近十年中国生物入侵研究进展

生物入侵已对入侵区的生态环境、社会经济和人类健康造成了严重的威胁,成为了21世纪五大全球性环境问题之一。本文回顾了2000年以来,中国生物入侵研究领域尤其是入侵种的多样性与格局、入侵机制及生态学效应、管理与控制等方面所取得的重要进展,讨论了需进一步加强研究的领域,以期为进一步拓展该领域研究的广度和深度、为我国的生物入侵预警预防和科学治理提供参考。据初步研究,中国的入侵种数量已达529种,其中陆生植物、陆生无脊椎动物和微生物为主要入侵类群;原产地以北美洲和南美洲为主;经济发达和气候温暖湿润的东部和南部省份入侵态势明显较西部和北部省份严重;随着中国经济的进一步发展,生物入侵问题将可能更加严峻。外来种的成功入侵是其内禀优势、资源机遇和人为干扰共同作用的结果;其中,表型可塑性、适应性进化、天敌释放、种间互利或偏利共生和新化感作用等因素对入侵起到了关键作用。生物入侵已对中国土著生态系统的生物多样性和生态系统服务功能造成了严重影响,打破了生态系统的固有平衡,危害或威胁到中国的农林牧渔业生产、交通航运、环境、人类健康和公共设施安全。针对生物入侵的管理与控制,中国加强了包括检测监测、风险分析、生物防治、扩散阻断、根治灭除和生态恢复等技术体系的研究和实施,并初步控制了一些重要入侵种的扩张。中国生物入侵需要在全境性科学考察、生物入侵的遗传学、基因组学、生态系统影响、全球变化和管理与控制技术创新等领域进一步加强跨领域的交叉合作和系统研究。     

植物物种入侵研究

详细阐述了生物入侵对生态系统的危害、对社会经济造成的严重损失,重点论述了植物外来种入侵的机制：化学介导机制、植物基因交流机制和干扰机制等;影响入侵的因素：外因、内因,其中外因主要是人为原因和环境因素。总结了植物生态入侵的预防、控制、去除策略及方法,包括机械、化学和生物方法,探讨了今后植物生态入侵的研究重点。     

入侵植物互花米草——生物学、生态学及管理

近20余年来, 互花米草Spartina alterniflora Loisel.在我国沿海及河口滩涂快速扩散, 已成为我国海岸盐沼中最重要的入侵植物。本文介绍了互花米草的形态学、繁殖生物学、生物系统学、分布及全球范围内的入侵途径和历史, 探讨了互花米草与沿海滩涂非生物环境、生物环境之间的相互作用及人类活动在互花米草成功入侵中的作用, 并得出如下结论: 互花米草的成功入侵是在人类活动的影响下, 其入侵力(互花米草自身的生物学特性)与入侵生境的可入侵性(滩涂环境对入侵的抵抗力)相互作用的结果, 其入侵可能对被入侵地的自然环境、生物多样性、生态系统乃至经济生活带来一系列影响。最后, 提出对互花米草的控制只能通过早期预测并保持监控、一旦发现便及时根除的方法来进行。同时,我国应加强立法与相关知识的普及, 最大限度地降低互花米草乃至其他外来生物入侵的可能性。     

资源脉冲对外来植物入侵影响的研究进展和展望

全球变化背景下, 诸如营养、水分等资源的波动是非稳态的, 往往以脉冲的形式出现, 呈现出频率低、强度高和持续时间短的特征。资源脉冲往往会打破植物群落固有的平衡状态, 进而影响全球变化的另一重要组分——外来植物入侵。目前, 全球变化对外来植物入侵影响的研究往往关注资源的稳态变化, 忽略了资源的波动性, 特别是脉冲的作用。该文通过综述资源脉冲对外来植物入侵影响的研究, 简要评述了资源脉冲的形成原因、类型及影响, 讨论了不同类型的资源脉冲对外来植物入侵的作用。此外, 该文根据现有的研究进展提出了一些未来可能的研究方向, 如资源脉冲的不同属性, 多种资源脉冲交互作用对植物入侵的影响及其机制等。     

“非对称交配互作”促进一种烟粉虱的入侵

生物入侵是人类生存发展必须有效应对的巨大挑战。对生物入侵机制的了解有助于对入侵生物的预警和治理。暴发性害虫B型烟粉虱近20年来陆续入侵北美洲、南美洲、亚洲、大洋洲许多国家和地区,将许多地区的土著烟粉虱取代,造成大片作物严重减产和绝收。许多国家的科学家一直在探索     

克氏原螯虾的入侵生态学研究进展

克氏原螯虾(Procambarus clarkii)原产于美国南部和墨西哥北部,是一个著名入侵物种,作为一种水产经济资源物种在世界各地扩散。克氏原螯虾抗逆性强,所具有的广泛生境适应性、生长迅速、高生殖率等特点使它们迅速建立野生种群。近10余年的研究认为,克氏原螯虾通过捕食和资源竞争等机制严重威胁引入地的水生植物、无脊椎动物、两栖类等的生存,显著降低引入地的生物多样性。当前,由于克氏原螯虾的经济价值高,它会借助于人力的作用而继续扩散。为认清和减少克氏原螯虾对引入地的生态影响,应加强以下方面的研究:1)在中国开展克氏原螯虾的生态危害的调查和研究;2)克氏原螯虾种群调节和控制对策研究;3)被入侵地的生态恢复工作。     

植物功能型及其生态学意义

植物功能型是近年来在全球变化研究中引入的一个新的生态学术语,综 植物功能型概念的由来、划分植物及其生态学意义,用系统生物学的理论与方法理解植物功能型,并指出了植物功能型在全球变化研究中的意义。     

我国外来植物入侵机理研究获新进展

众所周知,生物入侵是严重威胁着全球生物多样性安全、生态系统的结构和功能、农林牧业生产等。尽管入侵种的危害越来越严重,对其研究越来越多,但目前有关生物入侵的理论和假说还不能说明为什么入侵种具有如此强大的入侵能力。     

我国对3种外来入侵植物的利用

主要介绍了我国在防治生物入侵时,对水葫芦、紫茎泽兰、互花米草等入侵植物的综合利用.     

土壤生物及其对土壤生态学发展的影响

土壤生物区系、土壤生物多样性和全球变化已成为土壤生态学研究的肖沿领域,土壤生物以不同的方式改变着土壤的物理、化学和生物学特性,某一等级层次上的土壤生物群落的组成和结构可以对其它等级层次上的资源空间异质性产生影响,而这种空间异质性受到许多生物圈层－－土壤功能区域所维持。本文评价了土壤生物区系在土壤生态系统过程中的作用,论述了土壤生物多样性与生态系统功能的关系,讨论了土壤生态系统对全球变化的影响。     

Taxonomic homogenization of woodland plant communities over 70 years

Taxonomic homogenization (TH) is the increasing similarity of the species composition of ecological communities over time. Such homogenization represents a form of biodiversity loss and can result from local species turnover. Evidence for TH is limited, reflecting a lack of suitable historical datasets, and previous analyses have generated contrasting conclusions. We present an analysis of woodland patches across a southern English county (Dorset) in which we quantified 70 years of change in the composition of vascular plant communities. We tested the hypotheses that over this time patches decreased in species richness, homogenized, or shifted towards novel communities. Although mean species richness at the patch scale did not change, we found increased similarity in species composition among woodlands over time. We concluded that the woodlands have undergone TH without experiencing declines in local diversity or shifts towards novel communities. Analysis of species characteristics suggested that these changes were not driven by non-native species invasions or climate change, but instead reflected reorganization of the native plant communities in response to eutrophication and increasingly shaded conditions. These analyses provide, to our knowledge, the first direct evidence of TH in the UK and highlight the potential importance of this phenomenon as a contributor to biodiversity loss.     

Fifty years of invasion ecology – the legacy of Charles Elton

The publication, in 1958, of Charles Elton's book The ecology of invasions by animals and plants launched the systematic study of biological invasions. Invasion ecology has grown to become an important multi‐disciplinary subfield of ecology with growing links to many other disciplines. This paper examines the citation history of Elton's book using the Web of Science. We also examine Elton's influence in shaping the current research agenda in invasion ecology, for which we use the 28 papers in a special issue of Diversity and Distributions (Volume 14: 2) as a representative sample. After 50 years, Elton's book remains the most cited single source in the field (> 1500 citations), and is cited more often every year (> 100 times) than any other invasion‐related publication, including influential papers in journals. Most citations to Elton's book refer to particular topics/concepts covered in the book, rather than citing it as a general reference about invasions. The shift in the distribution of topics/concepts cited with reference to Elton over time follows the same trend as for biogeography and ecology in general (increasing emphasis on analytical studies, multi‐scale analyses, multi‐disciplinary studies, etc.). Some topics emphasized by Elton are still the focus of current research (dispersal and spread of invasive organisms, impact on biodiversity, role of disturbance and enemy release) but several prominent themes in modern studies were not addressed by Elton. The emergence of new themes can be attributed to a general change in approach and emphasis underpinning research questions in conservation biogeography and applied ecology over the last half century (risk analysis, multi‐scale comparisons, propagule pressure, experimental approaches) and to the recent emergence and increasing availability of large data sets on the distribution of introduced species and to the emergence of key technologies (e.g. geographic information systems, modelling techniques, including niche‐based modelling, and molecular methods). Half a century after its publication, Charles Elton's book on invasions remains influential, but massive changes in the status of invasions and other environmental issues worldwide, together with advances in technology, are reshaping the game rules and priorities of invasion ecology.     

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．     

近10年青海湖东沙地人工植被群落特征

植物治沙是高寒沙地植被重建与生态恢复的重要措施,人工植被群落特征的研究揭示了植被对高寒沙地生态环境的适应性与改良性,有益于筛选高寒沙地治沙物种。2008—2017年,通过对青海湖湖东沙地人工治理沙丘上的11种人工植被(沙棘(Hippophae rhamnoides)、乌柳(Salix cheilophila)、樟子松(Pinus sylvestris)、小叶杨(Populus simonii)、柠条(Caragana korshinskii)、沙蒿(Artemisia desertorum)、花棒(Hedysarum scoparium)、沙地柏(Sabina vulgaris)、柽柳(Tamarix chinensis)、青海云杉(Picea crassifolia)和金露梅(Potentilla fruticosa))进行植被调查和群落特征分析,结果显示:(1)除柽柳、金露梅之外,各人工物种均能保持80%以上的当年成活率和50%以上的保存率,总盖度以每年6.4%—8.8%的速度增加,乌柳、小叶杨、柠条和花棒林地群落的丰富度指数、多样性指数和均匀度指数相对较高,而沙棘和樟子松的群落优势度较高;(2)前3—5年通常为各物种成活与生长的关键期,也是群落形成与多样性增加的快速期;(3)沙棘、乌柳、樟子松、花棒和小叶杨的群落防风固沙效益和土壤水分与养分的改良效益显著,为高寒沙地典型优良的固沙物种。     

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。     

中国重大生态工程近40年生态成效整合分析

我国持续推进实施了系列大规模重大生态工程,科学评估工程取得的成效对于及时掌握工程实际效果是否符合预期目标、针对性地改进优化工程管理措施、促进生态保护修复目标的实现等具有重要意义。通过文献整合分析,从生态系统质量、功能和生物多样性等方面综合评估我国10项重大生态工程的生态成效,辨析取得成效的驱动因素贡献差异并总结成效评估产生不确定性的原因。结果表明:工程在国土绿化、碳固定、土壤保持、水源涵养、生物多样性保护等方面产生了良好生态效益,促进工程区植被覆盖度增加(0.19%-26%),生物量(-13%-187%)、固碳量(-7.41%-200%)、土壤保持量(-26.91%-151.52%)、水源涵养量(-64.66%-80.24%)、物种丰富度(-16%-441%)、均匀度指数(-6%-28%)和多样性指数(-5%-315%)总体也呈增加趋势(多年变化率中值>0)。但在部分区域也引起了生物量下降、土壤保持能力降低、水文效益减弱、生物多样性损失等问题。生态工程与气候变化的相对贡献率比值在0.06-3.60之间,贡献大小存在明显的空间分异并且产生交互耦合作用,多因素耦合作用分解机制仍有待研究。评估对象、数据、尺度、基准、方法及驱动因素拆解差异使得评估结果不确定性极大,相关研究需要重点关注评估基准和尺度的选择、多源数据的融合及同化、工程评估技术体系的改进,综合考虑区域地带性差异、工程措施适宜性和有效性、生态系统服务权衡、驱动因素贡献空间分异等以调整优化工程措施。