The impacts of warming and nitrogen addition on competitive ability of native and invasive populations of Plantago virginica

全球变化因子(如增温和氮沉降)可能会影响生物入侵,但是这些因子如何影响入侵物种的表现并进一步调节入侵物种与本地竞争者之间的相互作用仍不清楚。本文通过为期五个月的温室实验,研究了增温(开顶式增温箱,+0.62°C)和氮添加(4.2 g N m⁻²)对入侵物种北美 车前(Plantago virginica)原产地和入侵地种群与本地车前草(Plantago asiatica)竞争的影响。实验结果表明,在增温及其与氮添加处理(W × N) 的相互作用下,P. virginica的入侵种群(PV-In)和原产地种群(PV-Na)在与本地竞争者P. asiatica竞争时具有不同的生物量分配策略。其中,PV-Na在与P. asiatica竞争时增加了地下生物量,而PV-In增加了地上生物量。我们还发现,P. virginica对增温和氮添加比P. asiatica的反应更强 烈。增温显著降低了P. virginica的竞争能力,这表明P. virginica比P. asiatica对增温的响应更为敏感。同样,在竞争条件下,氮添加及 其和增温交互作用减少了PV-In地下生物量,但增加了PV-Na地上和总生物量。这些发现表明,P. virginica在入侵过程中改变了生物量分配 策略,PV-In展示出更具弹性的竞争能力以适应环境变化(特别是增温)。这些发现可能有助于我们预测气候变化下的植物入侵并制定相应的 管理策略。     

浙江省阔叶丰花草入侵群落物种多样性、生态位及种间联结研究

基于对浙江省10个代表性样地的调查,应用物种丰富度指数(S)、Simpson指数(Ds)、Shannon-Wiener 指数(H')和Pielou均匀度指数(J),分析了阔叶丰花草(Spermacoce latifolia)入侵群落的物种多样性;并通过测定群落中20个种的生态位宽度、生态位重叠、x2测验、联结系数(Ac)和共同出现百分率(PC),从多个方面探讨了阔叶丰花草在群落中对环境资源的利用状况、与其他物种的相互关系和相对地位.结果表明:(1)阔叶丰花草的入侵降低了群落的物种多样性;(2)群落中阔叶丰花草生态位宽度最大,说明阔叶丰花草对环境的适应能力较强,很容易与其他物种发生竞争;(3)阔叶丰花草与升马唐(Digitaria ciliaris)的生态位重叠值最大,野塘蒿(Conyza bonariensis)、莎草(Cyperus rotundus)次之;(4)阔叶丰花草入侵群落中所有种间没有呈现出显著的相关性,阔叶丰花草只与升马唐、野塘蒿有一定的正联结,与莎草、鸭跖草(Commelina communis)、母草(Lindernia crustacea)等有一定的负联结.     

洲际入侵植物生态位稳定性研究进展

人类活动引起的大规模洲际物种交换与生物入侵, 改变了当地生态系统结构与功能, 使生物多样性受到日益严重的威胁。本文通过综合分析主要国家和地区入侵植物的地理起源, 发现洲际入侵主要包括东亚—北美、东亚—南美、欧洲—南非、欧洲—北美、欧洲—东亚、北美—大洋洲等, 这些洲际入侵造成的后果往往比陆内入侵更为严重。利用物种分布模型(SDMs)预测入侵物种潜在分布范围是有效管理和提早预防生物入侵的重要依据, 但这些模型的一个关键假定是: 入侵物种的生态位在空间和时间上是保守的、稳定的。然而, 对于远离原产地种群并能快速适应新生境的洲际入侵植物来说, 生态位可能发生显著的变化。入侵种能否在入侵地保持原有的生态位, 取决于制约其生态分布的限制因素和生态过程在不同地区间是否发生变化。本文中作者总结了洲际入侵与陆内入侵的生态与进化过程的异同点, 认为这些限制物种原产地分布的因素如扩散限制、种间互作、适应性进化、生态可塑性和种群遗传特性等均可能导致入侵物种生态位的改变。建议下一步的研究应该重视: (1)对生态位属性进行多尺度的研究, 包括时间、空间、环境或系统发育等几个方面; (2)对比生态位稳定与发生偏移的物种特性, 确定什么样的入侵物种更容易改变原有的生态位; (3)进行生态位时间动态格局研究, 探讨生态位变化的倾向、历史速率和偏移程度, 以便判定生态位变化趋势。这些研究结果将会进一步提高物种分布模型的预测能力, 有助于更为准确地揭示气候变化和物种入侵对生物多样性的影响。     

植物群落的生物多样性及其可入侵性关系的实验研究

 生物入侵已经成为一个普遍性的环境问题,并为许多学者所关注。尽管一些理论研究和观察表明生物多样性丰富的群落不容易受到外来种的入侵,但后来有些实验研究并没能证实两者的负相关性,多样性 可入侵性假说仍然是入侵生态学领域争论比较多的一个焦点。人为构建不同物种多样性和物种功能群多样性（C3 禾本科植物、C4植物、非禾本科草本植物和豆科植物）梯度的小尺度群落,把其它影响可入侵性的外在因子和多样性效应隔离开来,研究入侵种喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)在不同群落里的入侵过程来验证多样性 可入侵性及其相关假说。研究结果显示,物种功能群丰富的群落可入侵程度较低,功能群数目相同而物种多样性不同的群落可入侵性没有显著性差异,功能群特征不同的群落也表现出可入侵性的差异,生活史周期短的单一物种群落和有着生物固氮功能的豆科植物群落可入侵程度较高,与喜旱莲子草属于同一功能群且有着相似生态位的土著种莲子草(A. sessilis)对入侵的抵抗力最强。实验结果表明,物种多样性和群落可入侵性并没有很显著的负相关,而是与物种特性基础上的物种功能群多样性呈负相关,群落中留给入侵种生态位的机会很可能是决定群落可入侵性的一个关键因子。     

Current plant diversity but not its soil legacy influences exotic plant invasion

植物多样性而非其土壤遗留效应影响外来植物入侵 植物多样性可以影响外来植物入侵,然而植物多样性的土壤遗留效应是否能够影响外来植物入侵目前仍不清楚。植物多样性能够改变土壤微生物群落和土壤理化性质,这种遗留效应可能会对该土壤中外来植物的生长产生影响。因此,我们假设植物多样性的土壤遗留效应会影响外来植物的入侵。为了检验该假说,我们开展了一个两阶段的植物-土壤反馈实验。在土壤驯化阶段,我们将12个植物物种(4种禾草植物、3种豆科植物和5种杂类草植物)分别单独种植,或者随机选择8个物种(包含3个功能型)混合种植在土壤中。在反馈阶段,我们将入侵植物三叶鬼针草(Bidens pilosa)分别与本地禾草荩草(Arthraxon hispidus)、本地杂类草翅果菊(Pterocypsela indica)或者同时与荩草和翅果菊种植在被驯化过的土壤中。研 究结果显示,三叶鬼针草相对于其本地竞争植物的生长取决于驯化植物和竞争植物物种的功能型。驯化植物的多样性对三叶鬼针草与其本地竞争植物之间的生长差异没有显著影响。然而,随着本地竞争植物物种多样性的增加,三叶鬼针草相对于其本地竞争植物的生长显著降低。这些结果表明,当前的植物多样性可以通过增加入侵植物和本地植物之间的生长不平衡性来减少外来植物的入侵。但是,植物多样性的土壤遗留效应对外来植物入侵的影响可能很小。     

种间竞争对入侵植物和本地植物生长的影响

为了探讨入侵植物与本地同属和异属植物之间的关系,本研究以入侵植物喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)、三裂叶蟛蜞菊(Wedelia trilobata)和本地植物莲子草(A.sessilis)、蟛蜞菊(W.chinensis)为试验材料开展了温室控制实验。实验设置了单种种植和混种种植两种方式,测定了每种植物生物量及其他生长指标,并分析了种间关系。结果表明:(1)对入侵植物而言,同属和异属种间竞争均增加了喜旱莲子草的生物量、根冠比和分节数,而降低了三裂叶蟛蜞菊的株高和分节数;(2)对本地植物而言,同属种间竞争降低了莲子草的株高和蟛蜞菊的分节数,异属种间竞争增加了莲子草的生物量、株高和分枝数,而降低了蟛蜞菊的总生物量和株高;(3)同属种间竞争对入侵种喜旱莲子草具有促进作用,异属种间竞争对本地种莲子草也具有促进作用,同属和异属种间竞争对其他两个物种的影响不大。未来应加强野外原位下入侵植物与本地植物研究,为入侵植物防控提供理论依据。     

不同氮素水平下入侵种豚草与本地种黄花蒿、蒙古蒿的竞争关系

已有研究表明,土壤氮素增加可提高外来植物的入侵性,降低本地植物的竞争力.为揭示全球氮沉降对入侵种与本地种之间竞争关系的影响,我们于2010年5-8月在中国科学院北京森林生态系统定位研究站温室内,采用取代系列实验方法(standard replacement experiment),研究了3个氮素水平下入侵种豚草(Ambrosia artemisiifolia)与本地种黄花蒿(Artemisia annua)、蒙古蒿(Artemisia mongolica)的生长特征及种内、种间竞争关系的变化.实验采用双因素-随机区组设计,设置了低氮、中氮和高氮3个氮素水平,每一氮素水平分别设置豚草和黄花蒿、豚草和蒙古蒿组成的竞争实验,生长90 d后测量株高和生物量.结果表明:单栽情况下,随氮素水平的增加3个物种的株高均增加,而生物量均无显著变化;混栽情况下,3个物种株高和生物量随氮素水平的增加变化各异,豚草呈极显著增加趋势,而黄花蒿无明显变化,蒙古蒿则先增加后减少.豚草的快速生长使其在竞争中处于优势地位,对本地种黄花蒿和蒙古蒿产生明显的竞争效应.但不同氮素水平下,豚草对本地种的竞争力不同:低氮素水平下,豚草＜两个本地种;中氮素水平下,黄花蒿＜豚草＜蒙古蒿;高氮素水平下,豚草＞两个本地种.氮素添加显著提高了豚草的种间竞争力,改变了豚草与本地种之间的竞争关系,使竞争有利于入侵种.据此推测,在全球变化的背景下,氮沉降的增加将会促进外来种豚草的入侵,增加本地群落的可入侵性.     

生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用

生态位模型是利用物种已知的分布数据和相关环境变量,根据一定的算法来推算物种的生态需求,然后将运算结果投射至不同的空间和时间中来预测物种的实际分布和潜在分布.近年来,该类模型被越来越多地应用在入侵生物学、保护生物学、全球气候变化对物种分布影响以及传染病空间传播的研究中.然而,由于生态位模型的理论基础未被深入理解,导致得出入侵物种生态位迁移等不符合实际的结论.作者从生态位与物种分布的关系、生态位模型构建的基本原理以及生态位模型和生态位的关系等方面探讨了生态位模型的理论基础.非生物的气候因素、物种间的相互作用和物种的迁移能力是影响物种分布的3个主要因素,它们在不同的空间尺度下作用于物种的分布.生态位模型是利用物种分布点所关联的环境变量来模拟物种的分布,这些分布点本身关联着该物种和其他物种间的相互作用,因此生态位模型所模拟的是现实生态位(realized niche)或潜在生态位(potential niche),而不是基础生态位(fundamental niche).Grinnell生态位和Elton生态位均在生态位模型中得到反映,这取决于环境变量类型的选择、所采用环境变量的分辨率以及物种自身的迁移能力.生态位模型在生物多样性保护中的应用主要包括物种的生态需求分析、未知物种或种群的探索和发现、自然保护区的选择和设计、物种入侵风险评价、气候变化对物种分布的影响、近缘物种生态位保守性及基于生态位分化的物种界定等方面.     

意大利苍耳入侵对本地植物群落物种多样性和稳定性的影响——以乌鲁木齐市为例

研究外来植物不同程度入侵对区域群落结构和植物群落物种多样性的影响对评价其对生态系统的危害具有重要意义。以入侵植物以意大利苍耳(Xanthium italicum)为主要研究对象,选择意大利苍耳危害较明显且分布面积较大的中国新疆乌鲁木齐市米东区为研究区域进行植物样方调查,以意大利苍耳和其共生的本地植物为切入点,以物种多样性指数、群落稳定性、群落可入侵性、影响程度指数、入侵植物的竞争优势和入侵强度来探究不同入侵程度下的本地植物群落物种多样性和群落稳定性的变化。结果表明:(1)与未入侵地相比,意大利苍耳轻度入侵显著增加了本地植物群落的物种多样性(P ＜ 0.05),而重度入侵显著降低了本地植物群落的物种多样性(P ＜ 0.05)。(2)在意大利苍耳入侵的群落中,群落稳定性由轻度入侵水平到重度入侵水平降低了25%,而群落可入侵性、意大利苍耳的竞争优势指数和入侵强度指数分别增加了77%、79%和83%。(3)在轻度入侵水平下,意大利苍耳对本植物群落物种多样性、群落稳定性和群落物种数的影响程度指数 ＜ 0,产生了积极影响;相反,在轻中度和重度入侵水平下意大利苍耳对本植物群落物种多样性、群落稳定性和群落物种数的影响程度指数 ＞ 0,产生了负面影响。(4)本地植物群落多样性与群落稳定性均呈正相关,但与群落可入侵性呈负相关(P ＜ 0.05)。(5)Shannon-Wiener指数对群落的稳定性的直接通经系数最大,为0.828;Simpson''s指数对群落可入侵性的直接通经系数最大,为0.932。由此可见,意大利苍耳在中度和重度入侵对植物群落结构产生巨大影响,而作为"一带一路"的核心和枢纽地带的新疆,将会对其脆弱的生态系统和土著物种的多样性造成不可估量的影响。应在入侵初期对其进行控制与铲除,防止意大利苍耳等有害外来入侵种的入侵和进一步扩散与蔓延。     

海洋外来物种入侵生态学研究

海洋外来物种入侵已成为最为严重的全球性环境问题之一。海洋生态系统类型多样、环境复杂,其生物入侵的监测、控制与管理难度相对较大。我国对陆地外来生物的入侵已开展了较为深入的研究,但对于海洋外来生物的入侵研究仍处于起步阶段,对其入侵监测、入侵机制、入侵危害的程度以及防治等问题缺乏基础数据。本文在分析国内外海洋外来生物入侵现状的基础上,概述其入侵生态学研究形势及相关成果,包括海洋外来物种的入侵途径、入侵过程、入侵生态效应以及全球变化对入侵的影响等。海洋外来生物的入侵可能对海洋生态系统造成直接或间接的影响,如种间竞争破坏生态环境、与土著种杂交造成遗传污染、病原生物及有毒藻类导致海洋生态灾害加剧等。此外,从政策和法规、入侵风险评估、监测和公共宣传教育、生物信息系统和有效管理机制等方面提出对我国海洋外来物种入侵的防治策略。本研究为我国海洋外来物种的进一步研究提供了参考。     

黑腹果蝇种组五种核型的报道

通过传统的敲片、Giemsa染色的方法, 本文首次对果蝇属黑腹果蝇种组的5种果蝇 （D. constricta、D. ohnishii、D. ogumai、D. pseudobaimaii、D. tani）染色体的数目和形态进行了分析报道。分析发现：这5个种具有相同的染色体数目（2n=8）和不同的形态。D. pseudobaimaii和D. tani 为2V,1R,1D型;D. constricta染色为2V,1R,1D型且其点状染色体难以辨认;D. ohnishii和D. ogumai 具有相同形态为2V,2R。另外,还发现核型与亲缘关系之间有一定的对应性。     

Arabidopsis Species Hybrids-Emerging Model Systems for the Analysis of Species Differences

   apd: 9 March 2001     

Species Delimitation and Analysis of Cryptic Species Diversity in the XXI Century

The potentials and limitations of different approaches to revealing species boundaries and describing cryptic species are discussed. Both the traditional methods of species delimitation, mostly based on morphological analysis, and the approaches using molecular markers are considered. Besides, the prospects of species identification using digital image recognition and machine learning are briefly considered. It is concluded that molecular markers provide very important material for species delimitation; the value of these data increases manifold if they can be compared with information on morphology, geographic distribution, and ecological preferences of the studied taxa. In many cases, only a practicing taxonomist who knows his or her group thoroughly can correctly interpret the molecular data and incorporate them into the existing knowledge system in order to make a taxonomic decision.

     

Species relationships in the avenae

In order to assess the genome homologies of a number of diploid and tetraploid species of Avena, two meiotic characters — mean chiasmata per cell and frequency of types of pairing configurations — have been studied in the species and in a number of diploid, triploid and tetraploid hybrids. The results indicate extensive structural differentiation of the genome of A. longiglumis from that which is common to the other diploids A. strigosa, A. brevis, A. hirtula, A. glabrata and A. wiestii. Structural differentiation is found also between the genomes of the three tetraploids A. vaviloviana, A. abyssinica and A. barbata. Chromosome pairing in triploid hybrids indicates the similarity of the genome in the A. strigosa group to one of those in the tetraploids and a partial but significant affinity with the other. These data, though derived from a very limited range of genotypes, lead to the conclusions that (a) structural differentiation of chromosomes may be common in the genus and important in its evolution, and (b) that current ideas on evolution of the polyploid species through simple allopolyploidy are unlikely to be true. The polyploids probably have a more complex origin in which autopolyploids or near autopolyploids and structural change of chromosomes have played a part.     

Comparing Species Assemblages Via Species Accumulation Curves

Summary Comparing species assemblages given incidence‐based data is of importance in ecological studies, often done by a visual inspection of estimated species accumulation curves or by an ad hoc use of 95% pointwise confidence bands of these curves. It is shown that comparing species assemblages is a challenging problem. A χ² test is proposed. An adjustment using an eigenvalue decomposition is proposed to overcome computational difficulties. The bootstrap method is also suggested to approximate the distribution of the proposed test statistic. The eigenvalue adjusted (Eva) χ² test and the Eva‐bootstrap test are assessed by a simulation study. Both the Eva‐χ² and the Eva‐bootstrap tests are applied to a study that involves two woody seedling species assemblages.     

Putting the Biological Species Concept to the Test: Using Mating Networks to Delimit Species

Although interfertility is the key criterion upon which Mayr’s biological species concept is based, it has never been applied directly to delimit species under natural conditions. Our study fills this gap. We used the interfertility criterion to delimit two closely related oak species in a forest stand by analyzing the network of natural mating events between individuals. The results reveal two groups of interfertile individuals connected by only few mating events. These two groups were largely congruent with those determined using other criteria (morphological similarity, genotypic similarity and individual relatedness). Our study, therefore, shows that the analysis of mating networks is an effective method to delimit species based on the interfertility criterion, provided that adequate network data can be assembled. Our study also shows that although species boundaries are highly congruent across methods of species delimitation, they are not exactly the same. Most of the differences stem from assignment of individuals to an intermediate category. The discrepancies between methods may reflect a biological reality. Indeed, the interfertility criterion is an environment-dependant criterion as species abundances typically affect rates of hybridization under natural conditions. Thus, the methods of species delimitation based on the interfertility criterion are expected to give results slightly different from those based on environment-independent criteria (such as the genotypic similarity criteria). However, whatever the criterion chosen, the challenge we face when delimiting species is to summarize continuous but non-uniform variations in biological diversity. The grade of membership model that we use in this study appears as an appropriate tool.     

果蝇亚群中六个种的求爱歌的研究：对ipi作用的探究

据认为果蝇求爱歌的脉冲间隔(ipi)在种特异性配偶认识系统(SMRS)中起着重要的作用。果蝇D.takahashii亚群中各物种求爱歌的ipi值和种间亲缘关系的相关性如何?迄今尚未见报道。我们测定了此亚群中能饲养存活的6个种的ipi,并用O’Farrell双向电泳方法及杂交实验研究了它们之间的亲缘关系。在近缘种D.takahashii和D.lutescens之间,D.takahashii和D.paralutea之间,D.lutescens和D.paralutea之间,其求爱歌的ipi值,不论平均数或众数都相差甚远。而D.paralutea和D.prostipennis是2个亲缘关系较远的种,两者不能杂交,但其ipi的平均数在统计学上无差异,众数亦很相近。本实验可导出这样的见解:ipi值在不同果蝇种群或亚群的SMRS中的作用可能并不相同。在D.takahashii亚群中ipi值对于杂交成败似乎不起支配性作用。