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[论文动态] 鞠瑞亭团队发表论文揭示植物入侵对土著昆虫的生态陷阱效应

花匠小妙招
2025-05-04 00:02

近日，国际生态学著名学术期刊《生态学杂志》（Journal of Ecology）在线发表了复旦大学生物多样性科学研究所、生物多样性与生态工程教育部重点实验室鞠瑞亭课题组研究论文“Mismatches between the resources for adult herbivores and their offspring suggest invasiveSpartina alterniflora is an ecological trap”，报道了入侵植物对土著昆虫的“生态陷阱”效应及其形成机制。

植物入侵可通过改变栖息地环境、食物资源和物种间相互关系，影响土著昆虫的行为和生活史性状。然而，随着被入侵生态系统中外来植物资源不断增多，而本地宿主植物资源迅速减少，一些土著昆虫可通过生境转移与外来植物形成新的互作关系。如果入侵植物相对于土著植物能更好地吸引食草性昆虫，但昆虫取食入侵植物后其种群适合度反而下降，入侵植物就给土著昆虫扮演了“生态陷阱(ecological trap)”角色。这种看似“悖论”的现象，事实上其背后受到一系列环境和资源特征变化所调控，但当前对这一预测的系统性验证仍很缺乏。

图1 研究区2015-2017年互花米草和芦苇分布面积变化的遥感图

本文以入侵植物互花米草(Spartina alterniflora)、土著昆虫素毒蛾(Laelia coenosa)及其原始的本地寄主植物芦苇(Phragmites australis)为研究对象，以长江河口湿地为研究地点，系统研究了素毒蛾成虫及其后代在互花米草和芦苇上的种群动态、产卵偏好及适合度差异，分析了两种植物资源的可利用性和叶片气味对成虫的吸引性，并进一步比较了两种植物的营养和防御性状差异。结果发现，入侵植物互花米草在长江口湿地取代土著寄主植物芦苇以后，素毒蛾在入侵植物上投入的繁殖资源比在土著植物上更多，但其后代在外来植物上的适合度却显著降低；互花米草在野外的叶片资源可利用性远大于芦苇，且其挥发性化合物（VOCs）对成虫具有更强的吸引力，但其营养水平（氮含量）弱于芦苇，而防御水平（硬度、蜡质、生物碱、总酚含量）却高于芦苇。因此，外来植物互花米草的入侵导致了土著昆虫素毒蛾陷入了“生态陷阱”，这和昆虫所获得的同偏好相关的环境线索(资源可用性和叶气味)与同适合度相关的资源质量(营养和防御)之间的不匹配性密切相关。本研究增强了我们对植物入侵对土著食草性昆虫生态影响的深度认识，并强调资源可利用性及植物性状对食草昆虫行为和适合度的调节作用。

图2 土著食草性昆虫素毒蛾

复旦大学鞠瑞亭课题组博士生孙可可为本文第一作者，鞠瑞亭研究员为通讯作者，德国Tübingen大学Christina Richards副教授、美国Rice大学Evan Siemann教授及复旦大学李博教授为本文共同作者。研究得到国家重点研发计划“入侵植物与脆弱生态系统相互作用的机制、后果及调控”（2017YFC1200100）、国家自然科学基金（31670544、41630528）和上海市科委重大项目（18DZ1206507）等项目的资助。