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未来哪些地区更容易遭到生物入侵?
来源:中国科学报      作者:张文静      2016年10月27日       
摘要:当前,生物入侵已经严重威胁到北欧地区和北美地区的生态系统。未来,全球哪些地区将有可能会成为生物入侵的高风险地区呢?近日,中国科学院动物研究所李义明研究组发表的一项研究成果,正是为了回答这个问题。
正文

  

▲四种代表性的外来两栖爬行动物。(a)北美牛蛙(b)蔗蟾蜍(c)沙氏变色蜥(d)红耳龟。

 

众所周知,地球上的生态系统是经过长期进化形成的,系统中的物种经过长期演变,才形成了现在相互依赖又互相制约的密切关系。一个外来物种的引入,有可能因无法适应新环境而消亡,也有可能因新的环境中没有与之抗衡的生物而演变为凶残的入侵者。这些入侵者也许不会长着一副尖嘴利牙的恐怖形象,但却可能对入侵地的生态系统、栖息环境、物种和人类健康带来严重威胁,甚至造成生态灾难。

 

当前,生物入侵已经严重威胁到北欧地区和北美地区的生态系统。未来,全球哪些地区将有可能会成为生物入侵的高风险地区呢?近日,中国科学院动物研究所李义明研究组发表的一项研究成果,正是为了回答这个问题。

 

可怕的生物入侵

 

在此项研究中,李义明团队根据影响外来种分布的气候、人为活动、植被和水资源等因素,采用多个物种分布模型,预测了279类外来两栖爬行动物在全球的入侵热点。

 

为何会选择两栖爬行动物作为研究对象?对此,李义明告诉《中国科学报》记者,这是因为最近几十年到一百年间,在动物界,生物入侵非常快的两个纲就是两栖纲和爬行纲。而且,两栖爬行动物是陆生变温脊椎动物,在入侵区会导致严重的生态、进化以及社会经济危害。

 

在造成生物入侵的两栖爬行动物中,在全世界产生危害影响最广的可能就是我们在餐桌上非常熟悉的牛蛙。

 

牛蛙原产于北美,因为养殖条件粗放,加之早期人们完全没有对于引入动物的控制意识,在亚洲,牛蛙很早就逃逸到野外,成为野生物种并进而成为入侵生物。有记录的牛蛙入侵中国的时间是1959年,从香港地区入境,但更大规模的入侵是在20世纪八九十年代经济开放之后,华南各地“特种养殖”,大量陌生的动植物被视为发家致富的“金钥匙”而引入国内,牛蛙就是其中之一。

 

别看现在它们经常成为人们的盘中餐,但牛蛙可不是“省油的灯”。它们个体大,最大的可以长到2公斤,是很多小型脊椎动物的捕食者和竞争者。李义明在调查研究中发现,在舟山群岛,牛蛙入侵的水库池塘中,当地的黑斑蛙、泽蛙、蟾蜍都消失了。同时,牛蛙繁殖快,一窝卵有上万只。牛蛙比本地蛙更聪明,跳跃能力强,极难捕捉。当地蛙在水下只能潜2分钟,牛蛙则可在水下潜8分钟。更大的危害是,牛蛙携带有致病的壶菌,其入侵扩散会导致当地两栖类种群的下降。

 

“蔗蟾蜍的危害则更加严重,现在已经在澳大利亚引起了灾难性的后果。”李义明介绍说,“蟾蜍带有蟾毒素,因为澳大利亚本来是没有蟾蜍科物种的,所以当地的动物捕食者没有进化出识别蔗蟾蜍的机制,这导致当地捕食了蔗蟾蜍的大大小小各种物种的死亡,鳄鱼吃了蔗蟾蜍后都会被毒死。”李义明说。

 

除了北美牛蛙和蔗蟾蜍,李义明介绍,在外来两栖爬行动物中还有两种代表性物种。“一是沙氏变色蜥,它与当地的蜥蜴相比具有较强的竞争能力,能够捕食当地种。另一个就是红耳龟,它能与当地龟类竞争,并与部分物种杂交,降低当地龟类的多样性”

 

正因为近年来两栖爬行动物生物入侵的速度快、范围广、影响大,因此相关的科学记录数据也比较全面,可以大大提高预测研究的准确度。

 

生物多样性热点区域风险更高

 

李义明研究组建立的模型预测显示,在当前的气候条件下,外来两栖爬行动物的潜在入侵风险主要集中在西部非洲、南亚、东南亚、大洋洲岛屿、加勒比地区、南美洲的南部、地中海地区和马达加斯加东部。在未来2050年和2080年气候变化的条件下,潜在入侵风险大多仍聚集在同样的地理区域内,部分最适合的区域会扩展到南美洲北部、非洲中部以及欧洲的一些高纬度地区。

 

“这些入侵热点,都是那些环境条件适合大量外来物种生存的地区,所以这些地区天然受到更高生物入侵风险的威胁。”李义明说。

 

更为严重的是,这些外来两栖爬行动物入侵风险较高的地区,恰恰聚集在全球的生物多样性热点区域。

 

“在全球,生物多样性热点区域包含了35个地理区域,这些地区有着极其丰富的物种资源,同时也面临着主要栖息地丧失的困境。生物多样性热点区域只占地球面积的15.9%,却拥有着22939种陆生脊椎动物物种,占全球的77%,拥有着152000个植物物种,占全球的50%。对这些地区的保护尤为重要。”李义明等研究人员在近期发表于《生态与环境科学前沿》的相关论文中写道。

 

“在当前和未来气候情景下,生物多样性热点区域内单位面积上的潜在外来种数目是其他区域的1.4倍。接近40%的潜在入侵热点将会落在生物多样性热点内。生物多样性热点区域比其他地区承受着更高的生物入侵风险。”李义明说道。

 

早期监测和快速反应措施亟待实施

 

通过揭示生物入侵风险的全球格局,李义明研究组的该项研究为在全球尺度上制定早期监测和快速反应措施,以阻止外来两栖爬行动物对生物多样性的入侵危害,提供了指导信息。

 

“随着贸易的日益全球化,外来物种入侵对生物多样性以及生态系统功能的威胁正在持续增加。”李义明说,“了解外来物种在全球的入侵热点,即多个外来种适宜的生存环境,以及这些入侵热点与全球生物多样性热点的重叠程度,对采取优先保护措施以减轻外来物种对生物多样性的危害至关重要。”

 

对于研究结果发现的面临着更高生物入侵风险的地区,李义明认为,亟待采取生物安全性保护措施。

 

“尤其是,我们的研究模型还预测出,由于与潜在入侵热点高度重叠、本土栖息地丧失严重等因素,位于南太平洋的新喀里多尼亚、西非的几内亚森林、西南太平洋的美拉尼西亚群岛、加勒比群岛、菲律宾群岛、巴西的塞拉多地区更是生物入侵的高风险地区。这些区域应当成为采取有效的生物安全性措施的优先地区。但这些地区目前所拥有的可供发展生物安全性措施的财政资源却比较少。希望这些地区能提高对生物入侵风险的意识,前瞻性地发展生物安全性措施,避免或者将生物入侵对全球生物多样性造成的危害降低到最小。”李义明说。