怒江河谷入侵植物与乡土植物丰富度的分布格局与影响因子

外来物种入侵严重威胁着乡土植物多样性并削弱了生态系统服务功能。本文基于滇西北怒江河谷植被调查的样方数据, 从群落水平研究了乡土和入侵植物多样性的空间分布格局, 以及地形、气候、人类干扰等因子对两种格局的影响。本研究共记录到外来入侵植物26种, 隶属于13科21属; 乡土植物1,145种, 分属于158科628属。沿着怒江河谷, 入侵植物物种丰富度随纬度与海拔的增加而减少; 乡土物种丰富度则随纬度增加而增加, 并在海拔梯度上呈单峰格局。运用广义线性模型分析公路边缘效应(反映生境干扰)、气候、地形和土壤等环境因素对物种丰富度分布格局的影响。等级方差分离的结果显示, 公路两侧的生境干扰对入侵种和乡土种的丰富度格局均具有首要影响。在自然环境因子中, 降水量是入侵植物丰富度的主要限制因子, 而乡土物种丰富度则主要受到地形因子尤其是坡向的影响。结构方程模型的分析结果也表明, 乡土植物和入侵植物丰富度之间的负相关关系反映了二者对环境响应的差异。本文结果支持物种入侵的资源可利用性限制假说, 并强调了人类活动对生物多样性的负面影响; 乡土植物或已较好地适应了干旱河谷气候, 但并没有显示出对外来物种入侵的抵抗作用。     

中国外来入侵植物的分布格局及其与环境因子和人类活动的关系

认识区域尺度上外来入侵植物的分布格局及其成因对预测入侵的影响和入侵种的管理具有重要意义。该文采用聚类分析和排序的方法分析了我国外来入侵植物的空间格局,并利用多元线性逐步回归和典范对应分析探讨了自然环境因子和人类活动强度对中国32个省级空间单位(省市自治区,不包括香港和澳门)中外来入侵植物分布的影响。结果表明,中国各省外来入侵植物物种数从南到北逐渐减少,导致这一格局的主要因子为无霜期;各省外来入侵植物物种密度由东南海岸向内陆递减,造成这一趋势的主要影响因素为交通密度;纬度是解释中国各省外来入侵植物物种组成变异的主要因子,因此中国32个省区可归为低、中、高纬度区3大类型。在此基础上预测中国东南部地区有遭受更多外来植物入侵的可能;此外,交通发达的区域也将成为外来植物入侵的热点区,应该引起有关部门的重视。     

我国国家级自然保护区主要外来入侵植物分布格局及成因

自然保护区在生物多样性保护中起着关键作用,然而也面临外来物种入侵等诸多压力。基于72个已调查国家级自然保护区外来入侵植物数据,重点分析生态环境部发布的四批外来入侵物种名单中已有分布的35种外来入侵植物分布格局及其影响因素。研究发现72个国家级自然保护区平均记录有（7.78±0.47）种外来入侵植物,MaxEnt模型预测结果表明98.69%的国家级自然保护区面临外来植物入侵风险。低纬度地区（8.07±0.73）和中纬度地区（9.64±0.56）国家级自然保护区外来入侵植物数量显著高于高纬度地区（4.53±0.88）,且不同类型国家级自然保护区外来入侵植物差异不显著。温度和降雨量是影响外来入侵植物在自然保护区分布的关键因素,且影响不同生活型外来入侵植物分布格局的关键因素不同：温度对一年生草本、藤本和灌木的分布解释量极为显著,保护区建立时间、温度、降雨量和海拔共同影响多年生草本植物在国家级自然保护区的分布。研究结果表明国家级自然保护区外来入侵植物调查与监测还存在很大的空白,未来需要进一步加强自然保护区外来入侵植物研究,并提升外来入侵植物的监管能力。     

北京地区外来入侵植物分布特征及其影响因素

为研究北京地区入侵植物扩散与分布规律,探讨影响入侵植物分布的驱动因子,对北京郊区12区县入侵植物分布情况进行了实地调查,分析了北京地区入侵植物的水平分布格局和其随海拔梯度的变化规律,并对影响入侵植物种数和分布的各类因子进行了相关分析。结果表明:北京地区共有外来入侵植物47种,不同区县入侵植物物种数量差别较大,通州、门头沟等外来入侵植物分布较多;并形成3个明显的集中分布区域。入侵植物在不同海拔高度都有分布,其数量随海拔梯度的变化规律表现出线形关系,低海拔区域100—900 m是外来入侵植物分布数量较多的海拔范围。通过对不同影响因子与入侵植物物种多度相关分析表明,进口额、一级公路密度与外来入侵植物数量显著负相关,而与林木覆盖率显著正相关,这些结论与入侵植物分布与扩散一般规律相悖,这与北京地区森林起源与以及人类活动对于植被干扰多样性和不确定性形成的景观破碎化有关,多样性干扰为更多植物入侵提供了可能性。入侵植物分布格局和多样性人为活动的干扰使其防控难度加大。     

中国归化植物组成特征及其时空分布格局分析

入侵植物是归化植物的子集, 归化是植物入侵的基本前提, 完整的归化植物清单有助于预测和预防植物入侵。该文基于实地调查和资料收集, 对中国归化植物种类及分布进行统计, 结果表明, 当前中国共有归化植物112科578属1 099种, 约70%为人为引入, 而美洲是其最大原产地, 植物生活型以草本为主, 分类学组成中菊科、禾本科、豆科最多。在空间尺度上, 物种多样性及密度均呈自东南沿海向西北内陆递减的趋势, 纬度和国内生产总值是其空间分布格局的主要驱动因素, 被殖民史、植物园分布及调查次数在一定程度上影响空间分布格局; 在时间尺度上, 归化植物物种多样性当前正处在快速增长阶段并可能持续20-30年, 社会经济发展、人为干扰、土地利用方式改变及全球变化是其主要驱动因素。该研究丰富了中国归化植物的本底资料, 有助于了解外来植物入侵的形式与威胁, 并为外来植物综合管控或本地生物多样性保护提供依据。     

天目山物种多样性尺度依赖及其与空间格局关系的多重分形

以浙江省天目山国家级自然保护区为例,采用多尺度分析思想,利用多重分形分析方法,研究了不同尺度下物种多样性的变化、空间分布格局以及多样性与空间格局之间的关系。研究主要得到3方面的结论：（1）物种多样性具有尺度依赖性,随着空间尺度的增大,Shannon-Wiener多样性指数Ⅳ增大,Margalef多样性指数足和均匀度指数E减小;（2）多重分形参数αmin。多重分形谱的变化范围SR等能够定量反映物种的空间分布特征,空间大尺度越大,物种越聚集,空间分布越不均匀;（3）物种多样性与空间格局存在线性或幂函数关系。研究表明多重分形分析定量描述物种空间格局是有效性的,多重分形参数与生物多样性之间的定量关系为研究物种空间格局、生态属性与尺度之间的关系奠定了基础。因此,分形结合传统方法,在生物多样性方面的研究将有很大的潜在价值。     

广西九万山国家级自然保护区外来入侵和本地草本植物多样性垂直分布格局

外来入侵植物快速扩散、蔓延, 有些种类已进入到国家级自然保护区, 威胁保护区的生物多样性。本文基于九万山国家级自然保护区134个草本样方的调查数据, 对比分析了外来入侵草本和本地草本物种多样性的空间分布格局, 并阐明了气候因素对物种丰富度分布格局的影响。本研究共记录本地草本143种, 隶属于54科115属; 外来入侵草本16种, 隶属于7科13属。本地草本的物种丰富度和Shannon-Wiener指数随海拔上升显著增加(P < 0.05), 而外来入侵草本的物种丰富度和Shannon-Wiener指数随海拔升高呈下降趋势(P > 0.05)。本地草本和入侵草本的均匀度随海拔升高变化均不显著(P > 0.05)。在不同海拔梯度, 本地草本的Shannon-Wiener指数均显著高于外来入侵草本, 均匀度则相反。回归分析表明, 温度和降水量共解释了本地草本物种丰富度差异的41.6%, 其中温度解释率为21.4%, 降水量解释率为10.7%, 且温度的影响达到显著水平(P < 0.05)。温度和降水量对外来入侵草本的物种丰富度均无显著影响(P > 0.05), 单一因子解释率均较低, 分别为0.9%和0.4%。这些结果表明, 九万山国家级自然保护区外来入侵草本与本地草本物种多样性随海拔变化呈截然相反的空间分布格局, 且气候因素对两者分布格局的影响不同。外来入侵草本植物在海拔800-1,000 m地区具有相对多样的群落组成和较稳定的群落结构, 可能会威胁本地植物多样性, 建议加强此海拔区间外来入侵草本植物的管理。     

空间尺度对地形异质性-物种多样性关系的影响:粒度和幅度

空间尺度是影响我们理解生态学格局和过程的关键因素。目前已有多种关于物种多样性分布格局形成机制的假说且研究者未达成共识,原因之一是空间尺度对物种多样性分布格局的环境影响因子的解释力和相对重要性有重要影响。地形异质性是物种多样性分布格局的重要影响因素。本文综述了在地形异质性-物种多样性关系的研究中,不同空间粒度和幅度对研究结果的影响,以及可能的原因。尽管已认识到地形异质性-物种多样性关系的空间尺度效应,但粒度和幅度的具体影响仍未有统一结论。当前物种多样性分布格局研究未能覆盖较完整的尺度变化梯度。未来对地形异质性-物种多样性关系的研究需要同时考虑幅度和粒度的影响。建议结合可靠的模型和统计分析方法开展多尺度格局比较分析,以进一步阐明研究尺度对地形异质性-物种多样性关系的影响以及地形异质性起主导作用的空间尺度。     

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。     

欧亚大陆东部毛茛科植物多样性格局及主导因子

毛茛科是真双子叶植物的基部类群之一, 包含多种药用植物, 具有较高的保护价值, 但关于毛茛科物种多样性和谱系多样性大尺度格局及其影响因子的研究还比较匮乏, 特别是以较高分辨率分布数据为基础的物种多样性格局研究尚未见报道。本文旨在: (1)建立欧亚大陆东部毛茛科植物分布数据库, 估算不同生活型物种多样性和谱系多样性格局, 并探究格局的形成机制。(2)分析毛茛科物种多样性和谱系多样性的相关关系, 确定多样性热点地区, 为毛茛科保护规划提供依据。根据中国、哈萨克斯坦、吉尔吉斯斯坦、塔吉克斯坦、土库曼斯坦、乌兹别克斯坦、蒙古和俄罗斯等国家的区域和地方植物志, 建立了“欧亚大陆东部地区毛茛科物种分布数据库”。该数据库包含了欧亚大陆东部地区1,688种毛茛科物种的分布数据, 空间分辨率为100 km × 100 km。在此基础上, 估算了毛茛科全部及不同生活型的物种多样性和谱系多样性格局, 并利用广义线性模型和等级方差分离方法分析了毛茛科物种和谱系多样性格局与环境因子的关系。最后比较了物种多样性和谱系多样性的相关关系, 确定了毛茛科的古热点地区。结果显示: (1)欧亚大陆东部毛茛科植物物种和谱系多样性均呈明显的纬度格局, 且在山区具有较高的多样性。(2)毛茛科植物物种和谱系多样性受现代气候、地形异质性和末次冰期以来的气候变化的共同影响, 但不同影响因子的相对贡献率在物种和谱系多样性及不同生活型之间差异显著。(3)中高纬度地区的谱系多样性高于给定物种数的预期, 是毛茛科的古热点地区, 在毛茛科保护规划中应受到重视。     

Observed and dark diversity of alien plant species in Europe: estimating future invasion risk

Invasion by alien species is a growing concern for nature conservation. We estimated the level of invasion by alien plant species and future invasion risks at the European scale. We used a pan-European atlas and eight regional plant atlases to determine the distribution of alien and native plant richness. In addition, we estimated alien and native dark diversity (species currently absent from a site but present in the surrounding region and able to colonize the site). We used relative diversity metrics to indicate current and future risks by alien species: relative alien richness (compared to native species), alien and native completeness (log-ratio of observed to dark diversity) and completeness difference between alien and native species. Observed and relative richness of alien species were greatest in NW Europe; this suggests that sites in NW Europe could be more disturbed. Observed alien and native species richness show clear regional hotspots; the distribution of completeness values is dispersed, indicating local hotspots. Northern Europe has relatively lower alien completeness, likely because potential invaders inhabit the region but have not yet reached many localities, thereby suggesting a risk of future invasion. A greater number of potential alien species in the region increases the probability that some alien species could have detrimental impacts. Both alien richness and completeness are positively correlated with native richness and completeness, respectively, indicating that both groups share similar distribution patterns. Alien species diversity metrics in Europe are related positively to human population density and agricultural land-use. We suggest that the dark diversity concept can broaden our understanding of alien species diversity and future invasion risks.     

Invasive plant species in the West Indies: geographical,ecological, and floristic insights

The level of invasion (number or proportion of invasive species) in a given area depends on features of the invaded community, propagule pressure, and climate. In this study, we assess the invasive flora of nine islands in the West Indies to identify invasion patterns and evaluate whether invasive species diversity is related to geographical, ecological, and socioeconomic factors. We compiled a database of invasive plant species including information on their taxonomy, origin, pathways of introduction, habitats, and life history. This database was used to evaluate the similarity of invasive floras between islands and to identify invasion patterns at regional (West Indies) and local (island) scales. We found a total of 516 alien plant species that are invasive on at least one of the nine islands studied, with between 24 to 306 invasive species per island. The invasive flora on these islands includes a wide range of taxonomic groups, life forms, and habitats. We detected low similarity in invasive species diversity between islands, with most invasive species (>60%) occurring on a single island and 6% occurring on at least five islands. To assess the importance of different models in predicting patterns of invasive species diversity among islands, we used generalized linear models. Our analyses revealed that invasive species diversity was well predicted by a combination of island area and economic development (gross domestic product per capita and kilometers of paved roadways). Our results provide strong evidence for the roles of geographical, ecological, and socioeconomic factors in determining the distribution and spread of invasive species on these islands. Anthropogenic disturbance and economic development seem to be the major drivers facilitating the spread and predominance of invasive species over native species.     

Genetic diversity and population structure of invasive and native populations of Erigeron canadensis L.

小蓬草入侵地和原产地种群的遗传多样性和种群结构 外来入侵植物对全球生物多样性造成了危害。小蓬草(Erigeron canadensis L.)是危害最为严重的外来农业杂草之一,代表了洲际入侵的典型例子。本研究利用10个多态性SSR位点,分别对采自中国江苏和浙江省的入侵地和采自美国阿拉巴马州的原产地各5个种群、共计312个植株的基因型进行了遗传多样性和遗传结构分析。结果表明,江苏省和浙江省的入侵种群显示出与阿拉巴马州原产地种群相似的遗传多样性,表明入侵期间没有严重的遗传瓶颈。利用STRUCTURE对种群结构的分析结果显示,种群之间分化较低,在原产地和入侵范围内均只仅检测到两个基因群。在入侵种群中观察到的遗传多样性较高,表明在入侵初期可能存在多次引入或引入了遗传背景不同的繁殖体。上述研究为阐明小蓬草这一全球有害杂草在中国东部的入侵动态提供了新的证据。在防除实践中,应注意防范小蓬草入侵种群和本地种群之间的种子基因流传播,阻止除草剂抗性植株的引入和扩散。     

Linking biotic homogenization to habitat type, invasiveness and growth form of naturalized alien plants in North America

Aim Biotic homogenization is a growing phenomenon and has recently attracted much attention. Here, we analyse a large dataset of native and alien plants in North America to examine whether biotic homogenization is related to several ecological and biological attributes. Location North America (north of Mexico). Methods We assembled species lists of native and alien vascular plants for each of the 64 state‐ and province‐level geographical units in North America. Each alien species was characterized with respect to habitat (wetland versus upland), invasiveness (invasive versus non‐invasive), life cycle (annual/biennial versus perennial) and habit (herbaceous versus woody). We calculated a Jaccard similarity index separately for native, for alien, and for native and alien species. We used the average of Jaccard dissimilarity index (1 ? Jaccard index) of all paired localities as a measure of the mean beta diversity of alien species for each set of localities examined in an analysis. We used a homogenization index to quantify the effect of homogenization or differentiation. Results We found that (1) wetland, invasive, annual/biennial and herbaceous alien plants markedly homogenized the state‐level floras whereas non‐invasive and woody alien plants tended to differentiate the floras; (2) beta diversity was significantly lower for wetland, invasive, annual/biennial and herbaceous alien plants than their counterparts (i.e. upland, non‐invasive, perennial and woody alien plants, respectively); and (3) upland and perennial alien plants each played an equal role in homogenizing and differentiating the state‐level floras. Main conclusions Our study shows that biotic homogenization is clearly related to habitat type (e.g. wetland versus uplands), species invasiveness and life‐history traits such as life cycle (e.g. annual/biennial and herbaceous versus woody species) at the spatial scale examined. These observations help to understand the process of biotic homogenization resulting from alien vascular plants in North America.     

Taxonomic and biogeographic patterns in the native and alien woody flora of Kashmir Himalaya,India

Biodiversity inventories unravel insightful taxonomic and biogeographic patterns that provide valuable inputs in guiding conservation practices and policymaking. Here we present an updated inventory of the native and alien woody flora of the Kashmir Himalaya, India, together with analyses of the patterns of taxonomic composition, geographic distribution, and invasion status of the alien species. The data was assembled from the floristic literature of the last two centuries, supplemented with herbarium records and validated by field surveys over the past decade. In total, the woody flora comprised of 520 species; out of these 322 species were native and 198 alien, yielding a proportion of 38% aliens. Amongst the natives, 16 species are on the IUCN red list 2009. While 37 genera included both native and alien species indicating a potential for hybrid formation, only 15 families were represented by alien species exclusively. Regarding the invasion status, presently 37 alien woody species are naturalized and 7 are invasive in the region. The results show that the Kashmir Himalaya harbours a diverse woody flora. It is concluded that a distinction between the native and the alien flora, as adopted in the present study, is crucial for a meaningful analysis of any biodiversity patterns. We predict that in the near future many alien woody species, presently naturalized in the region, can become serious plant invaders, and therefore need further research efforts and timely management.     

山东省外来植物的区系特征及空间分布

外来植物及其生态入侵对当地生物多样性保护和生态系统产生的不利影响,是目前生态学研究的热点之一。本文在文献查阅和野外调查基础上,建立了山东省外来植物数据库,并对其组成、地理区系、空间分布等进行统计分析,结果表明:1)山东省现有外来植物共827种,隶属122科,416属,其中境外外来种348种;2)外来植物比例高,占山东植物区系的39.03%,且优势科和表征科明显;3)外来植物属的地理分布多样,温带成分占优势(52.51%),热带成分丰富(44.06%);4)外来植物来源地和分布地相对集中,反映了环境因子和人类活动在入侵因素中的共同影响;5)温带气候带来源的植物较易入侵山东。     

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。