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外来入侵物种,一定是反派角色吗?
来源:中国科普博览 作者: 时间:2022年09月05日  16:01

出品:科普中国

作者:陈俊贤

监制:中国科普博览

在人类生存的地球上,有上百万的生物与我们共存,它们各自展开着自己奇妙的生命之旅。小时候,我们接收外界信息时,常会以最简单的“好”或“坏”来对事物贴上辨识的标签。其中,入侵生物则频繁被贴上“坏”标签被人们熟知。

那么,什么是入侵生物呢?它又因何被大家所警惕呢?今天让我们一起去揭开它那神秘的面纱吧!

警惕生物入侵 (图片来源:Conservation Corridor)

一、为什么会有生物入侵?

入侵生物一般指在原产地以外的地域生存、繁殖并成功建立能够自我维系种群的前提下,对当地生物、生态系统、经济和安全造成威胁的外来生物物种。

但是,并非所有的外来物种都具有入侵性,一个生物物种从原产地“漂泊”到“新大陆”的原因也各不相同,主要是以下三种情况:(1)自然传入。它们有的通过空气、水流或是鱼、虫、鸟、兽的移动携带而着陆。(2)无意传入。随人类活动、运输的轨迹而随之发生扩散。(3)有意引入。以提升当地生态观赏性或经济效益为初始目的被人类引入本土。

二、生物入侵的适应策略有哪些?

同人类刚到新环境需要调整适应一样,外来生物也同样需要接受当地的生存考验。在这期间,外来物种的成功入侵需要经过传入、定殖、潜伏、扩散、暴发5个阶段。而在入侵过程中,为了应对生存环境,它们的适应策略也在逐渐升级转变,主要分为以下几个方面:

生态适应。生物的生活史对策是其在演化过程中与环境互作的重要表现。入侵种到入侵地后,面对自然环境的选择,从个体开始直至种群都会进行最大限度的适应优化。在适应进化的过程中,入侵种的生活史发生改变,可能在其体型大小、生长、行为、繁殖、寿命和资源利用等方面有所体现,且入侵种与土著种的生活史的差异性也揭示着生物适应策略的优劣。

快速进化。入侵种入侵到新的生态环境系统后,因为缺少天敌、气候适宜、竞争较少等因素,往往会表现出比在原产地更好的适应性。因此其可以快速生长,含性器官在内的生殖系统发育周期缩短,与环境的适合度更高,入侵种群的数量得以大幅增长,并保持一定种群稳定性。

种间互作。入侵地的丰富的生物多样性为入侵种的成功入侵提供了保障。物种间的相互作用可以更好地帮助入侵种适应新环境,提高资源的转化率和利用率。

从北美肆虐到亚洲与欧洲多个国家的松材线虫Bursaphelenchus xylophilus就有一套十分成熟的入侵策略。在我国,松材线虫找到了松墨天牛Monochamus alternatus作为“最佳拍档”——媒介昆虫,寄生在松树的松材线虫进入天牛呼吸系统后,天牛气管菌群发生变化,线虫与天牛间的适配性更高,随后线虫等待天牛飞到其他松树进行取食或产卵时再进入新寄主,同时自身分泌酶抵抗松树本身的萜烯类防御物质进行新一轮的入侵。

松墨天牛幼虫 (图片来源:veer图库)

松材线虫动画形象(图片来源:视频《为了抓捕松树枯死的“凶手”,这种天牛被狠狠误伤了》)

这其中包括了动物、植物、微生物间的相互作用,使得入侵种的生长发育及繁殖效率更为高效,提高了入侵种在入侵地的可塑性。

遗传结构。入侵种在进入入侵地后,在适应进化的过程中使得其携带的遗传信息更加多样化,出现遗传变异,极大地增加了其遗传物质的丰度。在入侵地经历自然淘汰后幸存的亲本将其突变后获得的优质性状稳定遗传给后代,使得入侵种的遗传结构与原产地种群产生差异。

表型可塑性。随着入侵种在入侵地的进化,基因组即其所包含的整套遗传信息总量增多。入侵种的同一基因型在不同环境中可能会使其形态或生理上产生不同的表型,且具有一定的独立遗传基础。在增大入侵种对环境潜在资源利用可能性的同时,也缓解了其在新环境中所受到的选择压力,从一定程度上扩宽了入侵生物的生态幅,增强其入侵力。

因此,在经历重重的关卡考验之后,入侵生物的生存适应力得到大幅提升,具有生态适应性强、表型可塑性强、繁殖扩散力强、有显著的功能微生物群落利用能力和较强的种内或种间杂交能力的特点。入侵生物在入侵地通过多种适应进化策略逐渐抢占生态位资源,以此扩大种群数量并实现成功入侵。

三、如何防治入侵生物?

我们或许常听说“引进天敌”这一防治策略,毫无疑问这是一项相对有效的生物防治措施,但要注意的是,在此之前需引进生物进行预先的风险识别和潜在的风险评估,防止引进的天敌也许会引发新一轮的入侵风暴。在引进过程中严格遵守执行我国确认实施的《引进天敌和生物防治物管理指南》。

目前,我国已有多项引进天敌防治入侵生物的成功案例。从起初引进澳州瓢虫Rodolia cardinalis防治吹棉蚧Icerya purchasi,到后来引进椰心叶甲啮小蜂Tetrastichus brontispae与椰甲截脉姬小蜂Asecodes hispinarum防治椰心叶甲Brontispa longissima,天敌的引进使入侵种的侵染在一定程度内得以控制。

但靠生物防治这一单一手段防治生物入侵并不能在源头上控制或减少入侵生物,因此对于入侵生物的防控管理需从阻止、抑制、防止再传入这几大方面着手进行系统性的防控治理。这其中包含了口岸检疫、地区范围性的灭除、持续性的防治以及动态疫情检测等多项措施。

出于对国家生物、生态及粮食安全的重视,2022年8月1日,我国第一部针对外来物种防控的管理办法《外来入侵物种管理办法》正式施行。其中更明确提出需加强对公众的相关教育科普,引导全民参与到依法防控的行动中。由此可见,我们学习辨识入侵生物,发现后及时向当地的农林或检疫相关部门反应,显得极为重要。这既可以为专业人员提供精准的信息源,又便于他们采取对应措施及时有效地集中处理。

四、生物入侵如何让化险为夷?

多年来,生物入侵的负面作用广被报道,主要为威胁或破坏土著地的生物多样性、造成土著地生态系统的退化或崩溃、直接或间接带来环境经济损失。但这仅仅是从人类利益视角出发得出的结论,物种是在不断的进化中发展为群落,并逐渐与其他群落协同进化,最后形成了多样的生态系统。

图片来源:veer图库

那么,在生态系统形成的过程中必然便伴随着自然选择的压力,在此生态系统的建立中被淘汰的物种,可能会在其他生态系统中被保留利用。除去比较极端的掠夺式入侵,原生态系统的资源的分配失衡,也会使生态系统退化或崩溃,就像系统升级需要补丁弥补漏洞一样,入侵物种对健全生态系统功能和保护生物多样性也存在正向作用。主要在这几个方面有所体现:

作为食物、饲料或者其他可提供经济价值的商品。比如,空心莲子草Alternanthera philoxeroides曾在我国泛滥成灾,但现已被开发成为鱼、马、牛等动物的饲料,还可作为药物被使用。小龙虾Procambarus clarkii从一开始的入侵物种,摇身一变成为中国饮食文化中的重要美味。入侵种有时可经过合理的防控利用后成为新型经济,创造价值。

“夜宵灵魂”小龙虾 图片来源:veer图库

修复或者稳固生态环境系统。在夏威夷的阿胡岛上,一些非本地鸟类因为鸟喙较小,可替代本地已灭绝的鸟类传播岛上的个体较小的种子。令人头疼的加拿大一枝黄花Solidago canadensis L.,因为其发达的根系及较强的水分和养分的吸收能力,在某些区域可作为特定的防固风沙,减缓水土流失的重要防护植物。

加拿大一枝花 图片来源:veer图库

调节优化环境。入侵物种对土著地生物多样性的影响机制复杂多样,除去与本土物种竞争,还有可能带来新的微环境。薇甘菊Mikania micrantha入侵后导致周围的微生物生物量增多,这促进了微生物的呼吸作用与碳源的利用,减少了CO2的产出,同时也利于薇甘菊自身生长。外来物种入侵后,形成的新型生物多样性格局对环境的气候调节、灰尘过滤等方面起着重要的调节作用。

薇甘菊的白色小花 图片来源:veer图库

形成文化产业链,附有休闲服务价值。鲁冰花Lupinus micranthus最初以绿化植物的身份被引入冰岛,保护着冰岛脆弱的植被和土壤。但由于其生命力过于顽强,繁衍过于快速,随后在冰岛大肆生长蔓延,成为入侵物种。幸运的是,鲁冰花主要集中在冰岛北部荒野地区,整体影响并不大。目前,鲁冰花凭借极佳的观赏性已成为冰岛夏季的重要旅游产业,吸引大量游客前往游览。

野外生长的鲁冰花 图片来源:veer图库

从人类立场出发,入侵生物确实存在极大的生态隐患,但就整个生物界而言,入侵生物又是中性的。研究物种共存理论与模型是必要的,可为揭示入侵种与土著种之间的互作关系提供便利。生态的反馈是动态的,入侵种和土著种之间的竞争或共存关系还需长期的监测和评估。

在复杂的生物背景下,我们更需要对生物入侵带来的系列问题做出积极的响应,协调经济发与生物入侵之间的关系,才能实现生态系统的可持续性发展。

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