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隨著氣候變化與土地利用方式改變，多種入侵植物在同一生境共同出現(xiàn)的現(xiàn)象日趨普遍。以往研究多集中于單一入侵物種的危害，然而在自然條件下，不同入侵植物常常同時(shí)存在、相互交織，其相互作用可能放大或減弱對(duì)本地植物群落的影響。但多種入侵植物共入侵是否產(chǎn)生超越各自單獨(dú)效應(yīng)之和的影響(即非加性效應(yīng))，以及其背后的生態(tài)機(jī)制，目前仍缺乏系統(tǒng)性研究。

中國(guó)科學(xué)院武漢植物園入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)以重大入侵植物加拿大一枝黃花為主要研究對(duì)象，選取了16種在野外常與其共同出現(xiàn)的外來(lái)植物作為共入侵伴生種，通過(guò)溫室控制實(shí)驗(yàn)與野外實(shí)地調(diào)查相結(jié)合的方式，系統(tǒng)揭示了多物種共入侵對(duì)本地植物群落的非加性效應(yīng)及其土壤微生物驅(qū)動(dòng)機(jī)制。研究發(fā)現(xiàn)，多數(shù)共入侵組合對(duì)本地植物群落表現(xiàn)出顯著的負(fù)面非加性效應(yīng)，呈現(xiàn)典型的“入侵崩潰”特征。尤為重要的是，該非加性效應(yīng)表現(xiàn)出強(qiáng)烈的系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性：與加拿大一枝黃花親緣關(guān)系越遠(yuǎn)的共入侵物種，在共同入侵時(shí)對(duì)本地植物群落的抑制作用越強(qiáng)。進(jìn)一步分析表明，這種非加性效應(yīng)主要由土壤病原菌的協(xié)同積累所驅(qū)動(dòng)。系統(tǒng)發(fā)育距離較遠(yuǎn)的共入侵植物組合，能誘導(dǎo)土壤中病原菌多樣性顯著增加，而這種病原菌的非加性富集與本地植物群落的負(fù)面非加性效應(yīng)顯著相關(guān)。該研究從系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性和土壤微生物互作的角度，揭示了“共入侵植物系統(tǒng)發(fā)育距離—土壤病原菌協(xié)同積累—本地植物群落非加性效應(yīng)”之間的內(nèi)在聯(lián)系，拓展了“入侵崩潰”假說(shuō)的理論內(nèi)涵。研究成果為預(yù)測(cè)多物種共入侵的生態(tài)后果提供了新的理論框架，也為針對(duì)性入侵治理與生態(tài)恢復(fù)策略的制定提供了科學(xué)依據(jù)。

該成果以“Co-Invasion by Distantly Related Invasive Plants Drives Invasional Meltdown via Synergistic Increases in Putative Soil Fungal Pathogens”為題，發(fā)表于生態(tài)學(xué)領(lǐng)域期刊“Global Change Biology”。中國(guó)科學(xué)院武漢植物園入侵生態(tài)學(xué)學(xué)科組特別研究助理沈常超為論文第一作者，黃偉研究員為通訊作者。研究得到了國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃(2024YFF1307500)和國(guó)家自然科學(xué)基金(32401465)等項(xiàng)目的資助。

圖1. 土壤病原菌驅(qū)動(dòng)共入侵植物對(duì)本地植物群落的非加性效應(yīng)及其系統(tǒng)發(fā)育相關(guān)性