论文部分内容阅读
·研究背景和方法：外来物种在进入新的地区后往往面临新的生物和非生物条件,从而出现一系列适应性进化。“竞争能力增强进化假说”(Evolution of Increased Competitive Ability, EICA)预测,由于外来植物在入侵地缺少天敌尤其是专化天敌,因此可能降低防御投入,进而把原来用于防御的资源用于生长、繁殖等过程,从而提高竞争能力。“氮分配进化假说”则进一步指出,氮在光合系统和防御之间的分配存在权衡。在入侵地由于天敌释放,氮更多地分配到光合系统提高光合氮利用效率(Photosythetic Nitrogen Use Efficiency, PNUE)和光合能量利用效率(Photosythetic Energy Use Efficiency, PEUE),进而提高光合能力,而不是分配到细胞壁用于结构性防御。“转换防御假说”(Shifting Defence Hypothesis, SDH)则认为,外来植物入侵种会经历食草作用格局的改变,即从专化-泛化天敌并存到逃逸与其协同进化的专化天敌,但又面临新的泛化天敌的取食,因此其防御系统会出现由“兼顾抵御专化-泛化天敌”到以“抵御泛化天敌为主”的适应性进化。之前研究也表明,高的资源获取和利用效率有助于入侵。目前,利用一种入侵植物同时开展针对上述假说的验证实验还未见报道。我们通过在同质园下比较原产地(阿根廷)和入侵地(美国)喜旱莲子草种群生长、防御和资源利用效率等性状的差异来验证上述假说。·主要结果和结论：(1)入侵地种群的生物量显著增加(+15%),根冠比显著下降(-18%)；(2)入侵地种群的比茎长(主要的防御蛀茎类专化天敌的性状)显著降低(-25%),但是主要的防御泛化天敌的性状,如三萜皂苷含量(+34%)和叶毛密度(+149%)显著提高,而比叶面积显著降低(-13%)；(3)入侵地种群叶片构造价显著下降(-5%),光合能量利用效率显著降低(-4%),但是最大净光合速率、光合氮利用效率和水分利用效率无显著差异。这些结果表明,入侵地喜旱莲子草的个体生物量增加,对专化天敌的防御投入降低,这符合EICA假说的预测。同时,对泛化天敌的防御投入显著提高,因此也符合“转换防御假说”的预测。但是,喜早莲子草入侵地种群并没有高的资源获取能力和利用效率,这些特征并不一定伴随着成功入侵。