《NeoBiota》:Assessing global trends, biases, and knowledge gaps in research on ecological interactions in goldenrod (
Solidago spp.) invasions
编辑推荐:
本综述系统分析了180篇关于入侵性一枝黄花生态相互作用的实证研究,揭示了研究领域存在显著物种偏向(以加拿大一枝黄花Solidago canadensis为主)、地理集中(欧亚大陆)和方法单一(体外实验主导)等问题。文章呼吁未来研究应拓展至 underrepresented 物种/区域、采用长期观测与多尺度整合方法,并运用机器学习等先进分析技术,以全面理解其入侵机制与生态影响。
引言
北美一枝黄花(Solidago spp.)是菊科多年生草本植物,约138种,其中加拿大一枝黄花(S. canadensis)、巨大一枝黄花(S. gigantea)和高一枝黄花(S. altissima)等物种因高生态可塑性、快速生长和化感作用,已成为欧洲、亚洲等地区的重大入侵植物。它们通过竞争和化感化合物抑制本地植被,降低物种丰富度,改变土壤微生物群落和养分循环,对生态系统造成持久影响。尽管相关出版物数量近年显著增长,但现有综述多局限于单一物种或机制,缺乏对研究方法和全球趋势的系统评估。
材料与方法
本研究遵循PRISMA指南,系统检索Scopus数据库中截至2024年6月的文献,最终纳入180篇经同行评审的实证研究。通过标准化编码协议提取数据,涵盖物种焦点、地理分布、生境类型、研究设计(如野外观察、原位实验、体外实验)、时间尺度、生态层级(个体-群落-生态系统-景观)及统计方法等维度。利用描述性统计和VOSviewer软件分析关键词共现网络和作者合作模式。
结果
时间与期刊趋势
相关研究自1999年起稳步增长,2012年后显著上升。文献分散于115种期刊,其中《Plants》《Biological Invasions》《Journal of Ecology》占比最高。关键词分析显示,早期研究集中于入侵动态和竞争能力,近期趋势转向生化相互作用(如化感物质、磷胁迫)和空间尺度分析。
研究设计与时间尺度
97%的研究采用单一方法,体外实验占42%(亚洲主导),野外观察占40%(欧洲常见),原位实验仅14%。长期研究(>2年)稀缺(15%),68%的野外研究持续时间不超过一季。83%的文章聚焦当前状态,缺乏未来情景预测。
物种与生境偏向
77%的研究以加拿大一枝黄花为核心,其他物种如巨大一枝黄花(34%)和高一枝黄花(11%)研究不足。生境集中于人为干扰区域(如弃耕地、河岸草地),半自然生境(如森林、湿地)代表性不足。
地理与气候分布
54%研究位于欧洲(波兰、匈牙利为主),42%在亚洲(中国主导),其他大洲代表性低。气候类型以湿润大陆性气候(Dfb)为主,海洋性气候(Cfb)等区域研究匮乏。
生态层级与数据整合
53%研究聚焦个体植物,生态系统(26%)和景观层级(19%)分析较少。数据多源于植物性状和土壤属性,动物(如传粉者)、真菌(如丛枝菌根真菌AMF)及气候数据整合不足。统计方法以方差分析(60%)和相关性检验(36%)为主,机器学习(5%)和结构方程模型(3%)等先进方法应用有限。
讨论
研究偏见的影响
物种和地理集中限制了全球入侵机制的理解,例如加拿大一枝黄花的研究结论可能无法推广至其他同属物种。方法单一性(如体外实验主导)可能高估化感作用在自然生境中的效应,而短期观测难以捕捉入侵的长期生态反馈。
未来研究方向
需优先拓展至 underrepresented 区域(如非洲、大洋洲)和气候带,加强多物种比较研究。方法上应结合长期监测、多尺度数据整合(如景观指标、微生物群落)以及机器学习等预测模型,以揭示入侵对生物多样性和生态系统功能的综合影响。
结论
本综述揭示了入侵一枝黄花研究在物种、地理和方法上的显著偏见,强调需通过跨学科合作填补知识缺口,为制定基于生态系统的管理策略提供科学基础。