扶桑绵粉蚧多维气候生态位保守性与入侵风险

作为全球性入侵昆虫,扶桑绵粉蚧被列为农业和林业检疫性有害生物,严重威胁着我国生物安全。生态位保守性是物种分布模型的关键假设,明确利用生态位模型评估扶桑绵粉蚧入侵风险的适用性,并进一步优化模型复杂度,兼具理论和实践意义。基于706个分布点和关键生物气候变量,本研究首次利用n维超体积生态位分析方法,量化扶桑绵粉蚧在原产地和入侵地的超体积气候生态位,检验其生态位保守性,并优化MaxEnt模型参数,预测扶桑绵粉蚧在我国当前和未来气候变化下的入侵风险。结果表明:年均温、最湿季均温、最暖季均温和最干季降水量是影响扶桑绵粉蚧分布的关键气候因子。与原产地气候生态位(超体积空间大小为40.43)相比,扶桑绵粉蚧在入侵地的生态位明显减小(超体积空间大小为6.04),生态位收缩(空间净差异为0.84)解释了98.8%的生态位差异,而生态位漂移(空间置换值为0.01)贡献不足2%,在不同入侵区域扶桑绵粉蚧气候生态位收缩方向并不完全一致。MaxEnt模型默认参数并不可靠(ΔAICc=14.27),最优参数组合中特征组合为线性-二次型-片段化-乘积型,调控倍频为0.5。扶桑绵粉蚧的核心适生区主要集中在秦岭淮河一线以南,中北部省份包含大面积的低适宜生境。21世纪末期,扶桑绵粉蚧适生区增加并不明显(SSP1-2.6为1.7%,SSP5-8.5为0.7%)。扶桑绵粉蚧多维气候生态位高度保守,物种分布模型适用于该物种的入侵风险分析;扶桑绵粉蚧“南害北移”扩散态势明显,未来气候变化对该物种分布的影响不大。

亚热带森林植物群落沿海拔梯度的分类与系统发育研究

生物多样性沿海拔梯度的分布格局已受到广泛关注。然而,生物多样性格局沿海拔梯度的变异及其潜在机制尚不清楚。整合生物多样性的多维度信息为理解群落构建机制提供了新思路。本研究在我国东部亚热带森林沿海拔270-1470 m的梯度上设置了17个木本植物固定样地,分析了沿海拔梯度植物群落构建的生态和进化驱动力。基于样地内物种出现(0-1数据)和多度信息,计算群落内被子植物的物种和系统发育alpha和beta多样性、系统发育结构等,并量化多样性指标与微气候和地形之间的关系。研究发现,不论多度加权与否,物种alpha多样性均沿海拔升高而增加,物种和系统发育的相似性随海拔距离的增加而呈衰减趋势。然而,多度加权与否会形成不同的系统发育alpha多样性格局。对于系统发育结构而言,沿海拔增加并无明显趋势。地形和微气候是多样性格局和系统发育结构的主要驱动力。与未考虑物种多度的多样性指标相比,多度加权的指标与坡度和胸高断面积相关性更高。这些结果表明,由局域物种多度介导的确定性过程对沿海拔梯度的植物群落构建具有一定影响。

生态位模型的基本原理及其在生物多样性保护中的应用

生态位模型是利用物种已知的分布数据和相关环境变量,根据一定的算法来推算物种的生态需求,然后将运算结果投射至不同的空间和时间中来预测物种的实际分布和潜在分布。近年来,该类模型被越来越多地应用在入侵生物学、保护生物学、全球气候变化对物种分布影响以及传染病空间传播的研究中。然而,由于生态位模型的理论基础未被深入理解,导致得出入侵物种生态位迁移等不符合实际的结论。作者从生态位与物种分布的关系、生态位模型构建的基本原理以及生态位模型和生态位的关系等方面探讨了生态位模型的理论基础。非生物的气候因素、物种间的相互作用和物种的迁移能力是影响物种分布的3个主要因素,它们在不同的空间尺度下作用于物种的分布。生态位模型是利用物种分布点所关联的环境变量来模拟物种的分布,这些分布点本身关联着该物种和其他物种间的相互作用,因此生态位模型所模拟的是现实生态位(realized niche)或潜在生态位(potential niche),而不是基础生态位(fundamental niche)。Grinnell生态位和Elton生态位均在生态位模型中得到反映,这取决于环境变量类型的选择、所采用环境变量的分辨率以及物种自身的迁移能力。生态位模型在生物多样性保护中的应用主要包括物种的生态需求分析、未知物种或种群的探索和发现、自然保护区的选择和设计、物种入侵风险评价、气候变化对物种分布的影响、近缘物种生态位保守性及基于生态位分化的物种界定等方面。

提高生态位模型转移能力来模拟入侵物种的潜在分布

生态位模型利用物种分布点所关联的环境变量去推算物种的生态需求,模拟物种的分布。在模拟入侵物种分布时,经典生态位模型包括模型构建于物种本土分布地,然后将其转移并投射至另一地理区域,来模拟入侵物种的潜在分布。然而在模型运用时,出现了模型的转移能力较低、模拟的结果与物种的实际分布不相符的情况,由此得出了生态位漂移等不恰当的结论。提高生态位模型的转移能力,可以准确地模拟入侵物种的潜在分布,为入侵种的风险评估提供参考。作者以入侵种茶翅蝽(Halyomorpha halys)和互花米草(Spartina alterniflora)为例,从模型的构建材料(即物种分布点和环境变量)入手,全面阐述提高模型转移能力的策略。在构建模型之前,需要充分了解入侵物种的生物学特性、种群平衡状态、本土地理分布范围及物种的生物历史地理等方面的知识。在模型构建环节上,物种分布点不仅要充分覆盖物种的地理分布和生态空间的范围,同时要降低物种采样点偏差;环境变量的选择要充分考虑其对物种分布的限制作用、各环境变量之间的空间相关性,以及不同地理种群间生态空间是否一致,同时要降低环境变量的空间维度;模型构建区域要真实地反映物种的地理分布范围,并考虑种群的平衡状态。作者认为,在生态位保守的前提下,如果模型是构建在一个合理方案的基础上,生态位模型的转移能力是可以保证的,在以模型转移能力较低的现象来阐述生态位分化时需要引起注意。

入侵害虫椰子木蛾(鳞翅目:木蛾科)在我国的潜在分布

【目的】椰子木蛾是椰子等棕榈科植物上的重要食叶类害虫,2013年8月该虫已在我国海南省9个市县、广东省中山市和顺德市及广西防城港等地发现,局部地区已形成种群,其入侵范围有不断扩大的趋势,国家林业局于2014年将其增补为林业危险性有害生物。对该新发现入侵害虫进行潜在分布区的预测,可为实施监测和控制其扩散蔓延提供参考。【方法】首先根据椰子木蛾已有的分布记录对其本土种群和我国入侵种群所占有的气候空间进行对比,分析其入侵过程中生态位的保守性,然后结合其主要寄主植物椰子在我国的种植区域,运用Maxent和GARP 2种相关性方案的生态位模型对椰子木蛾在我国的潜在分布进行分析。【结果】椰子木蛾本土种群和我国种群所占有的气候空间有所差别,这种差异是由于本土种群和我国种群所在的地理空间差异造成,椰子木蛾在入侵过程中的生态位保守。基于Maxent和GARP的生态位模型的预测结果差异较大,但二者在我国南部地区的预测比较一致。二者的预测差异主要在印度南部、斯里兰卡和东南亚地区,这种差异主要是由于二者算法的不同造成的。基于Maxent和GARP的结果均显示,椰子木蛾在我国的潜在分布区域主要集中在广东、广西、福建沿海地区以及海南的大部分地区,广西中部和南部也具有较大的分布可能性,这些潜在分布区与我国椰子等棕榈科植物的种植区域大体是一致的,二者具有较大的重叠。【结论】沿海地区贸易频繁,受人类活动的影响较大,容易助长入侵物种的扩散。椰子木蛾在我国南部适宜地区扩散的可能性较大,应在这些适宜地区开展虫情调查,采取应对措施可有效防止椰子木蛾的进一步扩散,同时我国应对来自椰子木蛾疫区的棕榈植物及繁殖材料进行严格检疫,以防止椰子木蛾的二次入侵。

入侵植物长芒苋在中国的潜在分布

为了合理分析入侵植物长芒苋(Amaranthuspalmeri)在中国的潜在分布情况,进而阻断其传播扩散,首先对长芒苋在美洲地区、欧洲地区和亚洲地区的气候生态空间进行比较,然后运用生态位模型对其潜在分布进行分析.结果表明:长芒苋在美洲、欧洲和亚洲地区所占有的生态空间存在差别,但在入侵过程中其在各地区间的生态位是保守的.在全球尺度下,气候和人类活动共同影响长芒苋的扩散和蔓延,主要的潜在入侵地区包括南美洲的东南地区、非洲南部地区、欧洲中部地区、印度西北地区以及中东、亚洲东部和澳大利亚东部及西南地区.长芒苋在中国的潜在分布集中在华北平原地区,这些区域为重要的粮食产区,同时受人类活动影响强烈,因此建议监控这些地区的长芒苋分布和扩散.

经济全球化与气候变化对生物入侵的影响浅析

随着经济全球化与气候环境变化,生物入侵问题日益严重。在生物入侵理论研究框架下整合种面积理论、物种分布理论和生态系统服务理论,可以系统解析生物跨境传播格局和灾害影响。概述了种面积理论、物种分布影响因素特别是生态位保守性,分析了经济全球化与气候变化对生物入侵的影响。国际贸易是生物入侵的重要渠道,而生物入侵将对经济全球化产生一定负作用。基于物种分布模型的适生性分析,可使用模拟的未来气候数据,预测未来潜在地理分布;全球气候变化还可通过改变生态系统结构和功能,进而影响外来生物入侵。