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。     

生物入侵对鸟类的生态影响

生物入侵是全球生物多样性面临的最主要威胁之一, 入侵种在改变入侵地环境的同时也使当地的生物受到极大影响。鸟类在生态系统中处于较高的营养级, 生态系统中任何一个环节的变化都可能对鸟类造成一定的影响。本文回顾了哺乳动物、鸟类、无脊椎动物和植物等不同生物类群的入侵对本地鸟类生态影响方面的研究进展。外来生物对鸟类的影响主要表现在以下几方面: (1)外来哺乳动物对成鸟、幼鸟或鸟卵的捕食作用; (2)外来鸟类与本地鸟类竞争栖息地和食物资源, 与当地的近缘种杂交而造成基因流失; (3)外来无脊椎动物改变本地鸟类的栖息环境和食物状况, 甚至直接捕食本地鸟类; (4)外来植物入侵改变入侵地的植物群落组成和结构, 造成本地鸟类的栖息地丧失或破碎化, 并通过改变入侵地生态系统的食物链结构而对高营养级的鸟类产生影响。最后, 作者还提出了该领域有待解决的问题和今后可能的研究方向。     

不同栖息地状态下外来种入侵及对本地种生存影响的模拟

外来种入侵引起的生态及经济问题日益严重,人类活动导致大规模栖息地持续变化的背景下,外来种的入侵过程及本地物种多样性的演化更为复杂.在Tilman多物种共存模型基础上,建立了栖息地持续变化条件下的外来种入侵干扰模式,分别模拟了栖息地不变、持续毁坏及持续恢复条件下的外来种入侵及对本地物种多样性的生态影响.模拟结果表明:(1)拓殖率小(入侵性弱)的外来种不能成功定殖,栖息地的持续变化对其没有任何影响.(2)拓殖率增大的外来种入侵过程复杂,栖息地持续毁坏导致其灭绝时间相比于栖息地不变时明显推迟,栖息地持续恢复使其灭绝提前;一定时间内持续增加栖息地可以减小此类外来种入侵危害.(3)拓殖率足够大的外来种能够成功定殖,快速定殖-扩散的入侵过程不会因栖息地毁坏而迅速改变,其响应具有时间滞后性;栖息地持续恢复也有利于其迅速蔓延,占有率呈线性疯狂增长.(4)在具有外来种入侵的本地生态系统中,栖息地持续改变(增加或减少)对本地物种多样性的发展均不利.     

如何在北京充分实现受胁鸟类栖息地保护?

实现有效生物多样性保护的关键在于提升生物多样性丰富的人口密集区的保护效率。北京人口密集且生物多样性丰富, 存在3类具有生态保护功能的区划——自然保护区、生态保护红线和限制建设线。上述区域可视为生态保护潜力区。本文以在北京有分布的30种受胁鸟类为主要对象, 探讨现有生态保护潜力区对这些物种栖息地的覆盖程度, 并对如何改善上述受胁鸟类栖息地的保护状况进行了建议。根据物种对栖息地的选择, 基于高分辨率卫星解译的土地利用类型图, 利用最大熵模型(MaxEnt)掩膜栖息地分布图, 得到各受胁鸟类的预测空间分布。叠加这些分布获得北京受胁鸟类丰富度分布格局并进行验证。依据物种丰富度高低, 将受胁鸟类栖息地划分为一至四级(最重要的栖息地是一级栖息地, 以此类推)。同时, 依据地表覆盖类型和人类活动强度高低将北京市域划分为城市建成区、乡村生境区和自然生境区。分别计算3类保护潜力区对上述3类区域以及四级栖息地的覆盖面积比例。结果表明: (1) 95.64%的一级关键栖息地和86.32%的二级关键栖息地分布在乡村生境区, 但仅有0.69%和15.15%的乡村生境区分别被自然保护区和生态保护红线覆盖; (2)未受到自然保护区和生态保护红线覆盖的一、二级关键栖息地主要为水域和沼泽地等湿地、高覆盖度草地和部分耕地, 以及含有较高比例水体的大型城市绿地。基于以上结果, 我们建议至少在一定区域内试行如下保护措施: (1)严格保护湿地及其周边的高覆盖度草地, 确保面积不减少; (2)维持基本农田规模和粮食种植模式; (3)将乡村生境区位于河道附近的水域、沼泽地、高覆盖草地和灌木林纳入生态保护红线范围; (4)在公园绿地中划定生物多样性保护区; (5)优化平原地区林地结构。以上措施将使北京的受胁鸟类栖息地得到更好保护, 为中国东部人口密集区生物多样性保护提供示范。     

广东丹霞山国家级自然保护区 蝙蝠物种多样性调查

于2017年至2018年对广东丹霞山国家级自然保护区的翼手目动物进行调查,主要采用日栖息地与夜栖息地、捕食区网捕等调查方法,共调查到翼手目5科13属23种,其中蝙蝠科(Vespertilionidae)9属15种,菊头蝠科(Rhinolophidae)1属4种,蹄蝠科(Hipposideridae)1属2种,假吸血蝠科(Megadermatidae)1属1种,犬吻蝠科(Molossidae)1属1种。从区系组成来看,以东洋界为主(19种),其次为广布种(3种),古北界仅1种。从栖息类型上看,分为洞栖型、树栖型及建筑物栖息型,以洞栖型为主(15种),建筑物栖息型其次(12种),树栖型最少(5种),但其中9个物种的栖息地类型同时包含了上述3种栖息类型中的2种。本研究在广东丹霞山发现中国蝙蝠新分布记录1种,为卡氏伏翼(Hypsugo cadornae);而中印鼠耳蝠(Myotis indochinensis)为中国分布的再次确认。     

本地种与外来种水生植物在不同基质营养下的生长比较

近年来,生物入侵由于其对生态系统,环境,经济等多方面造成的后果日益严重,逐渐成为目前全球普遍关注的生态问题。对于植物而言,外来入侵种不仅会大大降低本地物种的存活率,而且对本地物种的分布也会造成很大程度的负面影响。不仅如此,外来入侵种还会对本地水生或陆生生态系统造成十分严重的影响和破坏。随着国内外专家学者对外来种研究的深入,许多有关外来种入侵机制的假说和理论不断被提出。其中以资源假说(Resource Hypothesis,Davis 等 2000)研究的最为广泛和深入。在资源假说中,Davis等提出:伴随着一定数量繁殖体,外来物种的入侵会随着资源(例如光,营养和水份)的增加而加剧。为了验证(1)外来种和本地种的表现是否存在差异,如果存在,这种是否也会随着资源的增加而增强?(2)外来种与本地种的差异是否对我们预测和防治入侵有帮助?本文在此基础上,采用4种水生外来种,水鳖科(Hydrocharitaceae)两种,小二仙草科(Haloragidaceae)狐尾藻属(Myriophyllum)两种,与本地同科或同属且形态相似的3种水生植物为实验材料。分别配制两种不同营养级别的基质环境,比较了在高、低营养基质环境中外来种和本地种与生长相关的参数指标。结果显示:在高营养基质和低营养基质环境中,本地种较外来种更大地积累其生物量并且拥有更高的相对生长速率(relative growth rate)。结果还显示:在侧枝的生物量分配方面,外来种较本地种显著增高。由于断枝是水生植物无性繁殖的重要手段之一,并且断枝由侧枝或主茎受到生物或非生物的扰动产生。我们使用侧枝生物量的分配这一指标来间接反映水生植物的无性繁殖能力。结果表明,本地种较外来种能较好适应当地不同的基质营养环境;但是在无性繁殖体的传播方面,外来种较本地种占有一定的优势。因此,我们尝试提出:对外来水生植物的防治应继续以管理本地水生植物的栖息地和保护本地水生植物多样性为主,并且应加大对外来水生植物无性繁殖体特别是断枝传播的管理和控制力度。     

神农架川金丝猴栖息地优势树种生态位及食源植物

该文采用定量分析法, 研究了湖北神农架千家坪地区川金丝猴 (Rhinopithecus roxellana) 现生栖息地优势树种的生态位宽度、生态位重叠和生态位相似比例, 分析了优势树种生态位对神农架川金丝猴生存的影响。结果如下:1) 在64000m2的样方中, 木本植物255种, 隶属于44科105属, 其中乔木23科51属129种, 灌木22科49属113种, 木质藤本7科9属13种。优势科主要有蔷薇科、樟科、槭树科、忍冬科、壳斗科和四照花科等。2) 生态位宽度在栖息地森林群落乔木层中最高的为红桦 (Betula albo-sinensis) (5.261), 华山松 (Pinus armandii) (4.545) 、巴山冷杉 (Abiesfargesii) (4.289) 和糙皮桦 (Betula utilis) (3.256) 次之;灌木层中最高的为红晕杜鹃 (Rhododendron erubescens) (2.245), 多枝柳 (Salixpolyclona) (2.064) 、华中山楂 (Crataegus wilsonii) (1.508) 和陇东海棠 (Malus kansuensis) (1.453) 次之。3) 主要树种生态位宽度大于1的有30种, 占总数的11.67%, 其中21种是川金丝猴食源植物, 占神农架川金丝猴食源植物总数的10.40%;重要值排名前25位的树种中, 18种为食源植物, 占重要值总和的74.50%。4) 优势种的生态位重叠值在0.4以上的有7对种群;大部分种群的生态位相似性比值在0~0.3之间, 占全部种对的83.82%。结果表明, 神农架川金丝猴栖息地植物组成复杂, 优势种多为食源植物;优势种的生境高度相似、生态位多有重叠、种间竞争较为激烈, 将导致现有栖息地森林群落结构及植物组成发生变化, 食源植物短缺, 甚至栖息地面积缩减等现象, 这些都会影响川金丝猴的生存。因此, 加强保护神农架千家坪川金丝猴现生栖息地森林为川金丝猴创造适宜生存空间迫在眉睫。     

黑龙江省胜山林场冬季驼鹿、马鹿和狍的种间关系

1987—1989年的两个冬季在黑龙江省黑河市胜山林场,对驼鹿、马鹿和狍的食性、采食高度和栖息地进行了研究。驼鹿的主要食物是柳(22.4％)、榛(16.0％)、红松(14.3％)和桦(13.8％);马鹿为杨(36.0％)、桦(22.7％)和红松(17.3％);狍为桦(26.5％)、柳(19.0％)、杨(12.7％)。三种动物采食高度的频次为正态分布。驼鹿的采食高度(标准差)为137.4(±39.0)厘米;马鹿为136.2(±37.0)厘米;狍为84.2(±29.2)厘米。驼鹿和马鹿对红松林的利用程度最高,而狍主要利用沼泽植物和红松林。驼鹿与狍在食物维和栖息地维上的生态位重叠最大,驼鹿与马鹿在采食高度维上的重叠最大。三种动物在食物、采食高度和栖息地三维生态位上的重叠大小的顺序为:驼鹿和马鹿>驼鹿和狍>马鹿和狍。     

栖息地保护对鸟类保护的重要性

栖息地是生物生存和繁衍的场所。栖息地丧失和质量下降都会对野生生物的种群维持带来严重影响。通过2个案例介绍栖息地保护对鸟类保护的重要性:1)韩国西海岸大滨鹬的关键迁徙停歇地丧失导致其种群快速下降;2)崇明东滩鸟类自然保护区通过治理外来植物互花米草和优化鸟类栖息地,鸟类多样性明显提升。栖息地是生物赖以生存的"家园",开展栖息地保护对野生生物的保护起着关键作用。     

基于图论的两栖类生物栖息地网络规划——以黑斑侧褶蛙为例

生物多样性保护和生物栖息地网络建设是目前我国国土空间规划的重要内容,提升生物栖息地网络的景观功能连接度对生物多样性保护具有重要作用。目前,已有研究对生物栖息地网络规划进行了探索,但在实际规划层面仍缺乏可操作性强的技术方法支撑。本研究采用图论方法,聚焦国土空间规划中生物多样性保护和生态网络建设涉及的进行生物栖息地斑块重要性评价,以确定斑块优先保护次序;寻找最优新增斑块位置,以改善生物栖息地网络景观功能连接度;依据景观功能连接度的降低程度,判断建设项目的影响或评价规划新增建设项目的潜在影响3方面内容,在雄安新区两栖类生物黑斑侧褶蛙(Pelophylax nigromaculata)栖息地网络规划中进行应用研究。结果表明: 图论方法可以有效解决上述3方面的问题;本研究识别的5个最优新增黑斑侧褶蛙栖息地位置使栖息地网络整体景观功能连接度提升19%;通过评价G45高速公路对两栖类生物栖息地网络功能连接度的影响,找出了4个穿越通道设置以减弱G45高速公路的影响。