[目的]摸清惠州西湖鱼类群落组成和外来鱼类入侵现状.[方法]2023 年 2 月,在惠州西湖主湖区开展鱼类资源调查,运用Jaccard相似性指数、相似性分析、非度量多维尺度排序法等方法分析外来鱼类物种组成、丰度差异、分布格局、群聚结构和群落相似性.[结果]共捕获鱼类 21 种,包括鲤、鲫和鲢等16 种土著鱼类以及豹纹翼甲鲇、齐氏罗非鱼、尼罗罗非鱼、伽利略罗非鱼和露斯塔野鲮 5 种外来鱼类.外来鱼类质量和数量分别占总渔获物的45.36%和44.18%.豹纹翼甲鲇和齐氏罗非鱼在5 种外来鱼类中质量和数量占比相对较高,表明外来种群资源量具有一定规模;相似性分析结果表明,西湖平均Jaccard相似性指数处于相似等级(数值为 0.62),表明惠州西湖鱼类群落空间分布相似度高;聚类分析结果表明,在78.73%的相似性水平时,惠州西湖鱼类群落可分为 4 组,但它们之间的差异未达到生态学意义上的差异显著(P>0.05).[结论]惠州西湖各站点鱼类群落较为相似,豹纹翼甲鲇和齐氏罗非鱼在各个站点均有出现,入侵较为严重,亟需采取相应的防控措施.

入侵杂草南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)的优势生长严重危害本土植物群落和生态系统的稳定性.近年来,化学防治依然是最主要的杂草防控手段.丛枝菌根真菌(AMF)作为一种菌根共生体,在宿主植物的生长和抵抗外界环境胁迫中起到重要的作用.该研究通过温室控制实验设置4种处理方式:对照组、只接种AMF、只喷施除草剂以及喷施除草剂并接种AMF,以验证AMF是否在入侵杂草南美蟛蜞菊响应除草剂中起到重要作用.结果显示:在草甘膦铵盐除草剂的胁迫下,南美蟛蜞菊的菌根侵染率、泡囊数以及菌根侵染丰度等级占比都显著上升;相比于只喷施除草剂处理,接种AMF显著增加南美蟛蜞菊的叶面积、地上生物量和根冠比,显著减少黄酮醇相对含量以及叶片损害数.首次发现与AMF的共生能缓解除草剂对入侵杂草南美蟛蜞菊的胁迫.因此,在杂草的化学防治过程中,与AMF的共生可能极大提高杂草对除草剂的抗性,可为入侵杂草的有效防控提供新的思考途径.

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.

寄生感染能够通过调节宿主种群的种间竞争关系影响种群动态,进而干扰整个竞争群落的稳定性与物种多样性.通过构建寄生物种干扰下的循环竞争系统,探讨不同时间尺度上的种群动态与物种续存对寄生特征的响应机制.模拟结果显示,寄生物种的入侵是影响循环竞争系统不稳定性的重要驱动因素之一.首先,寄生的入侵能够显著改变种群周期振荡模式,导致寄生调节的竞争系统在大时间尺度上呈现群落水平上的周期振荡,小时间尺度上呈现单种群的周期振荡.同时,种群生物量的时间序列自相关性和偏自相关性分析显示,大时间尺度上的群落周期振荡和小时间尺度上的种群周期振荡动态均是平稳的时间序列.其次,寄生入侵可导致阶段性平衡动态下的两物种灭绝,续存单物种的周期振荡动态,而局部稳定状态下,寄生入侵可引起循环竞争系统中三物种呈现完全一致的周期性振荡.同时,寄生循环竞争系统在达到平稳的过程中,产生生态系统中的瞬时动态行为,即两种动力学行为上突然转变的现象.此外,寄生物种的三个主要特征参数(传播率,脱落率以及致死率)均被证实能够改变大时间尺度或小时间尺度上的周期大小以及对应的物种丰富度.总之,寄生物种的入侵能够显著地改变竞争群落的稳定性与物种多样性,具有一定的研究意义.

植物-土壤反馈实验是研究植物与土壤生物群落互作的一种重要手段.植物-土壤反馈是指植物生长改变了土壤物理结构、化学性质和生物群落组成,这种改变反过来影响植物个体生长、种群消长和群落动态的过程.植物-土壤反馈研究可为生物多样性的维持、农业的可持续发展、退化生态系统的恢复等提供重要的理论依据.该文首先介绍了植物-土壤反馈的概念和研究方法.其次,综述了植物-土壤反馈的研究进展,即植物-土壤反馈在植物物种多样性的维持、植物群落演替、植物入侵与物种迁移、陆地生态系统对气候变化的响应、植物地上-地下多营养级生物互作、退化生态系统恢复、不同农业种植制度下的作物表现等方面具有的重要意义.最后,基于上述研究进展,提出了该领域的未来发展趋势,包括:(1)研究对象:从单一物种扩展到群落水平;(2)研究地点:从温室转移到自然生态系统;(3)实际应用:从理论研究到生态实践.

[背景]菊科(Asteraceae)外来入侵植物欧洲千里光(Senecio vulgaris L.)来源于欧洲,广泛分布于我国西南和东北地区,在湖北高海拔山区也有分布.在入侵过程中,内生细菌可能在其获取氮磷营养方面起到了一些关键性作用.[目的]探究欧洲千里光内生固氮菌和溶磷菌的多样性和功能,为理解其入侵机制及防治提供参考.[方法]选择来自 6 个不同种群的种子,萌发后转移到花盆生长 6-8 周,并从每个种群中各挑选 9 株生长情况良好的植株,对其叶片和根组织表面进行消毒处理.使用基于 nifH 基因(固氮功能基因)的高通量测序方法对植物的固氮微生物群落结构和多样性进行研究.通过涂布平板法和平板划线法,在固体无氮培养基(Ashby)和无机磷培养基(inorganic phosphate,NBRIP)上对植物内生菌进行分离、纯化,对纯化的固氮菌株和溶磷菌株进行16S rRNA基因测序.采用钼锑抗比色法分析纯化溶磷菌株的溶磷能力.[结果]基于nifH基因的内生菌高通量测序结果表明,欧洲千里光叶样本中固氮菌多样性显著高于根样本;固氮菌群落中丰度最高的属是慢生根瘤菌属(Bradyrhizobium,30.9%-34.0%),其次是伯克氏菌属(Burkholderia,27.2%-27.4%)、Methyloversatilis(2.1%-7.1%)和固氮螺菌属(Azospirillum,2.9%-3.9%);共 6 个门,其中变形菌门(Proteobacteria)在所有样本内相对丰度均达 90%以上.用Ashby培养基筛选得到 238 株纯菌,分布在 4 门 7 纲 10 目 16 科 19 属,其中丰度前 5 的优势菌属包括微杆菌属(Microbacterium,31.0%)、芽孢杆菌属(Bacillus,24.8%)、假单胞菌属(Pseudomonas,22.1%)、寡养单胞菌属(Stenotrophomonas,6.2%)和类芽孢杆菌属(Paenibacillus,2.8%).用NBRIP培养基筛选共得到 318 株菌株,鉴定这些内生菌覆盖到 3门 5 纲 7 目 15 科 16 属,其中丰度前 5 的优势菌属包括芽孢杆菌属(48.4%)、假单胞菌属(19.2%)、微杆菌属(15.2%)、类芽孢杆菌属(3.6%)、不动杆菌属(Acinetobacter,3.6%).挑选了 24 株代表性菌株对溶磷能力进行了定性及定量检测,结果表明有 17 株具备显著的溶磷能力,而且细菌培养过程中培养基pH值下降.[结论]欧洲千里光内生固氮菌和内生溶磷菌具有丰富的多样性,并且溶磷菌具有一定的溶磷能力,在欧洲千里光的入侵过程中可能起着促进作用.

入侵植物对城市生态系统形成潜在威胁,有待引起足够的关注.为探究城市入侵植物对草本植物种类及功能多样性的影响,以深圳市建成区入侵植物鬼针草(Bidens pilosa)和南美蟛蜞菊(Sphagneticola trilobata)为例,分析了不同绿地类型中不同程度的单独入侵和共同入侵对草本植物群落物种多样性和功能多样性的影响规律.结果显示:①Margalef物种丰富度指数、Shannon-Wiener多样性指数、Simpson优势度指数和Pielou均匀度指数均与入侵植物盖度呈显著负相关(P＜0.05,0.5865＜R2＜0.9356).②功能丰富度指数(FRic)、功能均匀度指数(FEve)和Rao二次熵指数(FDQ)与入侵植物盖度有一定的相关关系(0.0000＜R2＜0.2211).③群落的特征加权平均株高(CWMH)与入侵植物盖度有一定的正相关关系(0.0716＜R2＜0.2262).④与未入侵的样方相比,鬼针草轻度入侵显著提高了物种多样性(P＜0.05),鬼针草和南美蟛蜞菊单独重度入侵均显著降低物种多样性(P＜0.05),二者各种程度的分别单独入侵及共同入侵都显著提高了群落加权平均株高(CWMH)(P＜0.05).⑤对不同的绿地类型分开计算发现,鬼针草单独入侵和二者共同入侵都显著提高了各种绿地类型的物种多样性(P＜0.05),南美蟛蜞菊单独入侵只对部分绿地类型的群落物种多样性影响显著.⑥鬼针草和南美蟛蜞菊之间的生态效应可能为拮抗作用.研究结果为进一步揭示植物入侵对城市草本植物群落的影响规律提供参考,为有效防治城市外来植物入侵提供一定的依据.

为探究外来植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)入侵与南京市本土植物多样性的关系,该文采用踏查及样方调查对其入侵地群落的物种组成与多样性进行研究.结果表明:(1)入侵地群落中共有维管植物200 种(含种下单元),隶属于62 科156 属,其中被子植物195 种,裸子植物1 种,蕨类植物4 种;数量最多的是菊科(Asteraceae)和禾本科(Poaceae)植物,分别有25 种和24 种;从生活型来看,草本植物占多数,有 133 种,占所有种的66.50%;此外,群落内尚有其他外来植物 29 种.群落中重要值最大的是加拿大一枝黄花,为 40.00%;其次是救荒野豌豆(Vicia sativa),为 7.00%.(2)从植物区系看,非入侵地中植物科的区系分布型共 4 个,而入侵地植物科的区系类型仅有 3 个,其中泛热带分布、世界分布和北温带分布为两者均有,东亚和北美间断分布型仅在非入侵地中存在.非入侵地植物科的区系以世界分布型为主,有 13 科,占该类型群落中所有科的39.39%;入侵地则以泛热带分布型为主,有16 科,占总科数的45.71%.非入侵地中植物属的区系分布型有 10 个,而入侵地有 12 个,两者区系成分相近,旧世界热带型和热带亚洲至热带大洋洲分布型仅在入侵地中出现.北温带分布型和世界分布型同为两者中最主要成分.入侵地及非入侵地群落属的区系R/T值分别为0.58 和0.38,种系分化度分别为3.29 和3.11.(3)重度入侵群落的Margalef指数(E)与非入侵及轻度入侵群落相比,显著降低;此外,重度入侵群落的 Simpson指数(D)、Shannon-Weiner(H′)指数和Pielou指数(J)均显著低于非入侵、轻度入侵、中度入侵群落.(4)不同生境之间加拿大一枝黄花群落的E、D、H′和J均无显著性差异.该研究可为南京地区的加拿大一枝黄花入侵地的治理防控和生态恢复,以及进一步的科学研究提供强有力的理论支撑.

达尔文归化难题是进行外来物种入侵预测的重要理论依据,然而,达尔文归化假说和预适应假说却预测了 2 种截然不同的结果.事实上,达尔文归化难题争论的焦点是物种间的差异性还是相似性促进了外来物种的成功入侵,究其原因可能是忽略了功能性状的多维性.所谓功能性状的多维性,就是不同的功能性状可能代表着不同的生态功能轴,外来物种的入侵是多个维度上不同生态过程的综合结果.本研究以现代物种共存理论为基础,构建了一个基于环境过滤和适合度差异 2 个维度的入侵预测模型框架,不同维度对应着不同的功能性状以及不同的种间相似性关系.该预测模型表明,在环境过滤维度上与本地物种性状趋同,同时,在适合度维度上与本地物种性状趋异的外来物种是潜在的入侵物种,而其危害程度主要取决于本地群落的构建过程.该模型框架可为外来物种入侵预警提供理论依据,也可为生物多样性保护、外来物种的防治与管理等提供实践指导.

全球变暖背景下长白山苔原带多种草本植物入侵,植被显著发生变化.本研究通过测试苔原植被不同变化阶段的土壤微生物、土壤酶活性和土壤肥力,分析苔原带植被变化带来的土壤中微生物群落结构、酶活性的变化,研究土壤中微生物群落结构、酶活性对土壤肥力的影响,以及土壤肥力的变化对苔原带植被变化的可能作用.研究表明:(1)苔原带植被从类型Ⅰ(稳定型,草本植物相对盖度＜5％)到类型Ⅴ(强烈变化型,草本植物相对盖度＞70％)的植被变化过程中,土壤微生物、土壤酶活性随之相应变化.其中,从类型Ⅰ到类型Ⅳ(变化型,草本植物相对盖度为30％～70％)的植被变化过程中,土壤微生物PLFAs及酶活性持续增加;但从类型Ⅳ到类型Ⅴ的植被变化过程中,土壤微生物PLFAs减少,酶活性降低;(2)苔原土微生物PLFAs(及酶活性)变化引起土壤肥力明显变化,土壤微生物PL-FAs(及酶活性)增加,土壤有机质分解加快,速效养分增加;(3)鉴于土壤肥力提高有利于草本植被入侵,推断土壤微生物及酶活性和植被变化之间存在一个由正反馈向负反馈的转化过程,土壤微生物和土壤酶活性变化是长白山苔原植被变化的重要影响因子.