入侵植物成功的秘密在于土壤

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在未经训练的眼睛看来,斑点矢车菊看起来足够无害。然而,对于生态学家来说,它是植物世界的成吉思汗,已知最具侵略性的入侵者之一。长期以来,研究人员将斑点矢车菊或Centaurea maculosa以及其他入侵植物的蔓延归因于它们新环境中缺乏本地捕食者。但一份新的报告揭示了这些新来者与土壤中微生物之间相互作用的重要性。

在今天发表在《自然》杂志上的一项研究中,蒙大拿大学的拉根·卡拉威和他的同事首先在从这种杂草在欧洲中部的原生栖息地和在北美的殖民地采集的无菌土壤样本中种植了C. maculosa。在无菌欧洲样本中培育的杂草比在天然土壤中的杂草生长速度快达九倍,这表明通常存在于植物原生土壤中的细菌可以抑制生长。相反,在北美无菌土壤中生长的杂草往往表现出生长减缓,这表明那里的微生物更有利于定殖。在进一步的实验中,研究人员直接测试了土壤微生物对杂草的生物地理效应:当种植在先前种植过C. maculosa的欧洲土壤中时,与种植在预先培养了其他欧洲本地物种的土壤中相比,杂草生长得更慢。美国土壤产生了相反的效果。

研究人员得出结论,对植物产生负反馈的土壤微生物可能通过控制植物的帝国主义倾向来促进生态多样性。缺乏这种“刹车踏板”的外来土壤使杂草能够失控地蔓延。卡拉威解释说,这可能是因为病原性土壤细菌往往具有物种特异性,他指出“当某种东西正在吃掉另一种东西时,就会有很大的选择压力来赢得这场军备竞赛。” 但他补充说,在被入侵的生态系统中,“对于互利共生的关系来说,这些进化压力可能不会那么强烈。” --阿拉·卡茨尼尔森

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