国家自然科学基金资助的生物入侵基础研究概况

基于1999~2010年国家自然科学基金资助项目,分析了我国生物入侵基础研究概况。在这期间,生物入侵领域得到资助的项目数和经费均呈现快速上升的趋势,资助的项目从1999年的3个增加到2010年的69个,资助的经费从1999年的94万元增加到2010年的1838万元。得到资助的项目数在不同学科的分布不均匀,其中,植物保护学科得到资助的项目数为123个,生态学科得到资助的项目数为82个,这2个学科得到资助的项目数占总项目数的67.9%,得到资助的经费占总经费的66.3%。资助项目的主要研究内容涉及22种入侵植物病原微生物、26种入侵动物和24种入侵植物,从中可以透视本领域的研究重点。资助的项目主要集中在华北、华东和华南地区的国家级科研机构和高等院校,这种区域分布格局与我国入侵生物的地理分布格局相吻合。为了进一步推动国家自然科学基金对生物入侵领域各项工作的资助,本文提出了一些合理化的建议。     

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。     

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。     

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。     

浅谈生物入侵的条件及其两面性

外来入侵生物日益影响着生态系统和人类的生存环境,引起人们的广泛关注。生物入侵的条件是适应性强、繁殖力强、缺少天敌且入侵地的生态系统比较脆弱。生物入侵虽然在一定程度上给人类带来许多不利因素,增加了不必要的劳力和财力,但在获得当地生态系统的"包容"后,又能产生一定的生物学和经济学价值。在避害除弊的同时,合理管理和利用入侵外来生物,可减少其危害程度,增加可用性。基于现状/危害评估的应对机制和基于国情/地区实情的应对机制,可以采取生物入侵综合控制与管理的措施。     

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。     

“973”项目“农林危险生物入侵机理与控制基础研究”简介

2002年12月,国家重点基础研究发展计划("973"项目)"农林危险生物入侵机理与控制基础研究"经科技部批准正式立项,2003年启动。文章主要介绍该项目的立项背景、主要研究内容、研究方案和技术路线、总体研究目标及研究进展。     

我国南方生物入侵的问题与对策

外来物种入侵到新的栖息地,可能给当地造成严重的生态灾难,导致生态灾害爆发及生物多样性的丧失,进而威胁到人类生存环境.目前,生物入侵已给我国造成了非常严重的环境问题和社会危害,带来了巨大的生态和经济损失,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元.文中主要以我国南方外来植物为例,分析了生物入侵的危害、途径、原因,针对生物入侵涉及地域、生态系统类型和涉及物种种类特点,提出了防治对策:重视生物入侵现象,加强与之相关问题的基础研究;加强立法,建立科学的引种制度;加强动植物检疫,建立全国外来物种入侵动态监测网;提高全民防范意识;加强国际合作.     

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。     

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。     

Coastal erosion due to long-term human impact on mangrove forests

A coast in southern Vietnam, which is located in a wide and flat alluvial fan and neighbors tidal rivers fringed by wide mangrove swamps, has been eroded continuously by approximately 50 m/year since the early 20th century. Based on field observations and numerical experiments, it is inferred that this large scale erosion is caused by the transition of mangrove vegetation resulting from the long-term impact of humans since the late 19th century. This eroded coast is not in direct contact with mangrove swamps, but is strongly affected by the existence of mangrove forests through the intermediation of neighboring tidal rivers. Thus, with a view to coastal protection, it is argued that the mangrove vegetation in adjacent areas should be managed more sensitively.     

Patterns in biogeochemical properties of sediments and benthic animals among different habitats in mangrove forests

Abstract Determining interactions between biological and physical structure of intertidal sediments and their relationships to ecological functioning is vital for improving our understanding of these complex habitats. If spatial and/or temporal variations in the benthos are related to properties of the sediment, one can infer that sediments should vary and change at similar scales to the benthos. The mangrove forests of Sydney Harbour, Australia consist of distinct subhabitats (termed MH1‐3, representing a change from open mudflat to canopied mangrove forest), which might affect benthos and, independently, properties of the sediment. This study tests the model that the benthos and sediment would respond to environmental differences between MH1–3 similarly in different locations and thus show consistent patterns of difference among habitats. Although general patterns of sediment properties and benthos were relatively similar, detailed patterns varied among locations. The relative importance of the different sedimentary properties varied in unpredictable ways among habitats in the different locations. Out of all the variables, only total carbohydrate was consistently important in driving differences among habitats in all three locations, but only between MH1 and MH2. That there were no other strong consistent differences between the different microhabitats in terms of the measured properties of the sediments indicates that there is more driving these patterns than a simple relationship to different habitat formed by mangrove forests and/or feedbacks between sediment properties and benthos. With respect to the benthic assemblage, in all bays MH1 and MH3 were the most different. The benthos showed stronger patterns relating to the different subhabitats than did the sediment, suggesting that there are important differences affecting these habitats that were not revealed by our suite of biogeochemical measurements of the sediment.     

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。     

沙质海岸防护林入侵植物垂序商陆的防治

垂序商陆的入侵给我国沿海防护林造成了严重危害.本研究在入侵程度相对一致的刺槐林下设置样地,采用物理(刈割、切根)、化学(喷洒无公害除草剂)方法进行控制试验,并以林下紫穗槐发育良好、未进行处理的地段作为对照,探索控制垂序商陆生长的有效方法.结果表明:刈割能快速降低垂序商陆各项生长指标,但次年即恢复至对照水平.1/3切根仅减少了当年地上部分生长量,第3年又恢复至处理前水平,而2/3切根和完全切根处理一次即可有效地清除垂序商陆.精喹禾灵和百草枯仅能杀死其地上部分,次年即恢复至处理前水平,而45g·L-1草甘膦处理的垂序商陆死亡率达到100％,第3年新萌发垂序商陆生长与结实量已明显恢复.紫穗槐发育良好地段的垂序商陆各生长指标始终处于较低的平衡状态.采用紫穗槐替代法是长期控制垂序商陆的有效防治方法.     

闽江河口红树林土壤微生物群落对互花米草入侵的响应

采用磷脂脂肪酸标记法(PLFA)研究外来入侵植物互花米草对闽江河口湿地红树林土壤微生物群落结构的影响,并探讨其主要影响因素。结果表明:从3种不同植被群落土壤(红树林群落MC、红树林-互花米草混生群落MS、互花米草群落SC)共检测到22种PLFA生物标记,MS土壤微生物PLFA生物标记总量明显高于其他植被群落,3种植被群落土壤理化性质和酶活性的变化趋势为:MCMSSC,表明互花米草入侵后土壤微生物量增加,而理化性质和酶活性均有明显下降,红树林湿地土壤质量发生了明显退化。3种植被群落土壤中含量最高的PLFA生物标记是16:0,16:1w7c,9Me15:0w,18:1w12c。土壤中特征微生物相对生物量存在明显差异,细菌分布量最大,其次是真菌和放线菌,原生动物分布量最小。群落多样性指数呈相似规律,MS土壤微生物类群多样性指数均小于MC,表明互花米草入侵后土壤微生物群落多样性指数均有下降。通过主成分分析,基本能区分出3种不同植被群落微生物群落的特征。土壤理化性质、酶活性间存在相关性,有机碳、全氮、蔗糖酶、过氧化氢酶与革兰氏阴性菌、放线菌呈显著或极显著正相关。研究结果表明互花米草入侵在一定程度上具有影响红树林群落土壤营养代谢循环的潜力,特别是关于碳、氮、磷等的循环及酶活性,改变部分有利于自身生长的土壤环境相关的微生物类群含量,竞争有利环境,迅速扩张实现入侵。     

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。