外来植物入侵对陆地生态系统地下碳循环及碳库的影响

生物入侵是当今全球性重大环境问题之一, 是全球变化的主要研究内容.评价外来植物入侵对于生态系统影响的研究多集中在地上部分,对于生态系统地下部分影响的研究相对较少.陆地生态系统地下部分对于生态系统过程的重要性之一体现在它处于生态系统碳分配过程的核心环节.入侵种通过影响群落凋落物的输入数量、质量以及输入时间,影响到对于土壤的碳输入,而入侵种与土著种根系的差异以及入侵种对微生物群落的影响是造成土壤呼吸强度发生变化的主要因素,前者土壤呼吸强度一般比后者高.多数研究表明外来植物入侵对生态系统地下碳循环和碳库产生影响,但由于入侵植物种类较多以及研究地点环境条件的不同,关于外来植物入侵对于土壤碳库和土壤有机碳矿化影响的研究结论并不统一.最后,提出了今后该研究领域应加强的一些建议和方向.     

海洋外来物种入侵生态学研究

海洋外来物种入侵已成为最为严重的全球性环境问题之一。海洋生态系统类型多样、环境复杂,其生物入侵的监测、控制与管理难度相对较大。我国对陆地外来生物的入侵已开展了较为深入的研究,但对于海洋外来生物的入侵研究仍处于起步阶段,对其入侵监测、入侵机制、入侵危害的程度以及防治等问题缺乏基础数据。本文在分析国内外海洋外来生物入侵现状的基础上,概述其入侵生态学研究形势及相关成果,包括海洋外来物种的入侵途径、入侵过程、入侵生态效应以及全球变化对入侵的影响等。海洋外来生物的入侵可能对海洋生态系统造成直接或间接的影响,如种间竞争破坏生态环境、与土著种杂交造成遗传污染、病原生物及有毒藻类导致海洋生态灾害加剧等。此外,从政策和法规、入侵风险评估、监测和公共宣传教育、生物信息系统和有效管理机制等方面提出对我国海洋外来物种入侵的防治策略。本研究为我国海洋外来物种的进一步研究提供了参考。     

中国外来入侵生物的空间分布格局及其影响因素

不同地理区域影响生物分布格局的因子不同,对外来入侵物种也是如此。在区域尺度上分析外来入侵生物的空间分布格局及其影响因子对预测生物入侵的影响及入侵种的控制管理具有重要意义。本研究应用中国外来入侵物种数据库、自然环境数据库和社会人文环境数据库,分析了我国外来入侵动植物的空间格局;并运用主成分分析（PCA）和典范对应分析（CCA）探讨了自然环境和人类活动等因素对外来入侵动植物分布格局的影响;同时研究了外来入侵物种多样性与本地物种多样性之间的关系。结果表明,我国现有外来入侵动物138种、入侵植物384种,其数量和密度都呈现出由东南沿海向西北内陆减少的趋势,且入侵动物和入侵植物空间格局基本一致;降水（MAP）是决定我国外来入侵动植物分布格局的主要自然环境因子,国民生产总值（GDP）是主要社会经济影响因子。在全国尺度上,外来入侵物种多样性与本地物种多样性之间呈显著的正相关关系,但地域间存在较大差异。不同区域外来入侵物种与本土物种多样性的相关关系表现出不同,与研究尺度有密切关系。     

中国农业生态系统外来种入侵及其管理现状

农业生态系统极易遭受外来生物入侵。作者根据文献资料和多年工作观察统计出入侵我国农业生态系统的外来生物共计92科175属239种, 其中植物155种, 动物55种, 微生物29种, 植物多为有意引入后逸生, 而动物和微生物则主要是无意引入。外来入侵种发生数量呈现从南到北、从东到西逐渐减少的趋势。这些入侵种中, 来源于美洲的最多(占45.04%), 其次是欧洲(22.90%); 菜地(包括温室大棚)和果园入侵种最多, 分别达64.85%和66.53%, 而半年期的秋熟旱地和夏熟旱地分别占34.31%和23.85%。其中17种外来杂草、10种害虫、7种病原菌为恶性有害生物, 应作为防除的重点目标。目前农业生态系统外来入侵物种的控制以化学防治为主, 但由于长期施用化学农药, 在侵入我国农田的入侵种中, 已有51种在世界不同地区演化出抗药性生物型, 因而需重视生物防治、农业和生态防治以及检疫等的综合应用。今后外来种对农业生态系统的入侵格局、机制和趋势, 入侵途径以及生物入侵和抗药性生物型对农业生态系统中有害生物群落演替的影响、转基因作物导致的生物入侵等问题值得关注。     

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。     

影响引人微生物根部定殖的因素

从外界引入的各类有益微生物如生防菌(BCA)和根际促生菌或增产菌(PGPR,YIB)到种子表面随其生根发芽而蔓延或直接到根表沿根分布定殖．外来微生物在根际定殖的过程为与根尖接触,沿根分布,最后在根际建立自己的种群．定殖的位点以PGPR为例,是表皮细胞间隙,或侧根、根毛基部．外来微生物在根际定殖动态变化的原因,由于根际生物的和非生物的因素引起的．生物因子除去外来微生物本身的生理特性,还有根际土著微生物与外来微生物的相互作用,更重要的是植物基因型对微生物定殖的影响．非生物因子包括土壤环境、土壤结构和含水量,土壤温度和土壤pH值均能影响外来微生物在根部的定殖．     

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。     

基于现代物种共存理论的入侵生态学概念框架

在入侵生态学60多年的发展历程中, 生态学家提出了多种多样的假说来解释生物入侵的机制。这些纷繁复杂的假说在丰富我们对生物入侵认知的同时, 也给入侵生态学概念的整合带来了困难。其中, 外来种和土著种是否存在生态学差异, 以及这种差异如何影响生物入侵, 是入侵生态学研究和争论的焦点问题。现代物种共存理论通过将外来种和土著种的生态学差异划分为生态位差异和适合度差异, 为入侵生态学概念的整合提供了新的视角。依据该理论, 外来种可以通过两种策略实现成功入侵: 一是扩大与土著种的生态位差异, 二是提高自身相较于土著种的适合度优势。因此, 外来种-土著种的生态位差异和适合度差异共同决定了入侵的成败与危害程度。通过对经典入侵假说进行梳理, 我们发现大部分假说都可以在该理论框架下进行解读, 不同假说的主要差别在于强调不同生态学过程对生态位和适合度差异的影响。同时, 这一理论框架很好地解释了为什么外来种-土著种的亲缘关系和性状差异会对生物入侵产生复杂的影响, 为达尔文归化谜团的和解以及外来种-土著种功能性状的比较研究提供了新的思路。目前, 现代物种共存理论还处于快速发展的阶段, 依旧存在很多不足, 但将其运用到生物入侵的实证研究中将是入侵生态学今后一个重要的发展方向。     

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。     

鱼类入侵的过程、机制及研究方法

当前生物入侵问题已成为一个危害自然生态环境、生物多样性及人类社会可持续发展的国际问题,其中鱼类入侵的影响不容忽视.本文在国内外已有研究基础上,从入侵鱼类的自身特性、入侵地的特征、外来种与土著种之间的相互关系、外来种的适应性进化几个角度综合分析了鱼类入侵的机制,并概括了国内外鱼类入侵过程和研究方法的进展.     

土壤有益细菌在植物根际竞争定殖的影响因素

在土壤有益微生物应用于生物肥料、生物杀虫剂、植物生长刺激剂和生物处理剂的过程中,根际定殖具有重要作用。细菌在植物根际定殖是一个比较复杂的过程,影响定殖能力的因素也是复杂多样的。本文综述了参与根部竞争定殖的生物因素,包括受细菌遗传控制的某些特性如鞭毛/运动性、趋化性、多糖、位点特异重组酶/菌落阶段变异、NADH脱氢酶,植物根的分泌物和植物种类等;影响微生物根际定殖的非生物因素如土壤类型、土壤特性和土壤温度等,探讨了影响微生物根际定殖的主要研究方向。     

入侵植物对根际土壤微生物群落影响的研究进展

入侵植物根际土壤微生物是地下生态系统的重要组成部分。外来植物入侵到新的栖息地后能够促进其根际土壤微生物群落结构的演替、改变土壤理化性质, 强化微生物群落功能的发挥, 进而创造更适合外来植物生长的土壤微环境, 促进外来种的入侵进程。从外来入侵植物根际土壤微生物的研究方法、外来入侵植物对根际土壤微生物群落影响以及从地下生态学对外来植物入侵的影响等方面进行了综述。土壤微生物研究方法主要包括微生物计数法、微生物生理生化指标方法及分子技术 3 类; 入侵植物对根际土壤微生物的影响主要体现在对其生物量、多样性以及功能微生物菌群等方面。在今后的研究中, 应当注重对同一区域外来入侵植物和近缘本土种、及其伴生种的根际土壤微生物进行比较研究; 加强入侵植物根际微生物功能机理、环境因子与微生物间关联性的研究; 同时在研究方法上应注重传统方法与生物标记法及其与分子技术的结合。     

再谈生物入侵

生物入侵就是某种物种从它的原产地,通过非自然途径迁移到新的生态环境的过程。这些被称为生物入侵者的物种或外来种（在新区定殖,建立自然种群的生物）,其中一部分是有益的,如玉米、红薯、马铃薯等,已为世界公认,但另一部分有害：由于其有广泛的适应性,极强的繁殖能力,不仅会对“入侵领地”的生物多样性形成威胁,破坏生态平衡,还会给人类社会造成难以估量的损失。１生物入侵对社会经济的危害 如果一个物种在新的生存环境中不受食物竞争以及天敌伤害等因素制约,那么它很可能无节制地繁衍,种群迅速扩大,发展成为当地新的优势种…     

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.     

外来植物入侵对土壤生物多样性和生态系统过程的影响

随着科学家对生态系统地下部分的重视,评价外来植物入侵对土壤生态系统的影响成为当前入侵生态学领域的研究热点之一。本文综述了外来植物入侵对土壤微生物、土壤动物以及土壤碳、氮循环动态影响的研究,并探讨了其影响机制。已有的研究表明,植物入侵对土壤生物多样性及相关生态系统过程的影响均存在不一致的格局,影响机制也是复杂多样的。外来植物与土著植物凋落物的质与量、根系特征、物候等多种生理生态特性的差异可能是形成格局多样性和影响机制复杂性的最主要原因。今后,加强多尺度和多生态系统的比较研究、机制性研究、生物多样性和生态系统过程的整合性研究及土壤生态系统对植物入侵的反馈研究是评价外来植物入侵对土壤生态系统影响的发展趋势。     

历史因素对土壤微生物群落与外来细菌入侵间关系的影响

群落的组成和结构如何影响其可入侵性一直是入侵生态学的研究热点。然而关于群落可入侵性和群落特征间关系的认知却很不统一。采用交叉互换的试验方法,首先将野外采集的两种长期不同施肥土壤(有机肥和化肥)进行灭菌并回接已方和对方的土壤悬液,研究土壤环境(历史非生物因素)和土壤微生物群落(历史生物因素)对重建土壤微生物群落特征的相对贡献。随后将用红色荧光蛋白标记的青枯菌作为外来种接入重建的土壤中,探究不同土壤微生物群落特征对外来细菌存活数量(前期入侵潜力)和存活时间(后期入侵潜力)的影响。结果表明,历史生物因素对重建土壤的原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比等群落特征和外来细菌的存活数量有影响;历史非生物因素对土壤微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性等群落特征以及外来细菌入侵土壤后总的存活时间有影响;外来细菌入侵前期状况仅与原生动物数量、革兰氏阴性与阳性细菌比相关,而入侵后期的状况则仅与微生物活性、细菌物种多样性和功能多样性相关。总之,外来细菌在土壤中各时期的入侵潜力和土著微生物群落特征的相关性主要取决于二者是否由同种历史影响因素控制。本研究对于阐明生物群落结构与群落可入侵性之间关系,及指导土壤外来病原菌的防控均具有重要意义。     

影响引入微生物根部定殖的因素

从外界引入的各类有益微生物如生防菌（ＢＣＡ）和根际促生菌或增产菌（ＰＧＰＲ,ＹＩＢ）到种子表面随其生根发芽而蔓延或直接到根表沿根分布定殖。外来微生物在根际定殖的过程为与根尖接触,沿根分布,最后在根际建立自己的种群。定殖的位点以ＰＧＰＲ为例,是表皮细胞间隙,或侧根、根毛基部。外来微生物在根际定殖动态变化的原因,由于根际生物的和非生物的因素引起的。生物因子除去外来微生物本身的生理特性,还有根际土著微生     

生物入侵机制研究进展

本文从外来种本身的生物学特性,外来种与新栖息地土著种之间的相互作用,群落生物多样性对入侵种的抵抗能力,新栖息地生态环境变化对入侵种的影响等方面综述了近年来有关生物入侵机制的研究进展,并探讨了研究方法的发展和亟待解决的问题,大量的研究表明生物入侵机制是极为多样的,可能没有一般的,通用的机制,阐明生物入侵的机制,对推动生态学理论的发展和控制有害外来种有重要意义。     

外来养殖鱼类的入侵风险评估及防控对策——以尼罗罗非鱼为例

[目的]筛选合适的指标建立一套外来养殖鱼类的生物入侵风险评估体系,并对外来养殖鱼类的生物入侵防控提出对策建议。[方法]通过文献资料的收集和整理,对外来养殖鱼类中典型入侵物种的入侵过程、影响危害和入侵生物学特性进行分析和归纳,从适应能力、繁殖能力、扩散能力3方面指示其入侵性;从对生物的影响和对环境的影响2方面指示其生态影响;从自然因素和人为因素2方面指示环境可入侵性,以上述3方面为框架进行评估体系构建。[结果]筛选20个指标构建了外来养殖鱼类的生物入侵风险评估体系,并举例说明该评估体系的应用。从法规政策、科学研究、治理技术和公众参与等4个方面针对性地提出外来养殖鱼类生物入侵风险防控对策。[结论]防范和治理入侵生物是一个系统工程。对于外来养殖鱼类的管理,既不能只考虑经济效益而置生态风险于不顾,也不能片面放大外来养殖良种的入侵风险。科学管控的关键在于完善制度建设、加强风险评估、发展防治手段、促进公众参与,使外来鱼类养殖业在严格受控的前提下发挥其经济效益,将其潜在的生态危害效应降到最低。