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
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文檔簡(jiǎn)介
1、生物入侵作為全球性的環(huán)境問(wèn)題,給各國(guó)經(jīng)濟(jì)、生態(tài)和社會(huì)造成巨大的危害。然而,并非所有的外來(lái)種都能在達(dá)到新棲息地后形成入侵,一種入侵種也不可能在所有的新棲息地入侵成功,因此探究外來(lái)生物入侵的影響因素(機(jī)制)已然成為入侵生態(tài)學(xué)研究的核心之一。然而,現(xiàn)有的生物入侵研究基本都是圍繞地上部大型動(dòng)植物開(kāi)展的,少有涉及微生物和地下部生態(tài)系統(tǒng)的。此外,以往的入侵理論中關(guān)于生物因素對(duì)入侵的影響還存在許多爭(zhēng)議,尤其是對(duì)外來(lái)種的繁殖體數(shù)量和種屬特性、土著生物的
2、群落特征以及外來(lái)種與本地種的譜系距離的作用了解甚少。
本研究以外來(lái)細(xì)菌為研究對(duì)象,一方面通過(guò)土壤微宇宙試驗(yàn),研究了外來(lái)種和土著生物群落各自特征對(duì)細(xì)菌入侵的影響。外來(lái)種特征包括擴(kuò)散(繁殖體數(shù)量)、形態(tài)、生長(zhǎng)速率和資源利用能力等,土著群落特征包括原生動(dòng)物數(shù)量、細(xì)菌物種多樣性、細(xì)菌功能多樣性等。另一方面利用整合分析(Meta-analysis)和模式系統(tǒng)試驗(yàn),探討了外來(lái)種與土著生物群落譜系距離對(duì)生物入侵的影響及作用機(jī)制。
3、研究結(jié)果如下:
1)通過(guò)比較不同繁殖體數(shù)量處理外來(lái)細(xì)菌在不同生境土壤中的存活量,發(fā)現(xiàn)繁殖體數(shù)量對(duì)外來(lái)細(xì)菌在土壤中存活量的影響取決于土壤資源狀況。在資源含量低的土壤中,高繁殖體數(shù)量處理的外來(lái)細(xì)菌存活量會(huì)因土壤資源供應(yīng)不足而下降,但低繁殖體數(shù)量的卻不會(huì),因而最終使得外來(lái)細(xì)菌繁殖體數(shù)量與存活量的劑量響應(yīng)曲線近似為水平直線;而在資源含量高的土壤中,資源不再是限制因子,外來(lái)細(xì)菌存活量隨繁殖體數(shù)量增加而增加,二者的劑量響應(yīng)曲線最終呈指數(shù)形
4、式。加熱干擾不僅會(huì)提高土壤有效資源含量、同時(shí)還會(huì)降低土著生物的競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度,因此利于指數(shù)型劑量響應(yīng)曲線的形成和維持。
2)通過(guò)比較種屬特性不同的外來(lái)細(xì)菌在不同生境土壤中的存活量,發(fā)現(xiàn)外來(lái)細(xì)菌在土壤中的存活量主要由其資源利用能力決定,而與菌株大小、生長(zhǎng)速率、革蘭氏陰、陽(yáng)性以及是否形成芽孢等無(wú)關(guān)。在接種初期,外來(lái)細(xì)菌的存活量主要受其對(duì)蔗糖和葡萄糖利用能力的影響;而到后期,外來(lái)細(xì)菌對(duì)6類(lèi)碳源(麥芽糖,蔗糖,D-甘露醇,甘油,葡萄糖和淀粉
5、)的利用能力均會(huì)對(duì)其存活量產(chǎn)生顯著影響。由于加熱干擾可以同時(shí)增加土壤資源有效性和降低土著生物競(jìng)爭(zhēng)程度,因而會(huì)削弱外來(lái)細(xì)菌自身的資源利用能力對(duì)于其在土壤中存活量的影響。
3)通過(guò)比較外來(lái)細(xì)菌在兩種不同肥力土壤滅菌并回接自身或?qū)Ψ缴锶郝渲亟ㄏ到y(tǒng)中的存活量和總存活時(shí)間,發(fā)現(xiàn)重建土壤的原生動(dòng)物數(shù)量、革蘭氏陰性與陽(yáng)性細(xì)菌比等群落特征主要由接種土壤生物群落控制,可用來(lái)預(yù)測(cè)外來(lái)細(xì)菌接入土壤后的存活量;而土壤微生物呼吸速率、細(xì)菌物種多樣性和
6、細(xì)菌功能多樣性等群落特征則主要由滅菌土壤環(huán)境控制,可用來(lái)預(yù)測(cè)外來(lái)細(xì)菌接入土壤后的總存活時(shí)間。
4)通過(guò)整合分析(Meta-analysis)調(diào)查了研究尺度、入侵階段、外來(lái)種類(lèi)群、系統(tǒng)類(lèi)型等對(duì)外來(lái)種與本地種譜系距離和生物入侵關(guān)系的影響,發(fā)現(xiàn)入侵階段和研究尺度的影響較為顯著。其中,在入侵成功階段,局域尺度上的生物入侵會(huì)隨譜系距離增加而增加,而區(qū)域尺度則無(wú)明顯影響;在入侵危害階段,生物入侵隨譜系距離增加而增加的規(guī)律只出現(xiàn)在區(qū)域尺度,
7、局域尺度則變成隨譜系距離增加而降低。
5)通過(guò)比較外來(lái)種與土著種生態(tài)位差異、相對(duì)適應(yīng)度差異對(duì)細(xì)菌入侵成功和危害的相對(duì)貢獻(xiàn)及與譜系距離的關(guān)系,發(fā)現(xiàn)入侵成功僅與生態(tài)位差異相關(guān),而入侵危害則有可能同時(shí)與生態(tài)位差異和相對(duì)適應(yīng)度差異相關(guān)。外來(lái)細(xì)菌與土著群落的譜系距離是否對(duì)其入侵成功或危害產(chǎn)生影響,只取決于譜系距離與生態(tài)位差異的相關(guān)性。當(dāng)譜系距離與生態(tài)位差異相關(guān)時(shí),外來(lái)細(xì)菌與土著群落譜系距離會(huì)對(duì)其入侵成功或危害產(chǎn)生顯著影響;否則,無(wú)影響。
8、
綜上,外來(lái)細(xì)菌入侵土壤的生物作用機(jī)制總體上與地上部大型動(dòng)植物的研究結(jié)果類(lèi)似:外來(lái)種自身屬性如繁殖體數(shù)量和資源利用能力、土著生物群落特征以及外來(lái)細(xì)菌與土著細(xì)菌譜系距離等均會(huì)對(duì)入侵產(chǎn)生顯著影響;干擾也可以通過(guò)提高棲息地有效資源含量和削弱土著生物群落競(jìng)爭(zhēng)強(qiáng)度而實(shí)現(xiàn)對(duì)入侵的促進(jìn)。然而,各生物因素對(duì)外來(lái)細(xì)菌入侵的具體作用過(guò)程卻與大型生物入侵存在差異。例如,外來(lái)細(xì)菌的高繁殖體數(shù)量是通過(guò)群體感應(yīng)行為而不是阿利效應(yīng)來(lái)提升入侵潛力的。未來(lái)可就
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