動物對植物的取食，即植食過程，是自然界最為常見的生物間相互作用之一。
這一過程對植物的生長、繁殖、生存以及生物多樣性維持有著深遠(yuǎn)影響。然而，自然界中的植食程度在不同物種之間差異巨大，如何解釋這種差異，已成為當(dāng)前群落生態(tài)學(xué)領(lǐng)域數(shù)十年來關(guān)注的基本科學(xué)問題之一。 當(dāng)前，學(xué)術(shù)界對這一問題的解釋主要包括幾個假說。1）化學(xué)防御假說，認(rèn)為植物化學(xué)防御物質(zhì)（如次生代謝物）的差異是導(dǎo)致植食率高度差異的主要原因。但該假說的推測往往只在單個物種或少數(shù)近緣物種之內(nèi)成立。在群落尺度上，特定次生化合物的含量和植食率之間的關(guān)系非常微弱；2）“顯示度”假說，該假說認(rèn)為在群落中更容易被發(fā)現(xiàn)的個體或物種（比如更高，更大的個體），遭到植食性動物取食的程度會更高；即自然界存在“樹大招蟲”的格局。3）負(fù)密度制約假說，認(rèn)為一定范圍內(nèi)同種植物密度越高，則這種植物遭受的植食程度也越高；4）生長速率假說，認(rèn)為物種的生長策略，決定了其植食程度。采取高生長速率策略的物種會對植食動物采取耐受型策略，所以這些植物的植食率會更高。目前，在物種高度多樣化的熱帶森林群落中，上述哪種機(jī)制決定了物種之間的蟲食率格局仍不清楚。 為回答這一問題，中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心張霜副研究員（第九批會員）與中國科學(xué)院西雙版納版納熱帶植物園徐國瑞副研究員（第十二批會員）借助塔吊系統(tǒng)，在補(bǔ)蚌熱帶雨林大樣地開展合作研究。通過對目前已知的全球最大幅度林冠垂直落差采樣（地上1.6 – 65 m高），同時考慮了目標(biāo)植物葉屬性及其鄰居的多樣性、多度、高度異質(zhì)性、系統(tǒng)發(fā)育歷史等因素，綜合分析了這些因素對于蟲食率種間變異的影響。通過對129種喬木6700片葉片的系統(tǒng)采樣分析，發(fā)現(xiàn)： 1）植食率隨著林冠高度的增加而降低，這與顯眼度假說的預(yù)期相反；2）鄰居的多樣性、同種個體多度、鄰居高度異質(zhì)性等因素，對目標(biāo)植物的植食率均沒有顯著影響。即沒有檢測到明顯的協(xié)同防御效應(yīng)和負(fù)密度制約效應(yīng)；3）葉面積越大，則植物的植食率越高，這說明占據(jù)穩(wěn)定、優(yōu)質(zhì)的食物資源，可能是植食性昆蟲進(jìn)行宿主選擇的重要依據(jù)。這一研究揭示了在高度復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)中，種間相互作用的垂直格局是一個不同忽視的因素，這給我們理解種間相互作用變異規(guī)律和生物多樣性的維持機(jī)制提供了新思路。日前，這一研究以“Canopy height, rather than neighborhood effects, shapes leaf herbivory in a tropical rainforest”為題，在生態(tài)學(xué)經(jīng)典期刊Ecology上在線發(fā)表。Ecology當(dāng)值主編認(rèn)為“This paper will do a great job of advancing our understanding of herbivory in tropical forests”. 本研究受到了中國科學(xué)院熱帶森林生態(tài)學(xué)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室開放課題、國家自然科學(xué)基金(31971481)、中國科學(xué)院青年創(chuàng)新促進(jìn)會(2019046, 2022401)等項(xiàng)目的資助。特別感謝西雙版納森林生態(tài)系統(tǒng)國家野外科學(xué)觀測研究站給予本研究的大力支持。 文章鏈接
圖1 補(bǔ)蚌塔吊樣地樹種取樣分布點(diǎn)和取樣喬木個體的高度分布（紅色點(diǎn)為采樣個體，灰色點(diǎn)為塔吊范圍內(nèi)的其他個體） 
圖2 樹冠高度、葉片大小、比葉面積和鄰居物種豐富度（NSR）與植食率的關(guān)系 
圖3貝葉斯譜系結(jié)構(gòu)方程模型分析不同因素對植食率的作用路徑
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