《Journal of Applied Ecology》:Shifting mechanisms of biotic resistance following invasion control: Consumers, competition and legacy effects
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生物抗性(biotic resistance)驱动植物入侵的机制包括与现有植被的竞争以及与群落中其他生物群的拮抗作用,但这些机制在入侵控制后如何运作仍知之甚少。
研究人员评估了未入侵草地与已控制扭叶松(Pinus contorta)的地点对扭叶松再入侵以及
生物抗性(biotic resistance)驱动植物入侵的机制包括与现有植被的竞争以及与群落中其他生物群的拮抗作用,但这些机制在入侵控制后如何运作仍知之甚少。
研究人员评估了未入侵草地与已控制扭叶松(Pinus contorta)的地点对扭叶松再入侵以及辐射松(Pinus radiata)和花旗松(Pseudotsuga menziesii)二次入侵的抗性是否存在差异。研究人员在新西兰高地设置了一个因子田间试验,结合了草地和先前控制的P. contorta林分中的动物排除和植被移除处理。所有三种针叶树的种子分两批播种,并在18个月期间监测了出苗、存活和最终建立情况。
出苗和存活受动物进入和现有植被的影响不同,且效应在不同栖息地间存在差异。动物进入降低了出苗,尤其是在受控制的松树林分中,显示出早期消费者驱动的生物抗性。在草地中,完整植被增加了出苗,表明在胁迫条件下存在促进作用,而在受控制的松树林分中则没有这种效应。相反,在两个栖息地中,有植被存在时幼苗存活率持续较低,表明植物竞争驱动的生物抗性。最终的幼苗建立在受控制的松树林分的开放和未扰动样地中最低,表明增加的生物抗性可作为对抗再入侵和二次入侵的缓冲。
研究结果表明,入侵控制后生物抗性的组成部分可能随时间转变,并可能受到主要入侵者遗留效应的影响。消费者主要在早期种子到幼苗转变期间限制建立,之后植物竞争起作用,最终共同提供对抗再入侵和二次入侵的抗性。这些发现强调了控制后遗留效应可能影响栖息地的可入侵性,对非本地针叶树管理的优先排序具有重要意义。
综合与应用:当植被结构和消费者群落得到维持时,控制后区域对再入侵的脆弱性较低。管理者应优先防止未入侵草地中的建立,同时利用放牧和保留木屑来增强自然生物抗性,并改善长期、成本效益高的入侵针叶树控制。
入侵控制后生物抗性转变机制研究解读
**一、研究背景与意义**
生物抗性(biotic resistance,指群落通过竞争和拮抗作用抵抗外来物种入侵的能力)是决定植物入侵成败的关键因素,主要由与本地植被的竞争以及与其他生物群的拮抗作用驱动。然而,入侵控制后这些机制是否以及如何变化,直接影响再入侵和二次入侵的风险,但相关研究仍十分有限。针叶树入侵是南半球高纬度地区的严重生态问题,新西兰高地有超过180万公顷土地被野生针叶树入侵,若不控制,另有750万公顷面临风险。扭叶松(*Pinus contorta*)是当地主要入侵种,其控制后遗留的木屑和改变的林下植被可能影响动物行为和植物竞争,从而改变生物抗性。该研究旨在比较未入侵草地和控制过的*P. contorta*林分对再入侵和二次入侵的抗性差异,并解析消费者和竞争机制的相对作用。相关成果发表于《Journal of Applied Ecology》。
**二、研究方法概要**
研究在新西兰南岛麦肯齐区Lake Pukaki地区进行,选取5个地点,每个地点包含控制过的*P. contorta*林分和相邻草地。实验采用因子设计,设置动物排除(围栏)和植被移除两种处理,每种组合有30个重复。播种三种针叶树(*P. contorta*、*P. radiata*和*P. menziesii*)种子,分两批(2023年10月和2024年4月),监测18个月。使用广义线性混合模型(glmmTMB)分析出苗、存活和建立概率,以beta-binomial分布拟合。种子来源:*P. contorta*种子采自附近未控制林分,*P. radiata*和*P. menziesii*种子购自商业供应商(Proseed, Amberley, New Zealand)。
**三、研究结果**
**3.1 出苗与死亡的时间趋势**
两个播种批次中,新出苗主要出现在播种后的第二至第三次调查,死亡高峰在第三次调查,第五次调查后基本停止。这表明早期阶段是种子和幼苗损失的关键窗口,后续监测可聚焦于此阶段。
**3.2 第一批播种的出苗与存活**
第一批(春季播种)出苗率极低(平均1.7%–2.3%)。动物访问显著降低了出苗概率,尤其在控制林分中,表明消费者驱动的早期生物抗性。在草地中,完整植被反而提高了出苗,提示在干旱和极端温度条件下植被可能起到保育作用。相反,植被的存在降低了所有物种的存活率,其中*P. contorta*和*P. menziesii*达到显著水平,表明竞争驱动的生物抗性在幼苗阶段增强。最终建立率普遍很低,仅*P. radiata*在植被移除的围栏中较高。
**3.3 第二批播种的出苗与存活**
第二批(秋季播种)出苗率约为第一批的两倍(平均3.8%–4.1%)。围栏处理显著提高了*P. radiata*和*P. menziesii*的出苗,表明动物消费压力是普遍