海平面上升或开辟生物入侵新模式

如果未来海平面上升淹没大片沿海低地，形成新的潮间带、浅湾和湿地，这些“空白舞台”会迎来谁？人们通常会想到红树林、候鸟，或失去家园的沿海居民。但一项由中国科学家领衔的全球研究提出了一个此前被忽视的悬念：那些早已在潮间带和浅水区站稳脚跟的海洋外来动物，会不会借海水向内陆推进，建立新的入侵种群？

9月28日，相关成果以亮点推介论文形式在线发表于《自然-生态与演化》。由中国科学院南海海洋研究所研究员林强团队与北京师范大学国家安全与应急管理学院教授刘宣团队领衔，联合20余家国内外单位的研究首次明确警告：海平面上升或将开辟陆海交互作用带生物入侵的全新模式，其中河口附近区域将是最先面临入侵风险的“高风险前线”。

“海平面上升改变的不只是海岸线的物理形态，侵蚀的不仅是原来陆栖动物的家园，更可能改变全球生物入侵的分布版图。”论文共同通讯作者刘宣对《中国科学报》表示，这一发现为深入探究全球变化背景下岛礁外来物种入侵风险与生态安全提供了基础科学支撑，对构建面向岛礁的早期物种入侵评估与预警策略具有重要指导意义。

海平面上升的影响远不止“土地被淹没”

外来物种入侵已成为当前导致全球生物多样性下降、经济损失加剧，同时威胁野生动植物与人类公共健康的核心全球化生态问题。伴随气候变化持续推进，外来物种入侵的动态演化正呈现出复杂的新特征，及时揭示这些变化规律，对提前规避入侵带来的各类危害至关重要。

林强（前排左三）团队合影。受访者供图，下同

“过去围绕气候变化下生物入侵动态预警的大量研究，焦点大多集中在温度和降水变化的影响上，海平面上升这一关键变量长期被忽略。”论文共同第一作者、中国科学院南海海洋研究所研究员张志新告诉《中国科学报》。

作为气候变化引发的核心全球性效应之一，海平面上升理论上能够为已成功入侵的海洋外来物种，进一步向内陆新生淹没区扩散开辟全新的定殖空间。但长期以来，如何精准评估未来不同海平面上升情景下，海洋外来物种在新生淹没区的生境适宜性，进而系统揭示陆海交互作用带的潜在入侵风险，始终缺乏前瞻性和系统性的科学探索。

在国家自然科学基金和国家重点研发计划等项目联合资助下，研究团队组建了覆盖生物入侵、气候变化、海平面上升、生态位模型构建、地球大数据云计算等多个领域的国际合作网络，开展跨学科联合攻关。

“此前的相关研究始终没有回答一个关键问题：当海水逐步淹没原有沿海陆地，已经定殖的海洋外来物种到底能不能在这些新生境中成功建立种群？这些入侵风险会在什么时间、哪些区域集中出现？”论文共同第一作者、中国科学院动物研究所博士后闫卓表示，这项研究的核心初衷，正是系统评估这些风险在全球范围内可能发生的时空分布，为构建早期预防策略提供科学依据。

研究同时指出，河口区域将面临尤为严峻的入侵威胁——这类区域天然连接陆地与海洋，同时也是人类活动的核心密集区。这些长期受到高强度人为干扰的环境，极有可能成为海洋入侵者向内陆淹没区扩张的关键“踏脚石”。进而，这些入侵物种可能会决定这些新生生态系统的长期演化轨迹，还会通过生态溢出效应影响渔业生产力、滨海休闲产业等各类生态系统服务，对后续海岸带入侵物种防治造成巨大的经济损失。

换言之，海平面上升带来的绝非简单的“陆地变海洋”的物理变化，它在陆海交界地带通过塑造全新的交互作用带，将连片形成新的潮间带、浅水区和淹没湿地，对原有生态系统造成剧烈的环境扰动，而这恰恰将对通常较本土物种适应力更强的外来入侵物种提供等待已久的“定殖机会窗口”。

全球122种潜在“拓荒者”风险评估完成

为首次在全球尺度上系统探究这一潜在入侵风险，研究团队将研究对象聚焦于当前已成功定殖于潮间带或浅水区、具备快速占据新生淹没区潜力的122种海洋外来动物，对其在未来陆地淹没区的适宜生境分布开展了定量评估。

海洋外来物种入侵的传统模式及本研究提出的陆海交互作用带新模式。

张志新表示，这项研究从构思到发表历时7年。回顾研究过程，团队主要攻克了以下五个挑战：

第一步，是找出谁最可能成为“拓荒者”。研究团队以栖息地偏好与生活史特征为关键筛选指标，对各类海洋外来动物进行系统梳理，最终聚焦122种能够快速适应淹没区新生境的海洋外来动物，包括鱼类、珊瑚等。它们通常偏好潮间带和浅水栖息地，繁殖力强，具备快速占据陆地淹没区的潜力。

第二步，是摸清这些物种“已经在哪里站稳脚跟”。团队共收集4个生物多样性数据库和近3000篇文献资料，获取超过150万条物种分布记录。依托严格的文献考证，并与全球海洋入侵生物学专家开展多轮集体研判，剔除了缺乏文献佐证的分布记录，界定了物种的已知建群范围。

第三步，是判断未来海水可能淹没哪些沿海陆地。团队基于IPCC第六次评估报告的多模式评估结果，结合数字高程模型CoastalDEM，精准识别了本世纪两种气候情景下的未来海水淹没区。研究发现，在中等共享社会经济路径（SSP2-4.5）情景下，预计到2050年，约36万平方公里的沿海陆地将被海水淹没；到2100年，淹没面积将达到约55万平方公里，其中受影响最严重的区域集中在低纬度地区。

第四步，是预测这些淹没区是否适合外来海洋动物生存。生态位模型可以根据物种已知分布与环境条件的关系，判断某地是否具备适宜生境。但全球不同区域、不同物种的调查力度并不均衡，容易带来采样偏差。为此，团队对物种分布信息进行空间稀疏化处理，并引入目标群体背景选取方法，以降低采样不均导致的模型预测偏差。

第五步，也是非常关键的一步：如何科学量化未来哪些淹没区最可能被入侵？团队利用淹没区与毗邻海域直接相连的空间关系，提出了“临近海域预测替代”的分析框架——以每个淹没区直接毗邻的海域作为预测参照，将该海域的生态位模型预测结果外推至对应的淹没区。简单来说，如果一片未来会被淹没的陆地紧挨着已有外来海洋动物定殖的海域，那么这片新淹没区就很可能进入它们的“可及范围”。

未来超2/3淹没区将存在适宜入侵生境

最终分析结果为全球滨海生态安全敲响了警钟：到本世纪中后期，本研究中的外来海洋动物在已定殖海域所临近的2/3以上陆地淹没区，约29万至47万平方公里，都将有适宜生境分布。尤其集中在我国东南沿海、美国东部、墨西哥湾、巴西东北部、北海、几内亚湾、阿拉伯湾、孟加拉湾北部、巽他陆架以及澳大利亚北部等地区。

不同因子对122种海洋外来动物在淹没区适宜建群面积的影响。

研究团队还进一步构建了控制物种间系统发育关系的贝叶斯回归模型，解析哪些物种特征因素、淹没区附近人类活动因素、地理位置因素等可能影响未来淹没区适宜生境面积的大小。分析结果表明，河口附近淹没区是适宜外来海洋动物定殖的高风险栖息地区域，距离河口越近，未来适宜定殖的淹没区面积越大。

“这意味着，未来海平面上升后新生境入侵风险的空间分布并不均匀。”论文共同通讯作者林强指出，河口区连接陆海，是海洋物种进入新生陆地淹没区的天然通道；同时河口区人类活动密集，航运、养殖、港口和城市开发频繁，可形成数量更大、来源更多的促进外来物种入侵的繁殖体压力；而且河口区生态干扰程度高，本地群落抵抗外来物种入侵的能力可能被削弱。当海平面上升在这些区域制造出新的潮间带和浅水区时，已经定殖的外来海洋动物便可能沿着潮汐、水流和人类活动网络，向毗邻的淹没区扩散，成为外来海洋动物向内陆淹没区扩张的核心“跳板”。

研究最终显示，海平面上升将可能创建一条新的生物入侵模式。正如《自然-生态与演化》在对本项研究推介内容中的评论所言：该研究揭示了一条此前被忽视的生物入侵途径，并强调需要将海平面上升纳入未来外来物种入侵风险评估之中。

下一步，林强团队和刘宣团队将会继续密切合作，持续跟踪海陆交互作用带的栖息地动态变化、不断积累海洋外来物种入侵知识和基础数据、努力发展外来物种入侵风险预测技术，在本研究发现基础上不断追求和构建更加精细化的海陆交互作用带生物入侵预警框架。同时，团队建议应将早期入侵预警与长期系统监测结合起来，实时掌握入侵风险动态，并且应主动开展一些对已入侵物种的种群移除工作，及时减少繁殖体储量，并评估和缓解清除后对本土生态系统的遗留效应。

“把海平面上升因素全面纳入生物入侵风险评估，把监测窗口向前大幅前移，是我们在全球变化背景下应对外来物种入侵的全新前线上、在服务防治外来物种侵害的国家战略需求上、在响应构建人类命运共同体的行动实践上，依然可以牢牢把握的主动权。”林强如是说。