《Ecology and Evolution》:Density Underpins Shifts From Competition to Facilitation in Co-Invading Blowflies
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一种入侵物种的成功受其与本地物种及同现入侵者的相互作用驱动。这些相互作用可涵盖从竞争排斥到相互促进的范围。然而,在入侵系统中,决定物种相互作用结果方向的因素仍知之甚少,包括其环境依赖性。研究人员在两种同现入侵丽蝇——Calliphora stygia和Luci
一种入侵物种的成功受其与本地物种及同现入侵者的相互作用驱动。这些相互作用可涵盖从竞争排斥到相互促进的范围。然而,在入侵系统中,决定物种相互作用结果方向的因素仍知之甚少,包括其环境依赖性。研究人员在两种同现入侵丽蝇——Calliphora stygia和Lucilia sericata——之间进行了物种相互作用实验。他们同时改变总幼虫密度(n=10、20、30、50)和相对物种比例(100%、70%、50%、30%),并以成虫羽化成功率和成虫体尺寸作为结果指标进行测量。研究发现,相互作用结果因物种而异。在种内实验中,C. stygia受到更显著的竞争影响,其在低密度(n=10)与高密度(n=50)之间的体尺寸下降幅度是L. sericata在相同密度间下降幅度的2.4倍以上。C. stygia在n=30和n=50时成虫羽化率也降低,而L. sericata的羽化率未受影响。然而,种间竞争驱动了相反的密度依赖性物种特异性响应。在低密度下,当种间比例为70%和50%时,雌性C. stygia的表现反映出促进作用(即相对于种内竞争,体尺寸增加),而L. sericata不受影响;增加密度则将相互作用动态推向竞争(即种间与种内效应变得相当),这体现在除雄性50C:50L处理(其中C. stygia体尺寸下降)之外的所有物种比例下的体尺寸和成虫羽化率上。相比之下,在体尺寸测量中,L. sericata在所有高密度种间条件下相对于种内竞争均表现更差,表明无论物种比例如何,种间效应均更强。这两种同现丽蝇的不对称响应凸显了共同入侵者相互作用的细微差别:入侵者之间的竞争结果并非固定,而是受到密度和物种平衡的强烈塑造。
生物入侵是全球生物多样性的主要威胁之一,全球已记录入侵物种超过37000种。物种相互作用是入侵结果的核心,生物抗性假说(biotic resistance hypothesis)认为本地物种多样性限制入侵者,而入侵融毁假说(invasional meltdown hypothesis)认为入侵者之间可相互促进。然而,这两类假说都将互作结果视为固定不变。共同入侵者由于缺乏长期的进化共现历史,且常占据重叠生态位,其互作方向可能随环境条件变化。密度依赖可能强烈塑造互作方向,压力梯度假说(stress-gradient hypothesis)预测随着拥挤等胁迫增加,互作将从竞争转向促进。丽蝇科(Calliphoridae)以腐肉为短暂高营养资源,幼虫聚集可通过集体外消化和产热产生促进效应,且这种效应具有内在密度依赖性,因此是研究该问题的理想系统。新西兰存在多种共入侵丽蝇,但密度如何调节其竞争—促进转变尚不清楚。为此,研究人员开展了控制实验。
研究人员于2024年在新西兰怀卡托地区采集两种共入侵丽蝇Calliphora stygia和Lucilia sericata,在实验室中设置四种总幼虫密度和五种物种比例,固定食物量饲养,测量成虫羽化成功率与胸长(作为体尺寸代理)。结果发现,低密度下出现种间促进,高密度下转向种间竞争,且两种物种响应不对称。这表明密度是决定共同入侵者互作方向和强度的关键因素,论文发表在《Ecology and Evolution》。该研究挑战了入侵互作结果固定的传统观点,为预测共同入侵动态提供了新视角。
关键技术方法:样本于2024年1至5月采自新西兰怀卡托地区,包括怀卡托大学校园、Newstead Gully和Edmund Hillary Hope Reserve。实验室条件下(22°C±1°C,12:12光周期)饲养,雌蝇隔离产卵后取二龄幼虫进行实验。设计4种密度(10、20、30、50)与5种物种比例(100%C、100%L、50C:50L、70%L、70%C),固定牛肉末20g,共使用1960只幼虫。记录成虫羽化率,用ImageJ测量胸长。统计采用线性模型、beta回归和准二项分布广义线性模型,并用估计边际均值进行成对比较。
研究结果如下:
3.1 Species-Specific Responses to Intraspecific Density
通过纯种内不同密度实验发现,C. stygia对种内密度增加高度敏感:从n=10到n=50,雄性胸长降低6.93%,雌性降低7.08%;且在n=30和n=50时,成虫羽化率显著下降。相比之下,L. sericata仅在n=10与更高密度间出现较小胸长下降(雄性2.84%,雌性2.44%),羽化率不受密度影响。这表明两种丽蝇对种内竞争的耐受性存在明显差异。
3.2 Density Dependence Underpins Shifts From Facilitation to Competition Between Co-Invaders
通过比较低密度(n=10)和高密度(n=50)下不同种间比例与纯种内对照的效应发现:低密度时,在50C:50L和70%C处理中,雌性C. stygia胸长分别比种内对照增加7.15%和6.51%,表现为种间促进;L. sericata未受影响。高密度时,L. ser