非本地物种的生态、经济和社会文化影响:机制、评估与管理挑战

《Biological Reviews》:The impacts of biological invasions

【字体: 时间:2026年01月02日 来源:Biological Reviews 11.7

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  本综述系统阐述了非本地物种(NNS)通过竞争、捕食、杂交、生态系统工程等多种机制对生态、经济及社会文化产生的深远影响。文章批判性评估了现有影响评估框架(如EICAT、SEICAT)的优缺点,指出其在时空动态、背景依赖性和评估偏见方面的挑战,并强调了将科学证据转化为有效管理政策及加强全球协调治理的迫切性。

  
非本地物种的生态影响机制
非本地物种通过多种机制影响本地物种和生态系统。竞争是核心机制之一,包括对食物、庇护所或繁殖地等共享资源的争夺,可分为干扰性竞争和剥削性竞争。非本地物种可能通过释放化感物质等“新奇武器”获得竞争优势,或通过改变行为(如改变鸣叫特性)间接影响 natives。互利共生关系可能被破坏或新建,例如入侵蚂蚁可能取代本地蚂蚁与金合欢树的互利关系,导致树木防御力下降。非本地物种还可作为生态系统工程师,物理或化学地改变环境,如双壳类动物通过形成礁体增加栖息地复杂性,或蚯蚓改变土壤结构和养分循环。火险制度、水文和养分有效性等地貌干扰机制也可能被改变,例如入侵草种可增加火灾频率和强度。
消费者-资源相互作用,尤其是捕食和食草作用,能引发强烈的自上而下的效应和营养级联。著名的例子包括关岛的棕树蛇导致本地鸟类灭绝,以及维多利亚湖的尼罗河尖吻鲈引入后导致的数百种慈鲷鱼灭绝。自下而上的效应同样重要,例如入侵滤食性动物(如斑马贻贝)可通过提高水体透明度促进水生植物生长。杂交和基因渗入会稀释本地基因库,可能导致远交衰退或本地物种有效种群规模减少,例如虹鳟与本地割喉鳟的杂交降低了后者的适合度。共入侵的共生体(如寄生虫、病原体)可能随之引入并传播给本地物种,造成毁灭性影响,如壶菌病导致全球两栖动物种群衰退。
非本地物种影响的生态后果
在个体层面,非本地物种可引发 natives 行为的快速(通常是适应不良的)变化,如反捕食行为、觅食效率和栖息地选择的改变,从而降低个体适合度。在种群层面,可能导致 natives 的丰度、密度、生物量和种群结构发生显著变化,引发衰退甚至局部灭绝,进而影响其生态功能。群落层面的变化体现在α、β和γ多样性的改变,可能导致分类、功能和系统发育多样性的均质化,甚至“暗多样性”(生态适宜但局部缺失的物种)的增加。生态系统层面的影响更为深远,包括改变初级和次级生产、营养结构和能量流动,以及关键生态系统功能(如养分循环、分解)和服务。
非本地物种影响的时间动态
入侵影响并非静态,其强度和轨迹会随时间发生显著变化。影响可能逐渐增加直至稳定,也可能呈周期性波动或“繁荣-崩溃”动态。许多影响存在时间滞后性,种群在建立初期影响甚微,但在环境条件改变或达到临界密度后迅速加剧。气候变暖等全球变化可能加剧嗜热性入侵物种的影响。长期研究对于理解这些动态至关重要,但此类研究仍然缺乏。
经济、社会文化和人类健康影响
非本地物种造成巨大的经济损失,包括对农业、渔业、林业和基础设施的损害,以及高昂的管理成本。据估计,全球累计成本已超过2万亿美元(2017年价值),但这很可能是低估。社会文化影响复杂且具背景依赖性,入侵物种可能破坏传统文化习俗和景观美学,但也可能被接纳并融入当地文化认同(如芒果树成为城市象征),或带来新的休闲机会(如入侵鳟鱼的游钓活动)。人类健康直接受到入侵物种威胁,例如火蚁叮咬引起过敏、入侵水母蜇伤、入侵植物引发皮炎,以及入侵蚊虫传播疾病(如登革热、疟疾)。
影响评估的挑战与偏见
准确评估非本地物种影响面临诸多挑战。影响具有高度的背景依赖性,受环境条件、生物相互作用和人类干扰的共同调节。评估方法存在多种偏见,包括发表偏见(倾向于报道负面影响)、地理偏见(研究集中在欧美)、分类学偏见(关注脊椎动物和植物)以及方法论偏见(相关不等于因果)。许多评估方案(如EICAT、SEICAT)在标准化和可比性方面存在局限,并且往往难以量化不确定性和整合社会经济因素。
风险分析与影响评估方案
为评估和管理风险,开发了多种风险识别和评估方案。例如,澳大利亚杂草风险评估(WRA)及其衍生工具(如水生物种入侵性筛选工具包AS-ISK)用于筛查物种的入侵潜力。欧洲水产养殖非本地物种风险分析方案(ENSARS)提供了更结构化的风险评估模块。影响评估协议,如IUCN采纳的EICAT(环境影响分类)和SEICAT(社会经济影响分类),旨在标准化物种影响的严重性分类。其他方案包括通用影响评分系统(GISS)和入侵物种环境影响评估(ISEIA)。相对影响潜力(RIP)等定量方法结合了功能反应(摄食率)和数值反应(丰度)来预测影响。这些工具对于确定管理优先级、指导生物安全措施和资源分配至关重要。
政策框架与管理决策
政治行动和立法措施对于管理非本地物种至关重要。欧盟的《入侵外来物种条例》(No 1143/2014)及其联盟清单是此类政策的典范,要求成员国采取预防、早期监测和快速反应措施。澳大利亚、新西兰和美国也建立了强大的生物安全框架。基于影响的“黑名单”是常见的监管工具,用于限制高影响物种的贸易和持有。然而,全球仍有83%的国家缺乏针对入侵物种的国家立法。有效的管理需要基于科学的决策、加强的生物安全协议以及全球和跨部门合作,同时整合公众意识、利益相关者参与和适应性治理策略。
结论与展望
应对生物入侵及其影响需要一个植根于科学信息、政治意愿和公众参与的全球协调框架。跨国合作和可持续的、跨学科的网络(如INVASIVESNET)对于共享知识、整合资源和协调战略至关重要。同时,行动和评估必须灵活且因地制宜,认识到影响的背景依赖性。克服方法碎片化和数据不对称性需要标准化监测和影响评估,投资于开放获取的全球数据库。最后,有效的治理必须与多元的价值观、地方知识体系和参与式决策相结合,而不仅仅是科学共识。未来的研究需要更好地整合生态、经济和社会文化维度,提高影响预测的准确性,并发展更有效的管理干预措施,以减轻生物入侵对地球生物多样性和人类福祉的威胁。
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