《Ecological Frontiers》：Lantana camara reduces grass species and functional diversity in a semi-arid southern African savanna
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本研究调查了入侵半干旱稀树草原的Lantana camara对草生物量、物种组成及功能多样性的影响，发现入侵区草生物量减少42%，物种和功能多样性分别降低33%和40%-46%，表明该物种显著改变生态系统功能，需加强管理。
希尔顿·G.T.恩达古尔瓦（Hilton G.T. Ndagurwa）| 亚历山德拉·B.德洛德洛（Alexandra B. Dlodlo）| 西西·S.马蓬加（Tsitsi S. Maponga）| 朱斯蒂斯·穆文格维（Justice Muvengwi）
地理空间科学系，环境科学学院，津巴布韦国立科技大学，邮政信箱AC 939，阿斯科特，布拉瓦约
摘要
生物入侵对全球的本土生物多样性和生态系统功能构成了严重威胁，包括津巴布韦的半干旱稀树草原。本研究调查了Lantana camara L.对津巴布韦西南部半干旱稀树草原中草类生物量、物种组成和功能多样性的影响。通过Wilcoxon配对检验，我们比较了被L. camara入侵区域与未受入侵的周围植被区域在草类生物量、物种组成和功能多样性方面的差异。同时，还使用非度量多维缩放（nMDS）排序和多变量相似性分析（ANOSIM）来可视化和比较这些地点之间的草类物种组成。结果表明，被入侵区域与未受入侵区域之间的草类物种组成没有显著差异（p > 0.05）。然而，未受入侵区域的草类多样性比入侵区域高出多达33%。因此，功能多样性指标（如功能分散度FDis和Rao的二次熵RaoQ）在未受入侵区域分别高出40%和46%。尽管功能丰富度（FRic）、功能均匀度（FEve）和功能多样性（FDiv）没有显著差异（p > 0.05），但它们在未受入侵区域 tend to 更高。此外，未受入侵区域的草类生物量比入侵区域高出多达42%。总之，L. camara通过减少草类的生物量、物种多样性和功能多样性，显著改变了半干旱稀树草原的生态系统功能和服务提供。鉴于全球环境变化下植物入侵预计会增加，有效的根除和管理策略对于保护本土生物多样性和维持生态系统完整性至关重要。
引言
入侵性外来植物（IAPs）对全球的本土物种、自然生态系统和生态系统服务的提供构成了严重威胁。尽管它们的影响广泛，但有效控制和管理这些植物的能力仍然有限[1]、[2]、[3]。大多数入侵性外来植物作为农作物、观赏植物或篱笆植物被引入新的地区[4]。它们的传播通常由贸易、运输[5]、人类使用（例如医药）以及与动物的相互作用[6]所驱动。因此，IAPs可以显著改变植物群落和生态系统的特性，导致生物多样性和经济损失，以及干扰机制（例如火灾）的变化、养分和污染物循环、土壤质量和水文状况[3]、[7]、[8]、[9]、[10]、[11]、[12]、[13]。随着全球环境变化的持续，预计植物入侵及其与其他全球变化的相互作用将进一步加剧[14]，因此了解IAP入侵的后果至关重要。这类知识将有助于促进和指导有效的保护工作，并支持生物多样性的可持续管理。
在许多半干旱稀树草原生境中，生态系统结构和功能的变化通常归因于Lantana camara L.（马鞭草科），这是南部非洲最具入侵性的外来植物物种之一[15]。Lantana camara与地上和地下子系统密切相关，因此可以直接和间接影响邻近植物物种的组成和结构[1]、[7]。其直接影响显而易见，因为L. camara提供了大量的富含养分的、易分解的生物量，如茎、花、叶和果实[13]、[16]，这增强了土壤养分循环、pH值、微生物氮和磷的利用率以及分解速率[11]、[13]、[16]、[17]、[18]。然而，它的生长结构促进了枯落物在树冠下的积累，有利于其自身的生长，从而排除了本土物种[17]。Lantana camara还通过渗滤液、根系分泌物以及植物残体的挥发释放化感物质——如酚类、萜类、黄酮类和生物碱[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。这些化感物质通过干扰矿物质吸收、水分平衡、呼吸作用、微生物活性和光合作用等方式影响邻近植物[22]，抑制其发芽、生长和发育[19]、[20]、[21]、[22]、[23]。此外，这些化感物质还具有抗食草动物和抗病原体的作用，使L. camara在竞争中具有优势[22]。Lantana camara还增加了土壤的拒水性[18]，从而减少了土壤水分的可用性。
L. camara的间接影响还体现在与寻求阴凉、食物或庇护所的动物（例如鸟类）的互利相互作用上，这进一步促进了它的传播。动物访客通过排泄物、食物残渣和其他废弃物（例如羽毛）在L. camara植物下方集中了养分，有助于种内和种间种子的萌发。暂时沉积在排泄物中的种子会增加植物多样性，但随着种间竞争的加剧，生物多样性会下降。除了大量产生种子外，L. camara还可以通过水平茎的分层和生根进行无性繁殖[24]，使其能够胜过本土物种。上述因素，加上其对火灾的高耐受性、更广泛的气候和地理分布范围以及无性繁殖能力，进一步支持了它的优势[2]，这对本土植被的生产力、组成和功能多样性具有重要意义。
在这项研究中，我们调查了L. camara对半干旱稀树草原中草类生物量、物种组成和功能多样性的影响。具体来说，我们将被L. camara入侵的区域（以下简称“入侵区”）与附近的未受入侵的对照区（以下简称“未入侵区”）进行了比较，以隔离入侵的影响。我们假设L. camara会减少草类生物量，改变物种组成，并由于其对地上和地下子系统的广泛影响（包括化感作用、栖息地改变、资源竞争和生物相互作用）而降低分类学和功能多样性。与大多数使用传统物种多样性指标的研究不同，我们结合了分类学和功能多样性，以更好地理解L. camara入侵如何改变生态系统功能和草类群落组成。这种方法有助于更深入地理解L. camara破坏本土草原系统的生态机制，特别是植物功能特征的变化如何反映半干旱稀树草原系统内的更广泛变化，从而为受入侵的稀树草原景观制定更有效的管理策略。
研究区域描述
本研究在津巴布韦西南高地地区的国立科技大学（20°08′S, 28°36′E, 海拔1341米）的一个160公顷半干旱稀树草原林地进行（图1）。气候具有明显的季节性，分为炎热潮湿期（11月至4月）、凉爽干燥期（5月至7月）和炎热干燥期（8月至10月）。年平均降雨量为600毫米（范围：325–915毫米），干旱周期性地发生。年平均温度为23.7℃[25]。土壤类型为...
物种组成
共记录了13种草类，其中11种出现在入侵区，12种出现在未入侵区（表1）。只有Enneapogon cenchroides是未入侵区独有的物种，而Hyperthelia dissoluta和Setaria pumila是入侵区独有的物种。此外，两种区域共有10种草类（表1）。入侵区和未入侵区之间的草类物种组成没有显著差异（R = 0.01, p = 0.20；图3）。
讨论
本研究显示，L. camara的入侵减少了草类物种丰富度、多样性、功能丰富度和RaoQ值，这些指标在未入侵区的值高于入侵区。同样，未入侵区的草本植物生物量也比入侵区更大。这些发现突显了L. camara对本土草类群落的负面影响，进而影响了这一半干旱稀树草原生态系统的结构、功能和恢复力。
草类物种丰富度较低...
结论
总之，L. camara的入侵减少了草类物种多样性、功能多样性和草类生产力，这与其他研究结果一致，表明L. camara是对本土生物多样性的主要威胁。这些物种多样性和生物量生产的变化具有许多影响，包括饲料和食草动物生物量的减少、生态系统恢复力的下降、动物栖息地的丧失以及环境退化的加剧。鉴于其由于持续存在的土壤种子库而可能进一步扩散的潜力[13]...
作者贡献声明
希尔顿·G.T.恩达古尔瓦（Hilton G.T. Ndagurwa）：撰写 – 审稿与编辑、初稿撰写、监督、方法论、数据分析、概念化。亚历山德拉·B.德洛德洛（Alexandra B. Dlodlo）：初稿撰写、方法论、调查。西西·S.马蓬加（Tsitsi S. Maponga）：初稿撰写、方法论、数据分析、概念化。朱斯蒂斯·穆文格维（Justice Muvengwi）：审稿与编辑、监督、方法论、概念化。
资金
本研究未获得公共部门、商业部门或非营利组织的任何特定资助。
利益冲突声明
作者声明他们没有已知的可能影响本文工作的财务利益或个人关系。
致谢
我们感谢Alford Magwizi在数据收集方面的协助，以及Thobekile Nondo在实验室设备方面的帮助。
