入侵与本地植物竞争响应全球变化主要因子协同作用及其系统生态机制
批准号:
32071521
项目类别:
面上项目
资助金额:
58.0 万元
负责人:
杜道林
依托单位:
学科分类:
种群生态学
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
杜道林
中文摘要
如何应对包括生物入侵的全球变化是人类社会共同面临的重大挑战。怎样科学预测全球变化对生物入侵的影响?其关键在于阐明入侵与本地生物竞争对全球变化主要多驱动因子协同作用的响应及其机制!这不仅是世界各国国家重大需求,(五个及以上因子的协同效应)更是世界科技空白!基于前期基础,我们开创性明确提出全球变化主要因子协同作用于入侵与本地植物竞争的亚加和效应及其系统生态机制假说。并基于我们多学科学术背景及前期基础与技术平台,构建全球变化多因子协同作用研究新思路,综合生物、生态、化学、地球科学等研究进展,特别整合组学理论、方法和技术等,创新设计并实施系统、科学的全球变化主要因子协同作用于植物竞争的叠连实验研究体系,以期证明上述假说。项目不仅对发展入侵生态学核心理论具有根本性重要意义;也能在实践上更科学、准确预测全球变化下的生物入侵;还可为多因子协同作用及机制研究提供参考;并力争在这一学科方向成为国际领跑者。
英文摘要
A major challenge for human society is dealing with global changes, including biological invasions. Predicting the influence of global changes on biological invasions is not only a significant need around the world, but also represents a major gap in science and technology. The key is to identify the response and mechanisms of competition between invasive and native species to global changes. Based on preliminary research, we propose the following hypothesis: synergistic effects of major factors of global changes on competition between invasive and native species are sub-addictive to invasive species; And we predict that synergistic effects favor invasive species via ecological mechanisms, either directly through gene expression and regulating anabolism, catabolism, hormones and their functions; or indirectly affecting plant growth and development by changing plant endophytes, allelopathy and soil microorganisms. Based on our multidisciplinary academic background, preliminary foundation and technical platform, we will test the above hypothesis by developing new ideas for multi-factor research into global change synergies, integrating advances in biology, ecology, chemistry and earth sciences etc., with a particular focus on omics techniques, innovative experimental design, and performing systematic and scientific iterative experiments to investigate synergistic effects of major factors of global changes on plant competition. Such an approach is not only of fundamental significance to the development of the core theory of invasion ecology,but is also important for predicting biological invasions under global changes in practice,and provides reference for research on multi-factor synergy and mechanisms. And we will strive to become an international leader in this discipline direction.
生物安全是全世界高度关注的重要焦点问题,其中全球变化对生物入侵的影响和调控更是事关生物安全最为迫切的科技难题。因此,如何应对全球气候变暖、大气CO2含量增加、N沉降增加、生物入侵等全球性问题,实现可持续发展,是当前人类社会发展共同面临的重大挑战。科学、准确预测全球变化对生物入侵影响的关键核心和基础就是阐明入侵和本地生物竞争对全球变化的响应及机制。本项目选择在我国暴发十分严重的恶性入侵植物:加拿大一枝黄花(S. canadensis)、喜旱莲子草(A. philoxeroides)和南美蟛蜞菊(W. trilobata)等及其入侵地对应的相似生态位3种竞争本地植物一枝黄花(S. decurrens)、莲子草(A. sessilis)和蟛蜞菊(W. chinensis)为主要研究对象。探究其对全球变化主要因子全球变暖、大气CO2含量增加、N沉积、紫外线增强、降水的协同作用响应。结果表明:(1)当本地和入侵植物受到独立和多个GCF(全球变化因子)的影响时,对植物性能总体上有积极影响,但对植物竞争力有负面影响;(2)在降水量增加或与温度结合的情况下,大多数入侵植物比本地植物获得优势;以及(3)GCF对植物性能和竞争力的相互作用主要是协同作用或拮抗作用,但入侵植物的优势可能不会无限增加。因此,单一因素的结果可能会受到与其他因素相互作用的影响,从单个因素推断气候变化对植物入侵的影响可能会产生误导,需要更多的混合因素研究来预测全球变化下的植物入侵。本研究还从不同方面(如全球变化主要因子直接作用于竞争植物直接机制和通过环境微生物的间接机制)、角度(如合成与分解代谢、激素、内生菌、化学物质(化感)、土壤微生物等影响竞争植物发育与生长)和层次(如种群及个体生态、生理生态、代谢生态、化学生态、分子生态、微生物生态等)阐明入侵与本地植物竞争响应全球变化主要因子协同作用的系统生态机制。本研究还创新性地建立了入侵生物相关的计量方法及其评估手段,在自然系统与模拟实验中验证了部分方法的适用性。因此,本项目基本阐明了入侵与本地植物竞争响应多因素环境变化协同作用的系统生态机制的核心目标任务,极大地丰富了植物入侵研究理论与入侵机制,同时深入理解植物入侵与环境变化的互作机理;为全球环境变化背景下外来植物的防控提供了依据。
本地植物内生菌响应外来植物成功入侵进程及其对宿主生态效应与机制
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批准号:31770446
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项目类别:面上项目
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资助金额:64.0万元
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批准年份:2017
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负责人:杜道林
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依托单位:
全球变暖下入侵植物与土壤微生物群落共演化对氮沉降的响应与机制
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批准号:31570414
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项目类别:面上项目
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资助金额:63.0万元
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批准年份:2015
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负责人:杜道林
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依托单位:
赤霉素类物质对外来克隆植物成功入侵的意义与机理
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批准号:31170386
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项目类别:面上项目
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资助金额:70.0万元
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批准年份:2011
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负责人:杜道林
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依托单位:
南美蟛蜞菊入侵对土壤微生物的影响及反馈作用
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批准号:30970556
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项目类别:面上项目
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资助金额:40.0万元
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批准年份:2009
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负责人:杜道林
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依托单位:
国内基金
海外基金