入侵者营养级与直接/间接互作对原生食物网的协同效应机制解析

本研究通过Allometric Bioenergetic Model（ABM）动态模拟，解析了多物种入侵情境下，入侵者营养级位置（trophic position）与直接/间接生态互作如何通过捕食级联（trophic cascade）或竞争关系调控原生食物网的物种灭绝率（diversity loss）与总生物量（total biomass）变化，揭示了非加性效应（non-additive effects）的形成机制，为入侵生态学理论整合与生物多样性保护提供新范式。

　　

随着全球生物入侵速度加快，生态系统正面临多物种同步入侵的复杂挑战。入侵者不仅通过直接竞争或捕食影响原生群落，其间的生态互作更可能产生协同（synergistic）或拮抗（antagonistic）效应，但这类多维度相互作用机制尚未被系统阐明。传统野外实验受限于观测尺度，难以量化营养级联（trophic cascade）等间接效应，而现有理论模型多聚焦单物种入侵，缺乏对共入侵（co-invasion）动态的解析。

为此，ágnes Móréh和István Scheuring团队在《Ecological Modelling》发表研究，采用Allometric Bioenergetic Model（ABM，基于异速生长规律的生物能学模型）构建原生食物网，模拟两种入侵者在单独与同步入侵场景下对群落结构与功能的影响。通过追踪物种灭绝数与总生物量变化，结合入侵者营养级差异（trophic level disparity）与拓扑距离（topological distance）分析，首次系统揭示了多物种入侵效应的非加性机制。

关键技术包括：1）ABM动态模拟食物网能量流动；2）设定12种入侵组合（涵盖不同营养级与互作类型）；3）量化加性/非加性效应指数（additivity index）；4）基于10³次重复的统计验证。

主要结果

1. 营养级差异决定效应类型
   当入侵者形成捕食链（predator-prey chain）时，38%案例呈现拮抗效应，因上位入侵者抑制下位者种群；而共享天敌（apparent competition）或构成三级级联（three-level cascade）时，协同效应概率提升2.1倍。

2. 拓扑距离调控非加性强度
   入侵者间拓扑距离≤2时，间接互作（indirect interaction）导致生物量变化的非加性比例达67%，显著高于远距离组（29%）。

3. 评估指标敏感性差异
   物种灭绝数对高位营养级入侵更敏感（R²=0.82），而总生物量变化主要响应基位入侵（basal invasion, R²=0.76）。

讨论与意义
该研究通过ABM框架证实：1）入侵者营养级配置是预测共入侵效应的关键指标，高位入侵易引发级联灭绝（cascade extinction），而基位入侵更易改变能量通量；2）直接互作（如种间捕食）虽能缓解入侵效应，但间接互作（如资源竞争）会放大生态冲击；3）评估指标选择显著影响结论，需结合多样性（extinction rate）与功能（biomass flux）指标。

这些发现为入侵生态学提供了三大突破：首先，将Latombe等提出的"网络位置-入侵成功"假说拓展至多物种互作场景；其次，验证了Hui等关于结构性状（structural trait）预测力的理论；最后，为《生物多样性公约》提出的"入侵物种协同管理"提供了量化工具。未来研究可结合代谢理论（metabolic theory）进一步解析体型-食性互作的影响。