氣候變化背景下生物入侵研究態(tài)勢的文獻(xiàn)計量分析

摘要： 生物入侵嚴(yán)重威脅生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)健康，對全球環(huán)境、經(jīng)濟(jì)造成極大損失，而快速的氣候變化顯著影響外來生物的擴(kuò)散和入侵進(jìn)程。探討氣候變化背景下生物入侵研究態(tài)勢能夠從宏觀上把握該領(lǐng)域的國際研究現(xiàn)狀與熱點，為深入理解外來種入侵機(jī)制和制定合理的防治策略提供參考。該文基于最近27 a間（1990—2016年）科學(xué)文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫Web of Science中科學(xué)引文索引擴(kuò)展版（SCI-E）數(shù)據(jù)，利用TDA等統(tǒng)計工具對氣候變化下生物入侵方面的研究進(jìn)行了文獻(xiàn)計量分析。結(jié)果表明：27 a間共發(fā)表論文1 736篇，論文數(shù)量整體保持增長態(tài)勢，2009年開始進(jìn)入快速發(fā)展階段；該領(lǐng)域的研究涉及環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、生物多樣性保護(hù)、植物學(xué)等多個學(xué)科；澳大利亞莫納什大學(xué)Chown SL教授發(fā)文量最高（35篇）；美國的總發(fā)文量（708篇）和高被引、高影響因子論文數(shù)量均居世界首位；發(fā)文量最多的研究機(jī)構(gòu)是加利福尼亞大學(xué)（93篇），中國科學(xué)院發(fā)文量居世界第10位（27篇）；Biological Invasions是刊文量最大的學(xué)術(shù)雜志；物種分布模型、生物多樣性、全球變暖、風(fēng)險評估等是近年來該領(lǐng)域的研究熱點；中國共發(fā)表論文52篇，中國科學(xué)院是國內(nèi)最大的發(fā)文機(jī)構(gòu)，其中，動物研究所、武漢植物園、植物研究所的發(fā)文量居中科院科研系統(tǒng)前三名；中國在氣候變化下生物入侵領(lǐng)域的高被引、高影響因子論文數(shù)量及國際合作強度亟待提升。未來需重點關(guān)注氣候變化下生物入侵的預(yù)測與風(fēng)險評估、生物入侵與生物多樣性關(guān)系、入侵物種的系統(tǒng)進(jìn)化、入侵生態(tài)系統(tǒng)的多營養(yǎng)級關(guān)系、海洋生物入侵、生物入侵與人類健康等問題。

關(guān)鍵詞： 生物入侵， 氣候變化， 文獻(xiàn)計量， 態(tài)勢分析

中圖分類號： Q948.15文獻(xiàn)標(biāo)識碼： A文章編號： 10003142（2017）07093413

廣西植物37卷7期吳昊： 氣候變化背景下生物入侵研究態(tài)勢的文獻(xiàn)計量分析收稿日期： 20161209修回日期： 20170106

基金項目： 中國科學(xué)院知識創(chuàng)新工程重要方向項目（Y02A461H02）；中國科學(xué)院武漢植物園知識創(chuàng)新工程項目（Y455437H05） [Supported by Knowledge Innovation Program of Chinese Academy of Sciences（Y02A461H02）；Knowledge Innovation Program of Wuhan Botanical Garden （Y455437H05）]。

作者簡介： 吳昊（1986-），男，河南光山人，博士，講師，主要從事入侵生態(tài)學(xué)和群落生態(tài)學(xué)研究，（Email）wuhao86868686@163.com。A bibliometrical analysis of biological invasions

under the global climate change

WU Hao1， 2

（ 1. Wuhan Branch of National Science Library， Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430071， China；

2. Wuhan Botanical Garden， Chinese Academy of Sciences， Wuhan 430071， China）

Abstract： Biological invasions seriously threat the global biodiversity and ecosystem health， causing great losses to global environment and economy. However， rapid climate change could significantly affect the diffusion and invasion of alien species. To explore the development situation of biological invasions under climate change could be helpful for better understanding the status and hot spots in this field， and also the benefitial for understanding the invasion mechanism and making effective management measures. In our study， we studied the Web of Science （WOS） database for publications pertaining to the biological invasions under climate change between the years 1990—2016， we then used the Thomson Data Analyzer （TDA） to operate the systematic analysis. We found that there were total 1 736 published papers in recent 27 years. The number of publications increased annually， while it rapidly increased since 2009. This research area related to several subjects such as environmental science and ecology， biodiversity protection， botany， etc. Prof. Chown SL form Monash University had the largest amounts of publications. USA had the maximum total papers， highly cited and high impact factor papers. California University published the most papers among international research institutes， while the Chinese Academy of Science （CAS） ranked the 10th. Biological Invasions was the academic journal which had the largest publications. Recent studies focused primarily on topics related to species distribution models， biodiversity， global warming and risk assessment. China totally published 52 articles， Chinese Academy of Science had the largest amounts of papers， while Institute of Zoology， Wuhan Botanical Garden， Institute of Botany ranking Top 3 among the branch organizations of CAS. In the future， China should give more attentions on the high level research papers and international cooperation of biological invasions under climate change. In addition， we need to focus on prediction and risk assessment of alien species， relationships between biological invasions and biodiversity， system evolution of invaders， relationships among multiple trophic levels of invaded ecosystem， marine biological invasion， influence of invasion on human health， etc under a rapid global climate change.

Key words： biological invasions， climate change， bibliometrics， situation analysis

生物入侵嚴(yán)重威脅全球生態(tài)系統(tǒng)健康和物種多樣性，而全球化進(jìn)程進(jìn)一步加劇了入侵速度（吳昊和丁建清，2014）。近年來，氣溫上升、氮沉降加劇、CO2含量增加等極端氣候使得各國的經(jīng)濟(jì)、環(huán)境面臨嚴(yán)峻挑戰(zhàn)（魏一鳴等，2014）。在氣候變化背景下，外來物種通過生理適應(yīng)、生態(tài)位拓展、改變與天敵的互作關(guān)系等途徑來減少生物、非生物因素的制約，從而削弱本土群落抵抗性，加速其入侵進(jìn)程（Winder et al， 2011； Sorte et al， 2013）。氣候變化和生物入侵已經(jīng)成為全球變化的重要組件，顯著影響生態(tài)系統(tǒng)功能和全球環(huán)境質(zhì)量，引起廣泛關(guān)注（Thomas et al， 2004； kiritani， 2011）。但以往論文的研究對象多局限于某一入侵物種或特定區(qū)域，亟待從宏觀尺度上把握氣候變化下生物入侵研究的現(xiàn)狀及發(fā)展態(tài)勢。

文獻(xiàn)計量是一種借助文獻(xiàn)各種特征的數(shù)量， 采用數(shù)理統(tǒng)計等手段來描述、評價和預(yù)測科學(xué)技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢的方法（賀萍等，2009；陳晶等，2014）。通過文獻(xiàn)計量分析，賀萍等（2009）、陳寶明等（2016）發(fā)現(xiàn)北美和歐洲是生物入侵領(lǐng)域研究力量較強的地區(qū)，亞洲地區(qū)尚待加強；Qiu & Chen（2009）認(rèn)為全球五大洲在生物入侵領(lǐng)域的發(fā)文總量排名依次為美洲、歐洲、亞洲、大洋洲和非洲；魏一鳴等（2014）關(guān)于氣候變化的文獻(xiàn)計量則表明，生態(tài)脆弱性、自然災(zāi)害和水資源是近期的研究熱點。但迄今為止，關(guān)于氣候變化背景下生物入侵領(lǐng)域的文獻(xiàn)計量分析尚屬空白。本文旨在了解該領(lǐng)域的國際研究態(tài)勢，以期為其未來研究提供科學(xué)參考。

1數(shù)據(jù)來源與分析方法

1.1 檢索詞的選擇與檢索方式

本文數(shù)據(jù)來源于Web of Science（WOS）中的科學(xué)引文索引擴(kuò)展版（science citation index expanded， SCIE， 簡稱SCI），通過編寫檢索式來限定檢索范圍。根據(jù)SCI論文中關(guān)于 “生物入侵” 和 “氣候變化” 這兩個主題詞的常用英文寫法，編制檢索式：TS= [（biological invasions or biology invasions or bioinvasions or exotic species invasions or alien species invasions or nonnative species invasions or nonindigenous species invasions） and （climate change or climatic change or global climate change or global climatic change or climate variation or climatic variation or global climate variation or global climatic variation）]。共檢索1990—2016年氣候變化下生物入侵研究領(lǐng)域內(nèi)發(fā)表的SCI論文1 786篇，選擇類型為 “Article” 和 “Review” 的論文進(jìn)行分析，最終獲得1 736篇文獻(xiàn)（數(shù)據(jù)更新時間為2016年6月6日）。

1.2 數(shù)據(jù)處理

利用Thomson Data Analyzer（TDA）（6.5.20版）軟件對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行處理和分析。TDA是美國Thomson公司開發(fā)的專業(yè)分析工具，能夠?qū)?shù)據(jù)進(jìn)行深度挖掘并實現(xiàn)可視化。首先利用TDA對文獻(xiàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行挖掘和清洗，然后將數(shù)據(jù)按學(xué)科領(lǐng)域、論文發(fā)表年度、研究機(jī)構(gòu)、關(guān)鍵詞等信息進(jìn)行分類統(tǒng)計，并繪制國家合作、熱點關(guān)鍵詞等數(shù)據(jù)的關(guān)聯(lián)可視化圖。

2結(jié)果與分析

2.1 文獻(xiàn)數(shù)量年度分布特點

1990—2016年間，共發(fā)表關(guān)于氣候變化下生物入侵研究的SCI論文1 736篇，27 a以來，發(fā)文數(shù)量呈穩(wěn)態(tài)增長趨勢（圖1）。國際上從1990年開始有相關(guān)文獻(xiàn)出版，分別為 Gucinski H （美國環(huán)保局） 等人（1990）在Fisheries上發(fā)表的題為“Global climate change： Policy implications for fisheries”、Bond WJ （南非開普敦大學(xué)）和 Richardson DM （南非林業(yè)研究所）（1990）在South African Journal of Science上發(fā)表的題為“What can we learn from extinctions and invasions about the effects of climate change？”的論文（Bond & Richardson，1990；Gucinski et al， 1990）。這兩篇文章最早涉及氣候變化下的生物入侵。由圖1可知，2000年以前的發(fā)文數(shù)量較少，屬于萌芽階段；2000—2008年之間論文總量明顯增大，屬于起步階段；2009年至今，文獻(xiàn)數(shù)量急劇增加，研究進(jìn)入快速發(fā)展階段。尤其是近3 a，年度發(fā)文量超過200篇，表明氣候變化下的生物入侵研究已引發(fā)當(dāng)前國際社會廣泛關(guān)注。由于文獻(xiàn)檢索日期為2016年6月6日，該年文獻(xiàn)記錄尚不完整，因此2016年的發(fā)文量相比2015年有較大回落。

2.2 主要研究學(xué)科分布

表1按照發(fā)表論文的數(shù)量依次列出了1990—2016年氣候變化背景下生物入侵研究所涉及的前10名學(xué)科（按照 ISI 數(shù)據(jù)庫學(xué)科分類）。從學(xué)科分布來看，該研究是一個多學(xué)科交叉的領(lǐng)域，其內(nèi)容不僅涉及到宏觀學(xué)科，如：環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、生物多樣性保護(hù)、自然地理學(xué)；同時，也涉及研究對象比較精確的專業(yè)學(xué)科，如：植物科學(xué)、林學(xué)、動物學(xué)、海洋與淡水生物學(xué)；甚至滲透到微觀學(xué)科，如：進(jìn)化生物學(xué)、生物醫(yī)學(xué)等。其中，論文數(shù)量排在首位的學(xué)科為環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)（1 008篇），其發(fā)文量占總檢索文獻(xiàn)量在50%以上。由于多數(shù)論文同時涉及兩個或兩個以上的學(xué)科領(lǐng)域，故表1中各學(xué)科發(fā)文量總和高于總檢索量。

2.3 研究力量及刊文情況比較

2.3.1 發(fā)文作者分析氣候變化下生物入侵研究領(lǐng)域發(fā)文數(shù)量前10名學(xué)者名單依次為Chown SL（澳大利亞莫納什大學(xué)）、Hulme PE（新西蘭林肯大學(xué)）、Pysek P（捷克共和國科學(xué)院）、Richardson DM（南非斯坦陵布什大學(xué)）、Essl F（澳大利亞維也納大學(xué)）、Thuiller W（法國國家科學(xué)院）、Olden JD（美國華盛頓大學(xué)）、Bradley BA（美國馬薩諸塞州大學(xué)）、Kriticos DJ（澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)與研究組織）、Vila M（西班牙高等科研理事會）（表2）。其中，Chown SL發(fā)文量最高（35篇），Chown SL現(xiàn)任澳大利亞莫納什大學(xué)生物科學(xué)系教授，其主要研究方向為以下三點：（1）宏觀生理學(xué)：生物如何通過大規(guī)模的生理進(jìn)化來減緩環(huán)境變化的影響？（2）入侵生物學(xué)：探索外來入侵物種對各種形式生物多樣性的影響；（3）保護(hù)生物學(xué)：關(guān)注南極地區(qū)的物種及生態(tài)系統(tǒng)保護(hù)，特別是制定相應(yīng)的保護(hù)政策。

2.3.2 發(fā)文國家分析在67個發(fā)文國家中，發(fā)文量居前10名的國家依次為美國、澳大利亞、英國、德國、法國、西班牙、加拿大、南非、瑞士和新西蘭（表2）。其中，美國的發(fā)文數(shù)量居世界第一位（708篇），分別是是排名第2位澳大利亞（218篇）和第3位英國（207篇）發(fā)文量的3倍多，占總檢索文獻(xiàn)量的40.783%，表明美國在該研究領(lǐng)域處于主導(dǎo)地位；發(fā)文量前10名國家中，發(fā)達(dá)國家占據(jù)9個，說明發(fā)達(dá)國家在氣候變化下生物入侵領(lǐng)域的研究實力明顯高于發(fā)展中國家；此外，南非的發(fā)文量雖然只排名世界第8位，但其是最早涉及該研究領(lǐng)域的國家之一（Bond & Bichardson，1990），也是發(fā)文量前10名中唯一的發(fā)展中國家，反映出南非在氣候變化背景下生物入侵研究領(lǐng)域起步較早，并投入了較多的科研力量。

2.3.3 發(fā)文機(jī)構(gòu)分析按照全部作者統(tǒng)計，氣候變化下生物入侵領(lǐng)域發(fā)文量較多的10個機(jī)構(gòu)依次為美國加利福尼亞大學(xué)、南非斯坦陵布什大學(xué)、美國地質(zhì)調(diào)查局、西班牙高等科學(xué)委員會、美國林業(yè)局、美國華盛頓大學(xué)、美國科羅拉多大學(xué)、新西蘭林肯大學(xué)、捷克共和國科學(xué)院、中國科學(xué)院（表2）。以上10個科研機(jī)構(gòu)共發(fā)表論文439篇，占據(jù)總檢索文獻(xiàn)數(shù)量的1/4。美國加利福尼亞大學(xué)以93篇的發(fā)文量位居首位、南非斯坦陵布什大學(xué)發(fā)文量位居第2位（71篇）。其中，加利福尼亞大學(xué)發(fā)表的文章主要來自于其戴維斯分校和伯克利分校；斯坦陵布什大學(xué)發(fā)表的文章則主要來自其下屬的入侵生物卓越研究中心。在發(fā)文量前10名機(jī)構(gòu)中，美國所屬的單位占據(jù)了1/2，表明美國在此領(lǐng)域擁有較強的科研實力。此外，中國科學(xué)院作為除了南非斯坦陵布什大學(xué)之外另一發(fā)展中國家的科研機(jī)構(gòu)，居于發(fā)文量第10位（27篇），表明中國科學(xué)院在氣候變化下生物入侵研究領(lǐng)域也擁有一定的國際學(xué)術(shù)地位。

2.3.4 發(fā)文期刊分析1990—2016年刊載氣候變化下生物入侵領(lǐng)域論文數(shù)量前10名的國際期刊依次為Biological Invasions（IF=2.876，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)3區(qū)）、 Diversity and Distributions（IF=5.355，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)2區(qū)）、 PLoS One（IF=3.648，生物學(xué)3區(qū)）、 Global Change Biology（IF=8.708，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)1區(qū)）、 Global Ecology and Biogeography（IF=7.180，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)1區(qū)）、 Ecology Letters（IF=16.783，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)1區(qū)）、 Ecology（IF=6.155，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)2區(qū)）、 Conservation Biology（IF=5.199，環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)2區(qū)）、 Forest Ecology and Management（IF=3.153，農(nóng)林科學(xué)1區(qū)）、 Ecological Applications（IF=5.508，環(huán)

2.4 研究合作情況

利用TDA工具對發(fā)文國家及研究機(jī)構(gòu)的合作關(guān)系分別進(jìn)行關(guān)聯(lián)統(tǒng)計，并繪制關(guān)聯(lián)可視化圖（圖2，圖3）。圖中點的大小代表不同國家（機(jī)構(gòu)）發(fā)表文獻(xiàn)量的多少，點與點之間的連線及其距離代表了各國家（機(jī)構(gòu)）之間研究內(nèi)容的關(guān)聯(lián)程度，連線越粗，距離越近，則代表其相互之間的關(guān)聯(lián)程度就越高（邢穎等，2010）。

2.4.1 國家合作以中國與發(fā)文量前10名的國家進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，結(jié)果如圖2所示。前10名國家之間在氣候變化下生物入侵研究領(lǐng)域存在較為密切的合作關(guān)系，其中，美國與除南非之外的其余8個國家存在很強的合作關(guān)系，其最密切的合作成員是加拿大；新西蘭、英國、法國、澳大利亞與其它國家之間均存在很強的合作關(guān)系；英國—法國—西班牙、新西蘭—瑞士—德國、美國—加拿大—澳大利亞分別形成3個密切合作的小區(qū)域；南非雖然其它國家之間也存在合作關(guān)系，但其關(guān)聯(lián)程度不高，尤其是與瑞士、德國、加拿大之間的合作強度較弱；中國僅與美國、加拿大、澳大利亞3個國家之間存在合作關(guān)系，其最密切的合作成員國是美國。

2.4.2 研究機(jī)構(gòu)合作對發(fā)文量前20名的國際科研機(jī)構(gòu)合作情況進(jìn)行關(guān)聯(lián)分析，由圖3可知，美國的9所機(jī)構(gòu)之間均存在較為密切的合作，發(fā)文量居首位的加利福尼亞大學(xué)與斯坦福大學(xué)合作關(guān)聯(lián)度最高；蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院、澳大利亞昆士蘭大學(xué)也與美國的部分機(jī)構(gòu)存在合作關(guān)系；發(fā)文量第2位的南非斯坦陵布什大學(xué)與捷克、德國、英國和新西蘭等國家的科研機(jī)構(gòu)具有較高的合作關(guān)聯(lián)度，其最密切的合作對象是捷克布拉格查爾斯大學(xué)；中國科學(xué)院雖然發(fā)文量居世界第10位，但與其它科研機(jī)構(gòu)之間無密切合作關(guān)系；此外，法國科學(xué)院的科研活動也相對獨立。

2.5 熱點關(guān)鍵詞

關(guān)鍵詞能夠?qū)ξ恼轮黝}進(jìn)行高度概括和精煉，高頻次的關(guān)鍵詞可以看作是該領(lǐng)域最新的研究熱點（曹永強等，2016；唐霞和張志強，2016）。使用TDA工具對氣候變化下生物入侵領(lǐng)域的文獻(xiàn)進(jìn)行關(guān)鍵詞統(tǒng)計。由于英文關(guān)鍵詞存在多詞同意現(xiàn)象，因此對含義相同或相近的詞進(jìn)行合并。如：“exotic species”、“alien species” 、“introduced species”都是外來物種的意思，統(tǒng)一采用“exotic species”，得出頻次居于前20名的高頻關(guān)鍵詞（表3）。外來物種、氣候變化、生物入侵、物種分布模型（頻次≥100）是當(dāng)該領(lǐng)域的研究核心；此外，生物多樣性、全球變暖、風(fēng)險評估等問題（頻次≥40）也是當(dāng)前的研究熱點。按照20個高頻關(guān)鍵詞的屬性可以劃分為三大類：（1）入侵機(jī)制（10個詞）：外來物種、氣候變化、全球變暖、干擾、繁殖體壓力、適應(yīng)性、生物地理學(xué)、火、物候?qū)W、表型可塑性。（2）入侵效應(yīng)（6個詞）：生物入侵、生物多樣性、擴(kuò)散、分布區(qū)擴(kuò)展、競爭、滅絕。（3）入侵防治（4個詞）：物種分布模型、風(fēng)險評估、保護(hù)、管理。氣候變化下的生物入侵機(jī)制引起較大關(guān)注。

以20個高頻關(guān)鍵詞繪制關(guān)聯(lián)可視化圖（圖4），圖4中圓點大小代表關(guān)鍵詞的中心度，點與點之間連線長短及粗細(xì)代表關(guān)聯(lián)程度的強弱。由圖4可知，“外來物種”和“氣候變化”這兩個詞居于關(guān)聯(lián)圖的核心位置，與其它關(guān)鍵詞之間存在一定的關(guān)聯(lián)度；“全球變暖—生物多樣性”、“氣候變化—外來物種”、“繁殖體壓力—生物入侵”形成三組關(guān)聯(lián)性較強的詞對； 直接影響“外來物種”的詞主要有“氣候變化” 、“全球變暖”、“干擾”和“適應(yīng)性”，而直接影響“生物入侵”的詞主要是“繁殖體壓力”和“生物地理學(xué)”；“氣候變化”和“全球變暖”并未直接對“生物入侵”產(chǎn)生較強影響，它們可能通過影響“外來物種”而最終導(dǎo)致生物入侵。

2.6 高影響力論文

2.6.1 高被引論文1 736篇論文中，總被引次數(shù)前10名的論文如表4所示。其中，由Hooper et al（2005）發(fā)表在Ecological Monographs上的文章總被引次數(shù)（2 550次）和年均被引次數(shù)（213次）均居于首位，該綜述論文詳細(xì)分析了“人類活動—氣候變化—生物入侵和滅絕-生物多樣性”的四級反應(yīng)鏈（Hooper et al， 2005）。10篇高被引論文的研究內(nèi)容涉及氣候變化下生物入侵與物種多樣性、群落可入侵性、森林系統(tǒng)破碎化與抗性、可利用性資源競爭等多個方面。在10篇文章中，有7篇論文的發(fā)文機(jī)構(gòu)均為美國的大學(xué)，表明美國在該領(lǐng)域的學(xué)術(shù)影響力遠(yuǎn)高于其它國家。此外，巴拿馬、澳大利亞和英國也分別發(fā)表了1篇被引率較高的文章。

2.6.2 高影響因子論文根據(jù)檢索結(jié)果，1990—2016年氣候變化下生物入侵領(lǐng)域的5篇高影響因子論文分別發(fā)表在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature（美國、英國各1篇）和Science（美國、英國和瑞士各1篇）上（表5）。其中，美國學(xué)者發(fā)現(xiàn)氣候變暖能夠延緩入侵樹種的老葉衰落時間，從而促使其積累更多的生物量（Fridley， 2012）；此外，美國學(xué)者還發(fā)現(xiàn)氮沉降、CO2濃度上升等氣候變化事件能夠促使入侵者與生境之間形成反饋調(diào)節(jié)，加速全球生物群的同質(zhì)化（Stuart et al， 1997）。英國學(xué)者發(fā)現(xiàn)CO2濃度上升會加速海洋的酸化，為入侵的水生動物提供了生態(tài)避難所，從而威脅海洋系統(tǒng)中的本土生物多樣性（HallSpencer et al， 2008）；英國學(xué)者還認(rèn)為入侵者比本土種更能適應(yīng)環(huán)境變化帶來的擾動，由于存在這種 “生物惰性”（biological inertia）而加劇了本土物種的滅亡（Willis & Birks，2006）；瑞士學(xué)者則通過氣候生態(tài)位測驗，認(rèn)為氣候變化并未在大尺度空間上顯著影響入侵物種的生態(tài)位（Petitpierre et al， 2012）。

2.7 中國的發(fā)文概況

近25年以來，中國在氣候變化背景下生物入侵研究領(lǐng)域發(fā)表的SCI論文共52篇。其中，最早是由張知彬（中科院動物研究所）等發(fā)表在Integrative Zoology上（Zhang et al， 2006）、以及李邁和（中科院成都山地災(zāi)害與環(huán)境研究所）等發(fā)表在Journal of Integrative Plant Biology上的文章（Li et al， 2006）。國內(nèi)發(fā)文量最大的機(jī)構(gòu)是中國科學(xué)院（27篇），其中，動物研究所（6篇）、武漢植物園（5篇）、植物研究所（4篇）發(fā)表的文章數(shù)量居中科院科研系統(tǒng)前三位。此外，復(fù)旦大學(xué)（4篇）和中山大學(xué)（4篇）發(fā)文量也相對較大。

中國在氣候變化下生物入侵領(lǐng)域SCI論文發(fā)文量較多的期刊為PLoS ONE（7篇）和Biological Inva

Chinese meaning1401Exotic species外來物種1131Conservation保護(hù)2376Climate change氣候變化1228Propagule pressure繁殖體壓力3353Biological invasions生物入侵1325Adaptation適應(yīng)性4109Species distribution models物種分布模型1424Biogeography生物地理學(xué)559Biodiversity生物多樣性1524Management管理649Global warming全球變暖1622Fire火740Risk assessment風(fēng)險評估1721Competition競爭839Disturbance干擾1821Phenology物候?qū)W938Dispersal擴(kuò)散1920Extinction滅絕1036Range expansion分布區(qū)擴(kuò)展2020Phenotypic plasticity表型可塑性sions （3篇）。中國學(xué)者（第一作者和通訊作者機(jī)構(gòu)均為中國機(jī)構(gòu)）發(fā)表的5篇較高影響因子SCI論文（5年JCR平均影響因子>6.0）分別為：中科院武漢植物園丁建清課題組在Global Change Biology上發(fā)表的關(guān)于氣候變暖改變?nèi)肭种参锱c其天敵昆蟲互作關(guān)系，從而加劇高緯度地區(qū)植物入侵態(tài)勢的文章（Lu et al， 2013）；此外，丁建清課題組還在Ecology Letters上發(fā)表了關(guān)于氣候變暖影響入侵生物—本土生物—生防天敵三級互作關(guān)系，從而加劇生物防治“非靶標(biāo)效應(yīng)”的文章（Lu et al， 2015）；中科院動物研究所李義明課題組在Ecology Letters上發(fā)表的關(guān)于地形異質(zhì)性、入侵區(qū)與原產(chǎn)地氣候相似性程度影響全球外來爬行類動物入侵進(jìn)程的論文（Liu et al， 2014）；清華大學(xué)楊軍課題組發(fā)表在Global Ecology and Biogeography上關(guān)于人類活動、氣候差異影響本土和入侵植物種類組成，導(dǎo)致城市生態(tài)系統(tǒng)生物同質(zhì)化的文章（Yang et al， 2015）；廈門大學(xué)張宜輝課題組發(fā)表在Ecology上關(guān)于“紅樹林-入侵植物互花米草”生態(tài)交錯帶對人類活動、全球氣候變化的響應(yīng)與反饋機(jī)制的文章（Li et al， 2014）。

3討論與結(jié)論

基于對SCI論文的計量分析，發(fā)現(xiàn)氣候變化背景下生物入侵研究領(lǐng)域具有以下特征：1990—2016年間論文數(shù)量整體保持增長態(tài)勢，2009年開始進(jìn)入迅速發(fā)展期；該領(lǐng)域涉及環(huán)境科學(xué)與生態(tài)學(xué)、生物多樣性保護(hù)等多個學(xué)科；澳大利亞莫納什大學(xué)Chown SL教授發(fā)文量最高；美國加利福尼亞大學(xué)是發(fā)文總量最多的機(jī)構(gòu)，中國科學(xué)院發(fā)文總量居世界第10位；Biological Invasions是發(fā)文量較大的期刊；歐、美等國家間存在較為密切的合作關(guān)系，而中國在此領(lǐng)域的國際合作較弱；物種分布模型、生物多樣性、全球變暖、風(fēng)險評估等是近年來氣候變化下生物入侵領(lǐng)域的研究熱點；中國科學(xué)院是國內(nèi)最大的發(fā)文機(jī)構(gòu)，其次為復(fù)旦大學(xué)和中山大學(xué)。

氣候變化是生物入侵的強有驅(qū)動力，在未來，全球變暖、氮沉降加劇、降雨帶北移、二氧化碳濃度上升等氣候變化趨勢將持續(xù)進(jìn)行（丁一匯和王會軍，2016）。氣候變化驅(qū)動的外來種入侵效應(yīng)比某個入侵種單一引起生態(tài)系統(tǒng)功能變化的作用要大（Gedan & Bertness，2009），且大多數(shù)入侵物種具備快速遷移的能力，它們將利用氣候變化提供的新環(huán)境大量繁殖和擴(kuò)散，進(jìn)一步加劇入侵威脅。氣候變化下的生物入侵研究遠(yuǎn)超過單一科學(xué)范圍，甚至可上升至政治議題（Occhipintiambrogi & Savini，2003），值得國際社會廣泛關(guān)注。中國幅員遼闊，跨越50個緯度和5個氣候帶，多樣的氣候條件更有利于外來物種入侵。中國入侵種已達(dá)529種，是全球遭受入侵危害最為嚴(yán)重的國家之一。對于中國而言，應(yīng)加強對加利福尼亞大學(xué)等優(yōu)秀國際機(jī)構(gòu)關(guān)于氣候變化下生物入侵研究動態(tài)的關(guān)注，特別是南非斯坦陵布什大學(xué)入侵生物研究中心，其在該領(lǐng)域的科研成績卓越，且南非與中國同屬發(fā)展中國家，加強與該機(jī)構(gòu)交流合作并借鑒其科研經(jīng)驗或有助于快速提升我國在此研究領(lǐng)域的科研水平。

經(jīng)過27 a的發(fā)展，國際生物入侵研究領(lǐng)域取得了諸多重要進(jìn)展。但在全球氣候變化背景下， 外來生物將凸顯出形式更為多樣的入侵過程并為生物入侵研究帶來新的挑戰(zhàn)（吳昊和丁建清，2014）。因此，未來該領(lǐng)域的研究內(nèi)容仍應(yīng)重點關(guān)注以下幾個方向：

（1）氣候變化下生物入侵的預(yù)測與風(fēng)險評估。全球變暖、二氧化碳上升、氮沉降等氣候條件的改變導(dǎo)致棲息地生境及生態(tài)系統(tǒng)屬性發(fā)生變化，進(jìn)而增加群落的可入侵性；同時，氣候變化也會顯著影響外來種的生理、生態(tài)屬性（Bradley et al，2010）。因此，利用基于生境適宜性評價的各類生態(tài)模型對入侵物種潛在分布區(qū)進(jìn)行預(yù)測、并建立完整的入侵風(fēng)險評估框架體系，深入探討生物入侵與微生境之間的反饋作用、制約入侵進(jìn)程的非生物因子之間的交互作用以及不同生態(tài)系統(tǒng)對生物入侵響應(yīng)的差異性，將有利在快速的氣候變化背景下制定切實有效的生物入侵防治管理措施（Diez et al， 2012；Sorte et al， 2013；Vicente et al， 2016）。此外，生態(tài)模型的建立也要充分考慮不同外來物種在其整體入侵進(jìn)程中的差異性（傳播、建群力度以及大時空尺度上的種群變化模式）（Chapman et al， 2016）。

（2）氣候變化下生物入侵對本土生物多樣性的影響。氣候變化可能導(dǎo)致入侵物種的生態(tài)位拓展，加劇其與本土物種的種間競爭，威脅本土物種多樣性（Camenen et al， 2016；Wu et al， 2016）；同時氣候變化也可能增加入侵生物的繁殖體壓力、消除其“基因瓶頸”效應(yīng)，擾亂本土群落中物種的時空分布格局（Simberloff，2009），并加劇外來種與本土種的雜交幾率，顯著降低本土生物的基因多樣性（Chown et al， 2015）。對于兩棲爬行類入侵動物而言，其入侵熱點與全球范圍內(nèi)生物多樣性水平較高的地理區(qū)域相重疊，且在氣候變化背景下，這些外來種的潛在入侵風(fēng)險區(qū)域會擴(kuò)展至高緯度地區(qū)（Li et al， 2016）。因此，探討氣候變化下生物入侵-生物多樣性關(guān)系有利于制定優(yōu)先保護(hù)措施以減輕外來物種的入侵危害。

（3）氣候變化對入侵物種基因變異及其系統(tǒng)進(jìn)化的影響。盡管已有研究表明入侵物種的種群遺傳多樣性較低，但僅限于基因片段甲基化修飾等解釋（Gao et al， 2010），而較少涉及氣候變化對入侵物種在大時空尺度上生物地理學(xué)模式的影響。運用分子測序、擴(kuò)增片段長度多態(tài)性等技術(shù)手段對比外分析氣候變化對外來入侵物種遺傳變異的影響，探究氣候因子在其進(jìn)化及系統(tǒng)發(fā)育過程中的作用，可進(jìn)一步揭示生物入侵的地理系統(tǒng)學(xué)特征，以反演外來物種的入侵史及預(yù)測入侵態(tài)勢（Hodgins et al， 2013）。

（4）氣候變化影響入侵生態(tài)系統(tǒng)的多營養(yǎng)級關(guān)系。地上-地下多營養(yǎng)級生物之間的相互作用顯著影響群落物種組成及其生物多樣性水平，尤其是對于入侵植物群落而言，應(yīng)深入理解氣候變化背景下寄主植物如何影響其地上地下天敵昆蟲生活史（如地上成蟲和地下幼蟲）、以及生防天敵如何影響本土與入侵植物的競爭關(guān)系，這對于預(yù)測入侵群落動態(tài)變化、以及評價生物因子對外來物種入侵風(fēng)險的作用至關(guān)重要（Van der Putten et al，2010；Lu et al， 2016）。此外，氣候變化導(dǎo)致入侵植物-根際微生物互作關(guān)系的改變也應(yīng)引起重視（Saha et al， 2016）。

（5）氣候變化與海洋生態(tài)系統(tǒng)的生物入侵。目前諸多學(xué)者已針對陸生入侵生態(tài)系統(tǒng)做了大量研究，但關(guān)于海洋生物入侵的問題研究甚少。近年來，氣候變化導(dǎo)致的海洋變暖、海水酸化等問題使得海洋系統(tǒng)的初級生產(chǎn)力、功能群、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)均發(fā)生顯著改變，如海水變暖會消除某些外來物種的低溫生殖障礙，從而加速海洋生物入侵（Aronson et al，2007； Occhipintiambrogi，2007）。

（6）氣候變化加劇生物入侵對人類健康的威脅。諸多外來入侵物種都是病菌的攜帶者或其媒介生物，快速的氣候變化可能導(dǎo)致這類有毒有害入侵者種群的大規(guī)模爆發(fā)和擴(kuò)散，從而加劇人類感染各類疾病的概率。如入侵種白紋伊蚊（Aedes albopictus）是登革病毒（dengue virus）的攜帶者，氣候變暖能夠促進(jìn)白紋伊蚊的產(chǎn)卵率及生長發(fā)育速率，增加其攜帶和傳播病毒的能力，進(jìn)而導(dǎo)致人群患上登革熱?。↙eisnham & Juliano，2012）。在氣候變化背景下，應(yīng)加大這些對人類健康存在巨大威脅的入侵生物的監(jiān)測與防治。

參考文獻(xiàn)：

ARONSON RB， THATJE S， CLARKE A， et al， 2007. Climate change and invasibility of the Antarctic benthos [J]. Ann Rev Ecol Evol Syst， 38：129-154.

BOND WJ， RICHARDSON DM， 1990. What can we learn from extinctions and invasions about the effects of climate change？ [J]. S Afr J Sci， 86（7-10）：429-433.

BRADLEY BA， BLUMENTHAL DM， WILCOVE DS， et al， 2010. Predicting plant invasions in an era of global change [J]. Trends Ecol Evol， 25（5）：310-318.

CAMENEN E， PORT AJ， MARTA BJ， 2016. American trees shift their niches when invading Western Europe： evaluating invasion risks in a changing climate. [J]. Ecol Evol， 6（20）：7263-7275.

CAO YQ， GUO M， LIU SR， et al， 2016. A bibliometrical analysis of recent research on ecological restoration [J]. Acta Ecol Sin， 36（8）：2442-2450. [曹永強， 郭明， 劉思然， 等. 2016. 基于文獻(xiàn)計量分析的生態(tài)修復(fù)現(xiàn)狀研究 [J]. 生態(tài)學(xué)報， 36（8）：2442-2450.]

CHAPMAN DS， MAKRA L， ALBERTINI R， et al， 2016. Modelling the introduction and spread of non-native species： international trade and climate change drive ragweed invasion [J]. Glob Change Biol，22：3067-3079.

CHEN BM， PENG SL， WU XP， et al， 2016. A bibliometric analysis of researches on topics related to the ecological damage caused by and risk assessments of exotic invasive species from 1995 to 2014 [J]. Acta Ecol Sin， 36（20）：1-6. [陳寶明， 彭少麟， 吳秀平， 等. 2016. 近20年外來生物入侵危害與風(fēng)險評估研究的文獻(xiàn)計量分析 [J]. 生態(tài)學(xué)報， 36（20）：1-6.]

CHEN J， ZHU YG， YONG W， et al， 2014. Status and trends of neurosciences research in China： Findings from comparatine analyses of publications in the past decade [J]. Chin Sci Bull， 59（23）：2310-2319. [陳晶， 朱元貴， 雍武， 等. 2014. 中國神經(jīng)科學(xué)領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢：基于WOS數(shù)據(jù)庫10年文獻(xiàn)計量分析 [J]. 科學(xué)通報， 59（23）：2310-2319.]

CHOWN S， HODGINS KA， GRIFFIN PC， et al， 2015. Biological invasions， climate change and genomics [J]. Evol Appl， 8（1）：23-46.

DIEZ JM， DANTONIO CM， DUKES JS， et al， 2012. Will extreme climatic events facilitate biological invasions？ [J].Front Ecol Environ， 10（5）：249-257.

DING YH， WANG HJ， 2016. Newly acquired knowledge on the scientific issues related to climate change over the recent 100 years in China [J]. Chin Sci Bull， 61（10）：1029-1041. [丁一匯， 王會軍， 2016. 近百年中國氣候變化科學(xué)問題的新認(rèn)識 [J]. 科學(xué)通報， 61（10）：1029-1041.]

FRIDLEY JD， 2012. Extended leaf phenology and the autumn niche in deciduous forest invasions [J]. Nature， 485（7398）：359-364.

GAO LX， GENG YP， LI B， et al， 2010. Genomewide DNAmethylation alterations of Alternanthera philoxeroides in natural and manipulated habitats： Implications for epigenetic regulation of rapid responses to environmental fluctuation and phenotypic variation [J]. Plant Cell Environ， 33：1820-1827.

GEDAN KB， BERTNESS MD， 2009. Experimental warming causes rapid loss of plant diversity in New England salt marshes [J]. Ecol Lett， 12（8）：842-848.

GUCINSKI H， LACKEY RT， SPENCE BC. 1990. Global climate change： policy implications for fisheries [J]. Fisheries， 15（6）：33-38.

HALL-SPENCER JM， RODOLFO-METALPA R， MARTIN S， et al， 2008. Volcanic carbon dioxide vents show ecosystem effects of ocean acidification [J]. Nature， 454（7200）：96-99.

HE P， LU WR， LUO YQ， 2009. A bibliometric analysis on literatures of biological invasion [J]. J Beijing For Univ， 31（3）：77-83. [賀萍， 路文如， 駱有慶. 2009. 生物入侵文獻(xiàn)計量分析 [J]. 北京林業(yè)大學(xué)學(xué)報， 31（3）：77-83.]

HODGINS KA， LAI Z， NURKOWSKI K， 2013. The molecular basis of invasiveness： Differences in gene expression of native and introduced common ragweed （Ambrosia artemisiifolia） in stressful and benign environments [J]. Mol Ecol， 22：2496-2510.

HOOPER DU， CHAPIN FS， EWEL JJ， et al， 2005. Effects of biodiversity on ecosystem functioning：a consensus of current knowledge [J]. Ecol Monogr， 75（1）：3-35.

KIRITANI K， 2011. Impacts of global warming on Nezara viridula and its native congeneric species [J]. J Asi-Pac Entomol， 14：221-226.

LEISNHAM PT， JULIANO SA， 2012. Impacts of climate， land use， and biological invasion on the ecology of immature Aedes mosquitoes： Implications for La Crosse emergence [J]. EcoHealth， 9：217-228.

LI MH， KRUCHI N， GAO SP， 2006. Global warming： Can existing reserves really preserve current levels of biological diversity？ [J]. J Integr Plant Biol， 48（3）：255-259.

LI XP， LIU X， KRAUS F， et al， 2016. Risk of biological invasions is concentrated in biodiversity hotspots [J]. Front Ecol Environ， 14（8）：411-417.

LI ZJ， WANG WQ， ZHANG YH， 2014. Recruitment and herbivory affect spread of invasive Spartina alterniflora in China [J]. Ecology， 95（7）：1972-1980.

LIU X， LI XP， LIU ZT， et al， 2014. Congener diversity， topographic heterogeneity and human-assisted dispersal predict spread rates of alien herpetofauna at a global scale [J]. Ecol Lett， 17（7）：821-829.

LU XM， SIEMANN E， HE MY， et al， 2015. Climate warming increases biological control agent impact on a non-target species [J]. Ecol Lett， 18（1）：48-56.

LU XM， SIEMANN E， SHAO X， et al， 2013. Climate warming affects biological invasions by shifting interactions of plants and herbivores [J]. Glob Change Biol， 19（8）：2339-2347.

LU XM， SIEMANN E， HE MY， et al， 2016. Warming benefits a native species competing with an invasive congener in the presence of a biocontrol beetle [J]. New Phytol， 211：1371-1381.

OCCHIPINTI-AMBROGI A， SAVINI D， 2003. Biological invasions as a component of global change in stressed marine ecosystems [J]. MarPoll Bull， 46（5）：542-551.

OCCHIPINTI-AMBROGI A， 2007. Global change and marine communities： Alien species and climate change. [J]. MarPoll Bull， 55：342-352.

PETITPIERRE B， KUEFFER C， BROENNIMANN O， et al， 2012. Climatic niche shifts are rare among terrestrial plant invaders [J]. Science， 335（6074）：1344-1347.

QIU H， CHEN YF， 2009. Bibliometric analysis of biological invasions research during the period of 1991 to 2007 [J]. Scientometrics， 81（3）：601-610.

SAHA M， WIESE J， WEINBERGER F， et al， 2016. Rapid adaptation to controlling new microbial epibionts in the invaded range promotes invasiveness of an exotic seaweed [J]. J Ecol 104：969-978.

SIMBERLOFF D， 2009. The role of propagule pressure in biological invasions [J]. Ann Rev Ecol Evol Syst， 40：81-102.

SORTE CJB， IBANEZ I， BLUMENTHAL DM， 2013. Poised to prosper？ A cross-system comparison of climate change effects on native and non-native species performance [J]. Ecol Lett， 16（2）：261-270.

STUART CHAPIN III F， WALKER BH， HOBBS RJ， et al， 1997. Biotic control over the functioning of ecosystems [J]. Science， 277（5325）：500-504.

TANG X， ZHANG ZQ， 2016. A bibliometrical analysis of oasis research [J]. Acta Ecol Sin， 36（10）：1-8. [唐霞， 張志強. 2016. 基于文獻(xiàn)計量的綠洲研究發(fā)展態(tài)勢分析. 生態(tài)學(xué)報， 36（10）：1-8.]

THOMAS CD， CAMERON A， GREEN RE， et al， 2004. Extinction risk from climate change [J]. Nature， 427（6970）：145-148.

VAN DER PUTTEN WH， MACEL M， VISSER ME， 2010. Predicting species distribution and abundance responses to climate change： why it is essential to include biotic interactions across trophic levels [J]. Phil Trans R Soc B， 365：2025-2034.

VICENTE JR， ALAGADOR D， GUERRA C， et al， 2016. Costeffective monitoring of biological invasions under global change： a model-based framework [J]. J Appl Ecol， 53：1317-1329.

WEI YM， YUAN XC， WU G， et al， 2014. Climate change risk assessment： A bibliometric analysis based on Web of science [J]. Bull Natl Nat Sci Found Chin， 5： 347-356. [魏一鳴， 袁瀟晨， 吳剛， 等， 2014. 氣候變化風(fēng)險評估研究現(xiàn)狀與熱點：基于Web of Science的文獻(xiàn)計量分析 [J].中國科學(xué)基金， 5：347-356.]

WILLIS KJ， BIRKS HJB， 2006. What is natural？ The need for a longterm perspective in biodiversity conservation [J]. Science， 314（5803）：1261-1265.

WINDER M， JASSBY AD， NALLY RM， 2011. Synergies between climate anomalies and hydrological modifications facilitate estuarine biotic invasions [J]. Ecol Lett， 14（8）：749-757.

WU H， DING JQ， 2014. Recent progress in invasion ecology [J]. Chin Sci Bull， 59（6）：438-448. [吳昊， 丁建清. 2014. 入侵生態(tài)學(xué)最新研究動態(tài) [J]. 科學(xué)通報， 59（6）438-448.]

WU H， ISMAIL M， DING JQ， 2017. Global warming increases the interspecific competitiveness of the invasive plant alligator weed， Alternanthera philoxeroides [J]. Sci Total Environ， 575：1415-1422.

XING Y， KONG HM， LIU TX， 2010. A bibliometrical analysis of status on ecology research in China based on SCI database [J]. Ecol Environ Sci， 19（2）： 447-452. [邢穎， 孔紅梅， 劉天星. 2010. 基于SCI 發(fā)文的中國生態(tài)學(xué)研究態(tài)勢文獻(xiàn)計量分析 [J]. 生態(tài)環(huán)境學(xué)報， 19（2）：447-452.]

YANG J， LA SORTE FA， PYEK P， et al， 2015. The compositional similarity of urban forests among the worlds cities

is scale dependent [J]. Glob Ecol Biogeogr， 24（12）：

1413-1423.

ZHANG ZB， XIE Y， WU YM， 2006. Human disturbance， climate and biodiversity determine biological invasion at a regional scale [J]. Integr Zool， 1（3）：130-138.