许多研究表明外来入侵植物到达入侵地后,其竞争能力会增强。EICA 假说(evolution of increased competitive ability hypothesis, 进化增强竞争能力假说) 和NWH假说 ( novel weapons hypothesis, 新武器假说)是从进化角度解释外来入侵植物竞争能力增强的两个重要理论。EICA假说认为外来入侵植物到达入侵地后,由于逃脱了原产地天敌的控制,会把原来抵御天敌的物质和能量重新分配到生长中去,使竞争能力增强。NWH假说认为,入侵植物能够分泌特异的化感物质,由于原产地的本地种跟入侵种协同进化的历史时间较长,因此对该化感物质不敏感。而入侵地的本地种与外来入侵种协同进化历史时间短,因而对该化学物质更敏感,即化感物质使入侵种在入侵地比在原产地具有更强的竞争优势,选择性进化可能使入侵植物的化感作用越来越强。虽然EICA假说和NWH假说是从不同的角度来解释外来入侵植物竞争力增强的原因,但两个假说并不是互相排斥的,然而很少有研究同时验证这两个假说。
飞机草原产于中美洲地区,现成为世界上很多热带和亚热带地区的一种恶性入侵杂草。澳门赌场西双版纳热带植物园植物生理生态组的郑玉龙博士和其同事把采集于原产地和入侵地的飞机草种子发芽后,播种于墨西哥和中国的同质种植园中,来验证EICA假说和NWH假说在飞机草入侵中的作用。研究发现,与EICA假说一致,飞机草入侵种群抵御地上天敌的能力低于原产地种群。然而与EICA假说相反,入侵种群比原产地种群具有更强的抵御地下天敌的能力。不管同质种植园内是否排除天敌,飞机草入侵种群的竞争能力始终高于原产地种群,但其生物量并不高于原产地种群。飞机草入侵种群的飞机草素(飞机草特有的一种化学物质,具有强的化感作用和抗病虫害作用)含量显著高于原产地种群,并且飞机草素对中国本地种的抑制作用也显著高于对墨西哥本地种。
该研究显示,飞机草到达入侵地后,可能对当地新的竞争对象(植物)和天敌组成发生了适应性进化,飞机草素的含量增加,从而使其竞争力增强。此外该研究也表明,外来植物到达入侵地后,可能减弱对某些天敌的抗性,也可以增强对另外一些天敌的抗性;竞争力的增强并不一定依赖生长的加快和生物量的增加,竞争力和防御力并不一定存在Trade-off关系。相关研究成果以Integrating novel chemical weapons and evolutionarily increased competitive ability in success of a tropical invader 为题发表在New Phytologist 上。
飞机草