李義明研究組揭示生物入侵風險的全球格局

  隨著貿易的日益全球化,外來物種入侵對生物多樣性以及生態係統功能的威脅持續增加。了解外來物種在全球的入侵熱點,即多個外來種適宜的生境,以及這些入侵熱點與全球生物多樣性熱點的重疊程度,對采取優先保護措施以減輕外來物種對生物多樣性的危害至關重要。  

  本研究選擇影響外來種分布的氣候、人為活動、植被以及水資源變量,采用多個物種分布模型,集成預測外來兩棲爬行動物(279個物種)在全球的入侵熱點。兩棲爬行動物是陸生變溫脊椎動物,在入侵區會導致嚴重的生態、進化以及社會經濟危害(圖1)。模型預測顯示,在當前的氣候條件下,外來兩棲爬行動物的潛在入侵風險主要集中在西部非洲、南亞、東南亞、大洋洲島嶼、加勒比地區、南美洲的南部、地中海地區以及馬達加斯加東部。在未來2050年和2080年氣候變化情景下,潛在入侵風險大多仍聚集在同樣的地理區域內,部分最適合的區域會擴展到南美洲的北部、非洲的中部以及歐洲的一些高緯度地區。在當前和未來氣候情景下,生物多樣性熱點區域內單位麵積上的潛在外來種數目是其它區域的1.4倍。接近40%的潛在入侵熱點將會落在生物多樣性熱點內(圖2)。結果表明,外來兩棲爬行動物的入侵風險聚集在生物多樣性熱點區域。該研究為在全球尺度上製定早期監測和快速反應措施,以阻止外來兩棲爬行動物對生物多樣性的入侵危害,提供了指導信息。  

  該項研究成果被選作封麵文章,發表在Frontiers in Ecology and the Environment (文章鏈接) 上。李先平博士和劉宣博士為共同第一作者,李義明研究員為通訊作者。該研究得到國家自然科學基金委員會重點項目(31530088)和科技部重大工作專項(2013FY110300)資助。  

圖1. 四種代表性的外來兩棲爬行動物。(a)北美牛蛙(Lithobates catesbeianus)攜帶有致病的壺菌,其入侵擴散導致當地兩棲類種群的下降,同時牛蛙也是很多小型脊椎動物的捕食者和競爭者;(b)蔗蟾蜍(Rhinella marina)對澳大利亞當地的捕食者產生毒害作用(照片由提供);(c)沙氏變色蜥(Anolis sagrei)與當地的蜥蜴相比具有較強的競爭能力,並捕食當地種;(d)紅耳龜(Trachemys scripta)與當地龜類競爭,並與部分物種雜交,降低當地龜類的多樣性。

  圖2. 全球35個生物多樣性熱點和預測的外來兩棲爬行動物入侵熱點的空間重疊格局,以及重疊區域在低排放情況下隨時間的變化。(a)當代氣候條件下的重疊程度;(b)2050年的重疊程度;(c)2080年的重疊程度;(d)重疊區域隨時間的動態變化。這裏的入侵熱點定義為外來物種多樣性高的前25%柵格。在a,b和c中,綠色區域表示生物多樣性熱點,桔色區域代表預測的潛在入侵熱點,而紅色區域是兩種熱點重疊的地方。d圖中有7種顏色,最大的棕色部分表示當代、2050年以及2080年不同時段生物多樣性熱點和潛在入侵熱點重疊的區域,更詳細的顏色信息見左下角顏色圖標。

 

 

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