生物入侵是全球关注的三大生态环境问题之一,全球变化将进一步加剧生物入侵问题。本书针对生物入侵与全球变化主要要素(如气候变化、大气组成变化、土地利用变化、氮沉降等)的相互作用及其后果进行深度综述,尤其关注全球变化背景下生物入侵发生发展的生态学过程、暴发灾变机制、对生态系统/社会系统/经济系统的威胁、对粮食安全与人类健康的威胁等。本书较全面地反映了该领域近期国内外重要研究进展以及发展趋势,将为未来研究提供重要参考。
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1992~1995 University of East Anglia, Norwich, UK,获哲学博士学位
1984~1987华中师范大学,武汉,获植物学硕士学位
1980~1984华中师范大学,武汉,获学士学位2021.12~至今:云南大学生态与环境学院,东陆特聘教授
2000.10~至今:复旦大学特聘教授(二级)、博士生导师
2009.01~2009.03: Hokkaido University, Japan(JSPS Invitation Fellow),
1998.10~2000.10: National Agricultural Research Center, Japan(STA Fellow),
1996.10~1998.10: Hokkaido University, Japan(JSPS博士后)
1995.10~1996.10: 武汉大学博士后生态学、生物入侵作为通讯作者、第一作者发表SCI检索论文130篇。国务院学位委员会生态学科评议组成员
教育部自然保护与环境生态类专业教学指导委员会委员
中国生态学会常务理事
目录
第一篇 绪论
第一章 全球变化与生物入侵概述 3
第一节 生物入侵 3
第二节 生物入侵是全球变化的重要组成部分 5
第三节 生物入侵与全球变化主要要素的相互作用 9
一、气候变化 10
二、大气CO2浓度升高 11
三、氮富集 13
四、土地利用变化 14
五、野火 15
六、国际贸易 16
第四节 本书结构 17
参考文献 18
第二篇 全球变化与生物入侵过程
第二章 气候变暖对入侵植物的影响 25
第一节 我国入侵植物概况 25
一、入侵植物数量特征 25
二、入侵植物分布 27
第二节 气温升高对外来入侵植物的影响 28
一、影响植物入侵的气候假说 29
二、气温升高对外来入侵植物个体的影响 29
三、气温升高对外来入侵植物种群的影响 30
四、气温升高对外来入侵植物群落的影响 31
第三节 全球气候变暖对植物入侵范围的影响 32
一、气候变暖对典型植物入侵范围的影响 32
二、气候变暖对我国外来植物入侵范围的影响 35
第四节 展望 37
一、气候变暖背景下的植物入侵风险 37
二、气候变暖背景下的植物入侵防控 38
参考文献 41
第三章 气候变化下入侵植物的适应 47
第一节 气候变化下植物面临的挑战与应对策略 47
一、气候变化对植物的影响 47
二、植物应对气候变暖的策略 49
第二节 植物适应气候变暖和入侵的共同机制 50
一、表型可塑性 50
二、适应 51
第三节 植物适应气候变暖的研究方法 53
一、生态学方法 53
二、分子生物学方法 54
第四节 外来植物对气候变暖的适应 54
一、外来植物对入侵地气候条件的预适应 54
二、外来植物对入侵地气候的快速适应 55
第五节 展望 56
参考文献 57
第四章 入侵陆栖脊椎动物分布区对气候变化的响应 62
第一节 气候变化与入侵陆栖脊椎动物分布区动态概述 62
第二节 入侵陆栖脊椎动物分布区大小对气候变化的响应 63
一、影响陆栖脊椎动物分布区大小的理论假说 63
二、陆栖脊椎动物入侵过程的气候生态位偏移 67
第三节 入侵陆栖脊椎动物分布区扩张对气候变化的响应 70
一、入侵陆栖脊椎动物在全球化时代的加速扩张 70
二、入侵陆栖脊椎动物分布区扩张过程中对气候变化的跟踪 73
第四节 入侵陆栖脊椎动物生物地理格局对气候变化的响应 77
一、入侵陆栖脊椎动物重塑传统生物地理格局 77
二、塑造入侵陆栖脊椎动物生物地理格局的主要理论假说 80
第五节 总结与展望 82
一、总结 82
二、展望 82
参考文献 83
第五章 气候变化下入侵动物的进化 96
第一节 入侵动物表型可塑性进化 96
一、表型可塑性进化的概念 96
二、入侵动物表型可塑性进化的方式 97
三、诱导表型可塑性进化产生的分子机制 99
四、入侵动物表型可塑性进化案例分析 100
第二节 入侵动物遗传适应性进化 101
一、遗传适应性进化的概念与类型 101
二、遗传适应性进化与表型可塑性进化的关系与相对重要性 102
三、入侵动物遗传适应性进化案例分析 103
第三节 入侵动物进化与气候变化关系的分析方法 104
一、与环境适应相关遗传变异位点的筛选 105
二、预测入侵动物种群的遗传适应性 106
三、全球变化驱动的入侵动物进化与扩散趋势预测案例分析 106
第四节 中国入侵动物案例分析 107
第五节 结论与展望 108
参考文献 108
第六章 气候变暖对入侵物种种间关系的影响 116
第一节 种间关系与生物入侵 116
一、种间竞争与生物入侵 116
二、协同进化与植物入侵 118
三、互利共生与植物入侵 118
第二节 气候变暖对入侵植物与土著植物关系的影响 119
第三节 气候变暖对入侵植物与动物关系的影响 120
一、植食性昆虫 120
二、传粉昆虫 122
三、多级营养 122
第四节 气候变暖对入侵植物与微生物关系的影响 123
第五节 气候变暖对入侵动物及其种间关系的影响 123
第六节 展望 124
参考文献 125
第七章 中国的入侵物种对气候变化的响应 129
第一节 引言 129
一、入侵物种多样性和地理分布 130
二、外来入侵物种的地理起源地分布 132
三、外来物种的入侵生境及影响 133
第二节 中国的生物入侵和气候变化 134
一、气温升高的影响 135
二、降水格局改变的影响 137
三、极端气候事件的影响 139
四、大气CO2浓度升高的影响 141
第三节 展望 144
第四节 小结 146
参考文献 146
第八章 CO2浓度增加对入侵物种的影响 155
第一节 CO2浓度增加对入侵植物的影响 155
一、对入侵植物个体和种群的影响 155
二、对植物种间竞争的影响 157
第二节 CO2浓度增加对入侵动物的影响 159
第三节 CO2浓度增加对群落和生态系统的影响 161
一、对群落的影响 161
二、水生陆生生态系统的差异 164
第四节 结论与预测 165
参考文献 166
第九章 海平面上升与盐沼生物入侵 173
第一节 海平面上升概况 173
一、全球海平面上升趋势 173
二、海平面上升的驱动因素 175
三、海平面上升背景下盐沼湿地的演变 176
第二节 海平面上升对盐沼生物入侵主要过程的影响 177
一、盐沼生物入侵概况 177
二、潮汐过程 178
三、水盐过程 180
四、水沙过程 180
五、生物互作 181
第三节 海平面上升对主要盐沼入侵生物类群的影响 182
一、入侵植物 182
二、入侵动物 185
三、其他入侵生物 186
第四节 结论与展望 187
参考文献 189
第十章 环境污染与植物入侵 197
第一节 与植物入侵相关的环境污染类型概述 197
一、土壤污染 197
二、水体污染 198
三、大气污染 200
四、新兴污染物 201
第二节 环境污染对入侵植物的影响 202
一、入侵植物具有更强的耐受环境污染能力 202
二、污染物提高了入侵植物的抗虫性与抗病能力 203
三、环境污染增强了入侵植物的竞争能力 204
第三节 入侵植物对环境污染的响应 205
一、入侵植物富集和转移污染物 205
二、入侵植物对长期低剂量持续污染的响应 206
三、入侵植物对土壤污染的响应 208
四、入侵植物对水体污染的响应 210
五、入侵植物对大气污染的响应 210
六、入侵植物对新兴污染物的响应 211
七、入侵植物对复合污染的响应 212
第四节 中国入侵植物与环境污染研究案例分析 213
一、美洲商陆 213
二、紫茎泽兰 215
参考文献 216
第十一章 土地利用变化与生物入侵 224
第一节 土地覆盖与土地利用变化 224
一、人类活动与土地利用变化 224
二、气候/气象与土地利用变化 225
三、土地利用变化的根源及复杂性 225
第二节 土地利用变化加剧生物入侵 226
一、农业生产用地改变与生物入侵 228
二、城市用地变化与生物入侵 228
三、景观变化与植物入侵 229
四、以土地利用史预测入侵植物分布 230
第三节 生物入侵促进土地利用变化 230
一、多年生木本植物入侵放牧生态系统 231
二、柽柳对美国西南部河岸恢复的影响 231
三、银荆入侵南非对景观的塑造作用 232
四、欧洲青蟹入侵与新英格兰南部滩涂恢复 233
第四节 展望 233
一、土地利用变化为入侵创造机会之窗 233
二、土地利用和气候变化的综合影响 234
三、土地利用规划如何减少入侵 234
四、栖息地恢复中的入侵物种控制 235
五、生物入侵的文化层面及积极影响 235
参考文献 235
第十二章 城市化与生物入侵 239
第一节 城市化 239
一、城市化概念 239
二、城市化发展现状 239
三、城市化导致的环境问题 240
第二节 城市化过程中驱动生物入侵的因素 243
一、环境因素 243
二、人为因素 245
三、生物因素 245
第三节 城市化对不同入侵阶段的影响 246
一、引入阶段 246
二、定殖阶段 247
三、建群阶段 248
四、扩散阶段 248
第四节 生物入侵对城市生态系统的影响 249
一、城市生物区系 249
二、城市环境 251
三、基础设施 251
四、人类健康 251
第五节 结论与展望 252
参考文献 252
第十三章 国际贸易和入侵物种的扩张 259
第一节 国际贸易与生物入侵概述 259
一、国际贸易引起生物入侵 259
二、国际贸易引起生物入侵的特点 260
三、国际贸易引起生物入侵的危害 263
第二节 国际贸易与生物入侵的关系 264
一、国际贸易对生物入侵的直接影响 264
二、国际贸易对生物入侵的间接影响 265
三、生物入侵对国际贸易的影响 266
第三节 国际贸易引致生物入侵的途径 267
一、人为有意引入 267
二、人为无意引入 269
第四节 国际贸易引致生物入侵对我国的影响 272
一、对生态系统功能的影响 272
二、对经济社会发展的影响 273
三、对人类健康的影响 275
第五节 国际贸易引致的入侵物种扩张管理 276
一、入侵物种的预防策略 276
二、入侵物种的治理策略 278
第六节 面临的挑战 279
参考文献 281
第十四章 全球变化与海洋生物入侵 285
第一节 气候变化和人类活动与海洋生物入侵现状 286
一、海洋生物入侵现状 286
二、全球变暖与海洋热浪 288
三、海平面上升 290
四、海岸带人工建筑 291
五、海洋运输 293
六、海水养殖 295
第二节 气候变化和人类活动影响下海洋生物入侵的过程与机制 297
一、气候变化和人类活动对海洋生物扩散与种群连通性的影响 298
二、海洋生物入侵中的跳板作用与避难所效应 299
三、海洋生物入侵中的生理生化机制 300
第三节 气候变化和人类活动影响下海洋生物入侵的后果 301
一、气候变化和人类活动影响下海洋生物入侵的生态效应 301
二、海洋生物入侵对滨海产业的影响 303
第四节 案例分析 304
一、黄海大型藻类暴发 304
二、潮间带底栖生物分布变化 305
参考文献 307
第三篇 全球变化与生物入侵相互作用的后果
第十五章 植物入侵、气候变化和生态系统过程 319
第一节 生态系统过程 320
一、碳循环 320
二、氮循环 321
三、其他循环 322
第二节 植物入侵对生态系统过程的影响 324
一、植物入侵对初级生产力的影响 324
二、植物入侵对土壤呼吸的影响 330
三、植物入侵对生态系统碳库的影响 330
四、植物入侵对净生态系统碳交换的影响 331
五、植物入侵对固氮的影响 332
六、植物入侵对生态系统氮库的影响 333
七、植物入侵对生态系统氮输出的影响 334
第三节 气候变化对生态系统过程的影响 334
一、气候变化对碳循环的影响 334
二、气候变化对氮循环的影响 336
第四节 气候变化与植物入侵相互作用的潜在影响 336
第五节 展望 338
参考文献 339
第十六章 全球变化下生物入侵对生物多样性的影响 347
第一节 外来生物入侵对土著生物多样性的影响 347
一、生物入侵对遗传多样性的影响 348
二、生物入侵对物种多样性的影响 349
三、生物入侵对生态系统多样性的影响 349
第二节 生物入侵对生物多样性影响的文献计量分析 350
第三节 不同全球变化要素影响下生物入侵对生物多样性的影响 351
一、气候变暖背景下生物入侵对生物多样性的影响 351
二、氮沉降背景下生物入侵对生物多样性的影响 354
三、干旱背景下生物入侵对生物多样性的影响 355
四、土地利用方式改变背景下生物入侵对生物多样性的影响 357
第四节 生物入侵影响生物多样性的机制 358
一、直接影响机制 358
二、间接影响机制 362
第五节 未来研究方向 364
一、生物快速进化 364
二、多营养级联系 365
三、本地生态系统的敏感性及反馈 365
参考文献 365
第十七章 生物入侵对生态系统服务的影响 373
第一节 生态系统服务概述 373
一、生态系统服务概念 373
二、生态系统服务类型 375
第二节 生物入侵影响生态系统服务的作用机制 379
一、生物入侵对生态系统供给服务的影响 380
二、生物入侵对生态系统调节服务的影响 384
三、生物入侵对生态系统文化服务的影响 386
四、生物入侵对生态系统支持服务的影响 388
第三节 展望 391
参考文献 392
第十八章 全球变化下生物入侵对滨海湿地生态系统的影响 398
第一节 滨海湿地生态系统生物入侵现况 398
一、滨海湿地入侵生物概况 398
二、入侵植物 398
三、入侵动物 400
第二节 全球变化要素与滨海湿地生物入侵的相互作用及其后果 402
一、气候变暖 402
二、极端气候事件 403
三、海平面上升 404
四、污染 404
五、土地利用变化 405
第三节 案例分析 406
一、互花米草在滨海盐沼湿地的入侵 406
二、木本红树植物的入侵 411
第四节 展望 419
参考文献 420
第十九章 全球变化下生物入侵对农业生态系统与粮食安全的影响 434
第一节 全球变化下我国重要农业外来入侵物种的发生趋势 434
一、入侵植物 434
二、入侵害虫 436
三、入侵病原微生物 438
第二节 全球变化下生物入侵对农业生态系统的影响 441
一、生物入侵对农业生态系统的影响 441
二、生物入侵对农业生产的影响 445
第三节 全球变化下生物入侵对粮食安全的影响 447
一、生物入侵对粮食生产的影响 447
二、全球变化下生物入侵对粮食安全的新挑战 448
第四节 加强全球变化下农业生物入侵管控 450
一、农业入侵物种野外智能化监测 451
二、农业入侵物种大数据平台建设 452
参考文献 455
第二十章 全球变化下生物入侵的经济影响 459
第一节 全球变化下生物入侵对经济的影响方式 459
一、全球生物入侵经济影响的动态变化 459
二、全球外来物种入侵经济损失评估 460
三、外来入侵物种资源化利用的经济效益 463
第二节 全球变化背景下的生物入侵经济学 464
一、基于InvaCost数据库的外来入侵物种经济损失核算 464
二、外来入侵物种防控的货币化评估体系 467
第三节 结论与展望 467
参考文献 468
第四篇 全球变化下生物入侵的应对
第二十一章 全球变化背景下生物入侵的应对对策及防控措施 473
第一节 将生物入侵管理纳入全球变化应对的整体框架 473
一、生物入侵与全球变化关系 473
二、完善生物入侵防控与全球变化应对法制建设 475
三、全球变化应对与生物入侵管理架构完善 480
四、全球变化背景下生物入侵全民防控网络建设 482
第二节 结合全球变化影响完善生物入侵风险分析体系 483
一、生物入侵风险分析概述 483
二、生物入侵风险分析进展 484
三、全球变化背景下生物入侵风险分析面临的挑战与对策 491
第三节 加强全球变化背景下入侵生物预警防控技术研发及应用 493
一、开展全国性普查,完善国家重点管控对象 493
二、结合传统技术与新兴技术,加强入侵物种的有效监测 494
三、结合传统技术与新兴技术,加强入侵物种的科学预警及防控 496
四、结合全球变化框架,建设入侵物种预警防控技术标准化体系 502
五、制定国家和地方行动计划,推进生物入侵预警防控方案落实 505
六、加强国际合作,建设生物入侵防控区域协作网络 505
第四节 缓解全球变化对入侵的影响,加强受损生境生态修复与效益评估 506
一、结合全球变化影响,厘清生态系统入侵受损趋势 506
二、入侵受损生境生态修复技术及应用 507
三、制定国家和地方行动计划,持续推进入侵受损系统重大生态修复工程实施 509
四、结合全球变化影响,开展生物入侵治理与生态修复工程的效果及效益评估 510
第五节 将全球变化应对和生物入侵防控纳入公民生态科学教育体系 511
一、结合全球变化与生物入侵科学,加强转化科学家人才培育体系建设 511
二、应对全球变化,防控生物入侵,加强公民生态科学教育 511
参考文献 512