不同干扰、天气和地形梯度下草食性的环境依赖性在物种间存在很大差异

IF 5.3 1区环境科学与生态学 Q1 ECOLOGY

Journal of Ecology Pub Date : 2024-08-30 DOI:10.1111/1365-2745.14390

Alex O. Sutton, Zak Ratajczak, Allison M. Louthan

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摘要

1 引言量化物种间的相互作用如何影响植物的分布和丰度是植物生态学的一个共同目标。大量实验和观察工作表明，食草动物、竞争者、病原体和互惠者会对种群动态产生重大影响（Fowler 等人，2023 年；Louthan 等人，2018 年；Maron & Crone, 2006 年；Morris 等人，2020 年）。然而，物种相互作用对种群的影响在不同时空可能存在很大差异，这种现象在种群生态学中通常被称为背景依赖性（Maron 等人，2014 年）。更具体地说，如果物种相互作用的结果（即在存在与不存在该物种相互作用的情况下种群增长率或丰度的差异）在不同的空间或时间（假设研究设计严谨且样本量足够大，可在统计学上检测到这些差异；Catford 等人，2022 年）有所不同，我们就将该物种相互作用定义为情境依赖性。大多数情况下，环境依赖性是由于环境的时空变化而产生的（Maron 等，2014 年）。例如，在植物与食草动物相互作用的情况下，非生物环境的多个方面可以改变食草动物的结果，从弱到强地产生负面影响（如降水；Louthan 等人，2018 年，阳光；Harrison，1987 年），甚至从负面影响到正面影响（营养限制；Souza Lima 等人，2018 年）。然而，大多数情况下，研究并不涉及驱动情境依赖性的因果机制（Catford 等，2022 年），这限制了我们了解情境依赖性可能发生在哪些地点或哪些物种的能力。大多数量化情境依赖性的研究估计了单一物种结果的空间或时间变化（Chamberlain 等人，2014 年）。如果不同物种对环境条件的反应一致，那么它们之间的环境依赖性可能是相似的。例如，在降水梯度上共生的两个物种（A 和 B）在潮湿年份或较潮湿地点的招募率可能较高。如果食草动物优先捕食幼苗，那么在潮湿年份，食草动物对物种 A 和物种 B 种群动态的影响强度（即食草动物的结果）将会更高（例如 Louthan 等人，2018 年）。同样，如果潮湿年份减少了物种 A 和物种 B 的新陈代谢（例如通过增加对光的竞争），而食草动物优先捕食幼苗，则潮湿年份这两个物种的食草结果都会降低。与此相反，如果物种 A 在潮湿年份的新陈代谢增加，而物种 B 却没有，那么我们可能会认为物种 A（图 1a）的食草量与环境有关，而物种 B（图 1b）的食草量与环境无关。元分析表明，不同物种的环境依赖程度存在一定差异（Chamberlain 等，2014 年），但这些分析综合了发生在不同地点的物种的结果数据，限制了我们控制不同地点的非生物和生物差异的能力。也就是说，每个物种的环境依赖性都是在一组独特的地点进行评估的，这意味着环境依赖性大小的差异可能来自于每组地点的非生物环境差异，而不是物种特性。我们目前缺乏通过量化同一地点多物种相互作用的结果来控制非生物驱动因素地点间差异的研究（但请参见 Lynn 等人，2019 年）。图 1在图形浏览器中打开PowerPoint背景依赖性的跨物种差异（列）和天气对物种丰度的影响（行）的相互作用效应。我们展示了一个由 A 和 B 两个物种组成的简单群落的假设结果，并量化了随着时间推移食草动物对每个物种丰度的影响。我们还显示了在食草动物不存在和存在的情况下，A 和 B 物种在总丰度中所占的比例。面板（a）显示天气对相对丰度没有影响（物种 A 的丰度总是高出约 30%），并且具有类似的环境依赖性（两个物种的食草结果都会随着天气条件的变化而增加）。在这种情况下，食草动物对群落组成（即物种 A 的丰度占总丰度的比例）的影响不随天气变化而变化。面板（b）显示天气对相对密度没有影响，但不同物种的环境依赖性不同。在这种情况下，食草动物对群落组成的影响随着天气的变化而增加。面板（c）显示了天气对相对丰度的影响，不同物种之间具有类似的环境依赖性；在这种情况下，食草动物对群落组成的影响不随天气变化而变化（但物种相对丰度随天气变化而变化）。

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High among-species variability in the context dependence of herbivory across disturbance, weather and topoedaphic gradients

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Journal of Ecology 环境科学-生态学

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期刊介绍： Journal of Ecology publishes original research papers on all aspects of the ecology of plants (including algae), in both aquatic and terrestrial ecosystems. We do not publish papers concerned solely with cultivated plants and agricultural ecosystems. Studies of plant communities, populations or individual species are accepted, as well as studies of the interactions between plants and animals, fungi or bacteria, providing they focus on the ecology of the plants. We aim to bring important work using any ecological approach (including molecular techniques) to a wide international audience and therefore only publish papers with strong and ecological messages that advance our understanding of ecological principles.