野猪和顽强的植物:是什么让入侵物种入侵?

Craig ONeal

几个月前,我前往夏威夷,部分原因是为了报道一篇关于入侵性动植物及其对该州重要集水区影响的报道。这篇报道 今天在 OnEarth 发表,本周该网站正在刊登一个关于 入侵物种的系列报道

在撰写这篇报道时,我一直在思考这样一个事实:有些动植物被引入新的生态系统后,会变得失控地具有侵略性,而有些则不会。例如,在过去的约两百年里,仅夏威夷就估计引入了 20,000 种非本地植物,有的是故意的,有的是无意的。但其中只有一小部分植物——大约 200 种——变得具有侵略性,这意味着它们威胁着环境、经济或人类健康。是什么让这些特定的物种如此成功?

在我尝试回答这个问题之前,先给出一些定义。本土物种是指起源于特定地理区域的物种。这个定义可能会有点模糊,取决于你观察的时间范围和地理区域,但总的来说,本土物种不是通过人类干预引入其领土的。例如,在夏威夷,被认为是本土的物种在公元 4 世纪左右第一批波利尼西亚定居者到达之前就已经生活在该岛屿上。

非本地物种来自人类干预。有时是故意的:当我们从世界的一端迁往另一端时,我们可能会为了农业目的引入特定的农作物或动物,或者为了让新家园更像家园而引入熟悉的观赏植物。其他时候是非故意的:也许一颗种子粘在鞋带上,在不同的森林中被甩掉,或者一种海洋动物被吸入船舶的压舱水中,然后在异国他乡的水域被倾倒。

其中一些非本地物种会死亡,因为它们的特性不适合新环境。其他物种则能存活下来,但它们的生长受到自然控制,可能因为新地区的捕食者能够控制它们,或者因为本土物种能够与它们竞争。但有些非本地物种却蓬勃发展,从本土物种那里夺取资源和土地。

科学家们认为入侵物种之所以能够做到这一点,有几个原因,其中大多数都涉及特定物种如何与新环境相互作用。首先,入侵物种可能非常适应各种气候,因此即使被迁移到新的地区也能过得很好。其次,它们通常繁殖力很强,这确保了它们的种群能够呈指数级增长。第三,它们在获取养分和空间等资源方面通常很具侵略性,很容易挤占本土物种的生存空间。由于本土物种没有与这些入侵者共同进化,因此它们没有发展出针对它们的防御机制。夏威夷森林的一个例子:具有破坏性的入侵番石榴会释放出一种化学物质,阻止附近所有其他植物生长,并且它吸收的水分比本土物种多。最后,入侵物种在没有捕食者、害虫或病原体的情况下会蓬勃发展,这些捕食者、害虫或病原体通常会通过杀死它们或削弱它们的繁殖能力来控制它们的数量。

上周在《全球生态学与生物地理学》杂志上发表的 新研究提出了另一种可能性:入侵物种的成功源于它们的起源地。根据该论文的作者,来自布朗大学和雪城大学的生态学家称,世界上的一些地区可能允许潜在的入侵物种进化出使其更容易在新环境中蓬勃发展的特征。这些地区往往具有很高的遗传多样性,那里的动植物已经在与更广泛的竞争物种共存的环境中进化。当这些生物被移植到遗传多样性较低的地区时,它们就会挤占那些没有在相同残酷环境中进化的物种。

撇开起源故事不谈,一旦入侵物种进入,我们如何才能摆脱它们?不幸的是,这几乎是不可能的——保护主义者必须在物种种群建立并增长到难以控制的大小之前就注意到它是一个问题,这是一个棘手的权衡。相反,大多数与入侵物种作战的保护主义者致力于在关键生态区域进行控制。例如,在我关于夏威夷的报道中,自然保护协会的保护主义者正在建造围栏,将野猪挡在重要的集水区之外,而其他保护组织则手工清除森林其他重要区域中特别具有侵略性的植物。

然而,任何应对入侵物种的方法都是一场持续的战斗,人类总是在追赶。这可不是个好消息,因为入侵物种每年给美国造成 数十亿美元的损失,并威胁着本土和濒危物种。

如果所有这些关于入侵物种的谈论让你想帮助遏制它们,在 联邦、州和地方层面都有志愿者机会。哦,如果你正考虑在你的花园里种植不寻常的植物,或者购买一只 异域宠物,也许可以重新考虑,选择一种 本土 的替代品。你永远不知道它们何时会逃脱并颠覆一个生态系统。

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延伸阅读

美国入侵物种理事会常见问题解答

美国农业部美国入侵物种信息中心

Jason Fridley and Dov Sax,“The imbalance of nature: revisiting a Darwinian framework for invasion biology,” Global Ecology and Biogeography 23:11 1157-1166, October 1, 2014

Carl Zimmer,“Turning to Darwin to Solve the Mystery of Invasive Species,” The New York Times, October 9, 2014

 

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布鲁克·博雷尔(Brooke Borel)是《大众科学》的特约编辑,她也为 Slate、Aeon 和 NOVA Next 等杂志撰稿。她的第一本书《受感染:臭虫如何侵入我们的卧室并占领世界》(Infested: How the Bed Bug Infiltrated Our Bedrooms and Took Over the World)于 2015 年由芝加哥大学出版社出版。

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