基于繁殖生态学特征的气候变暖对菊科入侵植物入侵性影响及其机制研究

Climate warming and biological invasion are two major problems in current global change, and there are many scientific questions need to be solved urgently. So it had been being to an important hot spot in recent years. But few studies were conducted on the mechanism of effects of climate warming on invasiveness of invasive plants based on the reproductive ecology. . Here, we intend to study the effects of global climate warming on invasiveness of invasive plants from the perspective of reproductive ecology. Our objective is to reveal its mechanisms through the way of field location investigations and simulated warming experiments, and to answer the key scientific questions as follow: ①. How does the climate warming effect on reproductive features of invasive plants and their related native species? Such as the pattern of flowering phenology, the duration of flowering and flowering synchronicity, which impacts pollinator compose and resulting the invasive plants to be more generalization. And what are the differences between invasive and native species? ②. Whether climate warming impacts on the plant-pollinator interaction networks of invasive plants? Whether the climate warming promotes invasiveness of invasive plants through increasing reproductive allocation, especially increasing the offspring, such as seeds? The results of this study are expected to provide practical guidance for the agricultural and forestry production, and to provide basic rules for management, prevention and control of invasive plants.

气候变暖与生物入侵是全球变化中的重大问题。本项目拟基于全球气候变暖背景下，以加拿大一枝黄花、大狼把草等菊科入侵植物及其近缘土著种多裂翅果菊为对象，通过野外定位观察和人工模拟增温等方法，开展全球气候变暖（增温）对开花物候、繁殖能力、植物-传粉者互作网络等方面的研究，从植物繁殖生态学的角度揭示全球气候变暖对植物入侵性的影响及其机制。并回答以下科学问题：①. 气候变暖是否通过改变入侵植物的开花持续时间和同步性，影响其开花模式，从而吸引更多的传粉者，导致其趋向于更为“泛化”的物种，并提高繁殖效率？②. 气候变暖是否通过增加繁殖投资，尤其是后代数量和质量，而提高其入侵性？本项目将从繁殖生态学的角度在理论上探明全球气候变暖对入侵植物入侵性的影响及其机制；其成果可丰富入侵植物的入侵机制，也可为农林生产、尤其是入侵植物的管理和防控等提供指导，为制定相应管理措施提供理论依据，具有重要科学意义和实践价值。

以全球气候变暖为背景，以加拿大一枝黄花和大狼把草等菊科入侵植物及其近缘土著种多裂翅果菊为材料，通过人工模拟增温、不同纬度自然分布区的野外样地综合调查、定位观察和控制实验等技术方法，开展了气候变暖对入侵植物及其近缘种物候特征、传粉者互作网络、繁殖投资的影响等研究。培养研究生2名，开展学术交流9人次；发表相关学术论文9篇，其中SCI 4篇、国内核心3篇，全国性会议、硕士毕业论文各1篇。完成了项目研究计划，实现了预期目标。主要研究结果如下：.1.随着纬度增加，传粉网络趋向于泛化；随着群落物种丰富度和网络大小的上升，传粉网络的特化水平增大；草本植物特化水平最高，而乔木最低。海拔高度对传粉网络非对称性有一定影响，而纬度的变化并不显著影响传粉网络非对称性；草本物种比乔木物种非对称性更强。生境破碎化直接或间接影响植物和传粉者种群的多样性和种群动态；而植物和传粉者对生境破碎化的响应同样极其复杂。传粉者对生境破碎化的响应比植物更为敏感和快速。.2.三种植物对模拟气候变化的响应表现为增加繁殖投入、增加根叶比、延长开花期，而两种入侵植物则还表现出“集中开会”模式。入侵物种可能比土著种对模拟升温的响应具有更大的物候可塑性。表明气候变化可能增强外来植物的入侵性并加速其入侵过程。.3.气候变暖虽然可能增加类短命植物碎米荠的果实和种子产量，但却降低了其有性繁殖投资比，进而影响种群稳定性。增温总体上延长了碎米荠开花物候持续的时间，低密度较高密度处理开花物候进程波动更为明显，开花持续时间增长，同时开花数较多。.4.以加拿大一枝黄花为主，在北京市、山东省、江苏省、上海市、安徽省、湖北省、江西省、湖南省和福建省设置了13个研究样地（具体见附件1），连续4年对其及其分布群落同花期植物的传粉昆虫进行了定位观察研究。结果表明，加拿大一枝黄花传粉网络链接指数与其样地最低温（y = -7E-05x + 0.1507；R² = 0.9529）、平均温度成负相关关系（y = -7E-05x + 0.151；R² = 0.8806）。这表明，气候变暖将导致传粉网络趋于特化。