不同类型牧食者对水生植物入侵种喜旱莲子草的影响

Many researches studied the effects of herbivory on invasive plants and obtained inconsistent results, moreover, most researches were conducted in terrestrial ecosystems. Although some researches studied native generalist herbivore preference for aquatic native vs. exotic plants, but these researches paid a few attention to explaining the reasons of these results and the effects of the native generalist herbivores on population performance of invasive plants. Moreover, few comprehensive studies examined the effects of different herbivores on exotic plants, especially study effects of the exotic herbivores on exotic plants. Therefore, we will use the aquatic invasive plant Alternanthera philoxeroides as a model species. Investigate the herbivores that feed on A. philoxeroides in China. Research the richness, abundance and defoliation levels of herbivores in different areas. Study the bias, physiological impacts and population performance impacts of different native and exotic herbivores on A. philoxeroides and its native congener in terrestrial and aquatic ecosystems, and the impacts of native herbivores on A. philoxeroides in different season and invasion phase. We will also study the defense mechanisms of A. philoxeroides against herbivores. These studies can evaluate the total effect of different herbivores on A. philoxeroides comprehensively, reveal the mechanisms of aquatic plant invasion, and provide important theoretical basis for control invasive aquatic plant by native herbivores.

虽然很多学者研究了牧食对外来植物入侵的影响，但是结果并不一致，而且研究多是在陆地生态系统中进行的。有些文献研究了本地牧食者对水生植物入侵种与本地种的取食偏好，但是对外来牧食者对外来植物入侵的影响的研究比较少。而且很少涉及到机理机制和种群性能以及评估整个生态系统中不同类型牧食者对外来水生植物入侵的整体影响。在该项目中我们将调查水生入侵植物喜旱莲子草在中国分布区域内牧食者种类以及种群多度、丰度和牧食强度在不同区域的差异；研究不同区系不同类型的水生和陆生牧食者对其与本地近缘种的取食偏好、生理影响、种群影响，以及本地牧食者在喜旱莲子草不同入侵阶段和生长阶段的作用；同时还将研究喜旱莲子草对牧食的防御机制以解释这些影响产生的原因。这些研究可以综合的评估牧食者对水生植物入侵的整体影响，揭示外来水生植物的入侵机制，也可以为利用牧食者对入侵水生植物进行生物控制提供理论基础。

虽然很多学者研究了牧食对外来植物入侵的影响，但是结果并不一致，而且很少评估整个生态系统中不同类型牧食者对外来水生植物入侵的整体影响。在该项目中我们调查了不同区域喜旱莲子草和凤眼莲的群落密度、生物量以及被天敌取食强度和天敌的主要种类；研究不同类型牧者对喜旱莲子草等外来水生植物的取食偏好以及影响；此外，还研究了影响群落中外来水生植物数量的环境因子和生物因子；与巴西合作研究了凤眼莲对原产地和入侵地生物多样性的影响。研究发现喜旱莲子草叶片被取食程度随着纬度升高总体上呈现下降的趋势，在专食性天敌存在的区域喜旱莲子草叶片被取食率较高。凤眼莲叶片被取食比例在所有分布区域都较低。两种植物的种群生物量和相对盖度呈现互补的分布格局。喜旱莲子草随着纬度的升高其种群生物量和相对盖度都呈现逐渐升高的趋势。凤眼莲种群生物量和相对盖度呈现先增加后减少再增加的趋势，这说明喜旱莲子草和凤眼莲也存在这竞争。因为喜旱莲子草的叶片氮含量较高，本地广食性天敌偏向取食喜旱莲子草并能控制喜旱莲子草的种群扩张。外来水生动物入侵种克氏原螯虾对不同种对外来种和本地种的取食偏好不一致。本地广食性天敌和被引入的专食性天敌都能对喜旱莲子草的生理和形态造成危害，但是广食性天敌造成的危害明显小于专食性天敌。说明在入侵地虽然本地广食性天敌能够在一定程度上控制喜旱莲子草的种群，但是与原产地相比，喜旱莲子草还是释放了一定的牧食压力。克隆整合对喜旱莲子草和莲子草抵抗广食性天敌的影响相对较小，但是牧食后喜旱莲子草的恢复生长情况优于莲子草。本地种生物多样性和水体营养是决定入侵种丰富度的主要因素。在入侵地中国，凤眼莲的生物量与本地种的丰富度和盖度呈显著的负相关，但是在其原产地，其生物量与其他水生植物的丰富度和盖度无相关性。说明在入侵地本地种的生物多样性对凤眼莲的抵抗能力较弱，而且其生物多样性受凤眼莲入侵的危害更大。