当前世界环境

介绍

在不同的空间尺度上，植物多样性格局和组成受多种非生物因子和生物因子的影响。在地方尺度上，植物多样性和组成受到地球物理因素(即土壤、地形)、土地利用和生物相互作用的影响。在区域尺度上，植物群落受气候因素和生物地理过程的影响，如传粉媒介的作用和传播模式。¹像菲律宾这样的岛屿国家往往比大陆国家有更高的地方性。然而，这些岛屿也更容易受到生物入侵。^{2 - 4}生物入侵影响着全球的生物多样性。^{5 - 6}随着生态系统因人类活动而不断退化，生物入侵研究成为提高我们对外来入侵物种(IAS)繁殖压力、聚集时间和入侵模式的认识的主流话语，包括对入侵过程机制的理解取得了实质性进展。^{6 - 7}

外来入侵植物是指有意或无意引入的物种。^2、8在菲律宾，Sinohin和Cuaterno记录了自史前时代以来引入的大约475种iap。⁹iap的引进起源于西班牙-美洲统治时期的马来亚-波利尼西亚陆地边界(通过阿卡普尔科贸易)，其中可能包括一些常见的农作物。^{2 - 11}当有意引入这些iap时，也可能无意中引入有害物种，如杂草和土壤中的病原体。^8、12适宜的环境因子和不断升级的人为压力为iap的增殖提供了新的机会，导致土壤动力学、本地植物组成和其他生态系统过程的不利变化。^{13 - 14日}在这些iap激增的地方，由于土壤生物群之间的营养竞争和新寄生虫和病原体的引入，本地植物被取代，在最坏的情况下，被灭绝。^8、12、15

为了进一步了解原生植物群落对环境因子的响应和iap的扩散，研究人员在菲律宾宿务岛Manunggal山林区进行了以下研究:(a)测量并比较了菲律宾宿务岛Manunggal山入侵样地(Site 1)和相邻未入侵样地(Site 2)的不同环境因子(海拔、光照强度、土壤pH、土壤温度、降雨量和相对湿度);(b)确定选定的环境因素对站点1和站点2之间的本地和iap的影响，以及(c)确定iap对本地花卉物种的影响。

材料与方法

研究区域

Manunggal山位于菲律宾宿务岛巴兰班陡峭的山区。¹⁹它的总面积为500公顷，位于北纬10°27'39.41 "和东经123°46'50.72 "(图1)。自从根据共和国法案7586宣布作为中央宿务保护景观(CCPL)的一部分，国家综合保护区系统(NIPAS)法案，Manunggal山经历了许多变化和干扰。¹⁶记录到的最低温度是17ËšC，最高温度是32ËšC;年雨量最高达401.2毫米，但平均只有210.8毫米。¹⁷这个地方以交替的山丘为主，土壤中含有第三纪基性火成岩和火山灰。¹⁸在进行研究之前，从环境和自然资源部-第七区(denr -第七区)获得了免费许可证。

图1:菲律宾宿务岛Manunggal山(地图来源:宿务省政府，2018年) 点击此处查看图

选址和采样点的建立

摘要对菲律宾宿务岛Manunggal山的自然环境、植物种类和人为活动进行了调查。基于可比较的海拔、地形和气候因子以及人为活动的大小和强度，选择了2个研究点(Site 1和Site 2)。^20.站点1(入侵地块)是一个营地，在该地区发生了更多的人为活动。Site 2(毗邻未被入侵的地块)位于山顶，那里的人为活动不那么猖獗。在每个研究点建立100m × 50m的区域，放置3条100m样线，间距为10m。每个样带4个20m × 20m的样方从左或右交替布置，间隔20m，随机覆盖每个研究点。从6个样带中随机抽取24个样方进行抽样。

花的评估

采用横断面样方法对所有植物(本地和iap)种群进行描述性调查设计或总计数或普查。²¹每个样方确定了每个植物物种的名称以及人为活动的存在和类型。环境参数(海拔高度、土壤pH值、土壤温度和光照强度)“就地”确定，以确定其对本地和外来物种丰度和多样性的影响。

命名法

在这两个研究地点都没有收集外来和本地植物。大部分植物品种是在关键线人/当地村民的帮助下在野外鉴定的。(1)国际自然保护联盟(IUCN);(2)亚太森林入侵物种网络(APFISN);(3)全球入侵物种数据库(GISD);(4) Co的数字植物数据库，以验证两个研究地点存在的外来和本地植物物种的学名。林业专家在环境和自然资源部第七区(DENR-VII)对未确定的物种进行了拍摄，以供进一步鉴定。

植被分析

为了确定外来和本地植物物种的分类丰富度、均匀度和多样性，使用了以下公式:

物种丰度= (A物种总数/所有物种总数)× 100，其中ln =自然对数;S=遇到的物种数量。

物种丰富度= no。在每个样方中发现的物种;

物种多样性采用Shannon-Wiener指数(H’)²²：


式中:ni=个体数;N=物种总数

为了计算辛普森多样性指数，使用的公式为:

式中:ni=个体数;N=物种总数

为了计算均匀度，使用了以下方法:

H_马克斯=和式中:ln =自然对数;S=遇到的物种数量²³

Æ' = H / H_马克斯式中:H=香农指数(Pielou, 1966)

回归分析

为了检验作为预测因子的外来植物物种丰度与作为响应变量的本地植物物种丰度之间的关系，我们还采用了回归分析，公式如下:

Y = b₀+ b₁X₁+ b₂X₂+ b…_问X_问

式中:Y=响应变量;X₁, X₂X……_问=预测;b₀b₁b₂b…_问， =预测因子的偏回归系数。

此外，采用t检验来衡量和确定两个地点的环境参数的显著差异。采用Pearson相关分析检验两个地点环境参数之间的关系。它还用于反映环境与本地和外来植物组成之间的相关性。所有数据都经过Minitab Version 17处理。

结果与讨论

环境因素

表1显示，除土壤pH值外，其他所有环境因子如海拔高度(t= -14.11, p=0.000)、土壤温度(t=2.68, p=0.014)、光照强度(t= -2.61;P =0.016)。地盘2的海拔高度明显高于地盘1。随着海拔的升高，土壤温度显著降低(r= -0.441, p=0.031)，土壤pH值和光照强度显著升高(r=0.859, p=0.038;R =0.480, p=0.017)。这些关系可归因于马努格尔山复杂的地形和地质，植物覆盖的变化以及研究地点的人为活动程度(表3)。

花的组成、丰富度、丰度和多样性

就物种丰富度而言，站点1共有62种植物，其中iap 37种(59.67%)，本地种25种(40.32%)。站点2共有55种植物，iap 30种(54.55%)，本地种25种(45.45%)。而Site 2的IAP个体数量为32,504人(76.18%)，高于Site 1的10,165人(23.82%)。相反，站点1的原生植物丰度最高，为354株(60.10%)，站点2为235株(39.90%)。站点1的物种丰富度较高，但丰度较低，站点2的物种丰富度较低。在这两个样地，iap植物的物种丰富度和丰度明显高于本地植物。iap入侵的阶段包括(1)运输，(2)建立和(3)传播/入侵。^6日,25在入侵的第一阶段，人为活动(如土地耕作、贸易和旅游)决定了iap在低海拔地区的引进命运。⁶停留时间和繁殖压力是影响iap在其最新环境中引入和建立的因素。物种在该地区的停留时间越长，繁殖体在该地区逐渐建立起来的数量越多。^6日,26日这增加了在该地点建立新种群的可能性。⁶马努格尔山的iap丰富可归因于海拔较高的适宜环境因素。^{26 - 27日}

表4显示Site 1 (H ' = 2.76;D=0.10)的多样性高于Site 2 (H ' = 2.41;D = 0.11)。然而，似乎IAP对这两个站点的多样性贡献最大，尽管Site 1的IAP丰富度为37，高于Site 2的30。由于站点1受人类活动干扰较多，因此该站点外来植物物种丰富度较高也就不足为奇了。在站点1有更多的媒介(即人类、动物等)有意或无意地引入这些植物物种建立、生长和增殖的可能性更高。表3中的人为活动为许多人带来了社会和经济利益，可以促进iap的增加，从而促进整个生态系统的“入侵性崩溃”。²⁸香农多样性指数(H ')衡量样本区域的不确定性程度。如果多样性低，随机选择特定物种的确定性就高。如果它很高，那么就很难预测随机选择的个体的身份。这意味着结果值越高，场地越多样化;高多样性意味着高不确定性。H '包括物种丰富度和物种均匀度。因此，它不仅可以了解物种的数量，还可以了解物种的丰度在群落中所有物种中的分布情况。站点2的Pielou 'sevenness (PE)指数(PE=0.73)高于站点1的(PE=0.67)(表4)。本研究表明，在马努格尔山所有研究站点中，IAPs对本地植物的优势明显。作为次生林，大部分植物都是由政府引进重新造林，从而促进了IAPs的引进和建立。^{29 - 30日}菲律宾政府通过环境和自然资源部(DENR)加强了大多数森林生态系统的植树造林。然而，种植的大多数树木都是外来树木(例如:桃花macrophylla)用于重新造林，而Theobroma可可(巧克力)作为森林移民的生计来源。人为活动(即耕作、耕地、牲畜和家禽)加速了研究地点外来植物的建立、生长和增殖。iap数量的持续增加可能会改变森林群落结构和功能，从而威胁到马南嘎尔山的生态和环境意义。这可能最终导致该地区本地物种的随机灭绝。

辛普森多样性指数(Simpson’s diversity index, D)用于确定随机抽样的个体属于同一物种或非物种的任何类别的概率。结果值表明，最接近0的数字是无限变化的，而最接近1的值变化较小。在不考虑物种丰富度的情况下，Site 1 (D=0.10)的多样性高于Site 2 (D=0.11)，即Site 1的外来植物集中且占优势，有37种外来植物，而Site 2有30种外来植物。

正如在世界各地岛屿进行的类似调查所显示的那样，观察到的iap和本地植物在海拔上的分布因其生物地理来源和环境耐受性而异。^31-32研究证实，物种丰度、丰富度和多样性对海拔梯度有响应。^33-34IAPs和原生植物分布在梯度上的急剧减少或增加证实了海拔是促进或阻碍外来入侵的关键因素。³⁵Arteagaet al .,表明热带和亚热带植物种类随海拔的升高而增加。³⁶本地和外来植物物种的海拔分布在很大程度上与依赖于海拔的环境胁迫梯度有关。³⁷外来物种的成功和影响还取决于它们的生物学特性、生态系统的环境特征以及与接受群落的生物相互作用。²⁶亚历山大et al .,证实大多数外来植物物种首先到达低海拔地区，那里人为繁殖压力最大，并从那里自然或通过人类介导的活动向上传播。³⁸物种的逐渐增加，在高海拔地区发现的物种在低海拔地区也有最广泛的分布。³⁹

表1:菲律宾宿务岛Manunggal山各站点环境(气候和地理)参数的平均SE(括号内的最小值和最大值)和显著性差异(t检验和p值)。

备注:*** 0.001水平显著差异(双尾)** 0.01水平显著差异(双尾)

*显著差异在0.05水平(双尾)—无显著差异

表2:2016年10 - 11月菲律宾宿务岛Manunggal山Site 1和Site 2环境参数与植物组分的相关系数。

备注:*** 0.001水平显著差异(双尾)** 0.01水平显著差异(双尾)

*显著差异在0.05水平(双尾)—无显著差异。

表3:菲律宾宿务岛Manunggal山遗址1和遗址2记录的人类活动。

备注:***相关性在0.001水平显著(双尾)**相关性在0.01水平显著(双尾)。

*相关性在0.05水平上显著(双尾)——相关性不显著。

表4:马南嘎尔山第1和第2地点的本地和外来物种一览表; 宿务岛，菲律宾。 按此查看表格

备注:n种丰度;d -辛普森多样性指数

H’-Shannon-Weiner多样性指数;PE-Pielou的均匀度

备注:n种丰度;d -辛普森多样性指数

H’-Shannon-Weiner多样性指数;PE-Pielou的均匀度

外来植物入侵可能对站点1的本地植物丰度造成显著影响(F(1,10)=11.05, p= 0.009, R²= 52.48%， r²_调整= 47.75%)和(Coef=0.0331;SE Coef= 0.0104;t = 3.30;p = 0.009;VIF = 1.00)。根据表7和表9的结果，Site 2也观察到类似的影响，其中F (1,10)=9.67, p= 0.015, R²= 49.18%²_调整= 44.21%)和(Coef=0.0.0348;SE Coef= 0.0097;t = 2.91;p = 0.015;VIF = 1.00)。对过去引进的研究表明，iap的影响是复杂的，可以永久性地改变社区结构。⁵¹iap对全球本土植物群落构成威胁，特别是在这些群落受到干扰的地方。⁵²Site 1作为外来植物物种引进和建立的入口点。⁵³在动物驯化中，动物以草和水果为食，甚至主要充当种子传播者，协助花粉和种子的传播。⁵⁴科尔布et al .,也证明了在受到动物和人类高度干扰的地点，“abaka”制作和围栏是iap的有效载体。⁵⁵例如，物种压轴螈，软毛象,藿香conyzoides在Dogra的研究中，游戏似乎是全球范围内最受欢迎的iapet al .,。⁵⁴这些草本植物也是匍匐茎植物，一旦被引入并最终适应了环境，它们就会在该地区迅速蔓延。⁵⁶这些植物还拥有密集的大片宽叶幼苗，可以在水分充足、温度温暖、光照适中的地区生长。^{6, 39岁,49-50}这些iap对全球不同大陆的自然栖息地造成了广泛且不可预测的不可逆转的变化。⁵⁷例如,l·卡马拉它起源于热带美洲，在全国各地的森林、种植园、农田、干扰区、草原、湿地、河岸和城市地区都很常见。⁵⁸

结论和建议

显然，外来入侵植物和环境因素(即海拔、土壤温度和光照)可能对本地植物物种的种群成功产生消极、积极或中性的影响。这一结果可能与马努嘎尔山复杂的地形和地质、植物覆盖的变化以及两个研究点的人为活动程度有关。植被调查结果显示，在物种丰富度和丰度方面，两个站点均以外来植物占优势。在站点2，外来和本地植物丰度都对海拔高度有正响应，而对土壤pH值和光照强度有负响应。在站点1，只有本地植物丰度与海拔高度和土壤ph呈负相关。站点1和站点2的高入侵率可归因于猖獗的人为活动和有利的环境条件。如果不加以重视，这些外来植物将继续在马努格尔山繁殖，并进一步威胁到森林和草原以及附近地区的本地植物。因此，定期评估外来植物对本地植物多样性的负面影响，并加强人为活动，必须作为菲律宾宿务岛马侬加尔山剩余森林恢复和保护的未来方向和意义的基础。可持续的生物多样性保护项目也必须优先考虑，保护生物学家、农民、当地村民、政府和土地所有者应该共同规划、实施和监测这些项目。

鸣谢年代

我们还要感谢菲律宾宿务大学的Judith R. Silapan教授和Patricia Anne G. Nazareno博士以及DENR-VII的William Navares先生提出的宝贵意见和建议。这项工作是一篇硕士论文的一部分，由菲律宾高等教育委员会(CHED)和环境与自然资源部第七区(DENR-VII)提供资金支持。这项工作也得到了宿务师范大学热带生物与药理生物技术研究所。最后，感谢匿名审稿人对本文的改进提出的重要意见和建议。

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