生物入侵已成为全球最严重的环境问题之一,它能够破坏原有生态系统的结构与功能,给当地生态环境乃至经济发展造成巨大损失。外来生物入侵是指,人类活动有意或无意的将一个生态系统的物种引入另外一个生态系统,而这些外来物种在新的生态系统中获得足够的资源且失去天敌的制约,其种群开始无限制的扩张,对本地物种多样性产生严重威胁,甚至导致一些本土优势物种趋于灭绝。
一说到生物入侵,很多人都能想到动物入侵,例如小龙虾入侵中国,不过,对于植物入侵却没有切实体会。其实,植物入侵对生态系统造成的危害一点也不小。今天我们就聊聊荒漠地区如何防范、治理植物入侵。
为何荒漠地区遭遇植物入侵更危险?
确实,针对外来植物入侵的研究表明,外来植物入侵主要发生在气候适宜、资源丰富的生态系统中,而自然环境恶劣、交通不便、人类干扰较少的干旱、半干旱荒漠和沙区生态系统的植物入侵威胁相对较小。但是,随着经济的发展以及沙区资源的开发利用,加强了不同生态系统间的物质交换与流动,为外来植物入侵荒漠生态系统创造了条件。干旱区生态系统抗干扰能力弱,一旦被外来物种成功入侵,将会更容易遭受破坏,难以恢复。
荒漠地区如何预防植物入侵?生物土壤结皮(Biological soil crust, BSCs)作为沙地生态系统的“沙漠卫士”,可以有效地阻止外来物种的定居和生长,进而保护沙地生态系统不被外来入侵植物所破坏。
生物土壤结皮是由隐花植物如蓝藻、绿藻、地衣、苔藓类和土壤微生物以及相关的其他生物通过菌丝体、假根和分泌物等与表土层颗粒“胶结”而形成的具有独特结构和复杂生物体,其地表盖度能达到活体生物覆盖的40%以上,是荒漠系统地表景观的重要组成部分,被生态学家誉为“荒漠生态系统工程师”。
那么,这位“沙漠卫士”是怎么来抵御外来植物入侵的呢?
首先,生物土壤结皮在地表形成一层完整的结皮层,使外来植物种子传播到沙地生态系统后无法进入本地的土壤种子库,从而降低了种子的萌发率;此外,即使种子能够在土壤表面萌发,其幼根也难以扎进生物土壤结皮表层而导致幼苗死亡。
其次,有些种子能够通过自身特殊结构或者从生物土壤结皮的一些裂隙进入土壤而萌发,但由于生物土壤结皮比维管束植物具有更强的对贫瘠资源的竞争能力,尤其是其特殊的水分利用方式,能够降低外来植物的水分可用性,从而减少了外来植物定居的机会。最后,生物土壤结皮通过其特殊的生物(固碳、固氮)、物理(抗风蚀水蚀)、化学(增加有机质与养分含量)属性可以改善沙漠生态系统环境,增加本地物种多样性。
物种多样性的增加导致了外来植物可利用的资源减少,从而进一步阻碍了外来植物的入侵。