Responses of morphological and physiological traits to herbivory by snails of three invasive and native submerged plants

3种入侵和本地沉水植物形态和生理性状对螺类牧食的响应 沉水植物水盾草(Cabomba caroliniana)已成为中国太湖流域的优势入侵水生植物。与外来物种的原产地环境相比,引入地新环境中存在的专食性天敌较少。外来物种可能会逃避其原产地环境中的天敌牧食,又因为它们的适口性相对较差,从而导致在引入地外来物种通常比本地物种遭受的牧食者影响更低(天敌逃逸假说)。本研究的目的是比较水盾草与共生的本地沉水植物对本地牧食者的响应。我们进行了一个中宇宙尺度实验,研究了水盾草和两种共生的本地沉水植物黑藻(Hydrilla verticillata)和穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)对两种本地广食性腹足纲螺类萝卜螺(Radix swinhoei)和环棱螺(Sinotaia quadrata)的牧食响应。记录了它们的形态性状指标(总生物量、冠根比和相对生长率)和生理性状指标(叶片总非结构性碳、木质素和纤维素)。研究结果表明,环棱螺对3种沉水植物性状指标的影响较少。随着本地广食性螺类萝卜螺数量的增加,黑藻和穗花狐尾藻大部分植物性状发生了改变,而水盾草的植物性状表现出相对稳定的趋势。水盾草对萝卜螺的牧食更具抵抗力,这与天敌逃逸假说的假设一致。这一发现说明牧食性螺类促进了水盾草的入侵,这可能会改变沉水植物群落中的物种组成。     

水盾草入侵群落及其生境特征研究

 水盾草(Cabomba caroliniana)是原产南北美洲的沉水植物,常被作为水族馆植物引种至世界各地,近年来开始入侵我国沉水植物群落。该文通过对其入侵水域19个代表性地点的群落学调查和水质测试,研究其入侵生态系统的基本特征。结果表明：水盾草入侵群落的水域类型均为水流平缓的中小型河流和湖泊,水质大多属中营养化和富营养化。水盾草在所调查的大部分沉水植物群落中基本上为优势种或共优种,并且其重要值与物种数呈显著负相关。群落间相似性系数(Spatz指数)大部分在15%～40%之间,其大小主要与群落种类组成差异     

盖度与冠层水深对沉水植物水盾草光谱特性的影响

遥感技术可应用于大尺度实时监测沉水植物的分布与生长状况。然而沉水植物的光谱特征受其冠层在水下深度的影响,从而影响湖泊和河流中沉水植物的遥感影像解译与信息提取。应用地物光谱仪,通过野外原位测定和室外控制试验,实测了沉水植物水盾草(Cabomba caroliniana)群落冠层在水下不同深度的反射光谱,分析了冠层水深对水盾草反射光谱的影响,并建立了基于光谱反射率和冠层水深的水盾草群落盖度反演模型。研究结果表明(1)不同盖度的水盾草群落光谱反射率的基本特征主要体现在绿光和近红外波段;(2)水盾草群落的光谱反射率与冠层水深基本呈负相关,相同盖度水盾草群落的光谱反射率随冠层水深的增加而减小,在近红外波段尤其明显;(3)水盾草群落冠层水深越小,其盖度与光谱反射率的相关性越强,且水盾草群落盖度越大,其光谱反射率与冠层水深的相关性越显著;(4)水盾草光谱反射率与盖度相关的最佳波段在692—898 nm,与冠层水深相关最佳的波段在710 nm和806 nm附近;(5)在710 nm和806 nm处建立的结合冠层水深的修正模型,无论是回归方程决定系数(R2),还是水盾草群落盖度的反演精度都明显高于仅用光谱反射率反演盖度的简单模型,因此可有效减除冠层水深对反演精度的影响。本研究的结果可为遥感监测沉水植物的分布和动态变化,以及沉水植物生物物理参量反演提供科学依据。     

水盾草在中国的分布特点和入侵途径

水盾草(Cabomba caroliniana)是原产南、北美洲的水生植物,近年来在野外调查中发现它在中国已经成为归化植物。通过华东、华南和华中地区的实地考察,调查点共300多个,覆盖我国东南沿海及华中10省（市、区）80多个县（市）。结果发现有水盾草分布的点67个。目前水盾草在中国分布于浙江北部的杭嘉湖平原和宁绍平原、江苏南部的太湖流域及上海西部的淀山湖附近的河网地带。从地理纬度上看,自29°33′7″N（建德梅城）至31°35′2″N（常熟昆承湖）;主要的水域类型为一些水流缓慢、水位稳定的小河道和中小型湖泊。在水盾草所处的沉水植物群落中,共调查到大型沉水植物8科18属21种,常见种为苦草(Vallisneria natans)、金鱼藻(Ceratophyllum demersum)、黑藻(Hydrilla verticillata)、菹草(Potamogeton crispus),这些也是浙北、苏南地区水域主要的水生植物。根据水盾草与各个种的种间相遇百分率来看,金鱼藻最高,为51.33%,其次为苦草、黑藻和菹草,分别为45.05%、36.56%、35.64%。可见相对其他水生植物群落而言,由这些种所组成的水生植物群落更易为水盾草所侵入。从各个分布点水盾草所处状态来看,有些点的水盾草已成为群落的优势种,有的刚刚定居,还有的则仍处于零星漂浮状态,这也表明水盾草在我国仍在进一步扩散之中。根据水盾草种子无成熟的胚及植株对脱水的敏感性,推测中国的水盾草最初可能是作为水族馆观赏水草引进而逸生的。从原产地水盾草分布纬度范围、适生环境、气候条件,结合其在我国的分布特点分析,水盾草在我国尚有很大的扩散空间,为了避免类似凤眼莲(Eichhornia crassipes)那样的事件在中国重演,必须引起有关部门及科技人员对水盾草的重视。     

Relative abundance of invasive plants more effectively explains the response of wetland communities to different invasion degrees than phylogenetic evenness

入侵植物的相对多度比群落系统发育均匀度更能解释湿地群落对不同入侵程度的响应 本地植物群落普遍受到入侵植物不同程度的入侵。然而,入侵植物相对多度与群落系统发育均匀度对不同入侵程度下湿地植物群落响应入侵的相对贡献尚不明确。此外,这种贡献是否随淹水等环境 条件的变化而变化也不清楚。为了探讨这些问题,我们选择空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)作为入侵植物,通过改变植物群落物种组成,构建了4个不同的入侵程度,并且设置了水淹和无水淹两种处理。 改变群落入侵程度的同时改变了空心莲子草的相对多度和群落的系统发育均匀度。研究结果表明,不同的入侵程度显著影响了空心莲子草和一些本地物种的单株生物量。变异分割结果表明,无论淹水情况结果如何,空心莲子草相对多度对植物群落指标变异的贡献都大于系统发育均匀度。斯皮尔曼等级相关检验结果表明,空心莲子草的相对多度与空心莲子草和部分本地物种的单株生物量显著负相关;群落系统发育均匀度仅与少数本地种性状显著正相关。其相关强度和显著性均受特定的物种和水淹环境的影响。总之,这些研究结果表明：无论淹水情况如何,入侵植物(空心莲子草)的相对多度都比群落的系统发育均匀度更能有效地解释湿地植物群落对不同入侵程度的响应。     

水盾草入侵机制及防治对策

生物入侵是当今世界难题之一,成为维护生物安全和生态安全的共同挑战。水盾草作为一种流行的观赏水草,原分布于美洲中部,伴随人类商业、运输等活动迁移到世界各地,现已成功入侵了亚洲、欧洲和大洋洲等地区,也在我国长三角地区广泛分布。本文介绍了水盾草的生态习性、危害、入侵成因、防治与管理等方面,从生物学特征和生境分析其入侵机制。由于很强的繁殖扩散能力和对新环境的适应能力等特性,水盾草一旦定居,即迅速生长,争夺本地物种的生存空间和资源,对入侵区域的环境、生物、经济产生负面影响。适宜的气候条件、空生态位资源是水盾草入侵的外部环境因素。目前,多种物理、化学和生物控制方法用于管理水盾草,但治理效果不一,需要综合使用多种手段,重复干预以达到管控的目的。为防止水盾草在我国大面积泛滥,亟需开展基础研究,科学预测;针对可能入侵水域,研究提出早期发现和快速响应的综合管理措施,科学治理和管理水盾草。     

洪湖主要沉水植物群落的定量分析 Ⅳ.穗花狐尾藻+微齿眼子菜+金鱼藻群落

穗花狐尾藻+微齿眼子菜+金鱼藻群落是洪湖沉水植被的一种重要群落类型,种类组成比较复杂,受干扰程度相对较低,各组成种类数量特征的变化基本上反映了各自的生活史特征.不同季节穗花狐尾藻、金鱼藻和微齿眼子菜的优势地位转换构成了该群落的重要特征.群落的生物量峰值在夏季出现,约为940gm-1(干重).群落水平结构比较均一,重直结构主要取决于优势种生物量的空间分布.群聚分布是各组成种的主要分布方式.分析结果表明,群落中各个种之间在分布上一般不表现出显著的联结关系,尽管在生物量分布上会出现一些重叠.穗花狐尾藻和微齿眼子菜在夏季表现出来的联结关系与绞草活动的影响紧密相关,也在一定程度上反映了取样面积的影响.       

洪湖主要沉水植物群落的定量分析Ⅲ.金鱼藻+菹草+穗花狐尾藻群落

金鱼藻＋菹草＋穗花狐尾藻群落是洪湖生物量最大的沉水植被类型,在不同的地段存在较大的变化,种类组成复杂,金鱼藻和菹草在不同有季节交替成为群落的优势种。水流是影响不同种群水平分布的主要因素。从水面到水底,植被郁闭度逐步降低。各种对之间不存在显著的联结关系,水流作用及各有关种营养繁殖体的散布方式使得某些种对的生物量分布在一定时期出现显著的相关关系。     

浙江温州加拿大一枝黄花入侵群落的季节性变化研究

通过设置固定样地,研究了加拿大一枝黄花在浙江温州入侵地的群落物种组成、群落结构的季节性变化。结果表明：①各群落的物种数存在较大的季节变化,1月和10月物种数较少,而4月和7月较多;②各群落的种类组成也存在较大的季节波动,大多数物种只在群落中短暂存在,株数最多的前 3个物种在空间垂直结构上呈现出一定的生态位分化;③各群落优势种在不同季节有所变化,在南堡两个样地加拿大一枝黄花在各个季节均为优势种或次优种（10月因人为干扰而例外）,说明已经处于成功入侵阶段;在杨府山的三个样地,加拿大一枝黄花的重要值有随季节变化而上升的趋势,表明处于入侵初期的定居阶段。     

基于本土最优模型模拟入侵物种水盾草在中国的潜在分布

生态位模型预测存在不确定性, 不同模型预测结果差别较大。在生态位保守的前提下, 在本土区域构建经典生态位模型, 利用入侵地独立样本数据检验并选择最优模型, 具有独特优势, 可为入侵物种风险分析提供可靠参考。水盾草(Cabomba caroliniana)是一种恶性水生入侵杂草, 原产于南美洲, 已在我国多个省市建立种群, 本文基于本土最优模型预测其在我国的潜在分布, 以期为其风险分析和综合治理提供依据, 并通过水盾草案例探讨如何提高生态位模型预测准确性的方法。本文按时间顺序梳理了水盾草在我国的分布记录, 然后根据水盾草已有分布记录和其所关联的环境因子比较了不同地理种群所占有的气候生态空间, 测试水盾草在世界入侵过程中的现实生态位保守性。采用两组环境变量和5种算法在南美洲本土地区构建10种生态位模型, 并将其转移至我国, 基于最小遗漏率和记账错率, 利用我国(入侵地)的样本数据选择最优模型预测水盾草在我国的适宜生态空间和潜在分布。研究发现当前水盾草在我国的分布集中在东部水域充沛地区, 沿京杭运河和南水北调工程等向北扩散。生态空间比对中发现水盾草在亚洲与其他大洲所占有的生态空间具有一定的重叠, 其在我国的入侵过程中生态位是保守的。与本土空间相比, 水盾草在我国所占有的生态空间存在较大的生态位空缺, 表明水盾草在我国的潜在分布范围较大。生态位模型预测显示水盾草的适生区主要分布于我国的北京、上海、山东、浙江、江苏、安徽、湖北和湖南等省(市)。水盾草的潜在分布区多聚集在我国东南部, 该地区河流、湖泊、运河和渠道较为密集, 人类活动及自然天敌的缺乏容易助长其入侵趋势, 应在这些适宜地区开展调查, 及时发现疫情并采取相应措施。     

Modelling spread of the invasive macrophyte Cabomba caroliniana

1. Predicting spread of non-indigenous species requires an understanding of where propagules are being transported, and whether these propagules can survive in the novel habitat and successfully integrate into the recipient community. In this study, we model potential spread of invading Cabomba caroliniana in Ontario, Canada, using a combination of passive and active dispersal models coupled with an environmental suitability model, thereby considering the first two stages of the invasion process.
2. Measures of propagule pressure incorporated both human-mediated dispersal via trailered boats, and advective flow from invaded to non-invaded systems, while habitat suitability was forecasted by combining native and global data sets and using boosted regression trees.
3. Risk of invasion differed depending on the combination of approaches used and the time period considered. Three lakes appear to be at greatest risk owing to a combination of high boater and water movement from invaded sources, and high environmental suitability. The best predictors of lake suitability were pH, mean lake temperature and dissolved calcium concentration. Hundreds of lakes in Ontario may be suitable for establishment of Cabomba , highlighting the need for vector management.     

Cabomba as a model for studies of early angiosperm evolution

BACKGROUND: The angiosperms, or flowering plants, diversified in the Cretaceous to dominate almost all terrestrial environments. Molecular phylogenetic studies indicate that the orders Amborellales, Nymphaeales and Austrobaileyales, collectively termed the ANA grade, diverged as separate lineages from a remaining angiosperm clade at a very early stage in flowering plant evolution. By comparing these early diverging lineages, it is possible to infer the possible morphology and ecology of the last common ancestor of the extant angiosperms, and this analysis can now be extended to try to deduce the developmental mechanisms that were present in early flowering plants. However, not all species in the ANA grade form convenient molecular-genetic models. SCOPE: The present study reviews the genus Cabomba (Nymphaeales), which shows a range of features that make it potentially useful as a genetic model. We focus on characters that have probably been conserved since the last common ancestor of the extant flowering plants. To facilitate the use of Cabomba as a molecular model, we describe methods for its cultivation to flowering in the laboratory, a novel Cabomba flower expressed sequence tag database, a well-adapted in situ hybridization protocol and a measurement of the nuclear genome size of C. caroliniana. We discuss the features required for species to become tractable models, and discuss the relative merits of Cabomba and other ANA-grade angiosperms in molecular-genetic studies aimed at understanding the origin of the flowering plants.     

中国大陆水生植物新逸生种——红菊花草

报道了中国大陆水盾草科(莼菜科)水盾草属的新归化水生植物——红菊花草Cabomba furcata Schult. & Schult. f.,凭证标本存于中国科学院华南植物园标本馆(IBSC)。     

江苏省外来种子植物的初步调查和分析

对江苏省外来种子植物的种类、来源地及分布状况进行了初步调查统计。调查结果显示,江苏省共有外来种子植物393种,大多数来源于欧洲和美洲,主要通过有意引种和无意引入2种方式引入。有意引种的栽培植物有276种,其中观赏植物132种、蔬菜46种、林木35种、工业原料植物17种、药用植物12种、牧草植物11种、粮食作物11种、果树7种以及油料作物5种。另外,外来种子植物中有逃逸种62种、归化种22种、入侵种33种;81．8％的入侵种在江苏全省均有分布;入侵种以菊科（Compositae）和禾本科（Poaceae）植物为主,分别有11种和7种。在此调查结果基础上,对江苏省外来种子植物的分类和危害进行了讨论,并对江苏省外来物种的利用和管理提出了一些建议。     

Humic substance mineralization in a tropical oxbow lake (São Paulo,Brazil)

We evaluated the mineralization rates of humic substances in Infernão oxbow lake (State of São Paulo, Brazil). Experiments were conducted under aerobic and anaerobic conditions using fulvic acid and humic acid from four sources: Scirpus cubensis and Cabomba piauhyensis leachate submitted to a 120-day degradation process, sediment, and dissolved organic matter from the lake water. A fixed amount of substrate was added to 450 ml of water from Infernão lake, filtered over glass wool. After adding substrate, the flasks were incubated at 21.0°C under aerobic and anaerobic conditions. The dissolved organic carbon was monitored during 95 days. The results were fitted to first-order kinetics model, which pointed to one labile and one refractory fraction. The refractory fractions predominated, ranging from 71.4 to 84.3% for fulvic acid and from 73.4 to 85.0% for humic acid. Mineralization rates of the labile fractions of dissolved organic carbon were higher under aerobic than anaerobic conditions, while the converse was true for the refractory fractions.     

Eutrophication,agriculture and water level control shift aquatic plant communities from floating-leaved to submerged macrophytes in Lake Chini,Malaysia

In this study we: (1) present a quantitative spatial analysis of the macrophyte communities in Lake Chini with a focus on the biogeographical distributions of the native Nelumbo nucifera and the invasive Cabomba furcata; (2) examine the environmental changes that affect plant community composition; and (3) outline a conceptual model of the variation of ecological processes that shape the macrophyte communities. Plant species cover, biomass of C. furcata and N. nucifera, and water quality and environmental variables were measured before and after monsoonal floods in September 2009 and April 2010. Permutational multivariate analysis was used to examine the significance of the invasion of C. furcata at different spatial scales. Relationships between plant species cover and environmental variables before and after flooding were examined using principal coordinates analysis and non-parametric multivariate multiple regressions. Our findings suggest that (1) Variation in plant communities was significant at the lake scale and the distribution of plant species changed after annual floods. (2) Invasion by C. furcata significantly affected the overall plant community composition. (3) C. furcata biomass increased after the monsoonal season, which indicates that C. furcata is adapted to flooding events and that it is becoming increasingly abundant. (4) In addition to the strong monsoonal effect, total depth, nutrient concentration, and sediment type were important environmental variables that significantly affected plant community composition. The macrophyte community in Lake Chini is highly dynamic. The spatial and temporal plant community dynamics are associated with flood regime, water quality, and substrate. Human-induced changes in these parameters are likely shifting the macrophyte dominance from floating-leaved to submerged species.     

湖北省海口湖、太白湖与武山湖水生植物多样性的比较研究

为了探讨人为干扰与淡水湖泊水生植物多样性的关系,比较研究了湖北省海口湖、太白湖与武山湖水生植物多样性的现状和近20a来三湖泊水生植物多样性的变化,讨论了密齿苦草对太白湖人为干扰的适应机制,探讨了武山湖水生植物多样性及其退化水生生态系统恢复的可能途径。主要结论是：（1）海口湖、太白湖、武山湖现各分布有水生植物57种、35种和11种,分别隶属于28科42属、18科30属和6科9属,近20a来三湖泊分别有1种、9种和29种水生植物消失。（2）1999－2000年三湖泊各分布有水生植物群丛类型14个、6个和0个;全湖植被覆盖率分别是96.18%,76.17%和0％;全湖平均单位面积生物量分别为2896g/m^2,177g/m^2和0g/m^2(鲜重）,近20a来其分别下降了12.1%,88.3%和100％;武山湖水生植被已完全消失。（3）所有群丛中,以海口湖的“野菱＋菱群丛”（Trapa incisa Trapa bispinosa Ass.)的群落物种多样性指数最高;密齿苦草群丛（Vallisneria denseserrulata Ass.);菹草群丛（Potamogeton crispus Ass.)和和“野菱＋菱群丛”为海口湖与太白湖所共有,三者的多样性指数均是海口湖显著高于太白湖。水生植物多样性丰富程度的现状是：海口湖＞太白湖＞武山湖,多样性丧失的程度与其所受干扰程度成正相关。（4）密齿苦草对太白湖人为干扰的适应机制是其具有繁殖能力强的地下根状茎和多数地下越冬块茎。（5）武山湖水生植物多样性及该湖退化水生生态系统恢复的关键是消除工厂废水污染的同时,处理好施肥量与透明度的关系、鱼与草的关系。     

长湖水生植物多样性及其变化

研究了湖北省第三大湖泊长湖水生植物多样性的现状及其长期变化,并探讨了多样性丧失的机理及多样性恢复与保护的有效途径。主要结论：(1)长湖现有水生植物98种,多度最大的是微齿眼子菜(Potamogeton maackianus)、密齿苦草(Vallisneria denseserrulata)、野菱(Trapa incisa)、双角菱(T.bispinosa)、菹草(Potamogeton crispus)、紫萍(Spirodela polyrhiza)、穗花狐尾藻(Myriophyllum spicatum)、轮叶黑藻(Hydrilla verticillata)、满江红(Azolla imbricata)。(2)长湖现有水生植物群丛类型14个,群落物种多样性指数最高的是芡实 野菱 双角菱群丛(Euryale ferox Trapa incisa T.bispinosa Ass.),其次为轮叶黑藻 密齿苦草|大茨藻群丛(Hydrilla verticillata Vallisneria denseserrulata Najas marioa Ass.)与竹叶眼子菜 穗花狐尾藻群丛(Potamogeton malaianus Myriophylhum spicatum Ass.)。(3)20年来,已有6种水生植物和7个水生植物群丛类型从长湖消失,植被覆盖率下降了54．85％,全湖平均单位面积生物量下降了69．78％。(4)多样性丧失的主要原因是过度养殖、过度打草和耙捞作业,以及由此导致的湖水透明度的大幅度下降。(5)多样性恢复的有效途径是政府部门的行政干预与经济支持。