近十年中国生物入侵研究进展

生物入侵已对入侵区的生态环境、社会经济和人类健康造成了严重的威胁,成为了21世纪五大全球性环境问题之一。本文回顾了2000年以来,中国生物入侵研究领域尤其是入侵种的多样性与格局、入侵机制及生态学效应、管理与控制等方面所取得的重要进展,讨论了需进一步加强研究的领域,以期为进一步拓展该领域研究的广度和深度、为我国的生物入侵预警预防和科学治理提供参考。据初步研究,中国的入侵种数量已达529种,其中陆生植物、陆生无脊椎动物和微生物为主要入侵类群;原产地以北美洲和南美洲为主;经济发达和气候温暖湿润的东部和南部省份入侵态势明显较西部和北部省份严重;随着中国经济的进一步发展,生物入侵问题将可能更加严峻。外来种的成功入侵是其内禀优势、资源机遇和人为干扰共同作用的结果;其中,表型可塑性、适应性进化、天敌释放、种间互利或偏利共生和新化感作用等因素对入侵起到了关键作用。生物入侵已对中国土著生态系统的生物多样性和生态系统服务功能造成了严重影响,打破了生态系统的固有平衡,危害或威胁到中国的农林牧渔业生产、交通航运、环境、人类健康和公共设施安全。针对生物入侵的管理与控制,中国加强了包括检测监测、风险分析、生物防治、扩散阻断、根治灭除和生态恢复等技术体系的研究和实施,并初步控制了一些重要入侵种的扩张。中国生物入侵需要在全境性科学考察、生物入侵的遗传学、基因组学、生态系统影响、全球变化和管理与控制技术创新等领域进一步加强跨领域的交叉合作和系统研究。     

红树林生物入侵研究概况与趋势

为了掌握目前红树林生物入侵研究实况, 基于ISI Web of Science数据库和HistCite文献分析软件, 我们进行了全面系统的文献检索与分析。结果显示, 国内外有关红树林生物入侵研究文献绝大部分针对植物入侵, 有关动物与微生物的研究寥寥无几; 研究区域集中于中国华南与东南沿海(尤其是珠江口、雷州半岛西侧)和美国东南海岸及夏威夷群岛。无瓣海桑(Sonneratia apetala)是否构成入侵, 一直备受争议, 有待更长远论证, 但须谨慎引种。互花米草(Spartina alterniflora)与微甘菊(Mikania micrantha)是世界性恶草, 生长迅速, 繁殖力强, 竞争与化感作用明显, 二者已在红树林生态系统中爆发入侵, 显著降低了红树林微生境质量, 并改变了底栖生物群落结构。Rhizophora mangle作为外来红树植物入侵夏威夷群岛, 改善了沉积条件, 丰富了底栖生物群落, 但需从全球尺度考察入侵后果。目前, 红树林生物入侵研究才刚起步, 针对性研究局限于入侵对红树林生态系统结构和功能产生的效应。相关入侵机制缺乏探索, 现有防治方法大多只是借鉴其他被入侵系统的防治方法。今后, 红树林生物入侵研究应持续加深入侵现状和入侵效应的探索与评价, 加快开展入侵机制和防治方法的研究应用, 以及对生态系统服务的影响评价。健全红树林生物入侵管理体系, 将在防治红树林生物入侵实践中发挥主导作用。     

全球变化主要过程对海滨生态系统生物入侵的影响

作为海陆交错带的海滨生态系统是海洋与陆地的过渡带, 是承受全球变化及其引起海平面上升等影响最为前沿、最为重要的缓冲带, 同时又是人类活动极为频繁和强烈的地带, 因此海滨生态系统是生物入侵的高发区之一。本文在分析海滨生态系统生物入侵现状的基础上, 分析了CO₂升高、海平面上升和富营养化等全球变化过程对海滨生态系统生物入侵的影响: CO₂浓度上升改变了入侵种的竞争态势, 海平面上升调整了入侵种的空间分布格局, 而富营养化为外来入侵种的进一步拓展提供了动力。为了深入揭示全球变化对海滨生态系统生物入侵过程的潜在影响, 很有必要在阐明单因子作用机制与过程的基础上加强与其他组分的交互作用研究, 以及中、长时间尺度上的动态分析。与此同时, 生物入侵导致的海滨生态系统变化对全球变化相关过程的反馈作用研究也具有极其重要的意义。     

生物入侵对黄河流域生态系统的影响及对策

黄河流域健康的生态系统是沿黄地区生态保护和高质量发展的核心。然而, 随着经济高速发展和人类活动增加, 大量的外来生物传入并占据黄河流域生态位。这些外来生物在黄河流域的大肆扩繁给黄河流域本土生物和生态系统带来了严重威胁, 甚至严重影响人类健康。因此, 研究黄河流域的外来生物入侵问题, 并提出保护对策, 对于黄河流域生态保护和高质量发展具有重大意义。本文主要从黄河流经九省区(包含黄河流域)外来入侵生物的传入特征、传播途径、种群动态、成灾机制以及入侵生物对黄河流域重要生物资源和生态系统的影响等方面进行综述, 并提出了防控黄河流域生物入侵、保护黄河流域健康的生态系统的措施和对策。     

我国外来植物入侵机理研究获新进展

众所周知,生物入侵是严重威胁着全球生物多样性安全、生态系统的结构和功能、农林牧业生产等。尽管入侵种的危害越来越严重,对其研究越来越多,但目前有关生物入侵的理论和假说还不能说明为什么入侵种具有如此强大的入侵能力。     

生物入侵的危害及防治措施

阐述了什么是生物入侵、入侵途径、入侵危害、影响入侵的因素和防治措施,提出对生物入侵要引起高度的重视和警觉井严加防范,尽快建立生物入侵的风险评价制度和预警机制。     

植物入侵机制研究进展

生物入侵对人类的生产、生活及生态系统的稳定性造成了严重的影响。本文主要介绍植物入侵相关假说、入侵过程中的进化改变及其对生物入侵防控的意义。     

我国外来入侵生物防控现状、问题和对策

外来物种入侵已经威胁全球多个国家和地区,严重影响农林牧渔业生产,威胁生态系统稳定,是当前全球生物多样性丧失的主要原因之一,开展入侵物种防控已成为生物多样性保护与农业绿色发展的重点工作。我国已经成为全球遭受生物入侵威胁与损失最为严重的国家之一,截至2018年底,入侵我国的外来物种有近800种,已确认入侵农林生态系统的有638种,全国31个省（区、市）均有外来生物入侵发生并带来危害,半数以上县域都有入侵物种分布,几乎涉及所有类型的生态系统。本文对全球主要发达国家外来入侵物种发生情况及防控进行梳理发现,从国家层面立法开展外来入侵生物防控成为主流,制定长期防控战略并增加投入是入侵物种防控成功的关键。近些年,我国在外来入侵物种防控方面初步建立了工作机制,发布了重点管理外来入侵物种名录,完成了重点入侵物种的调查监测,开展了局部地区的防控措施,积极推动立法工作。根据国外生物入侵防治经验与我国实际情况,本研究提出我国外来入侵物种防控对策建议,包括加强法制建设、开展本底调查和启动重大防控工程等,为我国外来侵入生物的防控提供借鉴。     

我国区域间生物入侵的现状及防治

区域间生物入侵是指国家内部不同区域间物种入侵所引发的危害。由于我国生态系统错综多样,国内人员、物品流动频繁且不易监控,因此区域间生物入侵危害已经十分严峻。本文主要以我国以及国外已有的区域间生物入侵事件为例,分析其主要的入侵途径、危害与防治措施。区域间生物入侵主要通过引种、运输、人为干扰等途径,可以造成土著种灭绝、基因污染、生物多样性降低等危害。全球气候变化、南水北调等大型工程建设以及海峡两岸交流等领域是今后我国区域间生物入侵研究的主要方向。     

“非对称交配互作”促进一种烟粉虱的入侵

生物入侵是人类生存发展必须有效应对的巨大挑战。对生物入侵机制的了解有助于对入侵生物的预警和治理。暴发性害虫B型烟粉虱近20年来陆续入侵北美洲、南美洲、亚洲、大洋洲许多国家和地区,将许多地区的土著烟粉虱取代,造成大片作物严重减产和绝收。许多国家的科学家一直在探索     

植物物种入侵研究

详细阐述了生物入侵对生态系统的危害、对社会经济造成的严重损失,重点论述了植物外来种入侵的机制：化学介导机制、植物基因交流机制和干扰机制等;影响入侵的因素：外因、内因,其中外因主要是人为原因和环境因素。总结了植物生态入侵的预防、控制、去除策略及方法,包括机械、化学和生物方法,探讨了今后植物生态入侵的研究重点。     

生物入侵及其与全球变化的关系

生物入侵是一个影响深远的全球性问题,其对我国的生态系统、环境和社会经济的影响也日益明显。生物入侵不仅导致生态系统组成和结构的改变,而且能彻底改变生态系统的基本功能和性质,最终导致本地种的绝灭、群落多样性降低,并给社会经济造成重大损失。本文还分析了全球变化与当前生物入侵加剧的关系,由此提出加强对入侵种的预测和监控及立足于生态系统和整个社会来应对外来生物入侵的策略,以期对预防和控制我国外来生物入侵提供参考。     

生物入侵的危害与防治对策

生物入侵是一个世界范围的生态学现象。入侵种通过竞争、捕食、改变生境和传播疾病等方式对本地种及其系统产生影响。生物入侵的危害表现为：造成巨大的经济损失,仅美国每年因外来种入侵造成的经济损失近1370亿美元;威胁到人类的健康和生存。成千上万的人被外来种传染疾病以致死亡;引起严重的社会恐慌和动荡,人们寝食不安;改变了生态系统的结构和功能,全球自然灾害频频爆发;导致生物多样性的急剧下降,威胁到子孙后代的生存和发展。防治生物入侵有3条途径：实行全面检疫,阻止外来种的偶然入侵;采取全面的生态评估和监测,防范引进品种的入侵灾难;对已入侵的外来种采用机械法、化学法和生物防治法进行根除和控制,应用生物防治法、筛选天敌和对其进行危害评估时要特别慎重。     

网络理论在入侵生物学中的应用研究现状

生物入侵是一个动态有序的过程,其发生和危害存在异质性,通常由来源地、入侵地和它们之间的连接构成的系统中的自然、生物、社会等因素所决定。网络理论是研究复杂系统的一种新方法,本质是从复杂的信息中抽象出规律、揭示系统的结构特征共性。近20年,网络理论已被应用于生物入侵研究。本研究综述了网络理论在生物入侵研究中的应用进展,明确了主要的研究方向和前沿热点,认为:2000年以来国际上已开展的研究集中在评估外来物种入侵风险和入侵后对生态系统影响2个方面;外来物种随运输网络入侵的风险评估和景观连接性对入侵物种扩散的影响、外来物种入侵对本地物种间互作网络的影响及生态群落可入侵性是网络理论应用的热点;研究热点具有明显的时间发展特征,2013年以前多是对生态系统的影响,近10年来主要是风险评估。我国利用网络理论研究外来物种入侵较少且集中于对生态系统的危害,未来应加强对外来物种的时空定量传入和扩散风险评估,为我国制定和提升外来入侵物种早期监测预警、阻止新的入侵、抑制进一步扩散的管理措施提供依据。     

我国南方生物入侵的问题与对策

外来物种入侵到新的栖息地,可能给当地造成严重的生态灾难,导致生态灾害爆发及生物多样性的丧失,进而威胁到人类生存环境.目前,生物入侵已给我国造成了非常严重的环境问题和社会危害,带来了巨大的生态和经济损失,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元.文中主要以我国南方外来植物为例,分析了生物入侵的危害、途径、原因,针对生物入侵涉及地域、生态系统类型和涉及物种种类特点,提出了防治对策:重视生物入侵现象,加强与之相关问题的基础研究;加强立法,建立科学的引种制度;加强动植物检疫,建立全国外来物种入侵动态监测网;提高全民防范意识;加强国际合作.     

基于环境DNA-宏条形码技术的水生生态系统入侵生物的早期监测与预警

外来生物入侵是继生境破坏后造成生物多样性丧失的第二大威胁因素, 已对入侵地的生态安全、经济和社会发展及人类健康等造成严重负面影响, 成为21世纪五大全球性环境问题之一。作为水产养殖、航运和水生宠物交易大国, 我国水生生态系统的生物入侵问题尤为严重。研究表明, 系统地构建并应用早期监测预警技术是防控水生生态系统生物入侵最有效的途径。和陆生生物相比, 水生生物群落的物种繁多、群落结构复杂、生物形体微小且在入侵初期群体规模极小、隐匿于水下、可用于物种鉴定的外部形态缺乏, 使得在水生生态系统中构建并应用早期监测和预警体系在技术层面更具挑战。随着高通量测序技术的快速发展, 环境DNA-宏条形码技术成为构建水生生态系统入侵生物早期监测与预警技术的首选。本文主要综述了基于环境DNA-宏条形码技术的水生生态系统入侵生物的早期监测与预警技术方法; 解析了环境DNA-宏条形码监测系统的应用现状、技术优势; 着重探讨了影响监测结果准确性的I型和II型错误及其产生原因, 并为避免两类错误提供了可行的优化/改进方案; 最后对该方法在水生入侵生物监测中的应用前景进行了展望。     

生物入侵

生物入侵造成的经济损失、对人类健康的影响、对生态和环境的破坏,使之成为全球共同关注的问题。生物入侵是由引入、定居、建群、扩散和爆发组成的复杂链式过程,人类行为起着重要作用。生物入侵的相关理论研究滞后,争议多于结论。目前主要根据成功入侵的个案研究入侵过程的动态规律和调控机制,建立并完善生物入侵预警系统,从而摆脱被动应付生物入侵的局面。     

海南岛外来植物入侵风险评价指标体系

基于海南岛生物入侵防控及外来物种管理的需求,对海南外来入侵植物的种类、分布情况和危害现状进行了调查。调查发现,目前海南受外来植物入侵影响较重,外来入侵植物共约160种,隶属于38个科。构建了适应于海南当地生态环境特点与经济社会发展的外来植物风险评估指标体系,该指标体系共分3级,包括5个一级指标,和相应的12个二级指标,42个三级指标,采用层次分析法确定了体系各级指标的权重。对海南50种常见的主要外来入侵植物进行了风险评估,并按照评估结果将外来入侵植物划分为不同风险等级,提出相应的管理策略。外来入侵生物风险评估体系可被作为管理部门制定早期预警和决策措施的重要工具,通过风险评估与风险管理,建立一套应对海南外来生物入侵的快速反应体系,为外来生物入侵的防范和生态安全提供保障。     

我国外来入侵生物防控科技进展

随着全球经济一体化的发展,外来入侵生物的危害日益加重。我国针对当前各类重大外来生物的入侵,按照基础研究、共性关键技术与重大产品研发、典型应用示范3个层面,部署了一系列项目,并取得了一定成果:揭示了入侵生物的入侵特性和入侵机理,以及入侵植物与脆弱生态系统的相互作用机制;研发了重大新发农业入侵物种风险评估及防控技术,建立了生物威胁数据库和生物入侵突发事件可视化智能决策支持平台,以及重大入侵动植物的治理模式和技术体系;建立了主要入侵生物标本资源库。今后应以跨境动植物有害生物为主要目标,开展入侵扩散与成灾机制、早期预防预警、快速检测监测、识别追踪溯源、点面拦截狙击、区域防灾减灾等技术研究。     

近20年外来生物入侵危害与风险评估文献计量分析

外来生物入侵导致全球生物多样性下降,极大地威胁着生态系统健康,已造成很大的生态损失与经济损失。近年来,随着生物入侵的加剧,全球对生物入侵的研究力度不断加大。外来入侵生物的生态危害与风险评估可以为人们提供对入侵可能性和入侵方式更直接的信息,从而为管理者制定管理策略提供依据。基于最近20年间(1995—2014年)科学文献数据库Web of Science的科学引文索引数据库扩展版(SCI-E)中数据,对外来入侵生物的生态危害与风险评估方面的研究进行了文献计量分析,旨在了解当前国际研究现状,以便推动中国的生物入侵相关研究。为了全面掌握全球外来生物入侵生态危害与风险评估方面的研究,采用Bibexcel与TDA文献计量工具,对Web of Science数据库中相关文献进行了分析,去重后共获取5492篇文献。结果表明:近20年(1995—2014年)入侵生物的生态危害与风险评估方面的研究刊文量呈现前缓后剧增的趋势,2008—2014年进入了快速发展阶段,文献数量急剧增加,2014年达到最高(511篇);美国发文量远超其它国家,占据主导地位,中国刊文量排名第5。美国、澳大利亚、法国、英国、德国的研究论文影响力较大。刊文量最多的研究机构为美国农业部(USDA),中国科学院发文量排名第10位。研究学科主要为昆虫学、农艺学、植物科学、生态学,研究热点集中在生物防治、风险评估、粮食作物和经济作物的病虫害防治、杂草防控,以及生物入侵与气候变化的关系等方面。有关外来入侵生物的生态危害与风险评估的研究多集中于北美、澳大利亚和欧洲,未来要加强亚洲地区,特别是中国外来生物入侵风险评估的研究;要加强气候变化对外来生物物种特性的影响研究,更多关注入侵生物的生态控制与生态恢复方面的研究,以便更好地为今后长期有效地防控入侵生物提供理论与技术指导。