外来植物在中国的入侵模式:物种特性、环境因子、人类活动的作用

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外来植物入侵经常对本地生物多样性、生态环境、经济和人类健康造成了巨大危害,为更好地预防、控制和管理入侵植物,我们迫切的需要知道外来植物的入侵模式,包括分布、扩散、危害等。中国目前已遭受270种外来植物的入侵,关于入侵模式的研究主要集中于这些物种的组成和分布。中国是一个环境和气候异质性很大的大国,入侵植物也是多种多样,在这样的情况下入侵模式可能是由多种因素综合决定的。本研究以中国已知的270种入侵植物为研究对象,来回答以下三个问题:(1)哪些植物危害性最大?(2)入侵植物在不同省份间分布的规律与物种自身特性的关系。(3)入侵植物分布省份数目的决定因子。在危害性方面,根据一个物种被研究的次数,我们鉴别了目前所知在中国危害性最大的入侵植物。在中国被研究次数最多的入侵植物具有克隆生长特性、多年生生命周期和起源于美洲的特性,一共13种。这些入侵者经常在水中或陆地上形成高密度的单一种群,几乎排挤掉所有其它的植物,他们主要分布在中国的中部和南部。其次是18种无意引进的一年生植物。这其中来源于美洲的一年生植物经常在受干扰的地方和农田形成优势种群甚至单一种群;而来源于欧亚大陆的一年生植物通常只在农田造成巨大危害。另外还鉴别出4种来源于南美洲的一年生植物和2种来源于欧洲的多年生禾草。一年生入侵者并不局限于分布,而是随着时间的推移可以很快扩散到整个中国。造成这些结果的原因可能包括:入侵植物与本地植物的亲缘关系、克隆繁殖、和植物策略等。本研究鉴别出的入侵植物对于本地物种多样性、环境、经济和农业造成了巨大的危害,而不同组别的入侵者危害的方式和程度也不同。在分布方面,有文献表明,一个地区的入侵植物数目与其社会经济学因子(例如:GDP总量,人口数量,路总长度)和生物地理学因子有关(例如:纬度和本地植物多样性)。中国是一个有着巨大环境多样性(包括生态地理因子,和经济发展水平)的国家;不同的物种又有着不同的生存策略及栖息地需求。在这样的情况下,将所有入侵种作为一个整体考虑,可能得不到一个关于入侵植物分布模式真实的认识。通过将入侵物种按照起源地和生命周期分类,我们发现,来源于热带中南美洲的入侵植物的分布主要由生物地理学因子决定,而来源于北美和非美洲的主要由社会经济学因子决定。社会经济学因子对中南美洲的一年生入侵者也起一定作用,而生物地理学因子对北美和非美洲的多年生入侵者也起一定作用。生物地理学因子对中南美洲入侵植物分布的解释力度要大于社会经济学因子对北美和非美洲入侵植物分布的解释力度。这些现象的可能解释包括:植物策略、栖息地需求、以及生物地理学和社会经济学因子在中国的分布特征。由于中国的植物入侵是一个理想的研究物种内在特性,和外在环境中生态和人类活动因子如何相互作用影响入侵植物分布,本研究的结果对世界其它地区或国家的相关研究也有很大借鉴意义。在省份尺度上的扩散方面,中国巨大的面积和环境多样性提供了一个理想的研究多种因子如何独立和综合起作用决定一个入侵植物的分布省份数目。本研究表明,一年生植物可能最终扩散至整个中国,而多年生植物则扩散趋势较弱,尤其是来自中南美洲的入侵者。引入时间与占有省份数目相关,而控制了入侵时间之后,一年生植物并不比多年生植物占有省份数目多。影响力较高的入侵植物比那些影响力较低的种扩散速率快,但这种趋势受生命周期的一定影响。同一生命周期内植物入侵成功性差别较大,未来仍需研究其它物种特性与人类活动和环境因子如何综合作用决定入侵扩散和分布。中国持续的经济发展将有可能促进更多的生物入侵,因此研究入侵模式对生态安全非常重要。前人的研究多倾向于用一种因子来解释入侵模式,本研究的结果表明,这很可能难以深入理解入侵模式。对于入侵模式的各个方面,都需要考虑多种因子及它们之间的交互作用。不同方面入侵模式的决定因子是不一样的。为更好地预防、管理和控制入侵植物,仍需要进一步研究与危害性和入侵机制相关的更多问题。
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