全球氣候變化和外來生物入侵是威脅全球生物多樣性的重要因素。氣候變化如何影響外來植物入侵目前已成為生態學研究的一個熱點問題。現有的研究局限于氣候變化對入侵植物本身的影響;而氣候變化如何影響天敵昆蟲等多級營養關系,從而間接影響植物入侵,目前尚無報道。
空心蓮子草是我國首批公布的入侵物種之一,我國于1986年引進專一性生防天敵蓮草直胸跳甲控制該草。但該蟲目前僅成功控制了南方水生生境中空心蓮子草,而對陸生生境中空心蓮子草防效甚微。前期研究表明陸生生境中空心蓮子草生物防治失敗可能與植物較高水平的耐蟲性和較低的昆蟲發生量有關。預測氣候變化如何影響陸生生境空心蓮子草和天敵昆蟲對于未來的防控具有重要的意義。中科院武漢植物園入侵植物生物學課題組通過大范圍緯度梯度(21.5°N 至 36.8°N)的野外調查和連續2年的田間模擬增溫實驗,研究了氣候變暖和N沉降對空心蓮子草與蓮草直胸跳甲互作關系的影響。
野外調查發現:空心蓮子草在調查區域陸生生境中均有發生,且伴隨緯度升高,發生量增大;而蓮草直胸跳甲僅在21.5 °N 至 31.8 °N區域發生,表明兩者在空間分布上存在差異,空心蓮子草對低溫的耐受能力較高。田間模擬增溫實驗結果表明:蓮草直胸跳甲僅在增溫情況下能夠在武漢(目前該蟲的分布北界)陸生生態系統中越冬、建立種群,并顯著抑制空心蓮子草的生長,而氮沉降對兩者互作關系無顯著影響。因此,增溫能夠提高天敵昆蟲在其目前分布北界及較高緯度地區的越冬能力(天敵“增加”),有望抑制這些區域入侵植物的生長和繁殖。同時,氣候變暖也將進一步促進入侵植物向更高緯度地區擴散,但由于天敵昆蟲對低溫的耐受能力低于入侵植物,在這些地區,植物入侵態勢將因缺乏天敵昆蟲而加劇(天敵“逃逸”)。因此,氣候變暖將不僅直接影響入侵植物,還將通過影響其天敵昆蟲的發生和分布,對植物入侵帶來相反的結果。這些發現對于預測全球氣候變化背景下外來入侵植物及其天敵的發生和擴散、指導入侵植物治理具重要價值。研究結果以Climate warming affects biological invasions by shifting interactions of plants and herbivores為題在線發表于Global Change Biology (DOI: 10.1111/gcb.12244 )上。
該項研究是在丁建清研究員指導下,由盧新民副研究員等完成的。研究得到了國家自然科學基金(31100302)和中國科學院知識創新項目(KSCX2-YW-Z-1019)的資助。
沿緯度梯度空心蓮子草(a和c)和蓮草直胸跳甲分布特征(b和d)
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