彭揚 夏小梅
摘 要 近年來,全球變化,尤其是全球變暖與氮沉降,已成為一個影響深遠(yuǎn)的全球性問題,其對我國生態(tài)環(huán)境與經(jīng)濟發(fā)展造成的影響也日漸顯著。同樣,外來植物入侵同樣是我國面臨的重要環(huán)境問題。研究發(fā)現(xiàn),未來全球變化會增加外來植物的入侵潛力,提高其對入侵地生態(tài)環(huán)境破壞的能力。更好的把握全球變化與外來植物入侵的關(guān)系,有利于對植物入侵的預(yù)防及控制,從而保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境。
關(guān)鍵詞 全球變暖 氮沉降 植物入侵
中圖分類號:Q948 文獻(xiàn)標(biāo)識碼:A
入侵植物是指能借助自然力或人力,以各種方式從其種源地通過長距離遷移擴散,進(jìn)入新的棲息地后爆發(fā)性擴散,在種群建立過程中對該棲息地原生植物產(chǎn)生影響的植物,入侵植物遷移擴散并建群的該過程稱之為外來植物入侵,其過程通常會造成入侵地生物多樣性降低,生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性下降。
目前中國有515種入侵植物,其中克隆植物196種,約占總數(shù)的38.1%。這些入侵克隆植物以禾本科、菊科和豆科植物為主。外來物種入侵,在我國乃至全球范圍內(nèi)造成了巨大的經(jīng)濟損失,而其中多為植物入侵。雖然對入侵植物在我國造成的經(jīng)濟損失評估和研究方法各不相同,其數(shù)值從500到2000億元人民幣不等,但可以肯定的是,入侵植物在破壞生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的同時,所帶來的經(jīng)濟損失是巨大的。因此,外來植物入侵受到國內(nèi)外越來越多的學(xué)者的關(guān)注研究。
全球變化是生態(tài)與環(huán)境危機的集中反映,是指在地球環(huán)境方面的自然和人為變化導(dǎo)致的所有全球問題及其相互作用,主要包括大氣臭氧層的損耗、大氣中氧化作用的減弱、全球氣候變暖、大氣氮沉降、生物多樣性的減少、土地利用格局與環(huán)境質(zhì)量的改變及人口的急劇增長等。研究表明,全球變化,尤其是全球變暖與大氣氮沉降對外來植物入侵的潛力及危害造成了巨大的影響。
1全球變暖有利于外來植物入侵
全球變暖主要由人類活動產(chǎn)生,隨著人口增長和人類活動的增加,全球變暖的過程仍在繼續(xù)。據(jù)估計,在未來50年內(nèi),全球平均氣溫將增加2€癈左右。全球變暖已成為不爭的事實,這種變化正深刻影響著各種有機體的新陳代謝。盡管全球變暖的速度還存在諸多爭議,但全球變暖已經(jīng)從不同的時空尺度對人類賴以生存的地球生態(tài)環(huán)境產(chǎn)生了深刻影響。
氣候因子是影響植物生長的重要因素之一,對入侵植物的入侵機制、入侵速率以及分布區(qū)域有一定的影響;其中溫度是一個很重要的生態(tài)因子,當(dāng)大氣溫度發(fā)生變化時,植物會對其變化做出適應(yīng)性的調(diào)整,即植物的生長、發(fā)育及繁殖對溫度的變化有著極強的適應(yīng)性和可塑性。由于全球氣候變暖,一些適應(yīng)性強的物種會入侵到其他領(lǐng)域,排擠當(dāng)?shù)氐奈锓N,從而改變當(dāng)?shù)匚锓N的多樣性和生態(tài)系統(tǒng)。入侵植物一般都有較寬的生理生態(tài)耐受性或可塑性,其生長和形態(tài)屬性對環(huán)境變化的響應(yīng)明顯。增溫會為入侵種的擴增提供更為有利的條件,從而增加入侵的危害性,即入侵植物往往具有較強的耐受性和適應(yīng)能力,微小的溫度變化都可能給它們帶來巨大的競爭優(yōu)勢。全球氣候變暖,勢必將影響到植物的生理生態(tài)特征,會引起一部分物種的滅絕或者地理遷移,進(jìn)而影響植物的種群、群落、生態(tài)系統(tǒng)甚至對整個生態(tài)系統(tǒng)也會產(chǎn)生巨大的影響。
2氮沉降能增加外來植物入侵優(yōu)勢
工業(yè)革命以來,隨著人類活動的增加,全球范圍的大氣氮沉降速率逐步加快,已成為全球氮素生物化學(xué)循環(huán)的一個重要組成部分。作為營養(yǎng)源和酸源,大氣氮沉降數(shù)量的急劇增加已嚴(yán)重影響陸地及水生生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性。不斷提高土壤可利用性氮水平,已經(jīng)造成許多地區(qū)土壤氮的富營養(yǎng)化,嚴(yán)重影響了陸地生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和穩(wěn)定性。
土壤氮含量是陸生植物生長的主要限制因素,土壤可利用性氮水平可直接影響植物光合作用及有機質(zhì)積累,從而影響植物體生長。硝酸還原酶活性是植物體內(nèi)固定氮素并促進(jìn)生長的關(guān)鍵,不同植物硝酸還原酶活性的差異導(dǎo)致種間氮利用效率不同,促使種間競爭能力存在差異。因此,土壤氮可利用性能夠影響種間競爭能力??衫眯再Y源的增加能促進(jìn)外來植物入侵,入侵植物一般具有較高的硝酸還原酶活性,因此多具有嗜氮性和較高的氮利用效率,往往能夠耐受更貧瘠土壤環(huán)境,常表現(xiàn)為較快的生長速度和較強的競爭能力,可見與本地種相比入侵植物表現(xiàn)出更強的氮利用性優(yōu)勢。由此可見,大氣氮沉降會提高外來物種在入侵過程中的種間競爭優(yōu)勢,從而提高其入侵的能力。
綜上所述,人類活動所帶來的全球變化,加劇了外來植物入侵,而外來植物入侵,又會破壞人類賴以生存的生態(tài)系統(tǒng),使得人類自食其果。因此,全球變化與外來植物入侵正受到人們越來越多的關(guān)注。完全消滅已建立種群的入侵植物幾乎是不可能的,更好的把握全球變化與外來植物入侵的關(guān)系,有利于對植物入侵的預(yù)防及控制,從而保護(hù)我們的生態(tài)環(huán)境。隨著人類活動的日益增多,在今后的一段時間內(nèi),全球變化是顯而易見的。在全球變化的大環(huán)境下,外來種入侵的生理學(xué)及生態(tài)學(xué)過程還有待更進(jìn)一步研究,但防治入侵生物的重要性是毋庸置疑的。
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