淡水鱼类入侵种的分布、入侵途径、机制与后果

生物入侵已经成为全球面临的三大环境问题之一。鱼类入侵现象也随全球经济一体化的进程日益严重。本文综述了全球淡水鱼类入侵的现状和研究进展, 包括鱼类入侵的定义及分布、入侵途径和机制、产生的生态和社会经济影响以及预防措施等。据统计, 目前全球外来鱼类达624种, 该数量超过30年前的两倍。外来鱼类主要通过水产养殖(51%)、观赏渔业(21%)、休闲垂钓(12%)、渔业捕捞运输(7%)等多种途径被引进。入侵鱼类对本地种产生了捕食、种内种间竞争、杂交和疾病传播等负面影响, 破坏本地生态系统, 但是其正面的生态及社会经济影响也不可忽略。近20年来全球鱼类入侵日益受到重视, 相关论文发表数量翻了8倍。值得提出的是, 近10年来全球鱼类入侵风险评价系统的研究显著增加, 一些鱼类入侵模型已应用于五大洲的多个国家。我国淡水外来鱼类共计439种。然而, 我国关于鱼类入侵的研究起步较晚, 发表文献数仅占全球的3.7%, 且主要研究方向仍集中在入侵物种的分布及生物学特性等基础研究上, 缺乏对于鱼类入侵机制及风险评价预测的研究。因此, 我们建议: (1)开展全国范围的本底调查并建立数据库, 实现数据共享, 明确鱼类入侵的历史与分布现状; (2)联合多个政府部门和机构, 对鱼类入侵进行长期观测, 从整个水生生态系统的角度出发, 深入了解其入侵机制及其产生的正面和负面生态和社会经济影响; (3)加强增殖放流的科学研究和管理; (4)构建区域性外来鱼类入侵风险评价系统, 有效预测鱼类入侵活动, 评价入侵种的危害, 并为相关政府部门的决策提供科学依据。     

广西内陆水域外来鱼类入侵风险分析

【目的】对广西内陆水域的外来鱼类进行入侵风险评估和适生区预测,为广西外来鱼类入侵防治及水生态环境保护提供科学依据。【方法】采用鱼类入侵风险和水生生物入侵能力筛查系统2个体系筛选广西内陆水域具有入侵风险的鱼类,并用最大熵模型预测高入侵风险鱼类在广西内陆水域的潜在适生区。【结果】广西内陆水域共记录有外来鱼类18种,其中13种鱼类具有高入侵风险,分别为尖齿胡鲇、尼罗罗非鱼、莫桑比克罗非鱼、奥利亚罗非鱼、豹纹脂身鲇、齐氏罗非鱼、大口黑鲈、斑点叉尾鮰、短盖肥脂鲤、露斯塔野鲮、条纹鲮脂鲤、麦瑞加拉鲮和食蚊鱼,2种具有中入侵风险,为丁鱥和太湖新银鱼。适生区预测结果表明,极易发生鱼类入侵的水域为黔江、郁江和南流江。【结论】对中、高入侵风险的鱼类均需重点监控且在具有高入侵风险水域应对外来鱼类开展持续性监测,并进行早期筛查。     

基于环境DNA宏条形码技术的北京地区鱼类多样性调查和外来鱼种入侵风险评估

【目的】调查北京地区鱼类多样性和群落分布及评估外来鱼种的入侵风险。【方法】选取北京地区水库、湖泊和河流3种水体类型共33个采样点,于2020年6月10—17日开展水生态监测,利用环境DNA宏条形码技术对各样点的鱼类多样性和群落结构进行监测和分析,对目前北京地区水生态系统中本地鱼种和外来鱼种进行分类汇总,并评估典型外来入侵鱼种的入侵风险。【结果】本次调查共检测到52种淡水鱼类,隶属于7目22科43属。首先,物种多样性和群落结构(主坐标PCOA分析和相似性ANOSIM分析)结果表明,水库、湖泊和河流3种水体类型的所有鱼类物种多样性和群落结构没有显著差异,不同水体类型中鱼类物种存在同质化现象。优势度分析结果显示,3种水体类型的优势种绝大部分是交叠的,不同水体类型特有的优势种较少。山区自然水体样点的鱼类物种多样性和生物量高于城区各样点,表明人类活动和城市化进程等可能对北京市河流鱼类多样性和群落空间分布产生影响。其次,通过与历史记载比较,北京地区的本地鱼类多样性呈下降趋势。本次检测到39种北京地区的本地原生鱼种,远远低于历史记载(83种)。此外,本次调查发现北京地区外来鱼种的比例大大增加,共检测到13种外来鱼种。其中,尼罗罗非鱼、大口黑鲈、蟾胡鲶、加蓬胡鲶、饰妆铠弓鱼和坦噶尼喀口孵非鲫6种属于外来入侵鱼种。最后,借助FISK V2指标体系对外来入侵鱼类入侵风险进行评估,结果表明,上述6种外来入侵鱼种在北京地区均具有高入侵风险,可对当地物种多样性产生严重影响,需密切关注其种群动态。【结论】本研究利用环境DNA宏条形码技术对北京地区的鱼类多样性开展调查,有助于了解现阶段北京地区鱼类资源的本底数据,同时为原生鱼类的保护和外来入侵鱼类的监管提供科学指导。     

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。     

塔里木盆地鱼类入侵及区系演变趋势

鱼类入侵是塔里木盆地土著鱼类濒危的关键性影响因素之一,结合历史文献数据及近年调查数据,系统综述了塔里木盆地鱼类入侵现状,并就鱼类入侵引起的鱼类区系均一化问题进行了分析。结果显示,该地区记录鱼类63种,其中土著种19种,入侵种44种。尽管入侵鱼类提升了塔里木盆地鱼类群落属级及科级的多样性水平,但相应的G-F多样性指数却明显下降,表明该区鱼类群落从物种组成简单、分化明显的特点演变为物种成分复杂、分化贫乏的特点。入侵种中源于长江和额尔齐斯河分别有30种(68.2%)和7种(15.9%),源于美欧和亚洲其他区域的有7种(15.9%)。入侵鱼类的进入引起塔里木盆地与其相关区域鱼类区系相似性显著上升(P0.01),并导致该区鱼类区系从单一的中亚高原山区复合体演变为多区系混合体。进一步利用鱼类个体生态矩阵分析方法研究显示,外来种在塔里木盆地适应性广泛,能够占据水域各种栖息生境,显著压缩了土著种的栖息空间,进而通过捕食、食物竞争及其他作用途径严重危及土著鱼类种群的续存,提示须采取有力措施限制入侵种的进一步扩散及对濒危土著物种迅速开展人工保育工作。     

食蚊鱼生态入侵的研究进展

食蚊鱼原产于中、北美洲,由于被认为可用以控制蚊子,而于20世纪初被世界各地大量引种,现已成为全球性分布的外来入侵种之一。尽管食蚊鱼的控蚊效果尚存争议,但有一点却成不争事实,即该外来入侵种已经对世界各地的土著物种（无脊椎动物、鱼类和两栖类等）、生态系统以及水体环境都构成了巨大的影响。本文从食蚊鱼的生物学特性、入侵机制、控蚊效果和生态效应等4方面对目前有关该外来入侵种的研究结果进行了归纳和总结,并为该物种的管理和控制提出了建议性策略和措施,以期为中国的外来入侵种研究及其管理和控制提供基础资料及参考依据。     

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。     

西藏拉鲁湿地和茶巴朗湿地外来鱼类群落结构及变动趋势

研究于2019—2021年在西藏拉鲁湿地和茶巴朗湿地使用刺网和地笼等组合渔具开展了鱼类实地调查, 分析了外来鱼类物种组成、优势种和群落功能多样性, 并结合已发表的文献资料, 探讨了西藏湿地外来鱼类群落结构的变动趋势及影响。结果表明, 共采集到外来鱼类10种, 隶属于4目5科, 包括鲫(Carassius auratus)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、鲤(Cyprinus carpio)、丁鱥(Tinca tinca)、棒花鱼(Abbottina rivularis)、泥鳅(Misgurnus anguillicaudatus)、大鳞副泥鳅(Paramisgurnus dabryanus)、鲇(Silurus asotus)、小黄?(Micropercops swinhonis)和中华青鳉(Oryzias sinensis)。外来鱼类的个体数和重量分别占本地种和外来种总渔获物的94.86%和70.71%, 其中主要组成为鲫和麦穗鱼等小型鱼类。相对重要性指数(IRI)表明鲫、麦穗鱼、大鳞副泥鳅和鲤4种为拉鲁湿地外来鱼类优势物种, 鲫、麦穗鱼和小黄?3种为茶巴朗湿地的优势物种。在拉鲁湿地和茶巴朗湿地鱼类种类组成、个体数量和生物量中外来鱼类均已占据优势地位, 且外来鱼类的群落功能多样性(FD)亦高于土著鱼类。结合历史数据, 西藏拉鲁湿地和茶巴朗湿地已记录外来鱼类12种, 其中具高度入侵风险物种达6种, 外来鱼类物种数从2000年左右的2种增加到现在的10种, 且丁鱥和中华青鳉分别在西藏自然水体中和茶巴朗湿地中首次被发现。此外, 两个湿地12种外来鱼类均为拉萨市场中的常见经济鱼类及携带鱼类, 是由于放生而进入湿地自然水体中, 且鲫、大鳞副泥鳅和麦穗鱼等均已建立自然种群。因此, 加强对放生的科学管理及开展外来鱼类的长期监测, 是防范外来鱼类入侵及高原湿地生物多样性保护的迫切任务。     

湖北省外来入侵生物及其与社会经济活动的关系

采用实地调查和查阅文献的方法,系统地研究了湖北省外来入侵生物的发生概况,分析了其传入途径及其与人类活动的关系。结果表明,当前湖北省共有外来入侵物种163种。其中,植物病原微生物14种,水生杂草3种,陆生杂草101种,水生无脊椎动物2种,陆生无脊椎动物17种,两栖爬行类3种,鱼类18种,哺乳类5种。在外来入侵杂草中,菊科最多（32种）,占总数的30.8%;禾本科次之（11种）;豆科排第3位（10种）。外来生物入侵湖北省的主要途径有2类：（1）有目的引进,占入侵物种总数的53.4%;（2）无意带入,占入侵物种总数的46.6%。1990-2009年,湖北省的外来入侵物种数随该省的GDP、入境旅游人数、进出口总额和交通密度的增加而明显上升。因此,在大力发展经济的同时,有必要进一步加强引种监管,严格执行检疫措施,以防止新的外来生物入侵。同时,需开展外来入侵生物的防控技术研究,以遏制已入侵物种的传播蔓延,控制其危害。     

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。     

外来杂草入侵的化学机制

由外来杂草入侵引发的严重生态和经济问题已倍受关注,外来杂草在新生境成功入侵,除了具备一些基本的生物生态学特征外,还应具备一些特有的入侵机制,阐明外来杂草的各种入侵机制可以为入侵杂草的预测和控制提供科学依据。外来杂草只有在新生境中与原产地生物种间的相互作用中取得优势,才能定植并扩增种群而成功入侵．在这些外来杂草和原产地生物种间的相互作用关系中,化学关系是不可忽视的方面．目前研究已经证实：植物的化感作用在外来杂草成功入侵中发挥着重要的作用．事实上,植物也可以通过合成和释放特定的化学物质防御或抑制新生境的动物、植物和微生物．外来杂草入侵的化学机制涉及到植物化学生态学的各个方面。因此,外来杂草的化学生态学特征应作为入侵种预测的重要指标之一,外来杂草入侵的化学机制应是今后重要的研究方向。     

Differential effectiveness of novel and old legume–rhizobia mutualisms: implications for invasion by exotic legumes

The degree of specialization in the legume-rhizobium mutualism and the variation in the response to different potential symbionts are crucial factors for understanding the process of invasion by exotic legumes and the consequences for the native resident plants and bacteria. The enhanced novel mutualism hypothesis predicts that exotic invasive legumes would take advantage of native rhizobia present in the invaded soils. However, recent studies have shown that exotic legumes might become invasive by using exotic introduced microsymbionts, and that they could be a source of exotic bacteria for native legumes. To unravel the role of novel and old symbioses in the progress of invasion, nodulation and symbiotic effectiveness were analyzed for exotic invasive plants and native co-occurring legumes in a Mediterranean coastal dune ecosystem. Although most of the studied species nodulated with bacteria from distant origins these novel mutualisms were less effective in terms of nodulation, nitrogenase activity and plant growth than the interactions of plants and bacteria from the same origin. The relative effect of exotic bradyrhizobia was strongly positive for exotic invasive legumes and detrimental for native shrubs. We conclude that (1) the studied invasive legumes do not rely on novel mutualisms but rather need the co-introduction of compatible symbionts, and (2) since exotic rhizobia colonize native legumes in invaded areas, the lack of effectiveness of these novel symbiosis demonstrated here suggests that invasion can disrupt native belowground mutualisms and reduce native legumes fitness.     

New paradigms in tropical limnology: the importance of the microbial food web

Biological invasions of aquatic plants (i.e., macrophytes) are a worldwide phenomenon, and within the last 15 years researchers have started to focus on the influence of these species on aquatic communities and ecosystem dynamics. We reviewed current literature to identify how invasive macrophyte species impact fishes and macroinvertebrates, explore how these mechanisms deviate (or not) from the accepted model of plant–fish interactions, and assess how traits that enable macrophytes to invade are linked to effects on fish and macroinvertebrate communities. We found that in certain instances, invasive macrophytes increased habitat complexity, hypoxia, allelopathic chemicals, facilitation of other exotic species, and inferior food quality leading to a decrease in abundance of native fish and macroinvertebrate species. However, mechanisms underlying invasive macrophyte impacts on fish and macroinvertebrate communities (i.e., biomass production, photosynthesis, decomposition, and substrate stabilization) were not fundamentally different than those of native macrophytes. We identified three invasive traits largely responsible for negative effects on fish and macroinvertebrate communities: increased growth rate, allelopathic chemical production, and phenotypic plasticity allowing for greater adaptation to environmental conditions than native species. We suggest that information on invasive macrophytes (including invasive traits) along with environmental data could be used to create models to better predict impacts of macrophyte invasion. However, effects of invasive macrophytes on trophic dynamics are less well-known and more research is essential to define system level processes.     

丛枝菌根真菌在外来植物入侵演替中的作用与机制

外来植物入侵不仅是环境、经济和社会问题,也是一个生理学和生态学问题,尤其是入侵植物与本地植物、入侵植物和本地土壤生物之间的相互作用决定外来植物入侵程度。丛枝菌根真菌（AMF）作为土壤中一类极为重要的功能生物,在外来植物入侵演替过程中发挥多种不同作用。文章系统总结了AMF对入侵植物个体和群体的影响,入侵植物与本地植物竞争中AMF发挥的促进和抑制作用;探讨了AMF与入侵植物的相互作用关系,以及环境因子对AMF一入侵植物关系的影响：对AMF在外来植物入侵演替中的作用机制进行了讨论。旨在为探索控制生物入侵的新途径、为我国开展外来植物入侵研究与防控实践提供新思路。     

Global distribution,entry routes,mechanisms and consequences of invasive freshwater fish

Biological invasion is now considered one of the three major environmental issues worldwide. Freshwater fish invasion becomes more serious with globalization of the world economy. We reviewed the current status of global freshwater fish invasions and discussed the definitions, distributions, introduction pathways, mechanisms, ecological and economic impacts, and risk assessments of freshwater fish invasions. Non-native fish are mainly introduced through food aquaculture (51%), as ornamental fish (21%), or for sport fishing (12%) and fisheries (7%). The number of introduced fish has reached 624 species, doubled the number found thirty years ago. Successful invasions may bring many negative ecological consequences, such as predation, hybridization, structure and function alteration of local freshwater ecosystems, as well as diseases transmission. However, it also brings positive biological and economic values. The number of fish invasion studies has increased eight times over the last 20 years, with studies mainly focusing on biology and the biological impact of invasive fish species. Risk assessments of freshwater fish invasions were studied over the last 10 years, and fish invasiveness screening models have been applied in countries of five continents. The number of non-native freshwater fish in China totaled 439. However, research papers on freshwater fish invasions in China was only 3.7% of the global total, and these researches were mainly on the distribution and biology of invasive fish species, and very few studies included risk assessments. Therefore, we suggest investigating the history, distribution, and mechanisms of invasive species at the national level, evaluating both the positive and negative effects of freshwater fish invasions, and also reinforcing studies of risk assessments in China.     

Applying competition theory to invasion: resource impacts indicate invasion mechanisms in California shrublands

Despite widespread work documenting invasion, it remains a challenge to determine invasion mechanisms and incorporate them into invasive species management. Competition theory presents a strong model for evaluating the role of resource reduction and requirements in invasion. Additionally, alternative models suggest fluctuations in resources, niche differences, or non-resource priority effects are key factors determining invasion success. We propose a comparative framework that incorporates resource impacts of native and invasive species, performance in controlled invasion trials, and long-term natural invasion patterns to elucidate relative importance of these invasion mechanisms. To demonstrate this framework, we established monocultures of two representative native and two invasive plant species in Southern California’s coastal sage scrub (CSS), measured resource impacts (i.e., R*), and conducted invasion trials to test whether resource impacts predicted invasion success. We then related experimental results to field invasion patterns. Compared to exotic herbaceous species, native shrubs were associated with greater resource depletion of key resources: light, soil water (at multiple depths), and soil inorganic nitrogen (particularly at depth). In invasion trials, natives resisted invasion by the exotics, as resource depletion measures would predict. However, these results did not follow long-term natural invasion patterns indicating that these exotic species invade areas once dominated by native shrubland. Applying our results to the invasion framework, we conclude that disturbance, or a similar mechanism causing resources to fluctuate, is needed for exotics to invade CSS habitats. This resource-based comparative analysis of invasion mechanisms can point out important processes and help suggest effective management actions.     

火与外来植物相互关系的研究进展

入侵种对本地的生态系统和生物多样性均有不良的影响,严重的会造成物种的灭绝和生态系统的崩溃,这已在全球范围引起广泛关注.在植物外来种与火生态因子的作用研究中发现,火与外来种的关系随物种生物学特性、火作用的时间、频度、强度不同而不同,火有时会有效地抑制外来种的生长和入侵,有时会促进一些外来种的生长和入侵.反之,一些外来种会对火的产生起到积极的作用,一些外来种又会抑制火的发生.火作为控制入侵种的一种方法,经科学地运用,可对某些入侵种起到有效的控制作用.