全球生态与保护中的外来入侵物种：Lantana camara的成功入侵机制与生态影响

作者与发表信息
本研究由Ninad Avinash Mungi（印度野生动物研究所）、Qamar Qureshi（印度野生动物研究所种群管理系）和Yadvendradev V. Jhala（印度野生动物研究所野生动物科学学院）合作完成，发表于2020年的期刊 *Global Ecology and Conservation*（卷23，文章编号e01080）。研究通过大规模实地调查与生态建模，揭示了Lantana camara（以下简称Lantana）在全球入侵成功的关键因素及其生态后果。

学术背景
Lantana camara是一种原产于热带美洲的木质灌木，被列为全球十大恶性入侵物种之一。其在印度等热带地区的入侵已导致本地生物多样性下降、野生动物栖息地退化，并造成巨额管理成本（如印度每平方公里治理费用高达1.87万美元）。尽管已有局部研究，但缺乏国家尺度的分布数据，且其入侵成功的生态机制尚不明确。本研究旨在解决以下问题：
1. Lantana在印度的实际分布范围及潜在威胁区域；
2. 驱动其入侵的环境因子（如气候、土壤、人为干扰）；
3. 其生态位（niche）在原生地与入侵地的变化，以揭示适应性进化潜力。

科学假设包括：Lantana偏好温暖湿润气候、退化森林及高光照环境，且在入侵地表现出生态位扩展（niche expansion）。

研究流程与方法
研究分为四个主要步骤：

1. 大规模实地调查与数据收集

   • 范围：覆盖印度18个州的207,100 km²森林，划分为13,715个5×5 km网格，每个网格设置1-31个直径10 m的样方，共记录117,104个样方数据。
     
   • 指标：Lantana多度（分四级：无、低<10%、中10-50%、高>50%）、人类干扰（树木砍伐、牲畜放牧等）、环境变量（气候、土壤肥力、植被指数等）。
     
   • 创新方法：采用占用模型（occupancy modelling）校正检测偏差，结合MaxEnt物种分布模型预测非调查区的潜在分布。
     

2. 生态位建模与比较

   • 数据来源：整合全球生物多样性信息设施（GBIF）的原生地（中美洲）与入侵地（亚洲、非洲、澳大利亚）的Lantana分布数据，共54,712个有效位点。
     
   • 模型构建：使用MaxEnt分析气候（如最冷月最低温、最干季降雨）、土壤（阳离子交换量CEC）、森林属性（NDVI、初级生产力损失）和人为干扰的贡献。
     
   • 生态位对比：通过NicheA、MOP、MESS和ExDet工具限定气候相似区，比较原生地与入侵地的生态位响应曲线。
     

3. 统计与验证

   • 占用模型：最优模型包含最干季降雨、最冷月温度、土壤CEC和人类干扰（如树木修剪），AIC权重显示气候和人为干扰解释力最强。
     
   • 模型验证：通过True Skill Statistics（TSS）和AUC评估模型精度（全球模型TSS=0.72，AUC=0.74）。
     

4. 全球入侵风险评估

   • 基于全球气候相似区，预测Lantana潜在适生区面积达1,163万平方公里，重点威胁印度（135万km²）、澳大利亚（86.8万km²）等国家。
     

主要结果
1. 印度入侵现状
- Lantana已入侵调查区38.8%的森林（86,806 km²），模型推断总威胁面积达303,607 km²（占印度森林44%）。
- 高入侵风险区集中于中印度干旱落叶林、西高止山脉等暖湿且人为干扰强烈的区域。

1. 生态位变化

   • 温度适应性：入侵地的Lantana耐受最高温达41°C，显著高于原生地（p<0.005）。
     
   • 土壤与光照：在原生地偏好中等肥力（CEC=50 meq+/100g），而在入侵地适应更低肥力；对冠层覆盖（NDVI）的响应阈值从0.2升至0.7，显示耐荫性增强。
     

2. 驱动机制

   • 气候变暖（冬季升温、干季增湿）和森林退化（如砍伐导致的冠层开放）是主要促进因素。
     
   • 杂交和遗传多样性（如印度发现多个遗传簇）可能加速了表型可塑性（phenotypic plasticity），使其适应新环境。
     

结论与价值
1. 科学意义
- 首次通过国家尺度调查证实Lantana的入侵与生态位扩展，为入侵生物学提供“当代进化”案例。
- 提出“退化森林促进入侵”的机制，挑战传统森林覆盖评估标准（如将入侵植被误认为森林恢复）。

1. 应用价值
   
   • 预警全球11%的热带-亚热带森林面临Lantana入侵风险，需优先监测非洲萨赫勒等未入侵但适生区。
     
   • 为印度等国的入侵管理政策提供数据支持，建议将森林退化治理纳入生物多样性保护框架。
     

研究亮点
1. 方法创新：结合占用模型与MaxEnt，解决大尺度物种分布建模的检测偏差问题。
2. 跨尺度分析：从样方（10 m）到大陆（全球）的多尺度数据整合，揭示生态位动态。
3. 遗传-生态关联：通过历史引入记录与遗传研究，将表型变化与杂交事件关联，提出适应性进化假说。

其他发现
- Lantana在印度的树状表型（树干径>15 cm）和攀援生态型（图6）可能为其入侵密林的新策略，值得后续实验验证。
- 研究呼吁国际社会关注“入侵物种管理成本被低估”的问题，需协调跨境防控。

（注：专业术语如“生态位niche”“表型可塑性phenotypic plasticity”在首次出现时标注英文；期刊名 Global Ecology and Conservation 保留原语言。）