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生物入侵的进化机制问题---生物群落物种共存机制的悖论

已有 2184 次阅读 2020-11-13 08:59 |个人分类:自然之旅|系统分类:科普集锦

关于生物群落物种共存机制目前有两种理论,即:

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1. 生境过滤假说(Habitat filtering hypothesis):在同一生境中,仅包含能适应该生境的物种,生态环境决定着一个区域内哪些物种可进入并能继续在该生态环境中生存,故而,生境过滤增加了同一生境中共存物种之间功能性状的相似性。这种理论认为共存在同一个生态系统的植物性状趋同进化(Trait convergence evolution)。所谓趋同进化(Convergent evolution)就是不同种类的生物由于在相同或相似的环境中生活,进而向着同一方向进化,从而产生相似甚至是相同的形态和功能的现象。 


2. 生态位分化假说(Niche differentiation hypothesis):种间竞争与物种相似度紧密相关,共存物种间存在限制相似性以避免激烈的种间竞争,物种间的相似性越高,生态位越相似,竞争排斥越强烈,物种共存的难度越大(Lambdon PW et al. 2008; Catford JA et al. 2012)。这种理论认为共存在同一个生态系统的植物性状趋异进化(Trait divergence evolution)。由一个共同祖先起源的生物由于在不同的环境中生活,进而向着不同的方向进化,从而产生形态和功能上的分歧,这种现象称为趋异进化(Divergent evolution)。如果某一类群的趋异向着辐射状的多种方向不断发展,则称为适应辐射(Adaptive radiation)


对于入侵植物而言,生境过滤假说认为:在某一些特定的生境内,仅仅适应该特定生境的物种,而生境中的关键环境因素决定着哪些物种可在该特定的生境中可以生长、繁殖、扩散,即什么样的生境适合什么样的入侵植物入侵的科学问题。如我国和美洲(主要是北美和热带美洲)的经纬度相似、温度等气候因子也比较类似,所以,我国北方已分布的入侵植物起源于北美的物种占比较大,而长江以南地区已分布的入侵植物起源于热带美洲的物种占比较大。

 图片20.jpg

对于入侵植物而言,生态位分化假说认为:不同物种的种间竞争强度的大小与种间相似度密切相关,相互共存的物种间存在限制功能特征的相似性,即:共存的物种在功能性状方面具有高度的分化性,以避免形成过于激烈的种间竞争排斥效应。由于入侵植物和同属本地植物的亲缘关系非常近,所以,两者的生态位非常接近,因此,当两者共存时种间竞争强度非常大。所以,在野外,很难见到入侵植物与其同属本地植物共存的现象。如加拿大一枝黄花入侵区域基本上见不到本地同属的一枝黄花,南美蟛蜞菊入侵区域基本上见不到本地同属的蟛蜞菊,喜旱莲子草入侵区域基本上见不到本地同属的莲子草,以此类推。

加拿大一枝黄花 (1).jpg

南美蟛蜞菊.jpg

喜旱莲子草 (4).jpg


事实上,不同的入侵植物或者不同入侵程度的同一入侵植物与本地植物物种共存机制存在一定的差异。



图 片 (13).jpg

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