地面敌人的释放提高了草地幼苗的存活率

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY Journal of Ecology Pub Date : 2024-04-29 DOI:10.1111/1365-2745.14318

Joshua I. Brian, Harry E. R. Shepherd, María Á. Pérez-Navarro, Jane A. Catford

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摘要

1 引言食草动物和病原体等天敌在植物群落的形成和维持过程中发挥着重要作用（Grunberg 等人，2023 年；Mordecai，2011 年）。敌害对植物新陈代谢的影响可能尤其大：新陈代谢是一个关键的集合步骤，它将从更广泛的物种库中扩散到当地群落中（Thompson 等人，2020 年），而幼苗尤其容易受到敌害的影响（Bruns 等人，2022 年；Zhao 等人，2020 年）。因此，早期幼苗存活率是决定招募成功与否的一个重要性能指标（Bohl Stricker & Stiling, 2013; Zhang et al.）然而，对幼苗存活率的明确测量往往被忽视（Brian & Catford, 2023; Lonardi et al.）尽管有证据表明昆虫食草动物和真菌病原体在决定群落结构方面发挥着重要作用，但在敌害影响的背景下研究幼苗存活率时，重点大多放在哺乳动物食草动物上（例如 Borer 等人，2014 年；Furey & Tilman，2023 年；Lonardi 等人，2023 年）、一系列群落和个体水平的植物特征可能会与昆虫和真菌病原体相互作用，影响幼苗存活率，从而产生环境依赖性，并使敌害如何影响植物新陈代谢的预测复杂化（Catford 等人，2022 年）。系统发育集群的群落可能共享许多专性生物，并受到敌害的高度控制，而系统发育多样化的群落则可能受到敌害压力的稀释（Leonard 等人，2023 年）。资源水平等非生物因素会影响植物对生长和防御的投入，从而影响敌害的总体影响（Hahn 等人，2021 年）。在群落中，不同的功能组会受到来自不同敌人的压力。例如，一项全球分布实验的证据表明，C4 禾本科植物的主要敌人是真菌病原体，而非禾本科植物则更多地是昆虫食草动物的目标（Ebeling 等人，2022 年）。敌害的释放似乎也使非豆科牧草的生物量比 C4 草本生物量受益更多，这种反应也取决于更广泛的群落多样性（Seabloom 等，2018 年）。在功能群内部，种间性状差异会改变植物对敌害的反应。例如，大量投资于生长而牺牲防御的物种更有可能遭受高水平的破坏（Blumenthal 等人，2009 年）。尽管在不同群落和物种中，敌害对植物表现的影响差异很大，但许多研究都使用温室实验，或只关注一两种植物物种（如 Dewalt 等人，2004 年；Eckberg 等人，2014 年；Louda & Potvin, 1995 年）。昆虫食草动物和真菌病原体对群落的影响通常通过在小区层面施用杀虫剂来检验（例如，Grunberg 等人，2023 年；Heckman，2023 年；Heckman 等人，2017 年；Zhao 等人，2023 年）。地块级应用是确定敌害对植物群落生物量总产量、多样性或周转率影响的有效工具（Grunberg 等人，2023 年；Heckman 等人，2017 年）。然而，除了影响植物多样性外，地块层面的敌害清除效果本身也会受到地块起始植物多样性的影响（Seabloom 等人，2017 年）。由于植物多样性也会影响新苗的招募成功率（Catford 等人，2020 年），因此小区级杀虫剂施用无法将敌害影响与群落多样性对单个物种招募成功率的影响区分开来（Agrawal & Maron, 2022 年）。测试敌害对新陈代谢影响的更直接方法是对自然群落中的单株幼苗施用农药。这种策略有利于直接观察释放对目标个体的影响，同时还能考虑到群落背景。据我们所知，很少有研究对个体施用杀虫剂，将敌害效应与植物在自然群落中的表现直接联系起来（但见 Dewalt 等人，2004 年；Morris 等人，2022 年；Vasquez & Meyer, 2011 年）。适当测试敌害对招募的影响对于理解敌害释放假说（ERH）也很重要，ERH 是解释生物入侵的最著名假说（Enders 等人，2018 年）。敌害释放假说也是敌害影响一般植物群落动态的关键机制（Mordecai，2011 年）。ERH指出，外来物种在迁移到新的分布区时，可能会摆脱其原产地天敌的调控作用，从而在被入侵的分布区成为竞争优势物种（Keane & Crawley, 2002）。然而，外来物种失去天敌与表现提高之间的联系仍未得到充分研究（Agrawal & Maron, 2022; Brian & Catford, 2023; Prior et al.

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.