圖為重大外來入侵害蟲西花薊馬。該害蟲是世界性入侵害蟲,也是昆蟲種間競爭研究的主要案例之一。 中國農(nóng)科院植物保護(hù)研究所供圖 |
外來生物入侵已經(jīng)成為21世紀(jì)的一大生態(tài)難題,其范圍遍布全世界。近日,中國農(nóng)業(yè)科學(xué)院植物保護(hù)研究所農(nóng)業(yè)昆蟲研究室副主任高玉林博士和美國俄勒岡州立大學(xué)斯圖爾特·雷茨(Stuart Reitz)博士聯(lián)合研究發(fā)現(xiàn),外來生物入侵加劇了物種競爭取代及種群地位的演化。該研究成果全面詮釋和完善了物種競爭取代理論,豐富了入侵生物學(xué)學(xué)科發(fā)展,并在線發(fā)表于最新一期的國際昆蟲學(xué)頂尖刊物《昆蟲學(xué)年評(Annual Review of Entomology)》上。
我國確認(rèn)外來入侵生物超500種
外來生物入侵是指生物由原產(chǎn)地通過自然或人為的途徑遷移到新的地區(qū),并在當(dāng)?shù)氐淖匀换蛉斯ど鷳B(tài)環(huán)境中定居、自行繁殖和擴(kuò)散,最終破壞該地區(qū)生態(tài)平衡,引發(fā)生態(tài)災(zāi)難的現(xiàn)象。據(jù)統(tǒng)計(jì),目前我國確認(rèn)的外來入侵生物超過500種,其中大面積發(fā)生、危害嚴(yán)重的達(dá)100多種。近10來年,我國相繼發(fā)現(xiàn)了西花薊馬、三葉斑潛蠅等危險(xiǎn)性與爆發(fā)性生物的入侵,平均每年增加1至2種。
種間競爭是物種群落構(gòu)成的一個(gè)基本機(jī)制,競爭取代是種間競爭最嚴(yán)重的后果。競爭取代是一個(gè)生物種群通過利用、獲得資源的優(yōu)勢或通過干擾對方導(dǎo)致資源重新配置,將一個(gè)原來已經(jīng)建立種群的物種替代的現(xiàn)象。入侵種與本地種,本地種與本地種之間,在相同生態(tài)位情況下,種間競爭不可避免,甚至在特殊環(huán)境下,競爭取代現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。
過去很多研究認(rèn)為,外來物種與本地物種相比,具有明顯的競爭優(yōu)勢,在特定環(huán)境下逐漸取代本地種成為優(yōu)勢種群,而這種競爭取代會(huì)破壞生態(tài)平衡,影響本地物種生存以致威脅生物多樣性。
外來入侵明顯加劇物種競爭取代
高玉林博士領(lǐng)銜的研究團(tuán)隊(duì)系統(tǒng)分析了過去15年來全球100多個(gè)國家(地區(qū))近百種物種種間競爭取代的經(jīng)典案例,詳細(xì)總結(jié)了各物種在不同區(qū)域和不同生態(tài)系統(tǒng)等環(huán)境下種間競爭取代機(jī)制。
結(jié)果發(fā)現(xiàn),大部分種間競爭取代的現(xiàn)象發(fā)生在新入侵物種與其他物種之間,是由于引入種和外來物種的入侵所引起的。在分析的近緣種間競爭案例中,高達(dá)85%競爭取代發(fā)生在新入侵種取代本地種,以及新入侵種取代已定居入侵種,也有少部分競爭取代發(fā)生在本地種與本地種之間。對每個(gè)案例的競爭取代機(jī)制分析發(fā)現(xiàn),競爭取代機(jī)制復(fù)雜,但普遍認(rèn)為是生殖能力差異、寄主適應(yīng)能力差異、生殖干擾、逆境適應(yīng)能力差異、藥劑敏感性差異、天敵適應(yīng)差異以及內(nèi)生共生菌互作等多個(gè)生物和非生物因子長期進(jìn)化的結(jié)果。
研究顯示,外來生物入侵明顯加劇了物種競爭取代及種群地位的演化,在特定區(qū)域甚至加快了物種多樣性的喪失。隨著國際貿(mào)易的飛速發(fā)展,外來物種入侵問題愈加突出,形勢愈加嚴(yán)峻,競爭取代將繼續(xù)成為入侵生態(tài)學(xué)領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。
入侵種比本地種抗藥性普遍高
高玉林主要從事斑潛蠅入侵生物學(xué)及種間競爭的研究工作。
他舉例說,三葉斑潛蠅和美洲斑潛蠅都是園藝蔬菜上的重要入侵害蟲,只是入侵時(shí)間不一樣,美洲斑潛蠅1994年在我國海南首先發(fā)現(xiàn),隨后在全國范圍內(nèi)暴發(fā)成災(zāi),目前已成為國內(nèi)普遍發(fā)生的害蟲,絕大多數(shù)地區(qū)均有分布,成為我國大陸主要的斑潛蠅種群,特別在原入侵地海南,美洲斑潛蠅占有絕對的優(yōu)勢種群這一現(xiàn)象維持了10年之久。2005年底在我國廣東首次發(fā)現(xiàn)三葉斑潛蠅,隨后迅速擴(kuò)散至海南,目前在我國東部和南部沿海幾個(gè)省市和地區(qū)有發(fā)生。經(jīng)過長期調(diào)查發(fā)現(xiàn),在我國海南大部分區(qū)域,三葉斑潛蠅已逐漸取代了美洲斑潛蠅成為海南地區(qū)優(yōu)勢種群,完全改變了過去由美洲斑潛蠅占優(yōu)勢種群的局面。
“在我國,三葉斑潛蠅與美洲斑潛蠅相比,對大部分常規(guī)化學(xué)農(nóng)藥表現(xiàn)明顯的抗藥性以及當(dāng)?shù)靥厥獾募闹鞣N植結(jié)構(gòu)是導(dǎo)致新入侵種三葉斑潛蠅取代美洲斑潛蠅的主要因素。”高玉林說,入侵種與本地種相比,對農(nóng)藥的抗性普遍較高,是導(dǎo)致昆蟲種間競爭取代共性因素,目前在斑潛蠅,煙粉虱、薊馬等發(fā)生的種間競爭取代現(xiàn)象均與此有關(guān)。