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研究人员监测南非两地区 PSHB 与森林生态系统的关系,发现其广泛入侵且危害加剧,为防治提供依据。
在广袤的森林世界里,树木们原本按照自然的节奏生长、繁衍,构建着生态平衡。然而,近年来,一些外来的 “不速之客” 打破了这份宁静,其中,多食性射孔蛀虫(Polyphagous Shot Hole Borer,PSHB;Euwallacea fornicatus)就是极具威胁的一员。它原产于东南亚,却在全球多地 “安营扎寨”,成为众多树木的 “噩梦”。
PSHB 是一种入侵性的粉蠹虫,它与一种真菌(Neocosmospora euwallaceae,此前称为 Fusarium euwallaceae)共生。雌性甲虫在钻入寄主树后,会释放这种真菌,真菌在树内生长,既能为甲虫提供食物,又会引发一种名为镰刀菌枯萎病(Fusarium dieback)的疾病,严重时可导致树木死亡。目前,PSHB 已在多个国家出现,对农业、城市树木和本土森林都构成了重大威胁。在南非,自 2017 年发现 PSHB 后,其扩散速度和对森林生态系统的影响备受关注,但此前关于它在自然森林生态系统中的研究十分有限。
为了深入了解 PSHB 在南非自然森林中的情况,来自南非比勒陀利亚大学、罗德斯大学、斯泰伦博斯大学等机构的研究人员(G. Townsend、M. Hill、B. P. Hurley、F. Roets)开展了一项研究。该研究成果发表在《Biological Invasions》上,为更好地防治 PSHB 提供了关键依据。
研究人员采用了多种技术方法来开展研究。首先是建立监测样地,在南非的西开普省(Western Cape)的南温带森林和夸祖鲁 - 纳塔尔省(KwaZulu-Natal)的沿海、红树林、沙地和沼泽森林中,共设立了 78 个永久监测样地。其次是数据收集,在 5 年的监测期内,每年对样地内胸径大于 30mm 的树木进行调查,记录树木的多项数据,包括胸径、树冠健康状况、与水源的距离等。同时,还会确认树木是否被 PSHB 侵染,若被侵染,则计数 PSHB 孔的数量。最后,利用广义线性混合模型(Generalized Linear Mixed Models,GLMMs)对数据进行分析,探究 PSHB 侵染模式、寄主偏好以及影响侵染严重程度的因素。
下面来看具体的研究结果:
- PSHB 侵染水平:在 5 年监测期内,PSHB 在 18 个监测点中的 15 个点以及所有监测的 5 种主要森林类型中均有记录。2023 年,78 个监测样地中有 48 个(60%)含有被侵染的树木,相比 2019 年增加了 23 个样地(29%)。共监测了 2313 棵代表 148 个物种的树木,其中 176 棵(7%)代表 43 个物种(以及 7 个未鉴定物种)的树木被 PSHB 侵染。夸祖鲁 - 纳塔尔省的侵染树木比例更高,且所有监测点都有 PSHB 存在;西开普省侵染树木比例较低,11 个监测点中有 8 个有 PSHB 存在。研究还发现,18 种物种是 PSHB 的 “胜任寄主”(competent hosts,即能够支持 PSHB 繁殖),8 种是 “致死胜任寄主”(kill-competent hosts,可被 PSHB 杀死),24 种可被真菌定植但不能支持 PSHB 繁殖,107 种在研究期间未显示出被 PSHB 攻击的迹象。
- 寄主偏好:寄主物种选择和利用:研究表明,PSHB 的侵染和钻孔数量与树木的相对丰度存在频率依赖关系。在 43 种被 PSHB 攻击的树种中,20 种的侵染树木比例统计上高于预期,13 种的 PSHB 钻孔比例高于预期。部分树种如 Afrocarpus falcatus、Albizia sp. 等似乎被 PSHB 优先选择,且这些树种中除了 Albizia sp. 和 Strychnos henningsii 外,其他已知为胜任或致死胜任寄主。一些目前未被记录为胜任寄主的树种,如 Ekebergia capensis 等,也似乎被优先攻击,这可能与系统发育限制有关。
- 寄主偏好:寄主科选择:PSHB 对特定植物科的侵染也存在频率依赖关系。在分析的 24 个植物科中,7 个科的 PSHB 侵染树木比例统计上高于预期,这些科包含 6 种致死胜任寄主和 9 种胜任寄主物种;17 个科的侵染树木数量符合预期。
- 影响个体树木侵染严重程度的因素:研究发现,胸径(diameter at breast height,dbh)、树冠健康状况(canopy health)、与地表水的距离(distance to surface water,dh?O)和年份对 PSHB 侵染有显著影响。胸径每增加 1cm,PSHB 计数增加 0.12%;树冠健康状况每增加 1%,PSHB 计数减少 2.4%;与最近水源的距离每增加 10m,PSHB 计数增加 0.02%;每年调查时,PSHB 孔计数平均增加 11%。
- 影响个体树木侵染概率的因素:年份对 PSHB 的存在与否有显著影响,每年个体树木被 PSHB 侵染的概率平均增加 7.6%。
- 影响样地中 PSHB 侵染树木比例的因素:距离源种群(distance to source population,dsp)、样地内寄主树的数量(number of host trees per plot,no_hosts)、树木密度(tree density,dens)和树种丰富度(tree species richness,spprich)对样地中 PSHB 侵染树木的比例有显著影响。距离 PSHB 源种群每增加 1km,样地中侵染树木的比例下降 48%;样地内寄主树数量每增加 1 棵,侵染树木比例增加 9.6%;树木密度每增加 1 棵,侵染树木比例下降 5%;树种丰富度每增加 1 种,侵染树木比例下降 9.7%。
综合研究结论和讨论部分,PSHB 对南非自然森林生态系统的威胁不容小觑。它能够侵染多种本土树种和科,随着时间推移,侵染树木数量和严重程度都在增加。尽管目前入侵速度看似较慢,但随着更多胜任寄主被侵染,其侵染速度可能加快。而且,PSHB 的入侵对森林生态系统功能和恢复力可能产生严重影响,例如导致树木死亡,影响森林的碳固定和储存能力,削弱森林提供的生态服务。
这项研究为理解 PSHB 在自然森林生态系统中的入侵机制提供了重要信息,也强调了持续监测入侵物种的重要性。研究结果有助于制定针对 PSHB 的管理策略,在保护森林健康和生态平衡方面具有重要意义。未来,还需要进一步研究 PSHB 与寄主树木之间的复杂相互作用,以及如何更有效地控制其扩散,以保护全球森林生态系统免受这一入侵物种的侵害。
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