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Surviving the winds through pattern formation: Mathematical modelling of heather stripes in Scotland 通过图案形成在风中生存：苏格兰石南条纹的数学模型
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-15 DOI: 10.1111/1365-2745.70170
Toyo Vignal, Mara Baudena, Jonathan Sherratt, Angeles G. Mayor

在苏格兰的一些地区可以观察到石南（Calluna vulgaris）和土壤的显著模式。植被带与光秃秃的地面带有规律地交替，整个图案沿着垂直于条纹的方向缓慢移动。虽然以前的研究已经提出强风可能在形成这些模式中起作用，但其潜在的机制——特别是模式的开始——仍然知之甚少。在这项研究中，我们建立了一个基于两个偏微分方程的简单数学模型来捕捉风、土壤和植被之间的局部相互作用。利用动力系统理论和数值模拟，我们确定了模式形成的必要条件，并提供了这些模式如何出现和消失的见解。此外，根据现有文献，我们推导了一个参数化，该参数化产生的结果具有现实的数量级，包括模式振幅、波长和行波速。我们的模型表明，风、土壤和植被之间的基本相互作用足以产生由移动植被带组成的解决方案，与观测到的现实世界模式非常相似。我们的分析揭示了土刺草作为生态系统工程师的作用，通过形成扩展其栖息地范围的空间模式，促进其在恶劣的、暴露于风的环境中生存。值得注意的是，我们的研究结果表明，模式的发生并不需要预先存在的土壤模式。综合：我们的研究结果表明，风、土壤和植被之间的简单相互作用可以驱动风吹生态系统中周期性生物地貌模式的形成。这种建模方法对了解其他受强风影响的生态系统有潜在的应用，并可能有助于保护这些敏感栖息地。
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Warming conditions reduce the impacts of an aquatic invasive macrophyte across a latitudinal gradient 气候变暖降低了水生入侵植物在纬度梯度上的影响
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-15 DOI: 10.1111/1365-2745.70171
Ranjan Muthukrishnan, Carolyn Kalinowski

气候变化和生物入侵是全球生态变化的两个最重要的驱动因素。虽然对两者的生态影响进行了广泛的研究，但评估它们如何可能相互作用的实证研究有限。多种机制已被假设可能导致气候变化和入侵之间的协同相互作用。对这些相互作用的测试一直集中在小规模的机制研究或生态位模型上，这些模型通常忽略了物种与完整的本地群落相互作用的作用。就地研究对于纳入这些相互作用至关重要，但由于后勤方面的挑战而受到限制。为了实证评估气候变化对入侵性淡水大型藻类黑褐Nitellopsis obtusa入侵的潜在影响，我们建立了跨纬度梯度的监测点，作为未来气候变化的代理。然后，我们监测了多年来的峰值年生物量、底栖生物覆盖和季节物候，以评估气候条件是否影响了黑腹草的入侵动态。在生物量和底栖生物盖度方面，黑齿草种群数量与温度呈显著负相关，季节物候在温暖年份有所推进。随着冬季温度的升高，本地植物的底栖覆盖增加。合成。总之，这些结果表明，本地群落，可能是因为在多个物种中代表了更广泛的性状多样性，可能比N. obtusa更能适应不断变化的气候条件。因此，气候变化与黑桫椤入侵之间可能存在拮抗作用，而非协同作用。
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Disentangling the mechanisms behind indirect interactions between plants via shared pollinators: Effects of neutral and niche-based processes 通过共享传粉媒介揭示植物间间接相互作用的机制：中性和生态位过程的影响
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-15 DOI: 10.1111/1365-2745.70184
Yong-Deng He, Amparo Lázaro, Pedro J. Bergamo, Huan Liang, Chun-Feng Yang, Zhong-Ming Ye

植物间通过共享传粉媒介的间接相互作用在构建和稳定生态群落中起着至关重要的作用。虽然中性（相互作用与物种丰度成比例）和基于生态位（涉及形态匹配和物候重叠）的过程都是植物与传粉者相互作用的结构，但这些过程如何驱动传粉网络中植物之间间接相互作用的形成和维持仍然知之甚少。本文以中国西南地区一个物种丰富的高寒草甸为研究对象，探讨植物间通过共享传粉媒介间接相互作用的潜在机制。我们分析了植物-膜翅目昆虫网络、植物-双翅目昆虫网络以及所有植物和传粉者结合的整个网络的数据，以：(1)量化植物之间间接相互作用的普遍程度及其对网络结构的贡献；(2)评估与中性（花丰度）和基于生态位（花物候、形态和系统发育）过程相关的植物性状如何影响植物间的间接相互作用；(3)评价植物间间接相互作用在多大程度上可以通过中性过程和生态位过程来预测。我们发现植物之间的间接相互作用在所有网络中都非常普遍，并且与巢性的贡献增加有关，巢性是网络稳定性和物种多样性维持的重要结构。花冠-管长差异是植物间间接相互作用的主要驱动因素，在植物-膜翅目昆虫网络中，花冠-管长差异是植物间间接相互作用的主要驱动因素，而在植物-双翅目昆虫网络中，花冠-管长差异的影响最大。在所有网络中，花卉丰度成为决定这些相互作用强度的关键因素。此外，中性过程和基于生态位的过程有效地预测了植物之间的间接相互作用，中性过程比其他过程具有更强的预测性能。合成。总的来说，我们的研究量化了传粉网络中植物间间接相互作用的普遍性及其对网络结构的影响，并系统地阐明了这些相互作用的潜在机制。这些发现为物种共存的生态过程提供了新的见解，并有助于维持植物-传粉者群落的生物多样性。
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Anatomical trait variation across root orders shapes the distinct root economics space of herbaceous monocots and dicots 不同根阶的解剖性状差异决定了草本单子叶和双子叶不同的根系经济空间
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-13 DOI: 10.1111/1365-2745.70179
Meng Zhou, Joana Bergmann, Yumeng Guo, Jun Sheng, Yujia Yuan, Guangyuan Yuan, Fengfeng Cao, Zuoqing Jiang, Johannes H. C. Cornelissen, Wen-Hao Zhang, Wenming Bai

基于性状的根系经济学空间为理解物种间的养分获取策略提供了一个有用的框架。然而，人们对不同根分支顺序的解剖特征差异如何塑造根经济学空间的理解仍然很少。本文测量了温带草原32种多年生草本单子叶和双子叶植物吸收根的资源经济学和解剖学特征，并研究了根系间的性状协调，以了解草本草地植物的养分获取策略。研究发现，不同根阶草本植物根系经济空间的变化是由根系横截面和次生生长中皮层所占比例的差异驱动的。在单子房植物中，缺乏次生生长导致了根序间比较一致的性状协调。其中，根系与丛枝菌根（AM）真菌协同作用的梯度是根系性状变异的主要维度，由根系横截面中皮质的比例介导。相反，我们发现由于次生生长，双子叶各根序间的性状协调性发生了实质性的变化。在薯蓣低阶根中，菌根定植率与根长无关，但与根氮含量沿主成分轴呈负相关。这些关系似乎是由于与固氮细菌的替代根共生削弱了根经济空间内的经典合作梯度。重要的是，我们的研究结果表明，在薯蓣中，菌根定植率与皮质比例的相关性比与根直径的相关性更强。因此，薯蓣高阶根的次生生长将普遍认识到的特定根长与菌根定植率之间的平衡转化为正相关。合成。本研究揭示了单子科植物和双子科植物在不同根阶上资源获取策略的差异，强调了根系解剖特征在形成根系经济空间中的基本作用。这些发现为研究根系解剖特征如何预测植物策略提供了有价值的见解，并为探索根系解剖对植物和生态系统功能的潜在影响奠定了基础。
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Light spectrum matters: Interactive effects of light and nutrients on phytoplankton communities and trophic transfer 光谱问题：光和营养物对浮游植物群落和营养转移的相互作用
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-12 DOI: 10.1111/1365-2745.70161
Sebastian Neun, Alexander Wacker, Maren Striebel

浮游植物对可用光的数量（强度）和质量（光谱）都非常敏感，这是由于它们有广泛的吸收光的色素。光是营养能量转移的主要驱动因素，虽然光强度的影响已经得到了很好的研究，但目前尚不清楚光谱的变化如何影响这一机制。水下光的分布强烈依赖于水柱的光学特性，可用光强和波长光谱都随着深度的增加而变化。在全因子设计中，我们研究了不同光谱对天然淡水浮游植物群落结构和生化组成（营养化学计量和脂肪酸）的影响，并考虑了两种不同的水深和养分有效性。将野外试验与随后的室内试验相结合，以湖泊为食物，确定浮游动物水蚤对处理的潜在营养限制。我们发现，光谱影响浮游植物种类组成和群落生物化学，这些影响高度依赖于可用光强（通过深度）和营养物质。特别是，当光而不是营养物质限制初级生产者时，光的光谱质量很重要。此外，放牧不同群落时，水蚤的生长表现存在差异，这是因为非生物因子改变了水蚤的主要生长约束，影响矿物和生化生长约束。这表明不同光谱的影响正在从初级生产者向消费者传播。合成。综上所述，光的光谱质量对湖泊浮游植物群落动态和生物化学组成有显著影响。此外，研究结果表明，光强、光谱和营养物质在水生食物网的基础上相互作用，对食草动物具有传播效应，特别是在光限制的情况下。因此，我们证明了光谱是影响浮游生物动态和水生生态系统营养转移的非生物环境的重要组成部分。
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Experimental warming drives local grassland plant species loss 实验变暖导致了当地草原植物物种的减少
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-10 DOI: 10.1111/1365-2745.70172
Maggie Anderson, Forest Isbell

气候变化对包括草原在内的许多生态系统构成了越来越大的威胁，由于草原容易受到人类活动相互威胁的影响，因此是当前保护的重点。预计在未来几十年，北美草原将经历更温暖的温度和更频繁、更严重的干旱，这对当地的生物多样性有潜在的影响。在美国明尼苏达州的雪松溪生态系统科学保护区，研究了6年多时间内增温和干旱处理对混合种植草地植物群落结构的影响。变暖持续降低了植物物种丰富度，其对香农多样性（另外考虑物种相对丰度）和优势度的影响随年份而变化。这些逐年变暖的相互作用可能是由环境条件的时间变异性和物种特异性反应驱动的。值得注意的是，豆科植物一直对气候变暖表现出积极的反应。干旱本身对物种丰富度和多样性的直接影响很小，但随着时间的推移，多样性响应的变异性降低，表明干旱条件下物种多样性更稳定。合成。本研究强调了气候变暖在减少草原生态系统物种丰富度、改变多样性和重塑功能群组成中的重要作用。虽然时间变异影响了变暖效应对多样性的影响程度，但豆科植物的积极响应突出了功能群动态在潜在缓冲物种损失方面的重要性。考虑年际变化的长期实验对于改善生态系统响应的预测和为旨在维持草原生物多样性和生态系统功能的适应性管理战略提供信息至关重要。
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Growth–survival trade-off in temperate trees is weak and restricted to late-successional stages 温带树木的生长-生存平衡很弱，并且仅限于演替后期
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-10 DOI: 10.1111/1365-2745.70175
Kauane Maiara Bordin, David Bauman, Thomas A. M. Pugh, Sandra C. Müller, Oliver L. Phillips, Claire Fortunel, Jessica F. Needham, Christopher W. Woodall, Julen Astigarraga, Juliana Schietti, Daijun Liu, Lalasia Bialic-Murphy, Adriane Esquivel-Muelbert

生命史策略产生于生态进化的约束，生物体将有限的资源分配给生长、生存和繁殖，从而产生了生长与生存的权衡。对于干扰制度和演替阶段是否以及如何调节这种权衡，以及对物种种群动态和群落聚集的潜在影响，人们的理解仍然有限。在这里，我们通过比较美国东部早期和晚期演替林分来研究干扰如何影响生长-生存的权衡。我们利用贝叶斯多层模型框架，通过大规模采样捕获68个温带物种的已实现生态位，估计了零增长（资源贫乏环境的代表）下物种特有的死亡概率。我们测试了这些估计值与物种最大生长能力（资源丰富环境的代表）之间的权衡，在早期和晚期演替林内和跨。总体而言，我们发现温带树种之间存在较弱的生长-生存权衡（R2 = 0.07）。在早期演替林分中没有发现这种权衡的明显证据（R2 = 0.02），而在后期演替林分中，物种的最大生长与零生长条件下的死亡率之间存在相对较强的正相关关系（R2 = 0.17）。因此，干扰似乎调解了树木生活史策略的过滤。因此，干扰率的增加或干扰状态的变化可能会破坏温带森林的生长-生存平衡。综合：生命史策略产生于生态进化约束，并可能导致树木生长和生存的权衡。虽然温带树种在晚演替或低干扰频率的森林中确实表现出生长-生存的权衡关系，但这种权衡关系很弱，而且在早期演替或高干扰频率的林分中没有发现这种权衡关系，也没有在所有阶段结合起来。我们的研究结果强调了干扰在过滤生活史策略中的作用及其对森林动态和全球碳循环的潜在影响，但也需要更好地了解树木人口平衡的中介过程。
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Amazonian hyperdominance exceeds expectations of neutral theory 亚马逊的超级优势超出了中性理论的预期
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-10 DOI: 10.1111/1365-2745.70174
Tamara F. Milton, Annette Ostling

超优势种是指在一定尺度下占50%个体的物种，这一群落特征在亚马逊流域的树种中得到了突出体现，因为高度丰富的物种占大多数个体的比例特别小。然而，在平等竞争对手的人口随机条件下，亚马逊地区的超优势是否比预期的更重要，这一点尚未得到很好的证实，因为在如此大规模的情况下进行中性预测的测试是具有挑战性的，部分原因是有效考虑分散限制的复杂和不确定任务。在这里，我们规避了这一挑战，首先将亚马逊地区的数据与更简单的全球分散中立模型进行比较，然后证明这构成了超优势的保守检验，因为分散限制模型只会降低中性预测的超优势，即使与聚合抽样相结合。重要的是，我们还证明了数据超出了超优势物种和物种丰度比例的中性预测变化，而不是依赖于假设不满足的标准统计检验。这使我们能够区分出比中性预期更占优势的树种。此外，我们还证明，替代中性理论的标准点突变模型的物种形成模式不能使其既能更好地预测超显性，又能很好地适应物种丰度的整体分布。最后，我们发现优势种的丰度比预测的要高，对代表分类不确定性的观测丰度的减少具有很强的稳健性。综合：我们的工作有力地证明了在亚马逊范围内需要确定性解释的超优势，并提出了一种易于处理的方法来测试这种可用于其他系统的大规模超优势。
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Spatial context allows the evolution of the control of nitrification by plants 空间环境允许植物控制硝化作用的进化
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-10 DOI: 10.1111/1365-2745.70176
Alice Nadia Ardichvili, Sébastien Barot, Jean-Christophe Lata, Quentin Guilloit, Nicolas Loeuille

一些植物抑制或刺激土壤硝化作用，即微生物将铵转化为硝酸盐。控制硝化作用可能反过来改变生态系统的生产力和功能。考虑到硝化控制对植物适应性的潜在积极影响，我们的目标是确定硝化控制可能被选择的条件以及这种选择对生态系统功能的影响。我们研究了非生物环境（营养物质的有效性和扩散）和其他植物性状（死亡率和扩散）的作用。第一个平均场模型表明，当氮库在植物种群中的个体之间共享时，硝化作用的控制是反选择的。公地悲剧的发生是因为控制硝化的成本（即产生根分泌物）只影响控制的个体，而收益由所有个体共享。在空间显式模型中，当植物环境足够私密且生成时间足够长时，植物控制硝化的能力就会进化，从而导致建设过程的适应度效益更大。在这种情况下，当硝酸盐的损失大于铵的损失时，植物进化为抑制硝化作用，当铵的损失大于硝酸盐的损失时，植物进化为促进硝化作用。最后，在选择的策略下，当铵态氮和硝态氮的总扩散量较低时，生物质产量趋于最大。合成。利用理论方法，我们表明，假设控制硝化作用的效果在空间上局限于根际，那么控制硝化作用可能选择在硝酸盐损失大于铵态损失的多年生植物和生态系统中。所选择的策略优化了生物质生产。我们的研究结果有助于预测应该选择哪些策略，并可能在世界不同地区的不同植物中找到。
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Taxonomic, phylogenetic and functional β-diversity of stream algae is driven by the number of added nutrients and herbivory 水系藻类的分类、系统发育和功能β‐多样性是由添加的营养物数量和食草性驱动的
IF 5.6 1区 环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY
Journal of Ecology
Pub Date : 2025-10-07 DOI: 10.1111/1365-2745.70167
Sophia I. Passy, Chad A. Larson

越来越多的观察性研究在分类、系统发育和功能维度上考察了β‐多样性及其转换和筑巢性成分如何响应环境梯度。据我们所知，这是第一次对光养生物中两大主要环境影响——养分富集和草食控制β -多样性及其跨维度组成进行评估的操控性研究。我们使用来自野外和实验室实验的藻类数据，操纵草食和/或添加营养素（NAN）的数量，范围从0到3 （N， P和Fe）或4 （N， P， Fe和Mn）。我们比较了对照/营养处理群落与对照群落、非放牧群落与放牧群落的分类、系统发育和功能多样性。分类和系统发育β‐多样性（β sor）分为周转（β sim）和巢性（β nes）两部分。我们提出了一种新的功能β多样性划分方法，该方法优于传统的计算β sor、β sim和β nes的方法。相反，我们使用从形态-功能类群内的分类群数量中得出的布雷-柯蒂斯距离，计算了总体功能β -多样性（β bc）及其平衡（β bal）和梯度（β gra）成分。我们提出了三个假设，预测(i) βNes和βGra在较高的NAN下会增加，因为分类丰富度、系统发育和功能多样性增加（假设1）；（ii）放牧会降低（假设2a）或提高βNes和βGra（假设2b），这取决于食草动物敏感分类群的灭绝与食草动物抗性分类群的建立之间的平衡；（iii） βNes和βGra的相对重要性取决于NAN和维度（假设3）。我们的结果支持假设1、2b和3。合成。在各个维度上，多种营养物质的富集会提高生物多样性、β -多样性的筑巢性和梯度成分，通常还会提高总体β -多样性。草食通过促进抗食草动物但竞争劣势的分类群来促进这一增长。因此，具有较高微量和宏量营养素水平和未受影响的草食性动物的溪流可能是生物多样性的热点和保护目标。βNes和βGra的相对重要性随着NAN的增加而增加，在功能维度上，βGra是主导成分。因此，较短的环境梯度可能会促进更替，而较长的梯度则会促进定殖/灭绝，后者在功能维度上尤为突出。
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