入侵外来物种(Invasive Alien Species, IAS)是指那些在被引入新环境后会对本地物种、生态系统和人类福祉造成严重危害的非本地生物(Gallardo等人,2019年;Soto等人,2024年)。IAS的扩散正在全球范围内加剧,导致生物多样性独特性的丧失,因为不同地区的物种组成变得越来越相似(Capinha等人,2015年;Seebens等人,2017年)。这一现象是生物多样性丧失的直接驱动因素,对生态平衡构成重大威胁,包括物种灭绝和生态系统退化。因此,科学界不断完善入侵生物学的术语和研究范围,以更好地理解这些复杂的动态(Daly等人,2023年)。
由于水道之间的相互联系,水生生态系统特别容易受到入侵的影响,因为物种可以通过压载水、水产养殖和观赏贸易传播(Zhao等人,2020年;Yasser等人,2023年)。此外,IAS与气候变化的双重威胁已成为一个紧迫问题。温度升高使IAS能够扩展到以前不适合其生存的区域,而延长的生长季节则提高了它们的繁殖成功率(Langan等人,2021年)。例如,Comte和Olden(2017年)利用物种分布模型(SDMs)预测了在不同气候情景下入侵淡水鱼类的栖息地适宜性变化。研究表明,在中等气候变化情景(RCP 4.5)下,到2050年美国北部蛇头鱼(Channa argus)的适宜栖息地面积将增加31.7%。这种扩展主要是由于水温升高,使得这种喜热物种能够在以前不适合其生存的北方地区繁衍。同样,Hellmann等人(2008年)报告称,平均水温升高2°C可使斑马贻贝(Dreissena polymorpha)的分布范围在欧洲和北美扩大约35万平方公里。这种扩展不仅增加了生态破坏的风险,还带来了巨大的经济成本,因为斑马贻贝以堵塞进水管道和损坏基础设施而闻名。
气候变化引起的降水模式变化也在改变水文制度,从而为水生入侵植物和动物的传播提供了便利。降水量增加和洪水事件频发为IAS创造了新的扩散途径,增强了它们在新区域的定殖能力。降水模式的变化可以改变栖息地,促进如水葫芦(Eichhornia crassipes)等物种的扩散(Salimi等人,2021年;Didiano等人,2018年)。例如,Rahel和Olden(2008年)指出,水流制度的改变可能增加水葫芦等大型水生植物的入侵风险,尤其是在热带和亚热带地区。他们估计,在高排放情景(RCP 8.5)下,到2100年该物种的地理分布范围可能增加35%。Capinha、Anastácio和Tenedório(2012年)预测,在高排放情景(A2)下,Procambarus clarkii的适宜栖息地面积可能增加约25.9%,其地理范围可能向北扩展最多300公里,可能影响到伊比利亚半岛40%的河流流域。相比之下,Pacifastacus leniusculus的栖息地增加幅度较小,仅约为4.6%,主要局限于已受入侵的区域。
另一个典型的入侵物种例子是巨骨舌鱼(Arapaima gigas),这是原产于南美洲亚马逊盆地的最大淡水鱼类之一。最初被视为濒危物种的巨骨舌鱼,由于作为观赏鱼被养殖和交易,已在东南亚等地成为入侵物种(Markova等人,2020年)。它们常常被人为释放或从养殖环境中逃逸,从而在竞争中胜过本地物种并捕食它们,严重破坏了当地的水生生态系统并减少了生物多样性(Pereira等人,2022年)。由于其在观赏鱼贸易中的流行,控制其扩散变得十分困难,这凸显了采取严格生物安全措施的必要性。另一个典型的入侵物种是虹鳟鱼(Oncorhynchus mykiss),它原产于北美洲太平洋西北部的寒冷清澈河流中(Candiotto等人,2011年)。19世纪末和20世纪初,虹鳟鱼被引入世界各地用于娱乐钓鱼和水产养殖,随后传播到欧洲、澳大利亚、新西兰、南非和南美洲,在这些地区建立了新的种群,成为全球范围内引入最广泛的鱼类之一(Stankovic等人,2015年)。在非原生环境中,虹鳟鱼可以胜过本地鱼类,捕食较小的物种,有时还会与当地鳟鱼杂交,导致需要谨慎管理的生态问题(Maimela等人,2022a;Maimela等人,2022b;Boyer等人,2008年)。
此外,气候变化还影响IAS的行为,包括觅食模式和迁徙路线,并通过影响捕食者和竞争者来破坏自然控制机制(Rahel & Olden,2008年)。它还影响物候,即生物事件的发生时间,从而有利于IAS。例如,水温升高导致入侵鱼类提前产卵和繁殖季节延长。Schlaepfer等人(2011年)的研究表明,由于产卵时间的改变和温暖期的延长,欧洲河流中的入侵鲤鱼(Cyprinus carpio)的年繁殖量可能增加20%。这种繁殖力的提升可能会显著增加C. carpio的数量,加剧其对本地鱼类和水生植被的影响。此外,由于气候变化导致极端天气事件更加频繁,这些事件有助于IAS突破自然和人工屏障进行扩散。例如,Kolar等人(2010年)估计,风暴频率的增加可能导致亚洲鲤鱼(Hypophthalmichthys nobilis)更容易突破大坝等物理屏障,进入五大湖,对当地渔业和生态系统造成灾难性后果。
为了突出入侵外来物种所带来的复杂挑战和严重后果,IUCN发布了“全球最严重的100种入侵外来物种”清单(Lowe等人,2000年)。该清单包括8种鱼类和9种水生无脊椎动物,选择标准是它们对生物多样性和人类活动的重大影响,以及它们在说明生物入侵相关问题中的作用。实证证据表明,将气候变化预测纳入入侵水生物种的管理和控制策略是必要的。
尽管许多研究人员从不同来源采用了多种综述方法来探讨外来入侵物种与气候变化的交叉影响(Rahman等人,2021年;Vasdravanidis等人,2022年;Masanja等人,2024年),但对于全球最具问题的鱼类和贝类物种仍缺乏全面系统的综述。这一空白凸显了进行科学计量学分析的迫切需求,以评估当前的研究状况,包括作者、机构、国家以及该领域关键研究方向和发展的贡献。本综述通过范围综述评估了气候变化与高影响力入侵鱼类和贝类之间的相互作用。通过综合现有文献,我们识别了全球研究趋势并绘制了该领域出版动态的演变图谱。了解入侵物种的行为过程至关重要,因为行为可塑性通常先于遗传适应新环境。从这项分析中获得的见解可以为政策制定者提供指导,帮助科学家和组织,并为资源管理和项目目标提供信息,最终有助于实现更可持续的环境和社会福祉。