外来种入侵的生物学与生态学基础的若干问题

外来物种的入侵及其所造成的危害已越来越为人们所认识。一个外来物种入侵一个新的生境无疑要具备一定的条件 ,尽管目前对这种条件的研究还只是初步的。首先从其自身来说 ,需要有足够的入侵性 ,这可以认为是入侵种的生物学基础 ,可能表现为具有多倍性、一定的遗传变异、杂合性或表型可塑性 ,以及不同的交配系统等 ;其次一个物种的入侵成功还取决于入侵生境的可入侵性 ,这可以认为是入侵种的生态学基础 ,而新的种间关系的形成 ,尤其是入侵种与其他种类的互惠共生关系的建成是关键。本文主要介绍了有关入侵种的生物学和生态学基础中的一些最新进展 ,希望有助于我国学者对相关研究内容的开展以及对有害外来种入侵的防治     

表型可塑性与外来植物的入侵能力

外来植物的入侵能力与其性状之间的关系是入侵生态学中的基本问题之一。成功的入侵种常常能占据多样化的生境,并以广幅的环境耐受性为特征。遗传分化(包括生态型分化)和表型可塑性是广布性物种适应变化、异质性生境的两种不同但并不矛盾和排斥的策略。越来越多的实验证据表明,表型可塑性具有确定的遗传基础,本身是一种可以独立进化的性状。许多入侵种遗传多样性比较低,但同时又占据了广阔的地理分布区和多样化的生境,表型可塑性可能在这些物种的入侵成功和随后的扩散中起到了关键作用。本文首先介绍表型可塑性的含义,简述表型可塑性和生物适应的关系,然后从理论分析和实验证据两个方面论述了表型可塑性与外来植物入侵能力的相关性,最后针对进一步的研究工作进行了讨论。当然,并非所有入侵种的成功都能归因于表型可塑性,作者认为对于那些遗传多样性比较低同时又占据多样化生境的入侵种,表型可塑性和入侵能力的正相关可能是一条普遍法则,而非特例。     

外来入侵种入侵机制研究取得的新进展

<正>入侵种的入侵机制是入侵生物学的核心科学问题。已有假说主要从天敌、资源和生态位几方面阐述了入侵种的入侵性。但是现有的入侵理论只能解释部分入侵物种的入侵性,所以新的入侵理论令人期待。2006年至今,动物研究所孙江华研究员领导的森林害虫化学生态研究组以红脂大小蠹-伴生真菌为研究模型,以多物种协同作用为切入点,开展了红脂大小蠹入侵机制的研究,继2007年     

外来种入侵的不确定性动态模拟

外来种的入侵性和生境的可入侵性是研究生物入侵机制的两个关键因素。总结多数学者的研究成果,认为外来种的拓殖率(迁移率或繁殖率)、死亡率及在新生境中的竞争力是衡量外来种能否入侵成功的内在实质。从全新的角度出发,将引入的外来种看作是对原有生态系统的一种干扰,并在此基础上结合Tilman的多物种共存模型提出了外来种干扰模型。模拟发现外来种在入侵时具有明显的不确定性。拓殖率小的外来种在新的生态系统中由于不能适应环境无法成功定殖,被排斥在系统之外;相反,拓殖率足够大的话,外来种由于自身优势具有很强的入侵性,在几年或几十年的时间内就会成功地在新的环境中建立种群并拓殖入侵,影响了当地物种的生存及原有生态系统的稳定。研究还发现,物种入侵也存在一定的不确定性,入侵不一定会一直持续下去,或许在百年或几百年的时间内入侵种会突然灭绝,原生态系统又恢复到原来的水平。     

基因组学: 理解植物入侵性的重要工具

入侵植物基因组学是一个新兴的研究领域, 它利用基因组学方法研究与植物入侵性相关的分子基础和表达调控机制, 甄别入侵性基因型, 进而在基因组水平上揭示外来种入侵性产生和进化的分子机制。本文扼要综述了可用于植物入侵生物学研究的主要基因组学方法, 包括比较基因组学、群体基因组学和表观基因组学等方法; 运用基因组学技术研究入侵植物除草剂抗性和根状茎发育的分子基础已取得了重要进展。然而, 入侵植物基因组学仍处于发展初期, 选择理想的入侵植物模式种, 建立入侵性研究的模式系统, 是当前亟待解决的问题。本文还提出了入侵植物基因组学研究值得关注的几个发展方向, 包括基因组信息的完善、不同环境条件下入侵植物的分子响应机制以及入侵性的系统生物学研究等。     

蚯蚓在生态系统中的作用

蚯蚓能够对许多决定土壤肥力的过程产生重要影响, 被称为“生态系统工程师”。它通过取食、消化、排泄和掘穴等活动在其体内外形成众多的反应圈, 从而对生态系统的生物、化学和物理过程产生影响。蚯蚓在生态系统中既是消费者、分解者, 又是调节者, 它在生态系统中的功能具体表现在: (1) 对土壤中有机质分解和养分循环等关键过程的影响; (2) 对土壤理化性质的影响; (3) 与植物、微生物及其他动物的相互作用。蚯蚓活动及其在生态系统中的功能受蚯蚓生态类群、种群大小、植被、母岩、气候、时间尺度以及土地利用历史的综合控制。蚯蚓外来种入侵与生态系统的关系以及蚯蚓对全球变化的响应和影响是两个值得关注的问题。土壤本身的复杂性, 蚯蚓自然历史和生物地理学知识的缺乏, 野外控制蚯蚓群落方法的滞后等都限制了蚯蚓生态学的发展。其他新技术如研究养分循环的碳氮同位素分析和揭示土壤微结构的图像分析等技术的应用是蚯蚓生态功能研究的迫切需要。     

湿地中的植物入侵及湿地植物的入侵性

湿地享有“自然之肾”之称,但湿地生态系统正在受到严重的破坏,植物入侵已经成为干扰湿地生态系统的重要因素。同时湿地植物具有高度的入侵性,湿地和植物入侵都是现代生态学的研究热点。本文总结分析了湿地容易受到入侵的6种主要原因,包括湿地生境类型多样,分布广泛;湿地位置与植物扩散路线相关性;干扰;富营养化;湿地的脆弱性;外来种缺少天敌等。归纳了21种全球性主要湿地入侵植物种及其生态习性,并对湿地植物具有高度入侵性的共同特点以及解释湿地入侵现象的5种假说:天敌逃避说、宽耐受性假说、有效利用说、杂种优势说和异株克生说等作了综述分析。     

可利用资源波动对外来种入侵的抵抗性

生物入侵带来的生态和经济危害引起了人们的广泛关注。在入侵生态学研究方面,生物多样性与生物入侵之间的关系长久以来成为群落可入侵性探讨的焦点。Elton经典假说认为,物种多样性越高对外来种入侵的抵抗能力越强,许多模型或野外试验都支持这一假说。但现在越来越多的试验对此提出了异议,各种假说纷纷出现。究竟生物多样性会不会影响外来种的入侵?假设两种不同的群落结构(功能群),设计6种外来种入侵土著群落的情景分析不同多样性及相同多样性下外来种的入侵状况。结果发现,在多样性相同的情况下,两种群落对外来种入侵的抵抗力不同。外来种成功入侵等比群落,却被倍数群落排斥在系统之外。进一步分析表明这主要是由于可利用资源的波动引起的,即Davis提出的"资源机遇假说"。在相同的物种多样性下,由于倍数群落的特殊结构,整个群落所占有资源远远大于等比群落资源比率。因此,外来种在等比群落中更易找到合适的入侵机会。而在物种多样性不同的情况下,由于物种多样性与已占有资源的变化是成正比的,因此,混淆了多样性与剩余资源可利用性对外来种入侵的影响。     

意大利苍耳入侵对本地植物群落物种多样性和稳定性的影响——以乌鲁木齐市为例

研究外来植物不同程度入侵对区域群落结构和植物群落物种多样性的影响对评价其对生态系统的危害具有重要意义。以入侵植物以意大利苍耳(Xanthium italicum)为主要研究对象,选择意大利苍耳危害较明显且分布面积较大的中国新疆乌鲁木齐市米东区为研究区域进行植物样方调查,以意大利苍耳和其共生的本地植物为切入点,以物种多样性指数、群落稳定性、群落可入侵性、影响程度指数、入侵植物的竞争优势和入侵强度来探究不同入侵程度下的本地植物群落物种多样性和群落稳定性的变化。结果表明:(1)与未入侵地相比,意大利苍耳轻度入侵显著增加了本地植物群落的物种多样性(P ＜ 0.05),而重度入侵显著降低了本地植物群落的物种多样性(P ＜ 0.05)。(2)在意大利苍耳入侵的群落中,群落稳定性由轻度入侵水平到重度入侵水平降低了25%,而群落可入侵性、意大利苍耳的竞争优势指数和入侵强度指数分别增加了77%、79%和83%。(3)在轻度入侵水平下,意大利苍耳对本植物群落物种多样性、群落稳定性和群落物种数的影响程度指数 ＜ 0,产生了积极影响;相反,在轻中度和重度入侵水平下意大利苍耳对本植物群落物种多样性、群落稳定性和群落物种数的影响程度指数 ＞ 0,产生了负面影响。(4)本地植物群落多样性与群落稳定性均呈正相关,但与群落可入侵性呈负相关(P ＜ 0.05)。(5)Shannon-Wiener指数对群落的稳定性的直接通经系数最大,为0.828;Simpson''s指数对群落可入侵性的直接通经系数最大,为0.932。由此可见,意大利苍耳在中度和重度入侵对植物群落结构产生巨大影响,而作为"一带一路"的核心和枢纽地带的新疆,将会对其脆弱的生态系统和土著物种的多样性造成不可估量的影响。应在入侵初期对其进行控制与铲除,防止意大利苍耳等有害外来入侵种的入侵和进一步扩散与蔓延。     

近缘种比较研究在植物入侵生态学中的应用

为什么有些物种能够成功入侵而有些物种却入侵失败？这是一直困扰入侵生态学家的问题。人们已从不同角度开展了研究, 其中包括不同物种之间的比较。然而以往对不同物种进行比较时往往忽略了亲缘关系对比较研究的影响, 使得出的结果不具可比性。将入侵种与其近缘的土著种或入侵能力不强的外来种进行比较则能够排除亲缘关系带来的影响, 使结果更加具有说服力。现有资料表明近缘种比较已广泛应用于菊科、禾本科、松科等科入侵植物的研究, 探讨与这些植物入侵有关的生物学特性以及生境的可入侵性、入侵的预测和入侵控制等入侵生态学的核心问题。本文综述了入侵种与其近缘种比较在研究生物入侵几个重要问题中的应用, 包括物种的入侵性、群落的可入侵性以及入侵种预测研究, 并分析了近缘种比较研究的发展方向。     

加拿大一枝黄花--一种正在迅速扩张的外来入侵植物

加拿大一枝黄花Solidago canadensis原产于北美,现已入侵到欧洲、亚洲和大洋洲等地,成为一种世界性的入侵性外来杂草,威胁着生态系统的生物多样性和农业生产,并造成显著的环境与经济损失。1935年,该物种作为庭院植物被引入上海,后逸生成为杂草,目前正在我国境内尤其是东部地区迅速扩散。本文较系统地介绍了加拿大一枝黄花在形态学、生物系统学、遗传多样性和生活史等方面的特征,并试图从其入侵力（繁殖力、化感作用、菌根营养）、被入侵生态系统的可入侵性（适宜的气候、生境破坏、天敌释放和土壤氮水平的影响）以及人类活动的直接影响等三方面分析其入侵成功的原因。最后,提出加拿大一枝黄花的防治关键在于控制其有性繁殖,现有的人工铲除和化学防治等措施都应在其有性繁殖之前实施。     

高黎贡山外来植物入侵现状及管控建议

高黎贡山是中国生物多样性的关键地区,也是西南地区重要的生态安全屏障。在气候变化和人类活动等影响下,高黎贡山正面临越来越多的外来植物入侵,其生物生态安全遭受严重威胁。本研究通过系统野外调查并结合文献数据分析,揭示高黎贡山外来植物入侵现状,根据分布范围、记录频次、分布状态以及危害性划分入侵植物的入侵等级,并提出相应管控建议。结果显示,高黎贡山现有外来植物共225种,其中入侵植物214种、外来栽培植物11种;入侵植物分散于50个科,其中菊科占比最高,达到17.29%,其次是豆科(14.02%)、大戟科(7.01%)和苋科(6.54%);从地理来源看,美洲物种占比最高,达到67.76%(145种),其次是亚洲来源物种(17.76%)。根据入侵现状评估结果, 1级(恶性入侵植物)和2级(严重入侵植物)入侵物种分别有15种和27种,另外还有一些物种虽然目前尚未形成明显危害,但具有较高的入侵风险。高黎贡山外来入侵植物类群组成和原产地来源复杂多样,入侵等级分布具有地域特点,应实施分类管理措施以提高管控成效。以上结果可以为更好地管理高黎贡山地区外来植物、推动高黎贡山国家公园建设提供重要参考。     

云南菊科入侵植物入侵机制及其利用研究进展

植物入侵已对生物多样性、社会经济和人类健康造成了严重的威胁。云南由于地形复杂、气候和生态系统类型多样而成为植物入侵的重灾区。菊科是入侵植物中最多的一个科;但目前尚缺乏有关云南菊科入侵植物入侵机制和利用的报道。云南菊科入侵植物约有86种,入侵的主要机制:云南地形复杂,气候和生态系统类型多样,为入侵植物的生存提供了适宜的环境;同时,这些菊科入侵植物具有较强的繁殖能力和竞争能力、多样化的生态对策及丰富的化感物质,且其天敌缺乏等。这些因素的综合作用使很多菊科外来植物成功入侵云南。综合利用是治理入侵植物的一种有效措施。云南菊科入侵植物资源丰富,产量高,在医药、饲料、工业原料等方面具有一定的开发利用价值。     

外来植物成功入侵的生物学特征

外来植物的入侵能力与其性状之间的关系是入侵生态学中的基本问题之一.成功的入侵种常常能占据多样化的生境,具有较强的适应性、繁殖力和散布力.表型可塑性和遗传分化是外来入侵植物对生境异质性的两种适应策略;散布体多态型和散布途径多种化,使外来入侵植物迅速占领入侵生境,并进行远距离扩散;无性生殖和有性生殖并存,并根据生境和入侵阶段权衡的繁育对策不仅使入侵种群大面积暴发成为可能,而且直接影响散布机制并对种群遗传结构具有调节作用.高效的资源利用性竞争,加之以化感作用为基础的干扰性竞争使植物更具入侵性.     

福建省农田生态系统外来入侵植物种类及其分布

为掌握福建省农田生态系统的外来入侵植物种类和分布情况,采用实地调查的方式,对福建省9市农田生态系统中的入侵植物进行调查,并分析了其种类组成、原产地、生活型、分布格局和分布类型及其入侵性等。结果表明,福建省农田生态系统有外来入侵植物30科65属共79种;其中以菊科（Asteraceae）物种数最多,为22种,占总种数的27.85%,其次是苋科（Amaranthaceae）有7种,豆科（Leguminosae）、禾本科（Gramineae）、旋花科（Convolvulaceae）和大戟科（Euphorbiaceae）各有5种。生活型以草本植物为主,占总种数的86.08%;原产于美洲的种类最多,占总种数的70.24%;入侵等级为恶性入侵（1级）的物种有10科22种,严重入侵（2级）有13科22种,局部入侵（3级）、一般入侵（4级）和有待观察类（5级）分别有9、18和8种;恶性入侵和严重入侵的植物种类占入侵植物总数的55.70%。从分布格局和分布类型来看,以福州市的农田生态系统入侵植物种类最多,为52种;不同农田类型中,以旱地中的入侵植物种数最多,有74种;按分布区域划分的全域分布种共13种,按农田类型划分的全域分布种有11种。因此,福建省农田生态系统入侵植物种类繁多,分布广泛,原产地多元化,且恶性和严重入侵植物占比较高,入侵形势严峻,应加强入侵植物的动态监控与防范,以保护生物多样性和生态安全。     

群落可入侵性及环境胁迫

群落的可入侵性研究是入侵生态学的中心内容。从群落进化历史,群落结构,繁殖体压力。干扰和胁迫等5个影响入侵的主要因素综述了近年来群落可入侵性研究的工作进展和成果。其中重点阐述了群落结构对入侵的影响。包括群落物种组成,物种多样性和物种功能群多样性的诸多实验研究和相关假说,并用理论模型结合具体实验研究探讨了环境胁迫和可入侵性的关系。针对目前群落可入侵性研究存在的问题提出了自己的见解。     

世界重要入侵害虫对中国的威胁

GISD收录昆虫27种（截至2005年11月）,其中6种原产于中国,11种已入侵中国,10种对中国有入侵威胁.从分布、危害、传播途径等方面对这些昆虫种类进行讨论,发现：（1）GISD收录的世界入侵昆虫的信息尚不完善,一些危害严重的入侵昆虫并未被收录,如蔗扁蛾（Opogona sacchari）、湿地松粉蚧（Oracella acuta）、红脂大小蠹（Dendroctonus valens）等;（2）10种潜在入侵性昆虫对中国有巨大威胁,尤其是入侵性花园蚁（Lasius neglectus）和阿根廷蚂蚁（Linepithema humile）已在中国邻近地区发生,极有可能入侵中国;（3）来自亚洲和美洲的入侵昆虫比较容易入侵中国,对来自这些地区的昆虫应提高警惕.同时针对中国面临的严峻入侵形势,分别从立法、检疫、预警、综合防治等方面讨论了中国对外来入侵昆虫的应对策略.     

外来植物黄顶菊的入侵警报及防控对策

一种菊科外来植物最近出现在我国华北地区的天津市和河北省的衡水与廊坊市。专家鉴定结果证明这是一种我国从未报道过的外来物种Flaveria bidentis。本文拟定了它的中文名称：黄顶菊,并对其原产地、扩散范围以及形态学、生理学、生态学等方面的特征进行了介绍。通过分析其特性,我们认为黄顶菊是一种入侵性极高的一年生杂草,特别是对农牧业生态系统有极大的破坏性。为了防治、控制和根除这种新入侵的有害物种,本文借鉴国内外入侵物种防治的经验提出了一些建议,供有关方面参考,并呼吁各有关人员和部门积极行动起来,调查其入侵途径,分析其可能入侵的区域,评估其入侵性,拟定科学的防控方案。     

外来种隐蔽入侵： 类型及影响

隐蔽入侵（cryptic invasion）是指在形态上与土著种（或早期建群种）不能或难以区分的外来种在人们未觉察的状态下成功入侵的过程。人们对这类入侵方式往往视而不觉。本文综述了外来种隐蔽入侵的类型以及生态影响。隐蔽入侵的类型主要包括外来姊妹种形式的隐蔽入侵、 不同遗传支系的隐蔽入侵、 不同地理种群的隐蔽入侵以及“返传入”。其中, “返传入”目前还是一种假说。由于这类入侵外来种更容易与土著种（或早期建群种）杂交或基因渗透, 因而可对入侵种自身或土著种产生深远的生态影响。鉴于隐蔽入侵现象的广泛性, 建议进一步加强该方面的研究。     

福州市公园外来入侵植物初步调查与分析

[目的] 了解福州市公园的外来入侵植物种类组成,分析其原产地及入侵等级等情况,能够为福州外来入侵植物的扩散、防控以及生物多样性保护提供参考依据。[方法] 对福州市4个区49个公园的外来入侵植物种类、原产地、生活型、入侵频度、危害程度（入侵等级）等进行调查和分析。[结果] 在调查的福州市所有公园内均有入侵植物分布,目前有入侵植物66种,隶属25科,其中菊科、豆科、苋科3个科为优势科,共计33种（占50.00%）;从来源上看,大多数原产于美洲,其次是非洲、欧洲、亚洲;以草本植物为主,共有55种（占83.30%）;从入侵频度看,入侵频度超过50%的入侵植物有7种,其中小蓬草的频度最高,为87.76%;从入侵等级来看,其中恶性（1级）入侵植物16种,严重（2级）入侵植物14种,局部（3级）入侵植物12种,一般（4级）入侵植物11种,有待观察类（5级）13种。[结论] 当前福州市公园内的外来植物入侵现象比较严重,应当加强该区域的入侵植物监测与预警,防止入侵植物扩散从而造成重大生态危害。