气候变化背景下生物入侵研究态势的文献计量分析

生物入侵严重威胁生物多样性与生态系统健康,对全球环境、经济造成极大损失,而快速的气候变化显著影响外来生物的扩散和入侵进程。探讨气候变化背景下生物入侵研究态势能够从宏观上把握该领域的国际研究现状与热点,为深入理解外来种入侵机制和制定合理的防治策略提供参考。该文基于最近27 a间(1990—2016年)科学文献数据库Web of Science中科学引文索引扩展版(SCI-E)数据,利用TDA等统计工具对气候变化下生物入侵方面的研究进行了文献计量分析。结果表明:27 a间共发表论文1 736篇,论文数量整体保持增长态势,2009年开始进入快速发展阶段;该领域的研究涉及环境科学与生态学、生物多样性保护、植物学等多个学科;澳大利亚莫纳什大学Chown SL教授发文量最高(35篇);美国的总发文量(708篇)和高被引、高影响因子论文数量均居世界首位;发文量最多的研究机构是加利福尼亚大学(93篇),中国科学院发文量居世界第10位(27篇);Biological Invasions是刊文量最大的学术杂志;物种分布模型、生物多样性、全球变暖、风险评估等是近年来该领域的研究热点;中国共发表论文52篇,中国科学院是国内最大的发文机构,其中,动物研究所、武汉植物园、植物研究所的发文量居中科院科研系统前三名;中国在气候变化下生物入侵领域的高被引、高影响因子论文数量及国际合作强度亟待提升。未来需重点关注气候变化下生物入侵的预测与风险评估、生物入侵与生物多样性关系、入侵物种的系统进化、入侵生态系统的多营养级关系、海洋生物入侵、生物入侵与人类健康等问题。     

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。     

入侵昆虫对全球气候变化的响应

生物入侵已成为一个影响深远的全球性问题,其对我国的生态系统、环境和社会经济的负面影响日益明显。全球气候变化对入侵昆虫有着深刻的影响,它正改变着一些昆虫本地种与入侵昆虫的组成、分布、种群动态和种间关系。本文分析了气候变化与生物入侵之间的互作关系,综述了全球气候变化因子(如温度、湿度及其它气候因子)对入侵昆虫生物学及生态学的影响,探讨了气候变化导致入侵昆虫定殖和传播的原因,并提出了气候变化下入侵昆虫的防治对策。     

我国区域间生物入侵的现状及防治

区域间生物入侵是指国家内部不同区域间物种入侵所引发的危害。由于我国生态系统错综多样,国内人员、物品流动频繁且不易监控,因此区域间生物入侵危害已经十分严峻。本文主要以我国以及国外已有的区域间生物入侵事件为例,分析其主要的入侵途径、危害与防治措施。区域间生物入侵主要通过引种、运输、人为干扰等途径,可以造成土著种灭绝、基因污染、生物多样性降低等危害。全球气候变化、南水北调等大型工程建设以及海峡两岸交流等领域是今后我国区域间生物入侵研究的主要方向。     

中国入侵生物学学科的构建与发展

自英国生态学家查尔斯.艾尔顿1958年撰写的《动植物的入侵生态学》出版至今,半个世纪已经过去,这部著作被公认为是生物入侵在科学研究方面的开端。这期间生物入侵研究经历了萌芽期（20世纪80年代之前）、成长期（20世纪80年代）和快速发展期（20世纪90年代末期至今）。在这个过程中,越来越多的概念、假说、方法和技术被提出和整合到生物入侵研究之中,由此催生了一门生态学领域的新兴学科——入侵生物学。本文在对近50年来生物入侵专著和论文的统计分析基础上,介绍了国际生物入侵研究的发展脉络和现状。同时综述了中国入侵生物学在基础和应用研究方面的相关进展,着重阐述了主要科学问题（＂入侵潜力与成功入侵的关系＂、＂入侵种种群的扩张与扩散＂、＂入侵种的生态适应性与进化＂及＂本地生态系统对入侵的响应及可入侵性＂）和预防与控制的技术体系（风险评估与早期预警、检测与监测、狙击与灭除、生物防治、生态修复与干扰调控）,并进一步介绍了中国入侵生物学学科体系的构建和框架,提出入侵生物学是研究外来物种的入侵性与生态系统的可入侵性,以及外来物种预防与控制的科学,是一门多领域交叉的学科。最后展望和讨论了中国入侵生物学学科发展可能遇到的一些问题。     

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。     

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。     

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。     

我国外来入侵生物防控现状、问题和对策

外来物种入侵已经威胁全球多个国家和地区,严重影响农林牧渔业生产,威胁生态系统稳定,是当前全球生物多样性丧失的主要原因之一,开展入侵物种防控已成为生物多样性保护与农业绿色发展的重点工作。我国已经成为全球遭受生物入侵威胁与损失最为严重的国家之一,截至2018年底,入侵我国的外来物种有近800种,已确认入侵农林生态系统的有638种,全国31个省（区、市）均有外来生物入侵发生并带来危害,半数以上县域都有入侵物种分布,几乎涉及所有类型的生态系统。本文对全球主要发达国家外来入侵物种发生情况及防控进行梳理发现,从国家层面立法开展外来入侵生物防控成为主流,制定长期防控战略并增加投入是入侵物种防控成功的关键。近些年,我国在外来入侵物种防控方面初步建立了工作机制,发布了重点管理外来入侵物种名录,完成了重点入侵物种的调查监测,开展了局部地区的防控措施,积极推动立法工作。根据国外生物入侵防治经验与我国实际情况,本研究提出我国外来入侵物种防控对策建议,包括加强法制建设、开展本底调查和启动重大防控工程等,为我国外来侵入生物的防控提供借鉴。     

生物入侵的危害及防治措施

阐述了什么是生物入侵、入侵途径、入侵危害、影响入侵的因素和防治措施,提出对生物入侵要引起高度的重视和警觉井严加防范,尽快建立生物入侵的风险评价制度和预警机制。     

红树林生物入侵研究概况与趋势

为了掌握目前红树林生物入侵研究实况, 基于ISI Web of Science数据库和HistCite文献分析软件, 我们进行了全面系统的文献检索与分析。结果显示, 国内外有关红树林生物入侵研究文献绝大部分针对植物入侵, 有关动物与微生物的研究寥寥无几; 研究区域集中于中国华南与东南沿海(尤其是珠江口、雷州半岛西侧)和美国东南海岸及夏威夷群岛。无瓣海桑(Sonneratia apetala)是否构成入侵, 一直备受争议, 有待更长远论证, 但须谨慎引种。互花米草(Spartina alterniflora)与微甘菊(Mikania micrantha)是世界性恶草, 生长迅速, 繁殖力强, 竞争与化感作用明显, 二者已在红树林生态系统中爆发入侵, 显著降低了红树林微生境质量, 并改变了底栖生物群落结构。Rhizophora mangle作为外来红树植物入侵夏威夷群岛, 改善了沉积条件, 丰富了底栖生物群落, 但需从全球尺度考察入侵后果。目前, 红树林生物入侵研究才刚起步, 针对性研究局限于入侵对红树林生态系统结构和功能产生的效应。相关入侵机制缺乏探索, 现有防治方法大多只是借鉴其他被入侵系统的防治方法。今后, 红树林生物入侵研究应持续加深入侵现状和入侵效应的探索与评价, 加快开展入侵机制和防治方法的研究应用, 以及对生态系统服务的影响评价。健全红树林生物入侵管理体系, 将在防治红树林生物入侵实践中发挥主导作用。     

中国入侵昆虫预防与控制研究进展

在全球经济一体化、农业结构调整以及全球气候变化等因素的影响下,我国正面临着严峻的生物入侵问题。外来入侵昆虫是我国生物入侵的重要组成部分,阐明其传入至成灾的发生过程与机制,研发快速高效的防控技术体系具有重要意义。本文综述了近20年来我国在外来入侵昆虫的生物学特性、种群遗传分化、种间互作与生态适应方面取得的重要研究成果,以及在入侵昆虫早期快速检测、田间监测与高效防控技术的研发与应用方面取得的进展,并提出入侵昆虫学科未来发展的方向与思路。旨在为进一步分析新时代背景下入侵昆虫的发生机制奠定基础,对丰富和完善入侵昆虫可持续控制的策略和措施也具有指导意义。     

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。     

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。     

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。     

全球气候变化与生物入侵

近年来,人们能越来越明显地感受到全球气候的变化,例如气温升高、降水量增加和极端气候事件增多等。而生物入侵由于对生物多样性和经济造成了巨大影响,也逐渐受到研究人员和各国政府的重视。全球气候变化因素众多,不可避免地影响到了生物入侵进程和成功率,而大规模生物入侵对森林和海滨生态系统的破坏反过来也将对全球气候造成影响。本文探讨了全球气候变化与生物入侵的关系,以及造成这些关系的相关机理。     

入侵植物替代控制中土著种选择机制的研究

生物入侵对入侵地生态系统的稳定性及社会经济造成严重危害,成为全球三大环境问题之一。为有效治理入侵植物,结合常采用的物理、化学和生物防治等方法,从防治机制方面分析土著种替代控制入侵植物的有效性。通常土著种替代控制入侵植物是由于土著植物向环境中分泌化感物质,使得土壤中的微生物、动物以及化学成分相互作用,从而改变了入侵植物的生存环境。同时,土著植物利用自身的优势条件与入侵植物进行养分和光能等资源竞争,使入侵植物处于不利地位。通过对替代控制机理的概述,提出了替代植物的选择方法,讨论了需要进一步加强的领域,以期拓展替代控制这一领域的广度和深度,为入侵植物的生态防治提供理论依据。     

汶川大地震对外来入侵种的影响与管理对策

2008年5月12日四川省汶川县发生的大地震对当地人民的生命财产造成了巨大的损失。为了营灾民及抢救财产,大量国际和国内救援物资和人员陆续到达地震灾区,对减轻灾区民众的痛苦起到了积极的作用。随着国际国内救援物资和人员的到达,一些外来入侵种有可能随之进入灾区。如果这些外来入侵种得不到有效的控制,就可能造成生物入侵的发生。因此应该采取科学的对策及早进行防治,包括：（1）加强对外来入侵种的生态风险评估,（2）严密监测外来入侵种的动态,（3）采取科学方法控制外来入侵种。     

两栖类种群数量下降原因及保护对策

近几十年来 ,全球范围内的两栖类出现了较快的种群数量下降 ,包括部分物种的灭绝。引起两栖类种群数量下降的原因可能有 :紫外线辐射、生境破碎和改变、生物入侵和捕食、环境污染、疾病、气候变化以及这些因素的相互作用 ,其中生境破碎和改变是主要原因 ,而引起各因素变化的全球变化可能是根本原因。应加强对两栖类种群动态的研究 ,探明其下降机制 ,制定相应的保护对策 ,减少两栖类的下降     

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。