鞠瑞亭團隊發(fā)表論文揭示植物入侵對土著昆蟲的生態(tài)陷阱效應(yīng)
近日，國際生態(tài)學(xué)著名學(xué)術(shù)期刊《生態(tài)學(xué)雜志》（Journal of Ecology）在線發(fā)表了復(fù)旦大學(xué)生物多樣性科學(xué)研究所、生物多樣性與生態(tài)工程教育部重點實驗室鞠瑞亭課題組研究論文“Mismatches between the resources for adult herbivores and their offspring suggest invasiveSpartina alterniflora is an ecological trap”，報道了入侵植物對土著昆蟲的“生態(tài)陷阱”效應(yīng)及其形成機制。
植物入侵可通過改變棲息地環(huán)境、食物資源和物種間相互關(guān)系，影響土著昆蟲的行為和生活史性狀。然而，隨著被入侵生態(tài)系統(tǒng)中外來植物資源不斷增多，而本地宿主植物資源迅速減少，一些土著昆蟲可通過生境轉(zhuǎn)移與外來植物形成新的互作關(guān)系。如果入侵植物相對于土著植物能更好地吸引食草性昆蟲，但昆蟲取食入侵植物后其種群適合度反而下降，入侵植物就給土著昆蟲扮演了“生態(tài)陷阱(ecological trap)”角色。這種看似“悖論”的現(xiàn)象，事實上其背后受到一系列環(huán)境和資源特征變化所調(diào)控，但當(dāng)前對這一預(yù)測的系統(tǒng)性驗證仍很缺乏。
圖1 研究區(qū)2015-2017年互花米草和蘆葦分布面積變化的遙感圖
本文以入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)、土著昆蟲素毒蛾(Laelia coenosa)及其原始的本地寄主植物蘆葦(Phragmites australis)為研究對象，以長江河口濕地為研究地點，系統(tǒng)研究了素毒蛾成蟲及其后代在互花米草和蘆葦上的種群動態(tài)、產(chǎn)卵偏好及適合度差異，分析了兩種植物資源的可利用性和葉片氣味對成蟲的吸引性，并進一步比較了兩種植物的營養(yǎng)和防御性狀差異。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，入侵植物互花米草在長江口濕地取代土著寄主植物蘆葦以后，素毒蛾在入侵植物上投入的繁殖資源比在土著植物上更多，但其后代在外來植物上的適合度卻顯著降低；互花米草在野外的葉片資源可利用性遠(yuǎn)大于蘆葦，且其揮發(fā)性化合物（VOCs）對成蟲具有更強的吸引力，但其營養(yǎng)水平（氮含量）弱于蘆葦，而防御水平（硬度、蠟質(zhì)、生物堿、總酚含量）卻高于蘆葦。因此，外來植物互花米草的入侵導(dǎo)致了土著昆蟲素毒蛾陷入了“生態(tài)陷阱”，這和昆蟲所獲得的同偏好相關(guān)的環(huán)境線索(資源可用性和葉氣味)與同適合度相關(guān)的資源質(zhì)量(營養(yǎng)和防御)之間的不匹配性密切相關(guān)。本研究增強了我們對植物入侵對土著食草性昆蟲生態(tài)影響的深度認(rèn)識，并強調(diào)資源可利用性及植物性狀對食草昆蟲行為和適合度的調(diào)節(jié)作用。
圖2 土著食草性昆蟲素毒蛾
復(fù)旦大學(xué)鞠瑞亭課題組博士生孫可可為本文第一作者，鞠瑞亭研究員為通訊作者，德國Tübingen大學(xué)Christina Richards副教授、美國Rice大學(xué)Evan Siemann教授及復(fù)旦大學(xué)李博教授為本文共同作者。研究得到國家重點研發(fā)計劃“入侵植物與脆弱生態(tài)系統(tǒng)相互作用的機制、后果及調(diào)控”（2017YFC1200100）、國家自然科學(xué)基金（31670544、41630528）和上海市科委重大項目（18DZ1206507）等項目的資助。
圖3 研究區(qū)互花米草和本地蘆葦共生圖
全文鏈接：https ://doi.org/10.1111/1365-2745.13277
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