基于现代物种共存理论的入侵生态学概念框架
发布时间：2021-10-09 19:31
在入侵生态学60多年的发展历程中,生态学家提出了多种多样的假说来解释生物入侵的机制。这些纷繁复杂的假说在丰富我们对生物入侵认知的同时,也给入侵生态学概念的整合带来了困难。其中,外来种和土著种是否存在生态学差异,以及这种差异如何影响生物入侵,是入侵生态学研究和争论的焦点问题。现代物种共存理论通过将外来种和土著种的生态学差异划分为生态位差异和适合度差异,为入侵生态学概念的整合提供了新的视角。依据该理论,外来种可以通过两种策略实现成功入侵:一是扩大与土著种的生态位差异,二是提高自身相较于土著种的适合度优势。因此,外来种-土著种的生态位差异和适合度差异共同决定了入侵的成败与危害程度。通过对经典入侵假说进行梳理,我们发现大部分假说都可以在该理论框架下进行解读,不同假说的主要差别在于强调不同生态学过程对生态位和适合度差异的影响。同时,这一理论框架很好地解释了为什么外来种-土著种的亲缘关系和性状差异会对生物入侵产生复杂的影响,为达尔文归化谜团的和解以及外来种-土著种功能性状的比较研究提供了新的思路。目前,现代物种共存理论还处于快速发展的阶段,依旧存在很多不足,但将其运用到生物入侵的实证研究中将是入侵...
【文章来源】：生物多样性. 2020,28(11)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
基于现代物种共存理论的入侵生态学概念框架。该框架认为入侵的成功和危害取决于外来种-土著种的生态位差异和适合度差异。其中外来种-土著种的生态位差异促进生物入侵但会降低入侵危害,而外来种相对于土著种的适合度优势会同时促进生物入侵和加剧危害程度。修改自Mac Dougall等(2009)、Cadotte等(2018)和Li等(2019)。
关于进化历史和谱系距离如何影响外来种的归化和入侵,达尔文在On the Origin of Species中提出了截然相反的两个假说(Darwin,1859)。一方面,达尔文认为近缘物种之间存在着强烈的种间竞争,土著种会抑制其近缘外来种的归化和入侵,因此和土著种谱系距离远的外来种更容易入侵成功,该假说被称为“达尔文归化假说”(Darwin’s naturalization hypothesis;Daehler,2001)。另一方面,达尔文认为近缘物种偏好相似的生境,因此土著种占据的生境更适合其近缘外来种生存,导致它们更容易成功定居,该假说被称为“预适应假说”(preadaptation hypothesis;Ricciardi&Mottiar,2006)。本质上,这两个对立的假说可以描述为“外来种-土著种的谱系距离会抑制还是促进生物入侵”这一科学问题,现在综合在一起被称为“达尔文归化谜团”(Darwin’s naturalization conundrum,Diez et al,2008)。近20年来,生态学家针对这一问题开展了大量的研究工作,但是不同的研究往往得出相互矛盾的结论:部分研究支持预适应假说的预测,部分研究支持达尔文归化假说的预测,也有部分研究没有得出明确的结论(Ma et al,2016;Cadotte et al,2018)。这也是这一科学问题被称为“谜团”的主要原因。尽管生态学家尝试从空间尺度、入侵阶段和土著种灭绝等角度来解释不同研究之间的分歧,但该谜团的和解依旧存在很大困难(Li et al,2015a,b;Park et al,2020)。现代物种共存理论为该谜团的和解提供了一个思路,即达尔文的预测是否成立取决于外来种-土著种谱系距离如何影响二者的生态位差异和适合度差异(图2)。当谱系距离主要表征生态位差异时,即近缘物种占据相似的生态位时,与土著种亲缘关系远的外来种更容易入侵,符合达尔文归化假说的预测。当谱系距离主要表征适合度差异时,入侵的结局取决于外来种和土著种适合度的相对大小。一方面,当外来种的适合度低于土著种时,与土著种谱系距离近的外来种和土著种适合度差异小,更容易入侵成功,符合预适应假说的预测;另一方面,当外来种的适合度高于土著种时,与土著种谱系距离远的外来种适合度优势更大,更容易入侵成功,符合达尔文归化假说的预测。由于多个物种的谱系距离与生态位和适合度差异可能存在复杂的关系,谱系距离对生物入侵的影响可以是多变的。例如Li等(2019)利用细菌微宇宙实验发现,相比谱系距离,外来种-土著种的生态位差异和适合度差异可以更好地预测外来种的入侵和危害程度。只有当谱系距离可以很好地表征生态位差异时,达尔文归化假说的预测方能成立。尽管该研究结论的普遍性有待更多的实验验证,但这一研究清晰地表明了综合考虑谱系距离、生态位差异和适合度差异的影响是破解达尔文谜团的重要途径。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物间高阶相互作用研究进展[J]. 李远智,肖俊丽,刘翰伦,王酉石,储诚进. 生物多样性. 2020(11)
[2]食物网结构与功能:理论进展与展望[J]. 王少鹏. 生物多样性. 2020(11)
[3]结构稳定性:概念、方法和应用[J]. 宋础良. 生物多样性. 2020(11)
[4]物种共存理论研究进展[J]. 储诚进,王酉石,刘宇,蒋林,何芳良. 生物多样性. 2017(04)
[5]外来植物入侵机制主要假说及其研究进展[J]. 王明娜,戴志聪,祁珊珊,王晓莹,杜道林. 江苏农业科学. 2014(12)
[6]入侵生态学最新研究动态[J]. 吴昊,丁建清. 科学通报. 2014(06)
[7]近十年中国生物入侵研究进展[J]. 鞠瑞亭,李慧,石正人,李博. 生物多样性. 2012(05)
[8]基于过程的群落生态学理论框架[J]. 朱璧如,张大勇. 生物多样性. 2011(04)
[9]生物入侵机制研究进展[J]. 徐承远,张文驹,卢宝荣,陈家宽. 生物多样性. 2001(04)
本文编号：3426881
【文章来源】：生物多样性. 2020,28(11)北大核心CSCD
【文章页数】：14 页
【部分图文】：
基于现代物种共存理论的入侵生态学概念框架。该框架认为入侵的成功和危害取决于外来种-土著种的生态位差异和适合度差异。其中外来种-土著种的生态位差异促进生物入侵但会降低入侵危害,而外来种相对于土著种的适合度优势会同时促进生物入侵和加剧危害程度。修改自Mac Dougall等(2009)、Cadotte等(2018)和Li等(2019)。
关于进化历史和谱系距离如何影响外来种的归化和入侵,达尔文在On the Origin of Species中提出了截然相反的两个假说(Darwin,1859)。一方面,达尔文认为近缘物种之间存在着强烈的种间竞争,土著种会抑制其近缘外来种的归化和入侵,因此和土著种谱系距离远的外来种更容易入侵成功,该假说被称为“达尔文归化假说”(Darwin’s naturalization hypothesis;Daehler,2001)。另一方面,达尔文认为近缘物种偏好相似的生境,因此土著种占据的生境更适合其近缘外来种生存,导致它们更容易成功定居,该假说被称为“预适应假说”(preadaptation hypothesis;Ricciardi&Mottiar,2006)。本质上,这两个对立的假说可以描述为“外来种-土著种的谱系距离会抑制还是促进生物入侵”这一科学问题,现在综合在一起被称为“达尔文归化谜团”(Darwin’s naturalization conundrum,Diez et al,2008)。近20年来,生态学家针对这一问题开展了大量的研究工作,但是不同的研究往往得出相互矛盾的结论:部分研究支持预适应假说的预测,部分研究支持达尔文归化假说的预测,也有部分研究没有得出明确的结论(Ma et al,2016;Cadotte et al,2018)。这也是这一科学问题被称为“谜团”的主要原因。尽管生态学家尝试从空间尺度、入侵阶段和土著种灭绝等角度来解释不同研究之间的分歧,但该谜团的和解依旧存在很大困难(Li et al,2015a,b;Park et al,2020)。现代物种共存理论为该谜团的和解提供了一个思路,即达尔文的预测是否成立取决于外来种-土著种谱系距离如何影响二者的生态位差异和适合度差异(图2)。当谱系距离主要表征生态位差异时,即近缘物种占据相似的生态位时,与土著种亲缘关系远的外来种更容易入侵,符合达尔文归化假说的预测。当谱系距离主要表征适合度差异时,入侵的结局取决于外来种和土著种适合度的相对大小。一方面,当外来种的适合度低于土著种时,与土著种谱系距离近的外来种和土著种适合度差异小,更容易入侵成功,符合预适应假说的预测;另一方面,当外来种的适合度高于土著种时,与土著种谱系距离远的外来种适合度优势更大,更容易入侵成功,符合达尔文归化假说的预测。由于多个物种的谱系距离与生态位和适合度差异可能存在复杂的关系,谱系距离对生物入侵的影响可以是多变的。例如Li等(2019)利用细菌微宇宙实验发现,相比谱系距离,外来种-土著种的生态位差异和适合度差异可以更好地预测外来种的入侵和危害程度。只有当谱系距离可以很好地表征生态位差异时,达尔文归化假说的预测方能成立。尽管该研究结论的普遍性有待更多的实验验证,但这一研究清晰地表明了综合考虑谱系距离、生态位差异和适合度差异的影响是破解达尔文谜团的重要途径。
【参考文献】：
期刊论文
[1]生物间高阶相互作用研究进展[J]. 李远智,肖俊丽,刘翰伦,王酉石,储诚进. 生物多样性. 2020(11)
[2]食物网结构与功能:理论进展与展望[J]. 王少鹏. 生物多样性. 2020(11)
[3]结构稳定性:概念、方法和应用[J]. 宋础良. 生物多样性. 2020(11)
[4]物种共存理论研究进展[J]. 储诚进,王酉石,刘宇,蒋林,何芳良. 生物多样性. 2017(04)
[5]外来植物入侵机制主要假说及其研究进展[J]. 王明娜,戴志聪,祁珊珊,王晓莹,杜道林. 江苏农业科学. 2014(12)
[6]入侵生态学最新研究动态[J]. 吴昊,丁建清. 科学通报. 2014(06)
[7]近十年中国生物入侵研究进展[J]. 鞠瑞亭,李慧,石正人,李博. 生物多样性. 2012(05)
[8]基于过程的群落生态学理论框架[J]. 朱璧如,张大勇. 生物多样性. 2011(04)
[9]生物入侵机制研究进展[J]. 徐承远,张文驹,卢宝荣,陈家宽. 生物多样性. 2001(04)
本文编号：3426881
本文链接：https://www.wllwen.com/projectlw/swxlw/3426881.html
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