王 靜，黃正文，王 尋

(成都大學城鄉(xiāng)建設(shè)學院，四川成都 610106)

0 引言

我國國土幅度跨越50個緯度，包含5個氣候帶，多樣化的氣候和地理條件有利于外來生物定居和入侵，是世界上遭受生物入侵危害最嚴重的國家之一.生物入侵不僅引起本土生物多樣性喪失、生態(tài)系統(tǒng)崩潰及生境均質(zhì)化等環(huán)境問題，還會造成重大的經(jīng)濟損失并影響人類健康［1-3］.作為全球變化的重要現(xiàn)象之一［4］，生物入侵也受到全球環(huán)境變化，如氣候變化(全球變暖)、大氣成分變化(大氣CO2濃度升高)、氮素沉積增加、土地利用與覆被變化(海平面升高)等［5］的影響.大多數(shù)入侵物種的生態(tài)幅度都較寬，且具有快速遷移的機制［6］，它們可以利用全球環(huán)境變化造成的新環(huán)境條件，在那些以前不適合其生存的生態(tài)系統(tǒng)中定居下來并大量繁殖和擴散，進而對當?shù)氐纳鷳B(tài)環(huán)境和經(jīng)濟造成嚴重影響.目前，我國的生物入侵物種數(shù)量可能在520種以上［7］，每年造成的直接和間接經(jīng)濟損失高達1 198.6億元［8］，生物入侵的防治工作已到了刻不容緩的地步［9］.因此，研究全球環(huán)境變化可能對生物入侵產(chǎn)生何種影響十分重要，對生物入侵防治工作也具有重要的理論和現(xiàn)實意義.

1 全球環(huán)境變化和生物入侵

1.1 全球環(huán)境變化的趨勢

全球環(huán)境變化是一種過程緩慢，范圍廣泛，且影響深遠的環(huán)境變化，而以氣候變化最為突出，包括全球變暖、大氣CO2濃度升高、氮素沉積增加、土地利用與覆被變化等.全球環(huán)境變化對地球生態(tài)系統(tǒng)的物種多樣性及其分布產(chǎn)生了重要而深遠的影響.

盡管氣候變化的幅度、速率與模式還存在不確定性，但人類活動引起的全球氣候變化總的趨勢確是不容置疑的［10］.基于不同假設(shè)以及根據(jù)不同模型預測的結(jié)果雖然不盡一致，但目前科學家達成的共識是:由于大氣中溫室氣體的持續(xù)增加與臭氧層的不斷被破壞，到 2100年，全球平均氣溫將提高1.4℃～5.8℃，其中低緯度地區(qū)升溫較小而高緯度地區(qū)升溫顯著;隨著氣溫升高水的蒸發(fā)量將增加，從而增加全球降水，尤其增加強降水和暴風雨的頻度，使全球很多地區(qū)，特別是中緯度地區(qū)，土壤將變得更加干燥［11］.

此外，由于燃燒大量石化燃料和土地利用方式的改變，大氣中CO2濃度以前所未有的速度上升，預計到21世紀中葉將會達到550 μmol/mol［12］.

自20世紀以來，由于人類活動的強烈干擾，大氣氮沉降正迅速增加，全球每年沉降到各類生態(tài)系統(tǒng)的活性氮高達43.47 Tg/a［13］.據(jù)預測，到2050年全球氮沉降水平將達到195 Tg/a，大約是20世紀90年代103 Tg/a的2倍［14］.

土地利用與土地覆被直接反映了引起全球環(huán)境變化的人類活動情況.土地利用與土地覆被變化對生物多樣性損失起著重要作用，同時也是影響全球經(jīng)濟可持續(xù)發(fā)展和人類對全球環(huán)境變化響應的主要因素.

1.2 生物入侵及其危害

生物入侵，也稱外來物種入侵，是指因某種原因非本地產(chǎn)的生物或本地原產(chǎn)但已絕滅的生物侵入該地區(qū)的過程.生物入侵物種在生態(tài)系統(tǒng)的層面定義為:生物入侵物種是一個生態(tài)系統(tǒng)中原來沒有的，通過某種方式進入后，能持續(xù)地存在、繁殖、發(fā)展、擴散、并導致該生態(tài)系統(tǒng)在結(jié)構(gòu)和功能上產(chǎn)生變化的物種［16，17］.入侵物種一般都具有繁殖率高、擴展蔓延速度快、對引入地適應性強等特點，被引種以后可以在很短的時間內(nèi)度過適應期，并依靠自己的繁殖優(yōu)勢和擴張能力，大量繁殖、迅速生長，使自己快速擠入生態(tài)系統(tǒng)，占據(jù)重要生態(tài)位，擾亂生態(tài)系統(tǒng)原有的食物鏈和系統(tǒng)內(nèi)的物流和能流秩序，從而危害原有的生態(tài)系統(tǒng).生物入侵物種一般通過3種途徑入侵:一是引入用于農(nóng)林牧漁生產(chǎn)、生態(tài)環(huán)境改造與恢復和景觀美化等目的的物種，逃逸后演變?yōu)槿肭治锓N(即有意識地引進);二是隨著貿(mào)易、運輸和旅游等活動而傳入的物種(即無意識地引進);三是靠自身的擴散傳播力或借助于自然力量而傳入(即自然入侵).據(jù)分析，我國目前已有的外來入侵有害物種中，半數(shù)以上是人為因素造成的［17］.

目前，生物入侵被認為是一個全球范圍的重大經(jīng)濟問題［18-20］.首先，生物入侵會給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)帶來嚴重的危害［21-23］.其次，生物入侵可能對人類健康產(chǎn)生危害，如入侵物種紫莖澤蘭的花粉或瘦果進入人的眼睛和鼻腔后會引起糜爛流膿，甚至導致死亡;枯草熱的主要病源就是豚草，而我國花粉過敏者中多數(shù)是由豚草花粉引起的［24］.

此外，生物入侵也被認為是僅次于棲息地破壞導致全球生物多樣性減少的第二大原因［25］，入侵物種可以通過種間競爭排擠甚至取代土著物種，在入侵地區(qū)形成單一優(yōu)勢群體，從而導致土著物種生物多樣性的喪失［26］，同時也改變著整個景觀要素或者說改變生態(tài)系統(tǒng)的組成和結(jié)構(gòu)，形成相對均一、單調(diào)的景觀.［27］.

2 全球環(huán)境變化對生物入侵的影響

2.1 氣候變化對生物入侵的影響

全球氣候變化會促進生物入侵，氣溫升高和降水模式的變化，以及與此相關(guān)聯(lián)的干擾型式(包括干擾種類、強度及延續(xù)時間)變化，一方面將使現(xiàn)有植物及其生態(tài)系統(tǒng)對外來生物的抗性弱化，另一方面將激活外來物種的活性，從而間接地促進外來生物通過競爭、代換等方式排擠和“殺死"鄉(xiāng)土種［16，28］.生物入侵物種可通過擴散和繁殖占據(jù)新的領(lǐng)地［28］，入侵過程中將改變原有生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)和功能，破壞生態(tài)平衡，進而帶來一系列的生態(tài)環(huán)境問題和經(jīng)濟問題，甚至引發(fā)生態(tài)災難.生物入侵的過程一般分為傳入、定居和擴散三步.該過程的實現(xiàn)取決于當?shù)卦猩鷳B(tài)系統(tǒng)的抗干擾程度，一般來說，在沒有干擾的情況下，原來的生態(tài)系統(tǒng)都能抵抗入侵物種的入侵［16，28-29］.如在頂級森林生態(tài)系統(tǒng)中，入侵物種很難在郁閉的林冠下發(fā)芽生長，但是當林冠層遭到破壞后，入侵物種就可能發(fā)芽、生長和擴散.因此，植物群落遭到火災、洪水、動物或人為干擾破壞后，會顯著降低對入侵物種的抗性，使入侵物種有機可乘，快速擴散［30］.而氣候變化可能會導致更頻繁的火災、干旱和病蟲害等干擾，從而使入侵物種有機可乘.Stachowicz等［31］對水體生態(tài)系統(tǒng)的觀測和實驗研究證實了，地球暖化水溫升高會使外來入侵物種的生長和繁殖速度加快，而對鄉(xiāng)土物種的生長發(fā)育卻起到抑制作用.Human等［32］通過研究發(fā)現(xiàn)，在北加州，阿根廷螞蟻即使在最炎熱的天氣也很活躍，而本地螞蟻卻減少或停止取食，因此，如果溫度升高抑制本地螞蟻取食而對阿根廷螞蟻種群無影響的話，那么，本地螞蟻被取代的進程無疑會加快.

氣溫和降雨量的變化會使遭受生物入侵地區(qū)范圍發(fā)生改變［33］，進而加速入侵物種占領(lǐng)原先沒有侵入的生境［30，34］.例如，氣候變暖會使一些喜歡溫暖的外來物種向高海拔和高緯度地區(qū)遷移，外來物種在遷移的過程中有可能變成入侵物種，使當?shù)厣锒鄻有越M成發(fā)生改變［35，36］.Sutherst等［37］用氣候模型預測了一種外來蟾蜍在更溫暖的澳大利亞會擴大其分布范圍.也有研究發(fā)現(xiàn)，溫暖氣候會加快蟲媒病的生長和異地傳播［38］，另有研究模型顯示，高溫會減少昆蟲世代歷期，增加冬季存活率，并導致昆蟲種群向極地和高海拔地區(qū)擴散［39，40］.

此外，氣候變化會使人類的運輸、旅行的方式和路徑發(fā)生改變，尤其是國際運輸.如果全球變暖導致北冰洋的冰融化得更多，一條可行的西北航線會大大地節(jié)約一些船只的航運時間，這會影響壓艙水中及附著在船體上的生物的生存率［41］，而極端天氣出現(xiàn)的頻次和發(fā)生周期發(fā)生改變，增加了某些入侵種登陸的機會［42］，如龍卷風會將一些鳥類、昆蟲和海生生物帶到遠離它們原產(chǎn)地的地方［43-45］，且龍卷風在全球氣候變化中出現(xiàn)得越來越頻繁和猛烈［46］.

2.2 全球環(huán)境變化的其他方面對生物入侵的影響

全球環(huán)境變化對生物入侵的影響是非常復雜的，預測全球環(huán)境變化各個因素對生物入侵的作用相當困難.目前，大氣中二氧化碳濃度升高是全球環(huán)境變化中記載最完整的一個部分，它對植物入侵的潛在影響是所有關(guān)于全球環(huán)境變化研究中最多的［47］.Weltzin等［48］對二氧化碳濃度升高與植物入侵的關(guān)系進行了系統(tǒng)綜述發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度升高，可能會增加入侵植物的生物量、資源利用率以及繁殖能力，直接影響植物入侵.另有研究發(fā)現(xiàn)，二氧化碳濃度升高，可以增加C3植物的競爭能力，提高C3植物光合作用效率和對高溫的耐受性，而降低C4植物和CAM植物的相應耐受性，從而影響到未來植物群落的生產(chǎn)力、初級生產(chǎn)量、時空分布以及生物多樣性組成與結(jié)構(gòu)［49］，而以C4植物為優(yōu)勢種的群落被C3植物入侵的可能性會加大;二氧化碳濃度升高也可以通過改變土壤微生物的豐富度［50］、土壤孔隙水的化學組成［51］，氮循環(huán)、干擾體系等其他環(huán)境因子間接地影響植物入侵［52］，增加某些陸生入侵生物對除草劑的耐受性［53］.

有研究發(fā)現(xiàn)，氮素沉積的增加有利于生物入侵，特別是對外來植物的入侵［54］.因為氮是影響植物生長和生物量分配的重要環(huán)境資源之一.不同物種對氮輸入增加的響應不同，氮沉降有利于將氮迅速轉(zhuǎn)化為新生物量的速生種，不利于生長緩慢的物種［55］，而入侵物種的一大特點就是快速生長和搶占資源，使得當?shù)厣锒鄻有缘慕M成發(fā)生改變.近幾十年來，石化燃料燃燒、農(nóng)業(yè)施肥和其他人類活動極大地改變著氮元素從大氣向陸地生態(tài)系統(tǒng)輸入的方式和速率，造成陸地生態(tài)系統(tǒng)中人為固定的氮逐步累積［56］，使外來植物的入侵趨勢加強［57］.

土地覆被中的生物多樣性決定了人類居住生活的質(zhì)量，土地生產(chǎn)力決定著生物物種的數(shù)量，而其他包括氣候變化和環(huán)境污染在內(nèi)的環(huán)境變化也是通過土地覆蓋的響應變化來影響人類居住環(huán)境的.由于人類活動引起的土地利用與覆被變化可能加劇生物入侵，因為土地利用與覆被發(fā)生變化會引起生態(tài)環(huán)境變化，如將原來生物多樣性高的森林生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)閱我坏霓r(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)或人工林后，生物入侵的風險會顯著增加.此外，土地覆蓋變化可能導致生態(tài)環(huán)境破碎化和生物多樣性減少，生態(tài)環(huán)境破碎化造成棲息地斑塊化的增加也可能加大生物入侵的機會.例如，由于溫室效應引發(fā)的海平面上升會使近海面的陸地被淹沒，海岸的土地覆蓋發(fā)生變化，使原來分布于低地勢海濱區(qū)的土著種將向高潮帶遷移，但由于硬質(zhì)海岸大壩(堤)的構(gòu)筑使遷移中斷，土著物種的棲息地可能將徹底消失［58］，入侵物種互花米草的抗鹽性和抗水淹能力均強于土著種，它可能會加快入侵過程，最終取代本地種草群落［59］.

3 控制生物入侵的防治對策

有害生物入侵如不加遏制便會持續(xù)惡化，最終導致嚴重的后果，包括農(nóng)林漁業(yè)的全面減產(chǎn)，部分和人類密切相關(guān)的生態(tài)流程的崩潰和生態(tài)系統(tǒng)的單一化和貧瘠化.有研究發(fā)現(xiàn)，完全消滅已建立種群的入侵物種幾乎是不可能的［60］，但是加強入侵前的預防而不是入侵后的控制會更有效且代價更?。?1］.在全球環(huán)境變化情況下，針對我國國情，加強對入侵生物管理的相關(guān)法規(guī)建設(shè)，建立監(jiān)測和快速響應工作機制，制定有效的應急方案，加強防治生物入侵的基礎(chǔ)性研究等都是行之有效的對策.

3.1 加強相關(guān)法規(guī)建設(shè)，開展風險評估

在過去，我國動植物檢疫名單的制定主要考慮對農(nóng)、林、牧、漁業(yè)的危害，而對可能危害自然生態(tài)系統(tǒng)的物種入侵則涉及較少，在評價引進外來生物時對自然生態(tài)系統(tǒng)的長期效應也未予以足夠重視.面對越來嚴重的有害生物入侵問題，相關(guān)部門應制定具體的應對措施:首先，要建立完善的法律法規(guī)，創(chuàng)新調(diào)控制度和監(jiān)管體系，健全法律責任追究制度等，嚴格防止有害生物的引進;其次，要加強檢疫執(zhí)法，完善檢疫手段和條件，增加資金投入，建立外來物種疫情報告體系、信息共享體系、疫情長效防控保障體系，適當增加抽檢數(shù)量，并制定必要的相關(guān)規(guī)定;第三，要加強有害生物風險分析，建立防止有害生物入侵的早期預警機制，積極開展外來物種入侵綜合生態(tài)風險評估研究工作，科學評估入侵物種引進和擴散帶來風險，建立環(huán)境風險評估標準，加強外來物種的環(huán)境安全管理.

3.2 加強基礎(chǔ)性研究，開展防治生物入侵的研究

國家有關(guān)部門應組織有關(guān)包括生物學、生態(tài)學、醫(yī)學、獸醫(yī)學、植物保護學等學科的專家，共同研究分析外來入侵種在全球環(huán)境變化下的分布和影響，在外來物種引入、逃逸、種群建立和危害的不同階段，從基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)等層次研究外來物種入侵的生態(tài)學機制及其危害發(fā)生、發(fā)展和爆發(fā)的規(guī)律，為外來入侵物種的管理提供科學依據(jù).

外來入侵物種牽涉范圍十分廣泛，對生物入侵的治理是一項國際性的工作，因此，應加強國際合作，通過信息網(wǎng)絡(luò)、參加國際研討會進行討論和交流.同時，應重視對有害生物疫情信息的收集工作，深入調(diào)查了解各國生物入侵趨勢及其原產(chǎn)地的生物信息，建立相關(guān)數(shù)據(jù)庫，并實現(xiàn)信息資源共享.

此外，由于全球環(huán)境變化是一個長期和潛移默化的過程，因此應加強研究目前危害較大的入侵物種種群的變化趨勢，防患于未然.被外來有害生物入侵的地方可以借鑒該物種原產(chǎn)地的認識和治理的經(jīng)驗，積極開展傳統(tǒng)生物防治研究與應用，即從入侵生物的原產(chǎn)地引進其天敵在入侵地建立種群，持續(xù)控制入侵生物.該舉措已被眾多實例證明為治理生物入侵最有效的方法之一.

3.3 科學引種

科學合理的物種引進可以促進經(jīng)濟的發(fā)展，滿足人類和社會發(fā)展的需要，不會對生態(tài)系統(tǒng)造成大的損害.因此，在外來物種引進時，相關(guān)部門應組織有關(guān)各方面的專家(包括生物學、生態(tài)學、醫(yī)學、獸醫(yī)學、植物保護學等學科)，認真研究引入物種與原有物種的種間競爭與依存規(guī)律，對可能入侵的生物種類、分布的風險進行評價和分析，研究物種的生物生態(tài)學特性，探索物種的繁殖和擴散能力，以及對新生環(huán)境的適應能力，科學預測物種引進后的“時滯期”，為物種的引進提供科學依據(jù).另外，必須對引種項目的生態(tài)安全進行充分論證，建立引種申報、評估制度，對種植、養(yǎng)殖適宜的生態(tài)環(huán)境進行前期試驗，對種植、養(yǎng)殖的區(qū)域、范圍進行全面規(guī)劃，切實采取生態(tài)安全保護措施，防止有害物種的侵入、擴散和蔓延，并加強當?shù)厣锒鄻有员Ｗo.

3.4 擴大自然保護區(qū)

全球氣候變化是不可避免的［10］，同樣，生物入侵也無法避免［28］，由此帶來的生物多樣性喪失成為必然.至目前為止，雖然通過建立自然保護區(qū)等方式已經(jīng)有效地保護了一些瀕危和被威脅的物種，然而長遠來看，人類生產(chǎn)經(jīng)營活動導致的景觀破碎化等問題，使一些分布在被隔離的“孤島"(保護區(qū))上的保護生物，因保護區(qū)面積太小(從而種群亦很小)缺少必要的遷移路徑而面臨著從保護區(qū)消失的危險.土著物種大量消失與外來物種快速入侵的事實說明，被分割成為“孤島"且面積較小的自然保護區(qū)面對全球氣候急劇變化時缺少適應性［63］.為了能長期有效地保護、保存珍稀瀕危土著種，應盡可能地擴大現(xiàn)有自然保護區(qū)的面積及在毗鄰的保護區(qū)之間設(shè)置物種遷移廊道.

3.5 加強全社會生態(tài)安全保護意識

一些外來有害物種能夠成功入侵并爆發(fā)，與人們生態(tài)安全意識淡薄、缺乏生物入侵概念和盲目引進物種有一定關(guān)系.防止外來有害生物入侵，需要全社會共同努力，應充分調(diào)動公眾的積極性，提高全社會防范意識.一方面要加強宣傳，提高全民狙擊生物入侵的意識，有關(guān)宣傳部門要積極宣傳外來生物入侵的危害和防范措施，提高公眾的防范意識，提醒入境旅客不要擅自將生物帶進來，更不要隨便將其釋放到自然環(huán)境中去;另一方面，要將生物入侵問題納入教育體系，在中小學生物課程中增加生物入侵及防治的相關(guān)知識，進行生態(tài)安全的啟蒙及普及教育.

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