亚热带森林植物系统发生关系影响植物-植食性蛾类互作网络结构

目前，人们已经关注到，生物多样性丧失会对生态系统功能产生负面影响。植食者在生态系统功能中扮演着重要的角色。尤其在森林生态系统中，植食者会影响植物生长等。因此，生物多样性丧失的背景下，研究植物-植食者网络互作的响应是生态学中一个重要的研究方向。已有研究表明，树种丰富度是影响植物-植食者网络互作的一项重要因素。但是，这些研究局限于树种丰富度的变化对植物-植食者网络结构的影响。要进一步理解植物多样性变化对两者网络关系的影响，需要将更多的因素考虑在内。

朱朝东研究组、德国哥廷根大学Andreas Schuldt教授和马克平团队合作，选择了鳞翅目幼虫为研究对象研究了植物多样性变化的对植物-植食性昆虫网络互作的影响。该工作在世界上最大的树种多样性实验基地——BEF-China开展。该基地目前由植物研究所马克平研究员团队主导管理和运行。中国科学院大学、中国科学院动物研究所博士研究生王明强等通过2017和2018两年野外采集，获得了累计超过8000条鳞翅目幼虫。团队以DNA分类学思路，以成虫形态学鉴定结果作为参考系统，对鳞翅目幼虫进行了物种界定。研究通过构建群落水平和物种水平上的网络结构（图1），量化分析了植物和植食者之间网络关系的互作强度；同时通过检验植物-植食者网络关系在物种和群落水平上的相应指数，探究了植物多样性变化、一些关键的植物功能性状和系统发生组成对网络关系专化程度的影响。

图1. 鳞翅目幼虫与其寄主植物之间各网络指数含义示意图

研究发现：植物多样性并不能简单的解释植物与植食者之间的非随机关系。

1）植物功能性状和系统发生关系对整个营养水平的生态系统结构和功能具有较大影响（图2）；

图2. 基于群落加权平均值的植物性状和环境变量的非度量多维度排序（NMDS）分析

2）植物系统发生组成、植物功能性状、植物的适口性和防御性，显著影响植食者群落组成（图2，图3）；而树种丰富度并不影响植食者群落组成。

图3. 群落水平上脆弱性指数、指数d’与相应功能性状的关系

3）植食者食物网专化程度在不同的季节存在较大的差异（图4）。

图4. 各采集季节不同树种丰富度水平的广性指标差异和非度量多维度分析的鳞翅目群落组成

4）在群落水平和物种水平上，上述变量还能影响植物-植食者互作网络复杂程度和植物-植食者多样性的关系。

5）植物-植食者互作网络受到系统发生保守关系的显著影响（图5）。

图5. 鳞翅目幼虫多度最丰富物种（右）与相关植物物种（左）的互作系统发生树状图

总之，研究表明：寄主植物的物种丰富度并不能对植物-植食者的网络关系结构起到决定性的作用；两者之间的系统发生关系反而在这其中起到了更为重要的作用；寄主植物的功能性状也在植物-植食者的互作网络中起到了重要作用。

这一研究结果以“Host functional and phylogenetic composition rather than host diversity structure plant-  herbivore networks”为题，于2020年6月10日被Molecular Ecology接收。王明强同学为第一作者，朱朝东研究员和Andreas教授作为共同通讯作者，设计并实施完成了该项研究工作。该研究主要得到了中国科学院先导B专项和中国科学院国际合作局中德合作重点项目、国家杰出青年基金项目的资助，部分作者持续受到中国科学院“国际人才计划”（PIFI项目）的资助。