综述:生物防治悖论

【字体: 时间:2025年06月18日 来源:Trends in Ecology & Evolution 16.7

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  这篇综述揭示了生物防治(Biocontrol)中个体与群体表现的矛盾现象:尽管天敌(如专食性昆虫)能显著抑制入侵植物的个体生长,却可能因诱导群体合作策略(如抑制顶端优势apical dominance、权衡避荫反应shade avoidance与防御反应defence responses)反而增强入侵种群的单优群落(monoculture)适应性。作者提出"生物防治悖论"机制,为入侵生态学管理提供了新视角。

  

生物防治悖论

传统认知中,引入专食性天敌(biocontrol agents)是控制入侵植物的有效手段。然而大量实践显示,这些能显著降低个体表现的生物防治措施,往往难以遏制入侵种群的扩张。这种矛盾现象被定义为"生物防治悖论"——其核心在于个体表现与群体适应性存在根本差异。

个体表现与群体表现的背离

植物在单优群落(monoculture)中的成功取决于资源分配策略。个体最大化需要竞争性获取资源,而群体最优化则要求限制竞争性投资。生物防治天敌通过削弱优势个体,可能意外促进群体层面的合作:被取食的植株减少顶端优势(apical dominance),激活侧生分生组织(axillary meristems),形成更均衡的资源分配格局。

机制一:顶端优势抑制诱导合作

天敌取食茎尖组织会干扰生长素(auxin)介导的顶端控制。受损植株表现出:

  1. 赤霉素(gibberellic acid, GA)信号通路中DELLA蛋白积累
  2. 垂直生长受限而侧枝发育增强
  3. 群体内光资源获取均等化
    这种形态调整类似农作物矮化品种(dwarf varieties)的驯化特征,最终提升群体生产力。

机制二:避荫与防御的拮抗作用

避荫反应(shade avoidance)与防御反应(defence responses)存在资源竞争:

  • 避荫需要赤霉素(GA)促进茎伸长
  • 防御依赖茉莉酸(JA)和水杨酸(SA)途径
    天敌取食通过激活防御信号,抑制避荫相关的DELLA蛋白降解,迫使植物在"高瘦竞争型"与"矮壮合作型"表型间做出权衡。

对生物防治实践的启示

该理论挑战了传统评估标准:

  1. 天敌筛选需同时测试个体与群体水平影响
  2. 原生地评估可能低估入侵地的群体效应
  3. 应考虑植物激素(auxin/GA/JA)调控网络的生态后果
    未来研究应关注单优群落中植物-天敌互作的群体动力学特征。
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