中国海洋大学学报自然科学版  2024, Vol. 54 Issue (10): 134-144  DOI: 10.16441/j.cnki.hdxb.20240114

引用本文  

董波, 刘迪. 外来水生生物入侵的现状、影响及防控对策[J]. 中国海洋大学学报(自然科学版), 2024, 54(10): 134-144.
Dong Bo, Liu Di. The Situation, Influence and Management Methods of Alien Aquatic Organism Invasion in China[J]. Periodical of Ocean University of China, 2024, 54(10): 134-144.

基金项目

国家重点研究发展计划项目(2022YFC2601302)资助
Supported by the National Key Research and Development Program of China(2022YFC2601302)

作者简介

董波(1973—),男,博士,教授。E-mail: bodong@ouc.edu.cn

文章历史

收稿日期:2024-03-22
修订日期:2024-04-21
外来水生生物入侵的现状、影响及防控对策
董波 , 刘迪     
中国海洋大学海洋生命学院 方宗熙海洋生物进化与发育研究中心,山东 青岛 266003
摘要:人类活动和气候变化加剧了非本地物种在全球范围内的跨区域传播,导致外来生物入侵事件日益严重,已成为全球化的生态、经济和国家安全领域的重大问题。其中,水生入侵生物因其形态多样、隐蔽性高和入侵途径多样等特点,较陆生生物更加难以监测预警和防控。近年来,随着全球化的步伐加快,中国水生生物入侵日益严重,但相应的入侵机制研究相对薄弱,防控技术研发亦显不足。因此,本文综合梳理了中国水生生物入侵现状,并深入分析其带来的经济、生态和安全影响。在借鉴中国陆地生物入侵领域的研究成果和防控有效措施的基础上,分析了中国水生生物入侵防控面临的关键问题,并在入侵机制研究、关键技术研发和法规政策等方面对中国水生生物入侵防控提出了具体建议。本文系统分析并展望了中国入侵水生生物的现状和未来研究重点,旨在为国家生物安全规划以及任务决策部署提供参考依据。
关键词水生生物    生物入侵    入侵机制    防控技术    预警与管理    风险评估    

随着科技的进步和经济社会的发展,全球范围内的交流日益频繁。人类活动的全球化在带来快捷与便利的同时,也引发了生物的全球化扩散问题。随着全球经济一体化的飞速发展和新型贸易方式(如电商)的兴起,使得生物扩散的渠道不断增多,扩散的物种数量不断上升,扩散范围不断扩大,进而引发的生物入侵事件愈发严重。生物入侵已成为全球生物多样性下降的主要原因之一,造成了巨大的环境生态灾难、严重的经济损失、可怕的健康隐患和粮食安全危机,已经成为国际社会、各国政府和全人类面临的严峻挑战[1]。据估计,近五十年生物入侵在全球范围内共造成约12 880亿美元的经济损失,其中在亚洲损失高达4 300亿美元,中国更是占到了约40%,经济损失达1 747亿美元[2-3]。在外来入侵的物种中,水生生物约占10%,数量超过2 000种。其中,在100种恶性外来入侵物种中,水生生物占25%。中国近期也相继暴发了鳄雀鳝、海星和互花米草等水生生物入侵事件,对生命健康、水产渔业和海洋生态系统等构成了严重的威胁。然而,与陆生生物入侵相比,水生生物入侵还未引起足够重视,相关研究和防控技术及装备还不够系统深入,而全球水环境区域占比超过70%,且大多数生物存在于水生生态系统中,这与研究的缺乏形成了鲜明对比。随着人类对海洋资源的深入开发利用以及全球气候变化的影响,海洋和淡水生态系统中的外来生物入侵物种和入侵事件很可能呈上升趋势。因此,水生生物入侵物种检测、监测和预警及其对生态系统的影响和防控应受到关注和重视。

1 生物入侵

“生物入侵”的概念早在1958年便由Elton[4]在《The Ecology of Invasions by Animals and Plants》一书中提出。生物由原产地迁移至入侵地,在新环境定居、繁殖形成一定数量的群落,并造成经济及生态损失的现象定义为生物入侵[5]。由于新环境中缺少捕食者或其他天敌对入侵物种数量进行限制,或是它们对新环境具有更强适应性[6],入侵生物的个体数量往往会快速增长。这种不受控制的入侵生物的种群增长不仅会挤占入侵地原有物种的生态位,导致原有物种种群数量的减少,甚至灭绝,还会对其食物链上、下游的生物种群数量造成影响,从而破坏入侵地的生态环境,给农、林、牧、渔等产业等带来各种问题,造成持续而长久的经济和生态上的损失[7]。据2023年生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台(Intergovernmental Science-Policy Platform for Biodiversity and Ecosystem Services, IPBES)成员国代表通过的《外来入侵物种及其控制评估报告》,入侵物种间接参与并导致了历史上60%的物种灭绝事件,而16%的物种灭绝是由入侵物种直接导致的。从经济角度来看,入侵物种造成的损失每十年便会增长四倍[8]。此外,入侵物种也对自然环境及人类的生活质量造成了负面影响。例如:在欧洲西北部,锡特卡云杉(Picea sitchensis)的扩散改变了海岸荒原、沼泽和浅滩等栖息地,威胁到了濒危物种的生存环境,并影响了古代文化的遗产[8];北太平洋海星(Asterias amurensis)以及玻璃海鞘(Ciona robusta)的入侵影响到了朝鲜渔业的发展,导致了海洋食物供应的减少[8]。这些案例都凸显了生物入侵问题的严重性和紧迫性。

2 水生生物入侵及其影响

目前全球已知的37 000种外来物种中,约有10%的物种为入侵物种。这些入侵物种广泛存在,包括2 313种动物(无脊椎动物1 852种,脊椎动物461种)、1 061种植物和141种微生物。其中水生入侵物种种类繁多,涵盖了水生植物、软体动物,以及鱼类、甲壳类、两栖类等多个门类[9],如图 1所示。在2000年世界自然保护联盟(International Union for Conservation of Nature, IUCN)物种生存委员会(Species Survival Commission, SSC)的入侵物种专家组(Invasive Species Specialist Group, ISSG)首次提出的“世界100种恶性外来入侵物种”名单中,有25种为水生生物[9-10]。目前,世界各地常见的水生入侵物种包括福寿螺(Pomacea sp.)、鲤鱼(Cyprinus carpio)、美国牛蛙(Lithobates catesbeiana)、克氏原螯虾(Procambarus clarkii)和青蟹(Carcinus maenas)等[11-12]

( (A. 大薸Pistia stratiotes;B. 福寿螺Pomacea canaliculata;C. 凤眼莲Eichhornia crassipes;D. 海鞘Ciona savignyi;E. 互花米草Spartina alterniflora;F. 齐氏罗非鱼Coptodon zillii.) ) 图 1 水生入侵物种 Fig. 1 Aquatic invasive species

中国地域辽阔、生态系统多样,导致入侵生物种类繁多。根据2021年中国生态环境部发布的《2020中国生态环境状况公报》,中国境内已出现超过660种入侵物种,其中71种产生了严重危害[13]。水生入侵物种以无脊椎动物和鱼类居多,而陆生入侵物种包括了昆虫、两栖类和爬行类。入侵的空间分布以华南、西南以及华中地区居多[14],整体呈现由南向北逐渐减少的入侵趋势,入侵物种的主要来源为东南的海洋运输以及西南的陆地运输。主要入侵地包括农田、城镇、湿地和森林,呈现向多种生态环境的多样化入侵趋势,入侵风险自南向北,由东而西逐渐降低[15]。这些事实表明,来自台湾、广东和福建等地域的水生生物入侵需要重点监测与防范,同时也再一次说明,在中国入侵的水生物种中,来自海洋的入侵物种需要重点关注。

近年来,中国水生生物入侵事件频发,社会关注度持续增加。但由于水域环境的特殊性,水生生物入侵的隐蔽性较强,导致难以发现和防范[16-18]。这些因素使得水生生物入侵物种数目不断增加,给经济和生态环境带来了严重损害。

各种入侵生物类群造成的直接经济损失以及管理所需的经济支出高达数十甚至数百亿美元,如表 1所示。其中,亚洲的水生生物入侵造成的经济损失约占13%。据估计,在全球范围内,入侵水生生物每年造成的经济损失约为70亿美元,然而其中对于海洋生物的预估损失仅占1%[19]。对亚洲入侵物种的损失统计也显示,海洋上仅有少数几条赤潮以及水母入侵的记录[2]。这种低估的主要原因可能在于人类目前对于海洋的开发利用率较低,以及海洋环境难以检测的特殊性。因此,对于海洋生物的估计损失可能远低于其实际损失。随着未来对水域环境资源进一步的开发利用,应加大对于海洋入侵生物的监控与防范力度,以减轻其可能带来的经济和生态影响。

表 1 不同入侵生物类群导致的直接以及管理所需经济支出估计 Table 1 Estimates of the direct and management economic costs of different invasive species

入侵物种不但给入侵地造成经济上的损失,还侵占入侵地原有物种的生态位,使入侵地的生物多样性遭受损失。更为严重的是,入侵物种与本地物种会产生基因交流,改变其遗传结构,造成遗传污染,给入侵地的生态环境带来不可逆转的破坏。在中国,水生入侵物种已经造成实质性的经济损失和生态系统的破坏。根据入侵方式及造成的损失,入侵种大致分为如下几类:

(1) 随船舶压舱水进入新的水域。常见通过此种方式入侵的物种有柄海鞘(Styela clava)幼虫[32-33]、亚历山大藻(Alexandrium tamarense)、米氏凯伦藻(Karenia mikimotoi)等。其中,压舱水带来的藻类休眠孢囊会造成赤潮危害,如今这种赤潮已经在中国海域造成了严重的经济损失和生态系统危害[34],仅米氏凯伦藻一种藻类在1998—2017年间,累积引发的赤潮影响面积便达1.7万km2,造成的直接经济损失超过了20亿人民币[35]

(2) 观赏或者宠物引进后逃逸及放生。如西部食蚊鱼(Gambusia affinis),它除了捕食蚊虫幼虫,还会捕食入侵地的水生生物卵及幼虫,导致土著种的灭绝[36]

(3) 经济或者功能性品种引进后逃逸。如克氏原螯虾、空心莲子草(Alternanthera philoxeroides)以及为了防浪固滩引入的互花米草。互花米草的入侵已经造成鸟类的可食用食物和栖息地的损失,导致本地鸟类种群减少,物种多样性降低[37]。引进并杂交养殖的齐氏罗非鱼在带来经济效益的同时,也挤占了本土鱼类的生存环境,捕食本地的动、植物,造成淡水鱼类多样性的下降[38]

(4) 人为放生。如巴西红耳龟(Trachemyss cripta elegans)、麦穗鱼(Pseudorasbora parva)、鲫(Carassius auratus)、小黄黝鱼(Micropercops swinhonis)、棒花鱼(Abbottina rivularis)等的放生。该行为在西藏地区尤为显著,导致严重的生态问题。这些入侵物种与本地物种竞争生存空间,捕食本地物种的卵和幼仔,对脆弱的高原水生生态系统造成严重打击[39]

除此之外,部分水生入侵植物还会改变入侵地的生态环境,如在海南岛成功入侵的水浮莲(Eichhirnia crasslpe (Mart.) Solms),会增高水体的BOD5/CODcr比例,使其富营养化,从而更有利于水浮莲的定居生长,进而排斥本地物种[40]

3 水生生物入侵的研究现状

尽管生物入侵带来了各种各样的损失,但它也为我们提供了一个独特的机会来研究物种的地理分布[41-42]、物种选择[43]、表观遗传[44-45]、生活史[46]、基因流[47]以及生物对环境的快速适应机制[48-49]等。生物入侵通常经历一系列复杂的阶段,依次为引入、定殖、潜伏时滞、传播和暴发扩散[11]。在生物入侵的不同阶段,温度[50]、盐度和光照等环境因素以及生态位的因素(如捕食者和竞争者)都是入侵生物所要面临的挑战[51-52]。生物如何在成体的迁移及后代的繁殖过程中适应这些挑战,是决定生物入侵能否成功的重要因素。

水生生物的入侵是生物入侵中不可忽视的重要部分,水域环境的特殊性使水生生物的入侵模式、扩散速度以及适应机制都与陆生生物不同。因此,需要新的方法与思路研究其入侵机制。目前,对于水生生物入侵,存在以下特殊性及研究重点。

(1) 入侵物种的种群变化模拟与预测,其研究重点包括入侵物种迁移、繁殖以及扩散模型等[53]。水生生态系统相较于陆地来说,开放性更强,更容易发生入侵事件。入侵水生生物的种群扩散与迁移相较于陆生生物而言也更具有隐蔽性,导致了其潜伏时期可能更加长久,从而使其经历较为快速的种群扩张与迁移。

(2) 入侵物种在入侵地的适应与演化,其研究重点包括入侵物种基因组的解析、环境适应机制及演化进程和入侵能力的评估检测等。水生生物适应环境的方式可能与陆生生物不同,水域环境相对陆地环境变化较快,多种因素如温度、盐度和光照等都同陆地的变化模式有所不同[54],在深海与浅海的差异对比上尤为明显,因此水生生物的入侵与演化模式也可能与陆生生物有所不同。

(3) 入侵物种的防控措施以及法律政策,其研究重点包括入侵物种对于经济、环境的影响预测及管理政策等方面的对策与建议等。在法律上,对于水生入侵生物的防控主要依赖于海关防疫部门的检查,不同的水生生物在不同地域具有不同的适应性,需要更深入的研究分析,以便制定合理的法律条文。

(4) 入侵物种检测技术的发展,如环境DNA(environmental DNA, eDNA)技术和条形码技术的应用。eDNA技术最早应用于检测美国牛蛙这一物种[55],这些技术不仅用于水生入侵生物的各种检测,还推动了新的环境检测、生物信息学、遥感与数据分析等技术的产生与发展[56]

(5) 全球变暖背景下的水生生物入侵机制及未来趋势。水生入侵物种如何快速适应入侵地的水域环境是生物入侵的重要问题。如通过对入侵生物柄海鞘基因组的解析发现,热激蛋白Hsp70家族相关基因的显著扩张及冷休克蛋白的水平基因转移在其成功入侵过程中起到了重要的作用[57]。而对冠轮动物基因组解析揭示了与环境感知和纤维素消化有关的基因家族的扩张可能与某些种类的入侵有关[58]

综上所述,针对水生入侵生物,需要考虑其所处的水域环境的特殊性,针对其传入、定殖、适应和暴发扩散的过程,建立一套包括检测甄别、数据分析、监测预警和治理防控等在内的防控技术体系,如图 2所示。

( (①Detection and screening; ②Adaptive evolution; ③Ecological influence; ④Database platform; ⑤Monitoring and early warning; ⑥Biological prevention and control; ⑦Chemical prevention and control; ⑧Physical prevention and control; ⑨Resource utilization.) ) 图 2 水生入侵生物的入侵过程与防控策略 Fig. 2 Invasion process and control strategy of aquatic invasive species
4 中国水生生物入侵防控策略及建议

中国生物入侵机制与防控技术的研发始于20世纪90年代,早期项目如“973”计划与“十三五”时期的国家重点研发计划“生物安全关键技术研发重点专项”,为生物入侵防控领域奠定了坚实的基础。近年来,随着中国生物安全防线的逐步建立和完善,以及对入侵生物的防控力度的逐步加大,针对中国面临的重大外来物种入侵威胁,国家科技部已投入专项资金支持生物入侵防控领域的共性关键技术与重大产品研发,逐步形成并发展了有害入侵生物的入侵形成、风险评估和治理防控[59]的一系列研究理论[60]。2021年6月,农业农村部联合财政部、自然资源部和生态环境部等多个部门印发了《外来入侵物种普查总体方案》,正式开启了全国入侵生物的普查工作。2022年8月,农业农村部第4次常务会议审议通过了《外来物种管理办法》,进一步体现了中国对生物入侵防控的高度重视。此外,中国在生物入侵研究领域的国际地位逐渐显现。据统计,世界上有关生物入侵的263部著作中,中国的著作数量为83部,占32%。

尽管中国已经在早期开展了多项与入侵物种相关的研究,但主要集中在陆生植物、昆虫以及少数重点水生入侵物种上,对于广泛且日益严重的水生入侵物种尚未形成一套全面的防控技术体系。目前,在水生入侵物种的机制研究、风险评估、数据库构建和法规政策设立等方面仍存在不足。中国入侵水生物种繁多,且多数尚未建立绿色高效的入侵防控技术模式,亟需立足中国水生生物入侵防控实际需求,聚焦重点物种,遵循场景驱动原则,坚持绿色高效导向,加强“关口前移、疆域监控、灭除阻截和联控减灾”等核心技术的研发,实现有效防控水生生物入侵的重大目标。为此,本文建议重点在以下几方面开展工作。

4.1 水生入侵物种的入侵机制研究

在对入侵物种的研究中,首先要阐明物种入侵机制。目前,对重点的外来入侵物种如苹果蠹蛾(Cydia pomonella)、薇甘菊(Mikania micrantha)和加拿大一枝黄花(Solidago canadensis)等,已综合运用环境和免疫的耐受机制分析、蛋白鉴定和组学分析等多种分析手段,取得了一系列研究成果[61]。但有关水生生物入侵机制研究仍然较少,且研究的关注点仅集中于少数入侵严重的物种,如福寿螺和互花米草。这是由于在早期,水生生物产生的经济效益相较于农作物而言较少,造成的经济损失相对较低,因此难以引起广泛关注。然而,随着经济的发展和人们生活水平的提高,小龙虾、牛蛙和罗非鱼等作为食品用途的水生物种需求量增加,养殖规模逐渐扩大,养殖逃逸事件频发,进而在各地形成了入侵态势。其中最典型的就是克氏原螯虾(小龙虾),目前在中国,小龙虾的养殖总产量已经位居水产养殖第六位,仅在2020年,中国的小龙虾相关产业的总产值便超过3 400亿元,其中餐饮业占据最大份额(2 200亿元以上)[62],而小龙虾的养殖逃逸问题一直为入侵物种的治理防控带来挑战。又如外来引进物种罗非鱼(Tilapia)已经成为中国重要的出口产品,其出口量占据了全球出口量的60%[38],但同时,莫桑比克罗非鱼(Oreochromis mossambicus)被列为世界100种最严重的入侵物种之一[38],而齐氏罗非鱼也已被列为中国重点入侵物种之一[63]。因此,对于诸如克氏原螯虾、齐氏罗非鱼和美国牛蛙等水生入侵物种,我们需要全面研究其向湖泊、池塘和河流等不同水域生态系统的入侵途径,分析它们对不同水域生态系统的影响及其入侵机制在不同水域环境下的响应变化。这样的研究将有助于我们针对不同的生态系统制定具体可行的防控对策,为未来中国针对不同地区政策的制定提供良好的参考,以实现经济和生态协调发展。

4.2 构建水生入侵物种数据库

在对入侵生物的监测与防范过程中,数据库的构建是非常重要的一环。随着大数据技术的广泛应用,对入侵生物进行实时的监测防控也需要大量的数据支撑,因此一个良好、全面和稳定的数据库的构建是整合各领域信息、提高管理效率、提供数据支撑的关键步骤。然而,目前中国对于水生入侵物种并未形成系统、全面的监控网络以及控制检测方法,针对水生入侵物种的数据库也尚未得到进一步的构建与完善。对比国际上已成熟的数据库如IUCN、GBIF和GISD等,中国的水生入侵物种数据库的不足如下:(1)水生物种信息较少,且缺少对应物种的具体描述以及图片示例,未能起到提供物种详细信息的作用;(2)未构建相关监控监测网络,导致对水生入侵物种的出现位置以及周边水域环境信息缺乏详细的描述,且地理位置尚未可视化;(3)数据库尚未统合,虽然目前中国针对各类入侵生物已经建成多个数据库,但这些数据库的关注点不同,且信息未统一,因而缺乏针对中国各个水系流域的入侵物种的统合一体数据库。除此之外,中国现存水生物种的数据库建设还存在以下问题:(1)更新速度较慢,目前中国的数据库的更新速度取决于科研人员的维护进度与项目的完成情况,仅能实现短期内实时快速的更新,项目停止后,数据库的更新频率会随之降低,因此需要相关部门的持续关注和推动;(2)目前数据库的应用范围较窄,尚未形成全面的链式监测防控技术体系,未能将数据库有效用于下游的治理环节;(3)没有进行深层次预测,目前多数数据库的数据都是基于环境数据对入侵物种迁移扩散的预测,但缺少在基因组层面上的深层次解析。因此,需要在中国目前各个项目已有的基础上,整合各类数据,明确水生入侵物种与各大水系流域间的关系图谱,对入侵物种的数据库进行更加全面的构建与完善。

4.3 加强水生生物入侵对生态系统影响的评估和检测技术研发

目前,对于水生入侵物种的生态影响评估缺少环境变化下的可塑性的解析,且对于入侵方式及入侵风险的评估范围较小。例如,澳大利亚杂草风险评估体系和美国政府发布的生态风险评估体系,尽管均属于半定量的评估,但仍依赖于专家诊断,仍存在一定程度的主观性,这可能增加预测外来物种入侵的不确定性。尽管中国已经进行了基于特定物种[64-68]、特定区域[69-71]以及特定入侵路径[72-74]的风险评估模型的构建相关的研究。但现有的水生入侵物种的生态危害与风险评估体系大多基于入侵生物的物种特性,而随着水域气候与环境的快速变化,很多物种特性会出现表型可塑性,因此未来的评估模型应增加环境因素[75]。为了改进这一现状,本文作者建议通过构建水生入侵物种跨境溯源数据库,强化利用非线性的机器学习算法,对大数据进行快速分析预测,筛选各个水域潜在重大外来入侵生物,评估重点港口、水系分叉口和人工水道[76]的入侵风险。这将有助于判断并明确可能的入侵方式和路径,形成入侵动态监测预警体系。

当前,入侵生物数据库平台建设以及相关技术应用上也存在明显脱节。随着中国对于淡水河流湖泊资源以及沿海地区的进一步开发利用,对于入侵水生生物的新式检测技术的开发与应用显得尤为重要。其中,eDNA技术以灵敏度高、快速高效及无损伤探测等优点,近年被广泛用于入侵物种的早期监测,包括新西兰泥鳅、美国小龙虾、淡水沟虾、大冠蝾螈和亚洲鲤鱼等。流式细胞测定技术在对赤潮生物的检测中也展现出广阔的应用前景[77]。此外,水下机器人技术、生物图像识别技术新型检测技术也都可应用于入侵水生生物的检测。虽然这些新技术均可有效识别外来入侵物种,但大规模推广应用还存在亟待解决的问题。如何扩大新式检测技术的物种检测范围并评估其有效群体大小和种群扩散动态?如何平衡新式检测技术的速度与检测结果的准确性?如何将检测技术的结果与数据库平台相联系,实现数据收集的自动化?这些技术瓶颈的突破,对于制定保证数据科学性和误差控制的相关技术的标准,以最终实现该项技术从基础研究转移到实际应用有重要意义。

4.4 设立与完善水生入侵物种相关法规政策

人类活动是生物入侵的一个重要途径,对于入侵物种的管控,需要有明确的法律规定,尤其对于养殖、观赏、宠物用途引进的经济物种以及海关进出口货物,需要有明确的法律来达到令行禁止的效果,然而中国在生物安全的方面起步较晚,未能跟进经济发展的步伐,有关水生入侵生物的法律更是缺少,仅有《中华人民共和国渔业法》和《中华人民共和国海洋环境保护法》对进出口货物进行了一定的管制。因此,需要加速设立及完善相关法规政策,追赶经济全球化的节奏。中国需要加紧进行生物入侵方面的法律法规的构建,完善以下不足。

(1) 缺少专门针对水生入侵物种的法律。在国法层面上,《中华人民共和国生物安全法》已于2021年正式施行,尽管该法律为生物安全构筑了坚定的法律框架,但其条款和措施较为宽泛,针对水生入侵物种的专项法规显得单薄且不足。在详细的规定上,中国仅形成了地方性的法规以及政策,针对水生的入侵物种的法律更是稀缺,因此有待形成一部完善、详细、清晰的国家级法律[78]

(2) 缺少专门管理部门。中国目前涉及到生物入侵的管理部门包括农业农村部、科技部、生态环境保护部和海关等,然而,由于职能以及管辖范围的不同,多个部门之间缺乏协同交流与统筹规划。因此有必要成立一个统一且综合的管理部门,专门负责水生入侵物种的监测、预警、控制和管理工作,确保政策的有效执行和资源的合理利用。同时,由于水生物种和陆生物种的入侵渠道、扩散方式、检测方法和管控措施等都有所不同,因此还需要针对水生入侵生物设立专门的分部进行管理。

(3) 法规政策更新速度较慢。中国虽然已建立并更新了四批《中国自然生态系统外来入侵物种名单》,但是该名单更新速度以及预警性都有所不足,且其中涉及到的水生入侵物种也有所欠缺,自2016年以来,该名单尚未更新,这在一定程度上反映了当前在应对外来入侵物种挑战时存在滞后性。但近些年,随着全球化的加速和国际贸易的增多,外来物种的入侵速度显著增加。因此,需要建立实时更新物种名单制度,及时将新发现的水生入侵物种纳入管理范围,并根据实际情况对法规政策进行修订和完善。

(4) 对入侵物种尚未建立明确分级系统。尽管已有部分研究对入侵的水生植物进行了初步的分级[79],但是种类不全,覆盖范围不广。因此,需要针对入侵物种的扩散速度与范围、造成的经济和生态的危害进行综合性的风险评估,并根据评估所得数据来进行实时监测与更新,从而为制定相应的防控策略提供科学依据。

4.5 关注向外水生入侵物种

尽管目前多数研究已经聚焦于中国外来入侵物种的入侵机制、监测手段以及法律法规的完善,国家部门也在积极推动相关项目的开展及政策的建立,然而有一个重要问题被忽视,即中国的一些物种也对国外的生态环境造成了威胁,形成了向外的物种入侵。中国海域与其他国相连,且国际贸易频繁,关注中国对外的入侵物种有助于我们建立更加流畅的沟通渠道,打破贸易壁垒。因此,针对中国对外的水生入侵物种,有关部门和研究人员应关注国内物种如鲤鱼[80-81]、中华绒螯蟹(Eriocheir sinensis)[82-83]向国外的入侵情况。同时,还应积极与国外相关部门建立全球化的沟通与监测渠道,有效控制不同地域的物种在全球范围内的流动,通过对比分析确定入侵源头,制定如针对压舱水、进出口货物的统一的检验准则,以更有效地阻控入侵物种的传播。

5 结语及展望

综上所述,外来入侵物种防控是一项艰巨而又复杂的系统工程。为了有效进行防控,未来需要系统地解析入侵物种的环境适应演化机制、种群扩散特性、生活史可塑性以及生态位变动模式,并深入探究这些物种对水域生物多样性及生态系统功能的影响,将准确快速的甄别技术研发、定殖适应的内在遗传机制解析、与环境互作的外在生态过程阐明、风险评估与监测预警体系构建以及综合防控技术研发等各个环节作为一个有机整体来统筹开展。同时,政府层面应制定、实施和推广一系列相关法律法规,以规范外来入侵物种的防控工作,并唤起公众对生物入侵国家的安全意识。这也是确保防控工作取得实效必不可少的重要环节。

在“十四五”时期,国家科技部已专门拨款支持生物入侵防控领域共性关键技术与重大产品研发的科技项目,并首次启动了水生生物入侵项目。该项目聚焦于中国重点淡水水域及其连通的河口和近岸区域,重点研究福寿螺、大薸、齐氏罗非鱼、亚历山大藻和海鞘等入侵物种,旨在系统阐明其环境适应演化规律、种群扩散过程及其对水域生物多样性和生态功能的影响机制。该项目将围绕入侵物种检测甄别、监测预警和有效防控,研发灵敏可靠的eDNA技术,构建交互式数据库和预警系统,并探索生物化学物理防控技术。该项目的实施有望提升国家应对外来入侵水生生物爆发致灾能力,前瞻性预警潜在风险,形成预防控制技术储备,为水生生物入侵防控提供基础理论和技术支撑,并为国家应对水生生物入侵的政策制定提供权威咨询报告,切实保障国家生物安全。

致谢: 感谢中国海洋大学孙进老师提供的图 1B福寿螺图片;中国海洋大学陈军老师提供的图 1E互花米草图片;上海海洋大学赵金良老师提供的图 1F齐氏罗非鱼图片;中国海洋大学乔靖涵同学绘制了图 2

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The Situation, Influence and Management Methods of Alien Aquatic Organism Invasion in China
Dong Bo , Liu Di     
Fang Zongxi Center for Marine Evo-Devo, College of Marine Life Sciences, Ocean University of China, Qingdao 266003, China
Abstract: Human activities and climate change have promoted the interregional spread of non-native alien species on a global area, causing increasingly serious alien biological invasion events, which have become one of the major ecological, economic and national security issues in globalization. Aquatic invasions are more difficult to detect and control than terrestrial species due to their diverse forms, high concealment and various invasion pathways. In recent years, with the accelerated pace of globalization, the invasion of aquatic organisms in China has become increasingly serious, but the research of invasion mechanism and development of prevention and control technology is insufficient. This review summarizes the present situation of aquatic biological invasion in China and its economic, ecological and security effects. Based on the current research results and effective prevention and control measures in the field of terrestrial biological invasion, we point out that the key problems of aquatic biological invasion prevention in China is that the country lack a complete set of prevention and control technology system for invasive aquatic organisms. We therefore put forward several aspects for the prevention and control of aquatic biological invasion in China including technology research and development, and the regulations and policies made by government. Our analysis and suggestions in this review provide a reference for national biosafety planning and mission decision in the future.
Key words: aquatic organisms    biological invasion    invasive mechanism    prevention and control technology    early warning and management    risk assessment