基于分子生物学方法的外来入侵物种入侵历史重构

生物入侵是一个世界性的问题。全球每年因生物入侵造成的损失超过1万亿美元。探究入侵物种在入侵地的入侵历史对了解生物入侵的生物生态学机制、制定阻截及防除措施有重要意义。分子标记方法的兴起和大规模应用打开了入侵生物入侵历史研究的新天地。采用分子标记的方法可鉴定入侵物种的种类、追溯其来源地、回溯其扩散路径、分析扩散模式及探究物种入侵过程中对入侵种群本身的变化及其对生态系统所造成的各种影响。分子标记的应用使得多个入侵物种的入侵历史得以重现。由于分子标记方法重构的入侵历史受采样范围、采用的分子标记的种类及数量等因素的影响,该方法呈现入侵历史是否是真实发生的入侵过程还存在争议。     

中国外来入侵物种的分布与传入路径分析

外来物种入侵已成为全球性的环境问题,本文采用文献调研,实地考察与专家咨询相结合的方式,调查了全国陆生,淡水水生生态系统中外来入侵微生物,无脊椎动物,两栖爬行类,鱼类,鸟类,哺乳类,杂草,树木和海洋生态系统中外来入侵物种的种类及分类地位,起源,引入路径和环境影响等内容。查明我国共有283种外来入侵物种,其中外来入侵微生物,水生植物,陆生植物,水生无脊椎动物,陆生无脊椎动物,两栖爬行类,鱼类,哺乳类分别为19种,18种,170种,25种,33种,3种,10种和5种,来源于美洲,欧洲,亚洲,非洲,大洋洲的外来入侵物种分别占55.1%,21.7%,9.9%.8.1%和0.6%。我国对外来物种的引进存在一定程度的盲目性;50.%的外来入侵植物是作为牧草或饲料,观赏植物,纤维植物,药用植物,蔬菜,草坪模特而引进的;25%的外来入侵动物是用于养殖,观赏,生物防治的引种,对外来物种只重引进,疏于管理,也可能导致外来物种逃逸到自然环境中,造成潜在的环境意传入的;76.3%的外来入侵动物是由于检查不严,随贸易物品或运输工具传入我国的。因此,我国既要加强检疫工作,又要对外来物种的有意引进进行严格管理,实行外来物种引进的风险评估制度。     

外来种入侵与物种多样性

在入侵生态学研究方面 ,物种多样性与生物入侵之间的关系已成为当前研究和争论的焦点。自Elton的经典假说提出以来 ,物种丰富度高的群落比物种贫乏的群落更能抵抗外来种入侵的观点得到广泛接受。一些理论模型和多样性处理实验支持了该假说。但现在越来越多的野外观测和实验研究开始对这一经典假说提出异议 ,甚至反对。同时 ,在入侵生态学广泛受到关注的今天 ,大量的实验研究也提出了一些新的观点。本文对Elton经典假说提出以来全球有关物种多样性与生物入侵关系的主要研究及其观点进行了评述 ,以期为我国有关研究工作的开展提供参考。     

浅析潜在外来入侵物种——苹浅褐卷蛾

苹浅褐卷蛾Epiphyas postvittana原产澳大利亚,是澳大利亚西南部、新西兰、英国及美国多种经济作物的重要害虫,目前尚未在全球范围广泛分布。由于其地理分布范围窄、寄主植物广泛、形态鉴定困难、能够对农作物造成较大的经济危害以及具有遗传多样性等特点,目前已被多数国家列为检疫对象并提出严格的检疫要求。而2007年该虫在美国加州地区的定殖使得研究人员对该虫能够造成的危害程度引起了再次的关注。在我国,该虫也被列为对外检疫对象,但是相关报道相对较少。作为检疫性害虫,对其相关信息的综合掌握是进一步进行有害生物风险分析的基础和保障。本文详细描述了苹浅褐卷蛾的地理分布、寄主范围、发生为害与环境条件的相互关系等,以期为该虫进行进一步风险分析及对其的检疫措施的制定和实施提供重要的信息与依据。     

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。     

外来入侵物种的风险评估定量模型及应用

预防生物入侵的一个重要手段是对外来物种进行风险评估,应用模型则是定量评估的必备方法。本文简述了常用的适生性风险评估模型,概述了诸如遗传算法、模糊包络模型、自组织特征映射网络等较新的理论方法,它们使用环境变量和物种实际分布数据,利用不同的机理模型预测物种潜在分布区。本文还综述了适用于研究物种扩散性的模型,积分差分方程模型可以模拟物种扩散行为,元胞自动机模型可以揭示种间竞争关系,景观中性模型大多用于种群动态等生态过程的研究。     

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。     

外来物种入侵与本土物种分布区扩张的异同

当今全球变化背景下, 物种分布区正发生着快速变化, 一类是人类活动介导下的生物入侵过程, 另一类是本土物种的自然分布区扩张。两者之间既具有相似之处, 亦有明显差异。探讨两者间异同是发展外来入侵物种管控和本土物种保护策略的基础科学问题。本文以两栖爬行类、鸟类和哺乳类等陆栖脊椎动物为例, 在阐述外来物种入侵过程的基础上, 将其与本土物种的分布区变化进行比较并阐述了两者间的异同。我们发现, 伴随经济贸易发展和人口流动, 外来物种正在加剧入侵; 同时, 发生分布范围变化的本土物种数量也在迅速增加。两者在分布区变化过程中的驱动因子、时空尺度、发生速度、物种特征的预测能力以及对新分布区的影响方面具有明显差异: 人类活动介导下的外来物种入侵通常会经历长距离迁移, 甚至跨越生物地理区系, 并在入侵区快速扩散, 物种特征在预测外来物种入侵过程中起着重要作用, 对当地生物多样性造成严重威胁; 本土物种分布区扩张通常发生在原生范围的邻近区域, 发生速度较慢, 物种特征在预测分布区扩展中的作用有限, 且对新区域的负面影响较小。由于在短期内很难全面判定外来物种和发生分布区变化的本土物种的生态影响, 我们建议应对新分布区内的外来物种和本土物种进行密切监测和长期研究, 对其可能引发的生态学效应进行早期预警和评估, 以最大限度地限制其潜在危害并保护生物多样性。     

外来入侵植物大狼把草种群构件生物量结构研究

大狼把草是广泛分布于我国的外来入侵植物之一,通过样方调查,从构件水平定量分析了大狼把草种群各构件的结构特征及其生物量间的关系模型,并探讨了其与入侵性的关系.结果表明:大狼把草种群各构件生物量之间的关系为茎＞花序＞根＞叶.各构件生物量所占比率表现为茎＞花序＞叶＞根.大狼把草种群各构件生物量之间及各构件生物量与植株高度之间都呈显著正相关关系,均可用幂函数模型较好地表达.大狼把草种群各构件较强的表型可塑性及其在生殖器官中较高的生物量投资分配特性,极大地提高了其入侵能力.     

中国外来入侵生物的危害与管理对策

本文探讨了外来入侵生物的概念及其在我国的危害状况,入侵原因,提出了外来入侵生物 预防及管理对策,随着国际贸易往来和旅游业的发展,生物入侵在我国不断加剧,正在成为威胁我国生物多样性与生态环境的重要因素之一,外来入侵种的生态代价是造成本地物种多样性不可弥补的消失以及物种的灭绝,其经济代价是农林牧渔业产量与质量的惨重损失与高额的防治费用,生物入侵在我国大部分是由于人为因素引起的,这些因素包括：缺乏对引进种的利益与风险进行评估,淡薄的生态意识与不顾生态后果的经济利益驱使下的盲目引进,缺乏严格的科学监管体系或监管不力,缺乏全面检疫的体系与机制。外来入侵生物的综合性与系统性研究已成为当今我国生态环境保护、农业生产和经济可持续发展的重大研究领域,我国对外来入侵生物的预防与管理应着重于国家能力、研究能力,监测与管理能力三大体系的建设上,根据我国国情和目前的紧急现状应制定出优先行动计划,对特定外来种的入侵生物学基础研究,特定生态系统或地理区域入侵种现状及影响的关键评估研究,特定外来入侵生物对生态环境影响的风险评估体系及经济损失的模式研究、发展控制外来有害生物的环保型技术与方法研究,外来生物受控制后生态系统的恢复与栖息生境的复原技术与方法等,无意 目前亟待研究的课题。     

生态环境移动数据采集系统研究与实现

针对快速、实时、有效采集并录入生态环境野外调查大样本量、多源数据的需求,充分应用移动GIS技术、移动智能终端、3G等现代信息技术优势,提出了基于ArcGIS for Mobile的移动数据采集方案,研究解决了包括系统运行机制、数据访问模式、移动数据库技术等面向全国生态环境野外调查的移动GIS关键技术,设计并研发野外调查移动数据采集系统。该系统采用C#和Java语言,以SQL Server 2008 为服务器端的数据库环境,在Microsoft Visual Studio 2008集成开发环境上实现设计开发,并在全国生态环境10年变化遥感调查与评估项目土地覆盖类型地面核查、生态系统参数野外观测等工作中予以应用。实践检验表明：该系统实现了野外调查数据的数字采集、智能校验、实时上传与有效管理,简化了填报程序,规范了填报内容,提高了工作效率,能够为生态环境相关的调查数据采集提供信息化支持。     

外来种入侵的生物学与生态学基础的若干问题

外来物种的入侵及其所造成的危害已越来越为人们所认识。一个外来物种入侵一个新的生境无疑要具备一定的条件 ,尽管目前对这种条件的研究还只是初步的。首先从其自身来说 ,需要有足够的入侵性 ,这可以认为是入侵种的生物学基础 ,可能表现为具有多倍性、一定的遗传变异、杂合性或表型可塑性 ,以及不同的交配系统等 ;其次一个物种的入侵成功还取决于入侵生境的可入侵性 ,这可以认为是入侵种的生态学基础 ,而新的种间关系的形成 ,尤其是入侵种与其他种类的互惠共生关系的建成是关键。本文主要介绍了有关入侵种的生物学和生态学基础中的一些最新进展 ,希望有助于我国学者对相关研究内容的开展以及对有害外来种入侵的防治     

Isolation and characterization of microsatellite loci from the invasive ant Pheidole megacephala

We report the characterization of eight microsatellite markers in the big-headed ant Pheidole megacephala, a pest ant registered in the list of '100 of the world's worst invasive alien species'. An enrichment protocol was used to isolate microsatellite loci, and polymorphism was explored with 36 individuals collected in an invasive population from Australia and 20 individuals collected in a population from the native mainland location in South Africa. These primers showed a number of alleles per locus ranging from two to 10, and expected heterozygosities ranging from 0.083 to 0.826. Moreover, results of cross-species amplification are reported in five other Pheidole species and in seven other ants of the subfamily Myrmicinae.     

Extensive contiguous north–south range expansion of the original population of an invasive lizard in Florida

Florida has one of the two worst non-indigenous invasive species problems in the United States, and all such species are considered by statute to be a potential ecological problem. Unfortunately, little information is available about most of Florida's invasive species. Here, we provide information on range expansion of a population of one of the lesser-known species. The Palm Beach County, Florida, population of the northern curly-tailed lizard, Leiocephalus carinatus armouri, was examined for north–south expansion of its previously documented range. Observations were conducted as contiguous expansion outward from the previously known range. We found a substantial contiguous range expansion by a minimum of 46.3 km to the south and 34.1 km to the north. This species appears to be closely associated with coastal habitat degradation in the form of human infrastructure, especially ageing pavement, sea walls, buildings, and bridge bases.     

不受欢迎的生物多样性：香港的外来植物物种

香港早在19世纪中叶开始就有外来植物入侵的记录,迄今为止,已发现多达238种已归化的外来或怀疑为外来的植物,其中又以薇甘菊（Mikania micrantha)、五爪金龙（Ipomoea cairica)、假臭草（Eupatorium catarium)、大黍（Panicum maximum)等最常见,外来植物最常见于受人为干扰的生境,例如荒废农田及路旁等,而较少在天然林地生境及贫瘠的灌草丛中发现,外来植物的对本地生态系统的影响主要局限于低地生境,它们常形成单优种群,减少了生境及贫瘠的灌草丛中发现,外来植物对本地生态系统的影响主要局限于低地生境,它们常形成单优种群,减少少了生境及动植物的多样性,外来动物对香港原生植物影响最大的是于20世纪70年代入侵的松树线虫（Bur-saphelenchus xylophilus)。外来的脊椎动物也有可能对香港的植物被演替产生影响,目前香港的外来植物当中,有些在大陆较少分布或没有记录,作为华南最大的港口,香港对外来物种的引入扮演着重要的角色,因此制定控制外来种在香港及华南地区的引入及传播的政策及措施非常重要。     

美国对入侵种的管理对策

外来种入侵是产生当前世界生物多样性危机的重要原因之一。目前外来种入侵问题已经引起人们的普遍关注。1999年2月美国联邦政府发布总统令,号召联邦政府机构执行人员防止外来入侵种所造成的严重环境威胁,指示有关职能部门行使职权阻止引入入侵种并且恢复本地种。总统令指示建立一个入侵物种理事会,并就理事会、联邦机构的职责做了相应界定。美国农业部等部门支持的入侵植物管理国家策略项目,提出了针对入侵种的三项国家目标一入侵种的预防、控制和本地种的恢复。国家管理策略的制定不同层次的人们提供了合作、教育和研究的机遇。美国政府部门以及有关社会团体已经就外来种入侵危害防范积极展开行动,包括制定标准防止入侵种进入,控制、根除入侵种,向民众进行有关外来种入侵的教育,增加财政年度预算等等。