紅樹林和互花米草相互作用對環境變化的多尺度回響

《紅樹林和互花米草相互作用對環境變化的多尺度回響》是依託廈門大學，由張宜輝擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：紅樹林和互花米草相互作用對環境變化的多尺度回響
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張宜輝
• 依託單位：廈門大學

項目摘要

互花米草在中國（入侵地）和美國（原產地）均與紅樹林共同形成紅樹林- - 互花米草生態交錯帶，在氣候變化和人類活動雙重影響下呈擴張趨勢，成為監測和研究濱海濕地植被回響全球變化的重要區域。互花米草入侵紅樹林的格局、機制與後果，是中國紅樹林保護和恢復亟需解決的問題。.本項目採用野外競爭實驗和水位梯度控制平台，從緯度、流域和潮間帶尺度，研究紅樹植物和互花米草的種間相互作用對溫度、鹽度和潮位變化的回響，揭示生物和非生物因子互動作用下紅樹林- - 互花米草生態交錯帶的群落組織機制，預測交錯帶演替趨勢；監測互花米草對不同發育階段（繁殖體、幼苗、幼樹）紅樹植物的影響，闡明互花米草影響下傳播限制和生境限制在紅樹植物更新過程中的作用；對比分析中國和美國紅樹林- - 互花米草生態交錯帶的物種特性、種間相互作用和環境要素，探求引發中美交錯帶格局演變差異的主要驅動力。研究結果可為保護區域生態環境、應對全球變化提供科學依據。

結題摘要

互花米草於1979年從美國引入中國，經過近40年的擴散，已分布到沿海各省。互花米草在入侵地中國和原產地美國均與紅樹林形成“紅樹林——互花米草生態交錯帶”，在氣候變化和人類活動雙重影響下呈擴張趨勢，是監測和研究濱海濕地植被回響全球變化的關鍵區域。互花米草入侵紅樹林的格局與機制，是中國紅樹林保護和恢復亟需解決的問題。 為全面了解互花米草的入侵特性，本項目沿大尺度緯度開展野外觀測，分析了各地環境因子與植物生長的相關關係；通過同質種植園實驗比較不同種源地互花米草的表型性狀差異。研究發現：互花米草個體和種群水平的營養生長和繁殖性狀隨緯度變異顯著。相比中高緯度，低緯度互花米草的生長和繁殖力低，擴散緩慢；除結實率這一有性繁殖特徵外，其他表型性狀的地理變異在同質種植園裡消失了。這表明入侵中國的互花米草已呈現潛在的遺傳分化；而互花米草的表型可塑性可能有利於其在入侵地的迅速擴張。 本項目從植物種間相互作用為切入點，採用競爭控制實驗，探討了沿緯度和潮位梯度的鹽沼植物對紅樹植物的影響。在中國，互花米草均抑制紅樹植物幼苗的存活和生長；而在美國，鹽沼植物對紅樹植物幼苗存活和生長為高緯度促進，低緯度抑制；紅樹植物在中潮位生長最好，而在高位和低位鹽沼生長和存活較差。 我們進一步從“植物——動物”種間相互作用解釋了紅樹林對互花米草入侵的回響機制。通過野外觀測、控制實驗和室內餵飼實驗，揭示了蟹類對互花米草種子和實生苗的取食在互花米草早期建立過程中的關鍵作用，動物取食和植物競爭共同導致了紅樹林生境中互花米草更新失敗。但在光灘，實生苗逃過動物取食而成功定居。互花米草通過大量傳播種子和快速的無性克隆生長，已迅速侵占絕大部分的光灘、入侵到林窗，並包圍健康完整的紅樹林。這一“草進林退”狀況的持續發展，將可能導致紅樹林不可逆地轉換為互花米草植被。我們需要採取早發現早治理的措施，以應對互花米草對高強度自然和人為活動影響下的中國紅樹林的威脅。