群落组成及物种间相互作用对外来植物入侵的影响

外来植物入侵已成为严重的环境和社会问题,了解外来植物的入侵机制是有效控制其入侵的前提。生物阻抗假说认为,入侵地本地植物群落中的许多生物因子及生物过程能够抵御外来植物入侵。但关于群落抵抗外来种入侵的主要机制,目前还没有确定的结论。本文综述了群落中物种功能特征的多样性以及与外来种功能特征的相似度、植物与动物、植物与植物以及植物与土壤微生物间的相互作用等因素对外来植物入侵的影响,以及以前研究存在的不足。未来研究应该注重不同条件下植物与植物间的相互作用;不同竞争强度下,植物与食草动物的相互作用;植物、动物及土壤微生物三者之间的相互作用对外来植物入侵的影响。这些研究不仅能够丰富和完善入侵生态学理论,而且对于预测外来植物未来的扩散范围,合理有效地管理生态系统,防止外来植物入侵,保护本地生物多样性具有重要的实际意义。     

分子标记技术在入侵生态学研究中的应用

外来入侵物种给农林业生产造成了巨大的经济损失,并威胁生物多样性及人类健康．入侵生态学的研究对于认识外来入侵物种的入侵机制及其可持续控制具有重要意义．分子标记技术为解决入侵生态学研究中的许多基本问题提供了良好的手段．本文综述了该技术在外来入侵物种的鉴定、地理分布、原产地、传播模式、种群遗传变异、杂交及基因渗入等研究中的应用现状,并对其应用前景进行了展望．     

外来入侵植物成灾的机制及防除对策

外来入侵植物是指自然或人为地由原生态系统中引入到新生境的植物 ,会给新生境或其中的物种带来威胁。紫茎泽兰从缅甸自然进入云南 ,其原产地是墨西哥 ;水葫芦从墨西哥引进用作饲料 ,而大米草是从英国南海岸引入用于促淤护堤。 3种外来入侵植物给我国当地的生产、生活等带来了极大的威胁 ,破坏了生态系统 ,影响了生物的多样性。对它们的治理费用昂贵。其繁殖力、适应性和抗逆性极强 ,竞争力也极强或本身拥有化感特性或特殊器官 ,同时又耐瘠、耐污 ,并且在本地还缺乏有力的竞争生物和天敌 ,是 3种外来入侵植物势不可挡 ,扩散蔓延的成灾机制。致力于外来入侵植物的国家能力建设和综合治理是 3种外来入侵植物的防除对策     

基于功能性状的外来植物入侵预测模型框架构建

预测外来植物的潜在入侵性已成为生物多样性保护研究的重要内容,外来植物与乡土物种间的亲缘关系是预测外来植物能否成功入侵的一个重要途径。然而,达尔文归化难题却预测了两种截然不同的结果(即达尔文归化假说和预适应假说)。该研究解析了达尔文归化难题的内涵,提出了基于功能性状的外来植物与乡土群落间的相似性关系应该是进行外来植物入侵预测的重要切入点,而功能性状的种间分化与种内变异可能是外来植物成功入侵的两种不同生态策略。在此基础上,该研究还通过物种功能性状的多维超体积构建了外来植物与乡土群落间的相似性,提出了基于这种相似性的外来植物入侵预测的研究框架和基本流程。该模型框架的建立有助于理解外来植物的入侵机制,对外来植物的潜在入侵性预测提供了理论依据。当然,要实现外来植物能否成功入侵的准确预测,不仅依赖于功能性状的选择,还要考虑入侵的生境依赖性、空间尺度的重要性以及乡土群落的可入侵性等,未来的研究重点是通过控制实验对该模型进行验证和进一步完善。     

遗传多样性与外来物种的成功入侵: 现状和展望

遗传多样性被认为是影响外来种入侵成功的重要因素之一。研究表明, 尽管外来种在入侵过程中可能受到奠基者效应的影响, 但是多次引种、种内或种间杂交等过程使得许多外来种在引入地的遗传多样性水平未必会显著低于原产地, 从而使得外来种可能通过快速进化来适应引入地的新生境。然而, 高水平的遗传多样性并非成功入侵的必要条件, 遗传变异的匮乏对一些外来种的入侵能力没有明显的影响, 甚至在一些生物入侵案例中, 遗传多样性的降低反而促进了入侵成功。针对遗传多样性与入侵成功之间的复杂关系, 本文在评述外来种遗传多样性的研究现状的基础上, 分析了遗传多样性对外来种的短期入侵成功和长期进化的影响机制, 从方法角度探讨了目前研究中存在的若干问题, 并对如何推进入侵生态学研究提出了一些看法。正如一些学者提出的, 入侵生态学需要与生态学其他分支整合起来, 才能加深对生物入侵及其相关的生态和进化过程的理解。     

植物性状与苏浙沪地区草本被子植物入侵性的关系

为了解我国苏浙沪地区入侵植物的性状分布特点并进一步探索性状与植物入侵性间的关系,以其境内1750种草本被子植物为研究对象,分别计测了23个与生态适应相关的性状,这些性状涉及繁殖及扩散机制、生活史长短、繁育系统、生活型、传粉方式、植株是否有毒有刺、适应的生境类型等.然后采用SPSS15.0统计软件,分别比较了23个性状分布在杂草与非杂草、外来入侵杂草与本地杂草、外来入侵杂草与外来非杂草间的差异性;并通过相关分析的方法分别研究了性状与入侵性间的相关性.结果表明,在该地区的草本被子植物中,杂草的性状分布特点与外来入侵种的性状分布特点相吻合;入侵性物种倾向于具有种子产量高,有性繁殖传播单元(种子或果实)个体小而常有粘液、刺或芒,花两性、风媒传粉,植株有毒、无营养繁殖器官、生活史短、寄生、植株直立、莲座状生活型、水生、旱生、湿生、阳生、不耐荫等性状;而植株有刺、中生等性状在入侵性植物中的比例较低.上述性状很可能对该地区的入侵性植物具有重要的生态适应意义,然而,在评估植物入侵性时,还应充分考虑到人的引种、栽培、防治偏好的影响.     

入侵植物喜旱莲子草——生物学、生态学及管理

喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides原产于南美洲,属于苋科Amaranthaceae莲子草属Alternanthera。一百多年来,该物种通过压舱水或军马饲料被传播到北美洲、大洋洲、欧洲,以及东南亚和中国等地,成为暖温带-热带湿润气候区淡水生态系统的重要外来入侵种。本文结合对喜旱莲子草在原产地的分布状况的考察、原产地和入侵地喜旱莲子草的比较研究,以及入侵生态学研究的最新成果,对该物种在原产地的地理分布和种内变异、生活史特征、入侵机制和控制策略等方面进行评述,以提高我国科研人员对这一外来入侵种的认识,为科学管理和控制提供依据。     

杭州外来杂草的种类组成与生境特点

通过野外调查和大量文献资料的整理和分析,确定杭州有外来杂草75种,隶属于30科55属。通过对杭州外来杂草的种类组成、原产地、入侵途径和生境特点进行分析,结果表明：杭州的外来杂草主要为菊科、苋科、大戟科、豆科和旋花科,占总数55%;来源于美洲的外来杂草对杭州容易入侵并造成较大危害;荒地等地表裸露较大的生境外来杂草容易入侵定居。并对如何加强管理和控制外来物种提出几点建议。     

安徽省外来入侵植物的分布格局及其等级划分

区域性外来入侵植物的研究及其入侵等级划分在地方入侵植物管理与防治对策的制定上具有重要的指导意义。本文基于文献报道、标本记录和必要的分类学考证,特别是通过2013-2015年对安徽省外来入侵植物的全面调查,统计分析了安徽省外来入侵植物的物种组成、生活型、原产地、区系组成和水平分布格局,并对其入侵危害进行等级划分。结果显示,安徽省有外来入侵植物37科86属132种,总体上呈现种类丰富、原产于美洲的种类多、泛热带起源的种类多、危害严重的种类多、区域分化明显、入侵途径集中等特征。提出在外来入侵植物的防控中应重点警惕起源于美洲的、泛热带分布属的植物和关注人类活动频繁的热点区域。还对中国外来入侵植物研究中存在的问题进行了探讨,澄清了几个长期以来被忽视的关于外来入侵物种认知的问题。     

外来植物黄顶菊的入侵警报及防控对策

一种菊科外来植物最近出现在我国华北地区的天津市和河北省的衡水与廊坊市。专家鉴定结果证明这是一种我国从未报道过的外来物种Flaveria bidentis。本文拟定了它的中文名称：黄顶菊,并对其原产地、扩散范围以及形态学、生理学、生态学等方面的特征进行了介绍。通过分析其特性,我们认为黄顶菊是一种入侵性极高的一年生杂草,特别是对农牧业生态系统有极大的破坏性。为了防治、控制和根除这种新入侵的有害物种,本文借鉴国内外入侵物种防治的经验提出了一些建议,供有关方面参考,并呼吁各有关人员和部门积极行动起来,调查其入侵途径,分析其可能入侵的区域,评估其入侵性,拟定科学的防控方案。     

南京市春季外来杂草调查及生态位研究

利用样方法调查了南京市不同生境下外来杂草的种类、盖度、密度情况,探讨了不同生境中外来杂草对杂草群落的影响,同时分析了10种主要外来杂草和本地伴生种的生态位特点.结果表明,南京市春季外来杂草有36种,在74个样点中外来杂草出现的频率达到98.65%;外来杂草的入侵对生物多样性有不利影响;外来杂草平均优势度在不同生境中大小次序为:水边>菜地>荒地>路旁>景区>田埂>草坪>果茶园>墙缝>农田>宅旁>山坡.生态位的研究结果表明:野塘蒿 Conyzabonariensis L. Cronq. 、野老鹳草 GeraniumcarolinianumL. 和阿拉伯婆婆纳 VeronicapersicaPoir. 是生态位宽度最高的外来杂草,其入侵性最强;具有较高生态位宽度的外来杂草与其它杂草的生态位重叠较大,具有相似形态特征的杂草间的生态位重叠较大.     

外来植物紫茎泽兰入侵对土壤理化性质及丛枝菌根真菌(AMF)群落的影响

为了揭示外来植物紫茎泽兰入侵对入侵地土壤丛枝菌根真菌(AMF)群落及相关肥力的影响,比较测定了紫茎泽兰不同入侵程度土壤理化性质、AMF侵染率及AMF群落的差异。结果表明,紫茎泽兰入侵降低了土壤pH,使土壤中有机碳、全氮和速效钾含量分别增加83.0%,106.9%和111.0%;尽管对全磷含量没有显著影响,但有机磷含量呈升高的趋势,而速效磷呈降低的趋势。紫茎泽兰入侵降低了本地植物的AMF侵染率;随着入侵程度的加深,土壤中以膨胀无梗囊霉(Acauospora dilatata)为优势种的AMF群落结构逐渐转变为以近明球囊霉(Glomus claroideum )为优势种的结构,紫茎泽兰可在其根周选择培育近明球囊霉,而对其它AMF种,特别是对膨胀无梗囊霉则存在抑制作用;基于各AMF种多度的聚类分析表明,形成紫茎泽兰单优群落土壤中各AMF种多度与未入侵的本地植物群落及入侵程度较轻的紫茎泽兰与本地植物群落之间存在明显分歧。综合分析推断认为,紫茎法兰入侵改变了入侵地土壤理化性状,抑制AMF对土著植物的侵染,改变AMF群落,并在其根周选择培育近明球囊霉,这可能是紫茎泽兰入侵及扩张的重要途径之一。     

城市郊区外来杂草生态位特点及对生物多样性影响研究

采用样方法调查金华市郊春夏季节非农田生境的外来杂草和主要"土著性"杂草的种类和分布,分析外来杂草和其他主要杂草的生态位关系,定量分析了外来杂草对城市郊区植物多样性的影响。结果表明:(1)50个样地中共出现21种外来杂草,其中以野塘蒿、一年蓬、北美车前的生态位宽度最大,分别达到0.7819、0.6915、0.5237;(2)大致可将50种杂草分成3大类,其中21种外来杂草根据其对环境资源利用的差异又可分为4组;(3)人为干扰因素和土壤水分条件是影响外来杂草分布、危害的主要因素;(4)样地聚类群VI、I、III、II的外来杂草丰富度递增,并与物种丰富度成正比,说明外来杂草在一定程度上丰富了局部环境的物种多样性;(5)外来杂草重要值与物种丰富度呈线性显著负相关,表明金华市郊外来杂草的入侵对生物多样性有不利的影响;(6)外来杂草重要值较外来杂草丰富度更为适合衡量外来杂草对生物多样性的影响。     

生物入侵对鸟类的生态影响

生物入侵是全球生物多样性面临的最主要威胁之一, 入侵种在改变入侵地环境的同时也使当地的生物受到极大影响。鸟类在生态系统中处于较高的营养级, 生态系统中任何一个环节的变化都可能对鸟类造成一定的影响。本文回顾了哺乳动物、鸟类、无脊椎动物和植物等不同生物类群的入侵对本地鸟类生态影响方面的研究进展。外来生物对鸟类的影响主要表现在以下几方面: (1)外来哺乳动物对成鸟、幼鸟或鸟卵的捕食作用; (2)外来鸟类与本地鸟类竞争栖息地和食物资源, 与当地的近缘种杂交而造成基因流失; (3)外来无脊椎动物改变本地鸟类的栖息环境和食物状况, 甚至直接捕食本地鸟类; (4)外来植物入侵改变入侵地的植物群落组成和结构, 造成本地鸟类的栖息地丧失或破碎化, 并通过改变入侵地生态系统的食物链结构而对高营养级的鸟类产生影响。最后, 作者还提出了该领域有待解决的问题和今后可能的研究方向。     

Management of invasive plants through ecological resistance

Despite debates on the real impact of plant invasion on native biodiversity, there remain many situations where exotic invasive plants must be managed and habitats restored. Restoration practices that build on plant community assembly principles could be useful to delay or prevent re-invasion after control, but there are still few syntheses of the biodiversity theory, ecological mechanisms and experimental evidence relevant to invasive plant management, possibly delaying applications. To provide such a synthesis, we review current knowledge on three key determinants of invasion success: biotic resistance, abiotic constraints, and propagule pressure. We elaborate on the ecological mechanisms at play for each determinant and emphasize, using case studies, their relevance for invasive plant management and ecological restoration. We find evidence that restoring a plant cover can enhance invasion resistance, but the challenge for both research and field applications is to understand how multiple determinants interact in relation to species traits in the fields. Failure to recognize these interactions and their effect on community assembly processes may explain some of the mixed species responses observed. While we need control and restoration case studies with local species at different sites, the development of a coherent, dynamic and adaptive framework around biotic/ecological resistance will have to go beyond the idiosyncrasy of the many species and systems being tested. Emphasizing the functional diversity of the restored community seems a promising approach when facing potentially multiple invaders and/or fluctuating abiotic conditions.     

空心莲子草在我国的适应性及入侵机制

空心莲子草是入侵我国的重要杂草之一,它在我国能广泛传播和迅速蔓延,与其自身特有的形态生理适应性、强大的繁殖特性和竞争力,以及传入地缺乏自然控制机制密切相关.空心莲子草从其原产地过渡到新的侵入地的过程中,在生态环境适应方面发生重大变化,产生一系列的形态结构、生理过程,以求适应陆地生活条件.其表型可塑性使得空心莲子草有更宽的生态幅,可利用的潜在资源范围也随之扩展;强大的营养繁殖能力,使其迅速产生大量的后代,在失去自然天敌调控的情况下,尤为适应其侵入种的生长、繁殖、发展和传播,种群数量的激增又会加速其传播扩散速度,导致空心莲子草爆发成灾.在综述空心莲子草在形态、生理、繁殖的适应性特征及天敌因素和入侵特性的基础上,根据前人的有关论述,分析了空心莲子草在我国的适应性特征及入侵机制,指出了空心莲子草在我国适应性及入侵机制应着重研究的方向,提出了综合治理和充分利用空心莲子草的对策.     

植物氮形态利用策略及对外来植物入侵性的影响

氮是影响外来植物入侵性的重要因素之一, 但相关研究多关注土壤氮水平的效应, 较少考虑氮形态的作用。为从土壤氮形态利用的角度阐释外来植物的入侵机制, 本文在植物氮形态利用策略分析的基础上, 综述了外来植物氮形态利用的偏好性及其对入侵性的影响。植物的氮形态利用策略有偏好性和可塑性两种, 这可能与植物对土壤氮形态特性的长期适应有关; 植物不仅可以对土壤氮形态做出响应, 而且还能改造土壤氮形态, 并对改变后的土壤氮形态做出反馈响应。很多外来植物入侵硝态氮占优势的干扰生境, 偏好硝态氮的外来植物与本地植物竞争硝态氮; 而偏好铵态氮的外来植物通过抑制土壤硝化作用, 营造铵态氮环境, 促进自身生长, 同时抑制偏好硝态氮的本地植物生长。然而, 植物氮形态利用策略不是一成不变的, 而是受多种生物和非生物因素共同作用影响的复杂过程, 今后应加强多因素交互作用对外来入侵植物氮形态利用策略的影响及机制研究, 更好地揭示氮形态利用策略, 尤其是氮形态利用的可塑性与外来植物入侵性的关系。     

A plant‐traits approach to assessing the success of alien weed species in irrigated Mediterranean orchards

In addition to their impact on natural habitats, invasive alien plants can have a significant negative effect on agricultural systems and cause economic losses. Flood‐irrigated orchards in the Mediterranean Basin are vulnerable to the invasion of alien weeds, primarily because of the traditional management practices used in the orchards, which are characterized by high soil moisture during the dry summer period, nutrient availability and high levels of disturbance. This study sought to determine whether their biological traits can explain the success of alien weed species. To answer this question, 408 floristic relevés were conducted in 136 flood‐irrigated orchards on the Plains of Lleida (Catalonia, NE of Spain). Richness and cover of native and alien weeds were compared. Furthermore, a set of biological traits were compared between successful and non‐successful weeds for the whole data and separately between native and alien weeds using logistic regression and classification trees. In flood‐irrigated orchards, alien species covered most of their area, even though the richness of alien species was lower than that of the native species. The most important species were C4 species with seeds dispersed by water, and on the other hand, rosulate and caespitose‐reptant hemicryptophytes with long flowering period. Most of these traits fitted with those of the invasive alien weeds, which were mostly C4 species with seeds dispersed by water. Perennial life form characterized successful native weeds. In this study, we discuss how the traditional management of flood irrigation in fruit‐tree orchards favours invasive alien weeds that have specific traits, acting as a reservoir for the spread of alien weeds into other crops and surrounding riparian habitats. We also propose changing management practices in order to avoid the selection of alien weeds and to promote native species.     

Can Invasive Species Facilitate Native Species? Evidence of How, When, and Why These Impacts Occur

Although the predatory and competitive impacts of biological invasions are well documented, facilitation of native species by non-indigenous species is frequently overlooked. A search through recent ecological literature found that facilitative interactions between invasive and native species occur in a wide range of habitats, can have cascading effects across trophic levels, can re-structure communities, and can lead to evolutionary changes. These are critical findings that, until now, have been mostly absent from analyses of ecological impacts of biological invasions. Here I present evidence for several mechanisms that exemplify how exotic species can facilitate native species. These mechanisms include habitat modification, trophic subsidy, pollination, competitive release, and predatory release. Habitat modification is the most frequently documented mechanism, reflecting the drastic changes generated by the invasion of functionally novel habitat engineers. Further, I predict that facilitative impacts on native species will be most likely when invasive species provide a limiting resource, increase habitat complexity, functionally replace a native species, or ameliorate predation or competition. Finally, three types of facilitation (novel, substitutive, and indirect) define why exotic species can lead to facilitation of native species. It is evident that understanding biological invasions at the community and ecosystem levels will be more accurate if we integrate facilitative interactions into future ecological research. Since facilitative impacts of biological invasions can occur with native endangered species, and can have wide-ranging impacts, these results also have important implications for management, eradication, and restoration.Contribution Number 2293, Bodega Marine Laboratory, University of California at Davis.