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　　外來(lái)入侵生物造成的生態(tài)破壞與經(jīng)濟(jì)損失使得我們急需探究外來(lái)種成功入侵的原因。長(zhǎng)久以來(lái)，高競(jìng)爭(zhēng)能力一直被認(rèn)為是外來(lái)種成功入侵的關(guān)鍵。但是過(guò)去的研究大多關(guān)注兩物種競(jìng)爭(zhēng)（一個(gè)本地種與一個(gè)外來(lái)種的競(jìng)爭(zhēng)），很少探究多物種的競(jìng)爭(zhēng)。此外，競(jìng)爭(zhēng)有不同的類型，被廣泛研究的是對(duì)資源的競(jìng)爭(zhēng)，但是競(jìng)爭(zhēng)也可以通過(guò)其它營(yíng)養(yǎng)級(jí)產(chǎn)生。因此，中國(guó)科學(xué)院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所生物入侵生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)與德國(guó)康斯坦茨大學(xué)生態(tài)學(xué)研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)實(shí)驗(yàn)旨在研究第三個(gè)物種是否會(huì)通過(guò)改變土壤微生物來(lái)改變外來(lái)種和本地種的競(jìng)爭(zhēng)結(jié)果。

　　研究人員利用植物-土壤反饋的研究手段（圖1），在第一階段，選擇了4種外來(lái)植物和6種本地植物分別對(duì)土壤進(jìn)行了馴化（即隨著植物的生長(zhǎng)，它會(huì)改變土壤微生物的構(gòu)成），并設(shè)置了一個(gè)沒(méi)有植物的對(duì)照。植物生長(zhǎng)15周后，研究人員收獲了土壤，并采樣進(jìn)行擴(kuò)增子測(cè)序得到土壤細(xì)菌和真菌的群落結(jié)構(gòu)。在第二階段，研究人員將新一批植物（5種外來(lái)植物和5種本地植物）種在了收獲的土壤，共設(shè)置了5個(gè)競(jìng)爭(zhēng)處理：外來(lái)/本地種的單種，外來(lái)/本地種的單物種種群，以及外來(lái)本地種的混種群落。

　　研究發(fā)現(xiàn)：當(dāng)沒(méi)有第三個(gè)物種（即土壤沒(méi)有被馴化），或者第三個(gè)物種是本地植物的情況下，后來(lái)的外來(lái)植物和本地植物的平均生物量無(wú)顯著差異，表明其競(jìng)爭(zhēng)能力沒(méi)有顯著差異（圖2)。然而當(dāng)?shù)谌齻€(gè)物種是外來(lái)植物時(shí)，后來(lái)的外來(lái)植物競(jìng)爭(zhēng)能力高于本地植物。這一發(fā)現(xiàn)支持了“入侵災(zāi)難”假說(shuō)（invasional meltdown hypothesis)，即外來(lái)種會(huì)互相促進(jìn)彼此的入侵，從而取代本地種。該研究進(jìn)一步發(fā)現(xiàn)，不同植物對(duì)土壤微生物群落的影響不同。更重要的是，外來(lái)種兩兩之間的土壤微生物群落相似度很低（圖3a），并且土壤微生物群落相似度低的物種之間的負(fù)作用小（圖3b）。這揭示了本研究中發(fā)現(xiàn)的“入侵災(zāi)難”是由土壤微生物驅(qū)動(dòng)的。

　　該研究由德國(guó)康斯坦茨大學(xué)張致杰博士（第一作者）、中科院東北地理與農(nóng)業(yè)生態(tài)研究所劉艷杰研究員（通訊作者）等共同完成，研究成果于近期發(fā)表在國(guó)際生態(tài)學(xué)Top期刊Nature Ecology & Evolution上。本研究是張致杰博士與劉艷杰研究員在土壤微生物介導(dǎo)的外來(lái)植物入侵方向合作的第二篇文章，兩人合作闡明的“土壤微生物介導(dǎo)的外來(lái)植物和本地植物之間的競(jìng)爭(zhēng)是‘多樣性-入侵性’之間負(fù)相關(guān)關(guān)系的潛在機(jī)制”也于不久前在線發(fā)表在生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Ecology上。

　　相關(guān)論文信息：

　　Zhang Z, Liu Y*, Brunel C, van Kleunen M (2020) Soil-microorganism-mediated invasional meltdown in plants. Nature Ecology & Evolution, https://doi.org/10.1038/s41559-020-01311-0.

　　Zhang Z, Liu Y*, Brunel C, van Kleunen M (2020) Evidence for Elton’s diversity-invasibility hypothesis from belowground. Ecology. https://doi.org/10.1002/ecy.3187.

圖1 實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)

圖2 土壤馴化對(duì)外來(lái)植物（橘色）和本地植物（紫色）平均生物量的影響。 高平均生物量代表更高競(jìng)爭(zhēng)能力。在外來(lái)植物馴化的土壤上，后來(lái)的外來(lái)植物平均生物量高于后來(lái)的本地植物。

圖3 不同植物土壤微生物群落的相似度（a）。藍(lán)色代表相似度低，紅色代表相似度高。左上角為外來(lái)植物之間的相似度，右下角為本地植物之間的相似度，中間為外來(lái)植物與本地植物之間的相似度。土壤微生物群落相似度與土壤遺留效應(yīng)的關(guān)系（b）。正的土壤遺留效應(yīng)代表植物對(duì)土壤馴化促進(jìn)后來(lái)植物的生長(zhǎng)。本圖僅展示內(nèi)生真菌，細(xì)菌，整體真菌的結(jié)果具有相同趨勢(shì)，但不顯著，具體可見(jiàn)原文。