在成功入侵的入侵植物中大多种类是克隆植物。克隆植物成功入侵的重要因素之一就是其具有独特的且高效多样化的繁殖方式,即兼具无性繁殖与有性繁殖两种繁殖方式以及繁殖分配的权衡策略。克隆植物所具有的繁殖分配权衡策略使其具备了很强的生存竞争力,并且在很多生态系统中处于优势地位,以通过直接或间接的多种途径影响着植物种间的竞争关系以及群落的空间分布格局。
植物在其生活史过程中,经常会受到各种生态环境因子的影响。植物为适应环境必然在其自身的生物学和生态学特性上做出反馈和响应,从而通过各种途径最大限度地适应外界变化的生态环境,提高其适合度,这种响应策略便是生物的生活史对策。其中繁殖是生物繁衍后代以及延续种族最基本的行为和过程,也是生物生活史过程中最为重要的一环,植物种群的更新和种群中植物个体生活史的完成均依赖于其繁殖过程。所以,作为生活史中至关重要的特征及核心内容之一,植物的繁殖分配权衡策略日益受到了生态学家的密切关注,并且与其相关的多个问题已被列为当前生态学研究内容中最为基本和核心的问题。一般情况下,若生存条件有利,克隆植物可避开有性繁殖耗时较长的缺点而直接通过无性繁殖产生大量子株,通过其空间扩展的独有优势迅速占据更宽广、更有利的生存空间,从而在群落中获得其优势地位;若生存条件不利,克隆植物会通过有性繁殖的策略产生大量的种子进行传播,以逃逸出不利的生存环境进而入侵新的领地。
然而,植物最适生活史格局的形成与繁殖分配的权衡均与个体所获取得资源和个体的适合度收益是紧密相关的,只有提高个体所获取得资源和个体适合度,植物种群的生长及繁殖才有可能达到优化状态,从而产生数量最多、适合度最高的后代,所以,植物的繁殖是与植物本身所能获取得生存资源和生存空间是紧密相关联的。然而,由于植物的生长及繁殖所需资源相同或相似,所以,植物的无性繁殖与有性繁殖之间存在着对资源获取得竞争,从而使植物的繁殖分配策略控制并权衡着两者之间的平衡。
一般情况下,入侵植物扩散至其原有自然分布生境之外的生态系统时存在一个逐步建立种群并产生相应生态效应的过程,所以,同一种入侵植物在不同生态系统或在同一生态系统的不同时段应存在着不同入侵程度的现象,即同一种入侵植物的相对丰度在不同生态系统或同一生态系统的不同时间段均应存在明显差异。但是,不同入侵程度的入侵植物的繁殖分配差异以及不同入侵程度的入侵植物的繁殖分配在其入侵进程中之作用及其驱动机理尚不清楚。
图 生物入侵进程及其生态危害示意图(王从彦绘制)
我所王从彦老师课题组全景式对比分析了不同入侵程度的入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago canadensis L.)的繁殖分配在其入侵进程中扮演的作用。采样地为镇江(32.9°N, 119.31°E)。加拿大一枝黄花的入侵程度根据其相对丰度分为四个等级:未入侵(0%, CK),低度入侵(0~35%, L),中度入侵(35%~75%, M)和高度入侵(75%~100%, H)。每种入侵程度各测定23个样方,共计92个样方(2 m × 2 m)。统计和计算每一样方内所有物种(包括加拿大一枝黄花以及与加拿大一枝黄花共存的本地物种)的种类数量以及各物种的数量。同一样方内每一物种各选取3株长势良好的个体进行植株功能性状的测定以及加拿大一枝黄花的繁殖分配策略[以繁殖分配系数(reproductive allocation index)表征],并计算入侵植物的入侵强度[以入侵植物入侵强度指数(Invasion intensity index)表征]和入侵力[以入侵植物入侵相对入侵力指数(Relative invasiveness index)表征]。同时测定植物物种多样性[以物种种类数量(The number of species, S)、Shannon多样性指数(Shannon’s diversity index, H')、Simpson优势度(Simpson’s dominance index, D)、Pielou均匀度指数(Pielou’s evenness index, EH)和Margalef丰富度指数(Margalef’s richness index, F)表征]、群落稳定性[以群落稳定性系数(Community stability index)表征]和群落可入侵性[以群落可入侵性指数(Community invasibility index)表征]。
结果表明:入侵植物加拿大一枝黄花的繁殖分配与其株高和相对丰度无显著关系。但是,入侵植物加拿大一枝黄花的繁殖分配与其总生物量和繁殖生物量以及相对入侵力密切相关。入侵植物加拿大一枝黄花的相对丰度和入侵强度与群落可入侵性显著正相关,但与群落稳定性和群落物种多样性显著负相关。
全文链接:https://doi.org/10.1002/1438-390X.12091