台湾火刺木（Pyracantha koidzumii）相较于已定殖的窄叶火刺木（Pyracantha angustifolia）在南部非洲草原生物群系中的入侵潜力

《Diversity》：The Invasion Potential of the Alien Shrub Pyracantha koidzumii in Comparison with the Well-Established Pyracantha angustifolia in the Southern African Grassland Biome

　　

台湾火刺木（Pyracantha koidzumii (Hayata) Rehder）原生分布于台湾，在当地被世界自然保护联盟（IUCN）列为濒危，但在世界其他地区表现为入侵种。该物种作为观赏植物引入南非，在南非按密度负影响归类，但其分布稀疏且迄今未开展影响评估，与其已定殖的同属种窄叶火刺木（Pyracantha angustifolia）形成对照。研究人员提出以下问题：（1）火刺木属两种植物当前分布是否显示与人类活动（作为植物入侵主要驱动因子）的关联；（2）台湾火刺木种子活力与萌发能力如何；（3）相对于窄叶火刺木，台湾火刺木当前分布与气候适宜性如何，且在差异气候变化情景（即SSP1与SSP5）下是否表现入侵潜力。研究人员发现土地利用与覆盖和物种出现记录显著相关，受干扰区出现记录最高（43.5%；N=4297），其次为草原（23.4%）。种子活力与萌发率高（78.6–87.2%；n=50），证实台湾火刺木可在南部非洲成功补员。两物种气候适宜性投影在各情景下模型拟合强（训练AUC>0.9），降水为最重要气候预测因子。基于气候的生境适宜性投影显示SSP1下两物种净扩张更大，窄叶火刺木预计入侵254,974 km2，台湾火刺木可入侵49,829 km2；SSP5下适宜生境收缩（即正净生境丧失），窄叶火刺木显著面积丧失（120,139 km2），台湾火刺木中等丧失（13,174 km2）。本研究首次表明台湾火刺木具高度入侵南部非洲草原生物群系潜力，由高萌发率结合生物物理干扰驱动，其未来生境占据将受极端环境温度条件中等程度影响。

研究背景方面，全球生物入侵速率空前，南部非洲草原生物群系对侵略性外来种高度脆弱，已有超1330种外来植物记录，其中火刺木属（Pyracantha）5种因园艺引入并归类为1b类入侵种。台湾火刺木原生台湾濒危，却在夏威夷、美国、澳大利亚等地逃逸成入侵种，南非虽归为1b类但分布记录稀疏且无实地影响研究，分类依据与实际情况存在不一致。为验证其南非国家分类并评估未来风险，研究人员以同属已定殖的窄叶火刺木为参照，利用最大熵（MaxEnt）模型评估两物种当前与未来（SSP1、SSP3、SSP5）在南部非洲草原的潜在分布，并结合土地利用关联、种子活力与萌发实验进行综合判断。该研究发表于《Diversity》，意义在于为南非国家入侵物种清单重评估及早期根除管理提供定量依据。

关键技术方法上，研究人员整合Botanical Database of Southern Africa、GBIF、iNaturalist及自由邦省Ficksburg实地核查记录，经R语言Biogeo包清洗后获得台湾火刺木1267条与窄叶火刺木3030条出现点；利用南非国家土地覆盖（NLC）20 m Sentinel-2数据重分类为10类，以Pairwise Intersect与Tabulate Area分析出现点与土地利用关系；在Ficksburg采集50株台湾火刺木果实，以氯化三苯基四氮唑（TTC）法测活力、滤纸皿法测14天萌发率；气候层采用WorldClim 2.1的19个生物气候变量（BIOCLIM）筛选去相关后建模，背景点取自含出现记录的K?ppen-Geiger气候区，以MPI-ESM1-2-HR全球环流模型（GCM）输出1981–2010现状与2041–2070的SSP1/SSP3/SSP5未来气候，MaxEnt用10,000背景点运行，AUC评价性能。

研究结果部分，首先为土地利用与覆盖和物种出现的关系。研究人员通过χ²检验发现土地覆盖类型与出现记录显著相关（χ²=17.394，df=4，p=0.002），受干扰区占43.5%（N=4297），草原23.4%，天然木本生境17.9%，说明生物物理干扰生境为空余生态位供火刺木属定殖。其次为种子活力与萌发能力。TTC测定台湾火刺木活力78.6–87.2%（n=50），快速萌发试验平均出苗8.1±1.2（n=10），高于木质入侵种70%阈值，确认其补员能力。再次为当前与未来潜在分布。MaxEnt训练AUC窄叶火刺木0.9554、台湾火刺木0.9974；变量贡献以年降水量（Bio12）对窄叶火刺木最重要（36.7%），最冷季降水量（Bio19）对台湾火刺木最重要（64.5%）。SSP1下窄叶火刺木适宜扩张254,974 km²、台湾火刺木49,829 km²；SSP5下窄叶火刺木丧失120,139 km²、台湾火刺木丧失13,174 km²，SSP3与SSP1无显著差异故略去。

讨论部分总结，研究人员指出受干扰生境作为入侵热区与空位理论一致；高种子活力配合脊椎动物传布与生物物理干扰构成入侵三角；SSP1温和增温与降水稳定利于两物种扩张，而SSP5极端高温使窄叶火刺木光合适配受限、台湾火刺木因较强热耐受仅中等收缩，反映种间热胁迫抗性差异。结论部分译文如下：本研究评估台湾火刺木在南部非洲草原生物群系的当前与未来潜在分布，发现尽管在南非分布稀疏，其仍成功入侵生物物理受干扰区。研究确认国家法规中的物种分类可能具推测性，但高种子活力与萌发率指向高入侵潜力，且脊椎动物介导传布进一步助长扩散。SSP1情景（有效环境政策调控排放）下生境适宜性增加，暗示草原有继续入侵可能，建议重做风险评估并重分类管控；SSP5情景下因失控排放与升温，台湾火刺木生境适宜性中等丧失，相较窄叶火刺木重大丧失，体现种间热耐受与极端高温恢复力差异。该入侵种的高抗性典型于成功入侵者，需监测现存种群以备未来管理。在缺乏台湾火刺木入侵潜力、影响及与原生种互作的系统研究下，本结果为后续全尺度研究提供初步基础。