低温通过减少地下生物量积累限制入侵植物日本虎杖在欧洲的北界扩散

《Journal of Evolutionary Biology》：Failure to invest below-ground may limit the northern expansion of invasive knotweed: lessons from a two-phase transplant experiment

　　

摘要

决定物种分布和分布范围限制的生态和进化过程仍未被充分理解。归根结底，分布范围限制取决于物种在异质条件下通过适应性分化和表型可塑性（包括世代间效应）维持生存的能力。为研究克隆入侵植物日本虎杖（Reynoutria japonica）在欧洲引入区的生态分化和世代间效应，我们在一个两阶段移栽实验中分析了生物量生产情况：沿纬度梯度采集的植物被种植在三个地点——分布范围北缘、中部和靠近南缘的地区，并在两年后在三个地点之间进行再次移栽。第二阶段移栽后的生物量生产和分配通常与原始纬度无关，在同一地点的先前生长并未促进生长表现。因此，我们没有发现适应性分化或适应性世代间效应对日本虎杖在欧洲的广泛分布有贡献的证据。然而，在生长季缩短25%的北部地区，虎杖植物投入的地下生物量显著减少，尽管越冬的地下根茎对该物种的生存和扩散至关重要。在上一代生长在北部地区的植物中，这种模式进一步增强。我们进一步在物种分布模型中探讨了欧洲范围的限制性气候条件，发现年平均温度和温度年较差是日本虎杖在欧洲分布的主要预测因子。综合来看，我们的研究表明，低温及伴随的短生长季可能限制了日本虎杖的广泛环境耐受性，并通过减少地下生物量积累来限制其向北扩散。