Mối quan hệ hệ sinh thái, sự tương đồng hình thái và phản hồi giữa thực vật và đất

Journal of Ecology - Tập 105 Số 3 - Trang 786-800 - 2017
Connor R. Fitzpatrick1,2, Laura Gehant3, Peter M. Kotanen1,2, Marc T. J. Johnson1,2
1Department of Biology, University of Toronto Mississauga, Mississauga, ON L5L 1C6, Canada
2Department of Ecology and Evolutionary Biology, University of Toronto, Toronto, ON M5S 3B2, Canada
3AgroSup Dijon, Dijon, 21000 Burgundy, France

Tóm tắt

Tóm tắt Các phản hồi giữa thực vật và đất góp phần vào sự xâm lấn của các loài, duy trì đa dạng sinh học và tác động của biến đổi khí hậu lên hệ sinh thái trên cạn. Mặc dù có tầm quan trọng sâu rộng, chúng ta vẫn thiếu kiến thức tổng quát về các yếu tố sinh thái và tiến hóa của phản hồi giữa thực vật và đất. Chúng tôi đã tiến hành một thí nghiệm phản hồi giữa thực vật và đất quy mô lớn sử dụng 49 loài thực vật đồng thời xuất hiện từ miền Nam Ontario, Canada, đại diện cho một dải hệ động vật phong phú. Chúng tôi đã thử nghiệm xem liệu các tác động của việc điều hòa đất có khác nhau giữa các loài này hay không và liệu các loài tập trung khác nhau có phản ứng tương tự với cùng một điều hòa đất hay không. Tiếp theo, chúng tôi đã điều tra xem liệu các đặc điểm thực vật và các phản hồi đất có phụ thuộc vào sự tương đồng về hệ phát sinh hay không và các đặc điểm thực vật nào ảnh hưởng đến phản hồi giữa thực vật và đất giữa các cặp loài thực vật. Cuối cùng, chúng tôi đã sử dụng kết quả thí nghiệm để kiểm tra xem các phản hồi đất có ảnh hưởng đến sự đồng xuất hiện của các loài ở hiện trường hay không. Chúng tôi đã tìm thấy bằng chứng về cả phản hồi đất tích cực mạnh và tiêu cực giữa các cặp loài thực vật. Phương pháp điều hòa đất của chúng tôi giải thích gần 20% sự biến động trong hiệu suất của các loài tập trung. Sự liên quan về hệ phát sinh và sự tương đồng hình thái giữa các loài thực vật không có mối liên hệ với sức mạnh của phản hồi đất của chúng. Tuy nhiên, nhiều đặc điểm thực vật của các loài điều hòa ảnh hưởng đến sức mạnh của phản hồi đất đối với các loài tập trung, bao gồm diện tích lá cụ thể và năng suất sinh vật trên mặt đất tổng. Những khác biệt về đặc điểm giữa các loài cũng dự đoán các phản hồi giữa thực vật và đất, mặc dù đối với một số cặp loài, sự gia tăng khác biệt về đặc điểm đi kèm với phản hồi giữa thực vật và đất tích cực và đối với những loài khác, sự khác biệt về đặc điểm gắn liền với phản hồi giữa thực vật và đất tiêu cực. Sự đồng xuất hiện của các loài thực vật ở hiện trường liên quan đến các phản hồi đất được xác định qua thí nghiệm của chúng tôi, nhưng chỉ đối với một số loài thực vật cụ thể. Tổng hợp. Kết quả của chúng tôi minh họa cách mà lịch sử tiến hóa và sự biến đổi hình thái định hình phản hồi giữa thực vật và đất và nhấn mạnh sự cần thiết của các nghiên cứu dựa trên đặc điểm. Do lịch sử tiến hóa độc đáo của các đặc điểm riêng lẻ và sự biến động của tầm quan trọng của chúng trên tất cả các loài tương tác có thể có, chúng tôi cho thấy rằng các chỉ số về sự liên quan tổng thể về hình thái và hệ phát sinh là những dự đoán kém về phản hồi giữa thực vật và đất ở quy mô hệ phát sinh lớn. Chúng tôi kết luận rằng một cách tiếp cận chi tiết dựa trên đặc điểm có thể được sử dụng để dự đoán phản hồi giữa thực vật và đất, và các biện pháp phản hồi đất trong phòng thí nghiệm có thể giải thích các mẫu đồng xuất hiện trong tự nhiên.

Từ khóa


Tài liệu tham khảo

10.1111/ele.12157

10.1111/ele.12378

10.1016/j.tree.2014.10.006

Bardgett R.D., 2010, Aboveground‐Belowground Linkages: Biotic Interactions, Ecosystem Processes, and Global Change

10.18637/jss.v067.i01

10.1111/nph.12915

10.3732/ajb.0900346

10.1111/j.1574-6941.2009.00654.x

10.1023/A:1026290508166

10.1111/ele.12016

10.1890/13-0163.1

10.2307/1941601

10.2307/2960528

10.1016/j.tree.2010.05.004

10.1111/j.1365-2745.2006.01158.x

10.1111/j.0014-3820.2003.tb00285.x

10.1890/08-0054.1

10.1073/pnas.1013003108

10.1890/11-0401.1

10.1073/pnas.1301685110

10.1111/j.1365-2745.2005.01013.x

10.1016/j.ppees.2007.10.001

10.1111/nph.14141

10.1111/j.1461-0248.2007.01030.x

10.1086/386375

10.1146/annurev.ecolsys.31.1.343

10.1098/rspb.2016.0608

10.1007/s004420100752

10.1071/BT02124

10.5962/bhl.title.82303

10.1093/molbev/mss075

10.1111/j.1365-313X.2006.02842.x

10.1086/284325

10.1007/s11104-013-1972-x

Fitzpatrick C.F., 2016, Data from: Phylogenetic relatedness, phenotypic similarity and plant‐soil feedbacks, Dryad Digital Repository

10.1098/rspb.2016.0047

10.1073/pnas.0607968104

10.1111/ele.12289

10.2307/3545938

10.1111/j.1365-2311.2004.00572.x

10.1016/j.tree.2015.03.015

10.1111/1365-2435.12002

Hothorn T. Bretz F. Westfall P.&Heiberger R.M.(2008)Multcomp: simultaneous inference for general linear hypotheses. R Package Version 1.4‐0. Available at:https://cran.r-project.org/web/packages/multcomp/multcomp.pdf(accessed 10 February 2016).

10.1890/08-1841.1

10.1080/10635150701313830

10.1111/j.1461-0248.2006.00953.x

10.1111/j.1365-2745.2005.01000.x

Koenker R., 2009, Quantreg, Quantile Regression. R Package Version 5.11‐0

10.1073/pnas.1413650112

10.1126/science.1160662

10.1111/j.1461-0248.2008.01209.x

10.1038/nature16476

10.1073/pnas.1201343109

10.1111/2041-210X.12237

10.1111/j.1461-0248.2011.01715.x

10.1111/j.1461-0248.2008.01229.x

10.1038/nature11237

10.1111/j.1461-0248.2010.01509.x

10.1007/s10530-014-0685-2

10.1111/ele.12182

10.1111/ele.12384

10.1111/j.1365-2745.2010.01679.x

10.1093/bioinformatics/btg412

10.1111/nph.12105

10.1111/j.1365-2745.2010.01695.x

10.1890/07-2056.1

10.1111/1365-2745.12054

10.1111/nph.13822

10.1111/j.2041-210X.2011.00169.x

Ricklefs R.E., 1980, A morphological approach to the study of avian community organization, The Auk, 97, 321

10.1038/nmeth.2089

10.1890/10-0773.1

10.1111/j.1461-0248.2012.01795.x

10.1093/molbev/mst197

10.1111/nph.12328

10.2307/2265776

10.1111/j.1461-0248.2011.01644.x

10.1111/j.1365-2745.2011.01815.x

10.1046/j.1365-2745.1998.00268.x

10.1098/rspb.2015.1001

10.1146/annurev.ecolsys.33.010802.150448

10.1007/BF00328157

10.1038/nature01884

10.1023/A:1004327224729

Thông tin
Thông tin xuất bản

Journal of Ecology

Tập 105 Số 3

786-800

Thông tin tác giả