生物性状预测物种入侵性：入侵植物与本地植物的生活史性状比较研究

《Discover Plants》：Biological traits are important characters for predicting invasiveness of species: a comparative study between invasive and native species

本研究针对生物入侵导致生态系统功能退化的问题，通过比较尼日利亚地区5种入侵杂草与5种本地杂草的17项生物性状（包括繁殖力、生理、生物量、寿命和形态特征），采用典范线性判别分析（LDA）和聚类分析等方法，揭示了种子产量（10.06）和果实产量（-10.30）是预测入侵性的关键性状。研究发现，繁殖力性状与寿命性状显著相关（r=0.43, p=0.002），强入侵种（如Alternanthera brasiliana、Chromolaena odorata）具有高繁殖策略（K-策略），而弱入侵种（如Euphorbia graminea）可能通过r-策略促进二次入侵。该研究为入侵物种风险评估和生态修复提供了关键性状筛选依据，对撒哈拉以南非洲地区的生物多样性保护具有重要意义。

　　

随着全球气候变化和人类活动加剧，生物入侵已成为威胁生物多样性的第二大因素，仅次于栖息地破碎化。入侵物种通过改变土壤养分、干扰火循环和排挤本地物种，对生态系统造成深远影响。在撒哈拉以南非洲地区，由于生态系统持续退化，入侵植物问题日益突出。然而，当前针对该地区入侵机制的研究多集中于影响评估，缺乏对入侵物种关键生物学性状的系统分析。为此，Uwalaka等人在《Discover Plants》发表研究，通过比较入侵与本地杂草的生活史性状，揭示驱动入侵性的核心特征。

研究团队选取尼日利亚常见的5种入侵植物（如Alternanthera brasiliana、Chromolaena odorata）和5种本地植物，在控制环境中培育并测量其17项生物性状，包括繁殖力（种子产量、果实产量）、生理参数（叶面积比LAR、比叶面积SLA）、生物量分配、寿命（生活周期、最大花期）和形态特征（株高、分枝数）。通过多元对应分析（MCA）和典范线性判别分析（LDA）筛选关键入侵性状，并利用聚类分析评估性状对物种分组的有效性。

研究结果

1. 1.
   性状差异分析：入侵物种在株高、分枝数、种子产量、生物量等性状上显著优于本地物种（p<0.05），但生理性状（如LAR、SLA）无显著差异。
2. 2.
   入侵性预测：LDA表明种子产量（判别系数10.06）和果实产量（-10.30）是入侵性的核心预测因子，最大花期（1.54）亦具贡献。
3. 3.
   物种聚类：聚类分析将物种分为三组：强入侵种（A. brasiliana、C. odorata、T. diversifolia）、混合组（含弱入侵种E. graminea和部分本地种）及典型本地种组。E. graminea因性状接近本地种被判定为弱入侵种。
4. 4.
   性状关联：繁殖力与寿命性状显著正相关（r=0.43），支持“长寿物种倾向于高繁殖投入”的进化策略。

结论与意义

本研究首次在撒哈拉以南非洲地区验证了繁殖力性状（如种子产量）对入侵性的主导作用，并强调寿命性状（如生活周期）的协同影响。弱入侵种E. graminea的r-策略提示其可能为强入侵种提供“垫脚石”作用，加剧二次入侵风险。研究成果为当地入侵物种筛查、生态修复规划及政策制定提供了实证依据，呼吁在风险评估中优先关注繁殖与寿命相关性状。未来研究需结合生态与遗传维度，进一步揭示性状组合对入侵成功的调控机制。