外来入侵种喜旱莲子草在原产地和入侵地的地理变异

摘要

环境的异质性是绝对的和普遍存在的，种内遗传分化是物种适应异质生境的重要对策。在自然选择压力空间变化的作用下，广布种的形态、生理和生活史特征往往在不同地区的种群间发生地理变异。资源可利用性和天敌取食压力的空间变化是植物产生地理变异的重要驱动因子，也是外来入侵植物在引入地发生快速进化的重要动力。 本研究构建了外来入侵植物地理变异的概念模型，并采用同质园实验比较了喜旱莲子草(Alternanthera philoxeroides)原产地(阿根廷)和入侵地(美国和中国)的6个地理种群在茎叶形态、生长-防御策略和生长随养分水平变化的可塑性等方面的差异，以检验概念模型的理论预测，旨在探讨资源和天敌的交互作用在植物地理变异和植物入侵过程中的重要作用。 主要结论如下： (1)喜旱莲子草的茎叶形态和生长-防御策略在原产地存在显著的地理变异，并表现出纬度渐变趋势。高纬度的地理种群代表变异连续谱的“低资源生态型”一端(低内禀生长表现、低生长可塑性、对专化天敌的抵抗强)；低纬度的地理种群代表“高资源生态型”一端(高内禀生长表现、高生长可塑性、对专化天敌的抵抗弱)；中纬度的地理种群代表过渡的“中资源生态型”。 (2)喜旱莲子草的茎叶形态和生长-防御策略在美国表现出与原产地相似的纬度变异，然而入侵地喜旱莲子草的生态分布有向高资源生态型方向收缩的趋势，即只存在高资源和中资源生态型。 这些结论与概念模型的预测基本符合，为研究入侵地喜旱莲子草的来源提供了新的线索；表明了资源可利用性的提高和天敌释放的交互作用可能是喜旱莲子草成功入侵的重要机制之一；并且为有效控制和管理喜旱莲子草以及其它外来入侵植物提供了新的启示。

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1 引言

1.1入侵生物学的经典研究范式

1.2外来入侵种的地理变异和进化过程

1.2.1地理变异的机制

1.2.2地理变异的驱动因子——资源与天敌

1.2.3地理变异的概念模型

1.2.4表型可塑性的进化

1.3喜旱莲子草的自然历史

1.3.1生物学和生态学特征

1.3.2原产地的喜旱莲子草

1.3.3入侵地的喜旱莲子草

1.4本研究的内容和目的

2材料与方法

2.1实验材料

2.2同质园实验

2.2.1 同质园1

2.2.2同质园2

2.3数据分析

3结果

3.1茎叶特征的地理变异

3.2生长特征及其可塑性的地理变异

3.3基于数量性状的排序

3.4生长与防御间的权衡

4讨论

4.1喜早莲子草在原产地的地理变异

4.2喜旱莲子草在入侵地的地理变异

4.3对有效控制和管理喜旱莲子草的启示

4.4结论与展望

5参考文献

6致谢