近日，厦门大学环境与生态学院、滨海湿地教育部重点实验室、福建台湾海峡海洋生态系统国家野外科学观测研究站（台海站）滨海湿地群落生态学团队研究发现植物功能性状可显著影响外来物种生态位预测，并强调需将功能性状纳入生态位模型构建及未来入侵物种防控策略中。该研究成果以“From native habitats to invasion frontiers: understanding spatial niches of invasive plants through functional traits”为题发表于Journal of Biogeography。

研究背景

生态位模型作为评估物种生态位特征和预测生物入侵风险的重要工具，在入侵生态学研究中具有广泛应用。传统建模方法偏重温度、降水等非生物因子分析，未充分考量与物种生态适应过程相关的功能性状。入侵物种通过功能性状可塑性驱动其生态位扩张，这一动态过程显著影响物种分布格局。本研究以全球性滨海湿地入侵植物互花米草（Spartina alterniflora）为研究对象，通过整合功能性状参数构建气候-性状耦合模型，对比分析其原产地（美国）与入侵地（中国）的分布格局差异，系统解析该物种的空间生态位变化规律。

研究方法

本研究通过野外大尺度系统观测原产地和入侵地互花米草的叶片性状、营养生长性状和繁殖性状，运用结构方程模型将不同功能性状与温度、潮差、降水等非生物环境因子进行耦合，创新构建多维性状环境响应指数（图1）。为进一步量化功能性状对生态位建模的贡献，本研究在原产地和入侵地通过设计3类建模方案：基线模型（环境因子）、性状模型（单一功能性状）、整合模型（环境因子-功能性状组合），共构建包含环境因子-功能性状梯度组合的9种MaxEnt模型：（1）环境因子建模；（2）功能性状因子建模；（3）环境因子和功能性状因子耦合建模；（4）叶片性状因子建模；（5）环境因子和叶片性状因子耦合建模；（6）营养生长性状因子建模；（7）环境因子和营养生长性状因子耦合建模；（8）繁殖性状因子建模；（9）环境因子和繁殖性状因子耦合建模。

图1 技术路线图

研究结果

生态位模型整合植物功能性状参数可显著影响互花米草的生态位空间格局。原产地因互花米草生态位保守性较强，功能性状对适生区的影响较弱（图2）；而入侵地互花米草的生态适应过程与原产地不同，导致功能性状贡献度提升2-3倍，尤其在31°N以北和24°N以南形成显著纬度梯度响应格局（图3）。此外，不同功能性状效应分析表明，繁殖性状对分布格局的影响显著高于营养生长性状和叶片性状。通过模型对比证实，功能性状的纳入使原产地与入侵地适生区面积分别缩减-2%–10%和10%–40%，其空间收缩强度与功能性状相关（图4）。

图2 互花米草在原产地美国沿海的潜在分布区，A–I为不同的生态位建模。

图3 互花米草在入侵地中国沿海的潜在分布区，A–I为不同的生态位建模。

图4 互花米草在原产地和入侵地的潜在分布面积变化动态

研究意义与前景

通过研究植物功能性状对互花米草生态位预测的作用，显著提升了我们对宏观地理尺度下物种分布格局的认识。不同生态位模型预测增加或减少的关键区域突出了潜在的重要研究价值，因为这些区域揭示了传统模型无法预测的生态位维度。基于此，建议将物种生物学特性纳入模型构建的参数体系，通过建立性状-环境动态耦合机制提升预测准确度。后续研究需构建整合物种适应性进化过程的多维数据库，并开发融合表型可塑性与遗传变异特征的生态位建模，实现动态化精准预测物种的生态位空间格局。

研究团队及资助

该论文第一作者为我院2023级博士生何平，通讯作者为我院刘文文教授，吴浩副教授和张宜辉教授给予了重要指导。共同作者还包括我院硕士生姜仁平、硕士生叶靖珂，以及生命科学学院本科生黄冠雄。该研究获得国家自然科学基金项目（32222054，32025026）的联合资助。

论文来源及链接

He Ping, Jiang Renping, Liu Wenwen*, Ye Jingke, Huang Guangxiong, Wu Hao, Zhang Yihui. 2025. From native habitats to invasion frontiers: understanding spatial niches of invasive plants through functional traits. Journal of Biogeography, e5145.

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/jbi.15145

图、文| 何  平

责任编辑 | 曹京柱