外來植物影響下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能的維持機(jī)制

我國紅樹林濕地鄉(xiāng)土植物群落受到互花米草入侵和外來紅樹植物無瓣海桑林大面積種植的影響，但這些外來植物的引入對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮循環(huán)有何影響，是否會造成紅樹林濕地營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)關(guān)系的改變從而導(dǎo)致生物多樣性的改變。本項目圍繞這些關(guān)鍵科學(xué)問題，系統(tǒng)研究了我國重要紅樹林分布區(qū)內(nèi)互花米草和無瓣海桑引入背景下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮循環(huán)速率以及食物鏈結(jié)構(gòu)的改變格局與機(jī)理。研究結(jié)果表明：（1）外來植物特別是入侵植物具有比鄉(xiāng)土紅樹植物更高的光合能力、更高效的養(yǎng)分吸收和利用能力以及對逆境更強(qiáng)的適應(yīng)幅度；（2）人為活動特別是紅樹林灘涂破壞以及水產(chǎn)養(yǎng)殖造成的氮過量輸入可能是造成我國東南沿海紅樹林濕地大面積受到互花米草入侵的重要機(jī)制；（3）紅樹林具有很高的固碳和維持生物多樣性的能力，但已受到人為活動和生物入侵的影響，以及（4）互花米草入侵不僅改變了紅樹林底泥微生物功能群結(jié)構(gòu)也把紅樹林濕地多種底棲動物和一些游泳動物的食性由多源食物來源轉(zhuǎn)變?yōu)閱我惶紒碓?，但這些改變的生態(tài)學(xué)意義有待進(jìn)一步的評估。這些研究成果不僅為國際上研究生物入侵機(jī)制及其對濱海濕地生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)效應(yīng)提供了第一手?jǐn)?shù)據(jù)，而且可為我國紅樹林生態(tài)系統(tǒng)濕地恢復(fù)和生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

紅樹林生態(tài)系統(tǒng)具有護(hù)岸、防風(fēng)消浪、調(diào)節(jié)陸海間物質(zhì)交換以及維持潮間帶復(fù)雜食物網(wǎng)等重要服務(wù)功能，但我國紅樹林濕地鄉(xiāng)土植物群落已經(jīng)受到互花米草入侵和外來紅樹植物無瓣海桑大面積種植的嚴(yán)重影響。這些外來植物的引入對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的碳、氮循環(huán)有何影響，是否會造成紅樹林濕地營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)和營養(yǎng)關(guān)系的改變從而導(dǎo)致生物多樣性的改變，還缺乏定量和機(jī)制的研究。本項目圍繞生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能維持機(jī)制緊密相關(guān)的科學(xué)問題，利用定位對比研究，結(jié)合穩(wěn)定同位素技術(shù)和脂肪酸標(biāo)記等技術(shù)，從多個學(xué)科角度對我國五個重要紅樹林分布區(qū)內(nèi)互花米草和無瓣海桑引入對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)碳氮循環(huán)、生產(chǎn)力、生物多樣性以及營養(yǎng)級結(jié)構(gòu)和關(guān)系的影響展開深入研究，旨在揭示外來植物影響下紅樹林生態(tài)系統(tǒng)重要服務(wù)功能的維持機(jī)制，定量評估互花米草入侵和無瓣海桑造林對紅樹林生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)效應(yīng)，為我國紅樹林保護(hù)和恢復(fù)以及亞熱帶濱海濕地生物多樣性保護(hù)提供科學(xué)依據(jù)。

不是任何植物都可以隨意擴(kuò)散成功的，在擴(kuò)散過程中需經(jīng)過初期-時滯-適應(yīng)-建立種群-擴(kuò)散等步驟。通常的外來植物有以下路徑。

外來植物自然擴(kuò)散

此類植物來歷不十分清楚，典型的外來植物有一年蓬（Erigeron annuus）、大狼把草（Bidens frondosa）、阿拉伯婆婆納 （Veronica persica）等等。這些植物果實或種子小而輕巧，且外被多刺、冠毛，易隨風(fēng)或河流飄移、隨物體附著流動或是被鳥吃掉后帶到了另一個地方。

外來植物人為引入

第一， 工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)所需。經(jīng)長期栽培馴化成為園圃常規(guī)種植植物，也叫人為歸化植物。如糧食、蔬菜、花卉觀賞植物等。此類植物同自然歸化植物的區(qū)別在于來歷清楚且人工栽培。引入的目的在于獲取高效、快速、優(yōu)質(zhì)、高營養(yǎng)、低廉成本的植物，作為食物、飼料、藥品、工業(yè)原料。例如藥用植物穿心蓮（Andrographis paniculata）、嗜好植物煙草（Nicotiana tabacum）、行道樹中的法國梧桐（Platanus orientalis）、經(jīng)濟(jì)植物劍麻（Agave rigide）、油料植物蓖麻（Ricinus communis）等。因?qū)σ胛锓N管理的失控造成種群自由擴(kuò)散，它們經(jīng)由人工-半人工-逸生-歸化-野生的過程，在新環(huán)境條件下快速繁殖，建立起種群。

第二，貿(mào)易流通渠道。各國進(jìn)行貿(mào)易的同時，無法避免外來植物的交流。與全球貿(mào)易體系聯(lián)系越緊密的國家，外來入侵物種也越多。中國1954年從保加利亞進(jìn)口的小麥中發(fā)現(xiàn)了毒麥（Lolium temulentum），其同屬植物長芒毒麥（Lolium temulentum var. longiaristatum）也難免摻和其中被引入。

第三，邊境走私與偷渡。有些人未經(jīng)合法批準(zhǔn)將觀賞植物、水果等引進(jìn)。疏花蒺藜草（Cenchrus pauciflorus）等77種外來植物屬此類，并且均有不同程度地擴(kuò)增。也有植物由各種交通工具帶入，如貨艙中藏匿、水生植物隨船底遠(yuǎn)行、國際郵件會攜帶某些植物籽粒細(xì)微的種子。另外，還存在因生物防治以及科學(xué)研究等原因而引入的外來植物。

當(dāng)外來植物在入侵地建立了種群，且威脅并改變該地域的生物多樣性時，就成為外來入侵植物（alien invasive plant）,通常，人們把入侵植物也叫歸化植物（naturalized plant）、馴化植物或遷居植物，與本土植物相對應(yīng)。

事實上外來植物與入侵植物不能等同。所謂入侵植物，專指外來植物在種群建立的生長與繁衍過程中對原生境物種產(chǎn)生了不利或有利的影響，這種影響暫時可能有益或無益，巨大可觸或細(xì)微而隱匿。外來植物若發(fā)展成入侵植物，自身要具備以下條件：

（1）生態(tài)適應(yīng)能力強(qiáng)。 許多外來入侵植物生存范圍廣泛，能以某種方式抵御干旱、低溫、污染等逆境并做出調(diào)整，一旦條件適宜就開始大量繁殖。

（2）種群擴(kuò)散資本投入高。入侵植物通常能產(chǎn)生大量的后代，或繁殖世代較短，特別是具有很強(qiáng)的克隆繁殖能力，可以通過根、芽、莖、孢芽或孢子等高投入的資本實現(xiàn)大量繁殖。

（3）傳播能力強(qiáng)。入侵植物有的種子非常小，或多具冠毛或鉤刺，可通過附著、風(fēng)吹或流水傳播；也可通過鳥類或其他動物傳播；有的植物易通過人類活動傳播。其次,被入侵地域需具備以下條件:與原生境有相似的生態(tài)環(huán)境；在外來植物種群建立初期沒有生態(tài)惡化；缺乏該植物的天敵和生態(tài)競爭者。

港口、機(jī)場、牧場等等地方以及受突發(fā)性的自然干擾，如火災(zāi)、洪水或干旱等破壞后的地域是外來植物進(jìn)入本地的入口處，也是本地植物抵御入侵者的薄弱環(huán)節(jié)。