森林病蟲(chóng)害生態(tài)學(xué)與生物多樣性保護(hù)的前沿研究

摘 要 森林病蟲(chóng)害是全球范圍內(nèi)的重要生態(tài)問(wèn)題，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性造成了嚴(yán)重的威脅。隨著人類(lèi)活動(dòng)的不斷擴(kuò)張和氣候變化的加劇，病蟲(chóng)害的影響日益加劇。文章綜述了生物多樣性維護(hù)在森林病蟲(chóng)害管理中的作用。

關(guān)鍵詞 森林病蟲(chóng)害；生態(tài)學(xué)；生物多樣性

中圖分類(lèi)號(hào)：S763"""""" 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A"" doi：10.13601/j.issn.1005-5215.2024.02.018

森林是地球上最重要的生態(tài)系統(tǒng)，不僅提供了重要的生態(tài)服務(wù)，還是地球上生物多樣性的關(guān)鍵儲(chǔ)備庫(kù)。然而，森林生態(tài)系統(tǒng)一直受到各種壓力的威脅，其中之一便是森林病蟲(chóng)害。森林病蟲(chóng)害包括各種病害、蟲(chóng)害和其他生物因素，對(duì)森林植被的健康和生態(tài)平衡產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。在全球范圍內(nèi)，病蟲(chóng)害已經(jīng)導(dǎo)致了大面積的森林凋零和生物多樣性喪失，隨著全球氣候變化的不斷發(fā)展，病蟲(chóng)害問(wèn)題正變得越來(lái)越復(fù)雜。

1 森林病蟲(chóng)害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的影響

1.1 真菌和病害

森林病害對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性產(chǎn)生顯著而復(fù)雜的影響，其中包括真菌和病害的傳播和暴發(fā)。真菌是森林生態(tài)系統(tǒng)中最常見(jiàn)的病原體，其引發(fā)的病害可能對(duì)森林植被產(chǎn)生災(zāi)難性的影響。首先，真菌引發(fā)的病害可以導(dǎo)致樹(shù)木的凋零和死亡，從而改變森林的結(jié)構(gòu)和組成。例如，白松枯萎病是一種由真菌引發(fā)的病害，曾經(jīng)對(duì)北美洲的白松造成毀滅性的危害，這些疾病導(dǎo)致了大規(guī)模的樹(shù)木死亡，對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性產(chǎn)生了嚴(yán)重影響。其次，真菌和病害的傳播不僅影響宿主樹(shù)木，還對(duì)其他生物多樣性元素產(chǎn)生間接影響。在森林中，許多生物種群依賴于特定的宿主植物，而病害和真菌的暴發(fā)可能導(dǎo)致宿主樹(shù)木的減少，從而對(duì)這些生物種群的棲息地和食物來(lái)源造成負(fù)面影響。對(duì)其他野生動(dòng)植物的生存條件也會(huì)造成嚴(yán)重威脅，尤其是那些高度依賴森林生境的物種。最后，真菌和病害引發(fā)的樹(shù)木凋零會(huì)影響森林生態(tài)系統(tǒng)的功能和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)。森林生態(tài)系統(tǒng)提供了多項(xiàng)關(guān)鍵生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)，包括空氣和水質(zhì)凈化、土壤保護(hù)、碳儲(chǔ)存和木材生產(chǎn)，病害引發(fā)的樹(shù)木凋零可能導(dǎo)致這些服務(wù)功能的降低，對(duì)人類(lèi)社會(huì)和生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重的負(fù)面影響。

1.2 森林害蟲(chóng)

昆蟲(chóng)害蟲(chóng)在森林生態(tài)系統(tǒng)中扮演著重要的角色，但它們也可以對(duì)生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)功能產(chǎn)生顯著負(fù)面影響。害蟲(chóng)以樹(shù)木和其他植物為食，威脅著森林植被的健康。首先，害蟲(chóng)的大規(guī)模暴發(fā)可能導(dǎo)致樹(shù)木的大面積死亡。例如，松毛蟲(chóng)、象甲等害蟲(chóng)已經(jīng)在全球范圍內(nèi)引發(fā)了重大的森林危機(jī)，對(duì)森林的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生了顯著影響。其次，害蟲(chóng)的侵害可能導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)功能的改變，樹(shù)木的減少和死亡可能降低生態(tài)系統(tǒng)的碳儲(chǔ)存能力，影響水循環(huán)和土壤質(zhì)量，以及減少野生動(dòng)植物的棲息地，這些影響可能導(dǎo)致整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定，影響生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和恢復(fù)力。最后，害蟲(chóng)的侵害還可能對(duì)生物多樣性產(chǎn)生負(fù)面影響。某些樹(shù)種可能對(duì)特定害蟲(chóng)具有天然的抗性，而其他樹(shù)種則容易受到侵害，可能導(dǎo)致某些樹(shù)種的數(shù)量減少，而其他樹(shù)種增多，從而改變了森林的物種組成。此外，某些野生動(dòng)物物種可能依賴于特定樹(shù)種作為食物或棲息地，它們的數(shù)量也可能受到影響。

2 生物多樣性維護(hù)在森林病蟲(chóng)害管理中的作用

2.1 抗性和抑制效應(yīng)

抗性多樣性指的是森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同植物和生物種群在面對(duì)病蟲(chóng)害時(shí)表現(xiàn)出的不同程度的耐受性。抑制效應(yīng)則是指生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)多種生物之間的相互作用，可以抑制害蟲(chóng)種群的暴發(fā)。首先，不同植物物種或個(gè)體在面對(duì)相同的病蟲(chóng)害壓力時(shí)，可能表現(xiàn)出不同程度的抗性。這種抗性差異可以降低某些害蟲(chóng)對(duì)特定植物的侵害，因?yàn)樗鼈儾蝗菀渍业竭m合的宿主，稱為“植物抗性多樣性”。保持多樣性的植物社群有助于減輕病蟲(chóng)害的暴發(fā)，因?yàn)樗鼈兲峁┝烁嗟倪x擇，使得害蟲(chóng)更難以對(duì)某一植物種群造成嚴(yán)重危害。因此，不同樹(shù)種的抗性差異可以在林業(yè)經(jīng)營(yíng)中予以應(yīng)用，以選擇更抗病蟲(chóng)害的樹(shù)種造林，減少病蟲(chóng)害引發(fā)的損失。

2.2 生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性

生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性指的是生態(tài)系統(tǒng)維持其結(jié)構(gòu)、功能和響應(yīng)能力，即使面對(duì)外部沖擊或變化也能保持相對(duì)不受影響的特性，生物多樣性在維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮著關(guān)鍵的作用，尤其是在抵抗病蟲(chóng)害暴發(fā)方面。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，不同樹(shù)種、植物、昆蟲(chóng)和其他生物種群之間的多樣性可以降低病蟲(chóng)害暴發(fā)的風(fēng)險(xiǎn)。因?yàn)槟承┖οx(chóng)可能對(duì)特定植物物種或樹(shù)種更具侵害性，但當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)有多種不同的宿主時(shí)，害蟲(chóng)往往難以專門(mén)攻擊某一物種，從而減輕了病蟲(chóng)害的暴發(fā)。此外，生物多樣性還有助于維持生態(tài)系統(tǒng)功能的穩(wěn)定性。生態(tài)系統(tǒng)功能包括生產(chǎn)力、食物鏈、養(yǎng)分循環(huán)和水循環(huán)等，病蟲(chóng)害的大規(guī)模暴發(fā)可能干擾這些功能，但多樣性豐富的生態(tài)系統(tǒng)更具恢復(fù)力，可以更快地適應(yīng)并恢復(fù)受損的功能。例如，一些樹(shù)種的減少可能會(huì)影響生態(tài)系統(tǒng)中的養(yǎng)分循環(huán)，但當(dāng)存在多個(gè)樹(shù)種時(shí)，其他樹(shù)種可以彌補(bǔ)養(yǎng)分的流失，從而保持養(yǎng)分循環(huán)的穩(wěn)定性。

2.3 生物控制

生物控制是指利用天敵和其他生物控制害蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)，一些昆蟲(chóng)、鳥(niǎo)類(lèi)、蜘蛛和其他小型動(dòng)物是害蟲(chóng)的天敵，它們以害蟲(chóng)為食，有助于維持害蟲(chóng)種群的平衡。這種自然的生物控制現(xiàn)象有助于減輕害蟲(chóng)對(duì)森林的侵害，而無(wú)須化學(xué)農(nóng)藥的使用，從而降低了環(huán)境污染的風(fēng)險(xiǎn)。其次，生物控制可以通過(guò)引入非本地的天敵來(lái)控制外來(lái)害蟲(chóng)的侵襲，這被稱為引入性生物控制，可以幫助管理外來(lái)害蟲(chóng)，因?yàn)樗鼈冊(cè)谛碌纳持锌赡軟](méi)有天敵限制其種群增長(zhǎng)。最后，生物控制有助于維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)中的生態(tài)平衡，可以減少對(duì)化學(xué)農(nóng)藥的依賴，從而降低對(duì)非目標(biāo)生物的不良影響。

2.4 遺傳多樣性

遺傳多樣性指的是森林生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)不同個(gè)體和種群之間的遺傳差異，這些差異對(duì)樹(shù)木的抗病蟲(chóng)害能力具有重要意義。首先，不同個(gè)體和種群之間的遺傳差異可能導(dǎo)致一些樹(shù)木個(gè)體對(duì)特定的病原體或害蟲(chóng)具有天然的抗性。這種抗性包括對(duì)害蟲(chóng)或病原體的抵抗力、快速的免疫反應(yīng)或其他生理機(jī)制。其次，遺傳多樣性有助于森林的適應(yīng)性增強(qiáng)，面對(duì)氣候變化和新的病蟲(chóng)害威脅時(shí)，樹(shù)木種群需要具備適應(yīng)性，以便在新環(huán)境中生存，遺傳多樣性提供了豐富的基因資源，使樹(shù)木能夠適應(yīng)不斷變化的環(huán)境條件。最后，遺傳多樣性有助于減少遺傳漂變和瓶頸效應(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)。如果森林中的樹(shù)木種群缺乏足夠的遺傳多樣性，那么它們更容易受到遺傳漂變的影響，從而導(dǎo)致基因多樣性的降低，這種情況可能使樹(shù)木更容易受到病蟲(chóng)害的攻擊，因?yàn)楹οx(chóng)可能會(huì)找到更容易攻擊的宿主，通過(guò)維護(hù)足夠的遺傳多樣性，可以降低這種風(fēng)險(xiǎn)，使樹(shù)木種群更具穩(wěn)定性。

3 生態(tài)學(xué)方法在森林病蟲(chóng)害管理中的應(yīng)用

3.1 生態(tài)學(xué)模型

生態(tài)學(xué)模型是一種強(qiáng)大的工具，可用于預(yù)測(cè)病蟲(chóng)害的動(dòng)態(tài)及其對(duì)生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性的影響。生態(tài)學(xué)模型可以采用多種方法，包括數(shù)學(xué)模型、計(jì)算機(jī)模擬和統(tǒng)計(jì)分析。首先，生態(tài)學(xué)模型可以用于預(yù)測(cè)病蟲(chóng)害的暴發(fā)和擴(kuò)散[1]。這些模型基于生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)各種因素的數(shù)據(jù)，如氣象條件、宿主樹(shù)種分布、害蟲(chóng)生命周期和生態(tài)相互作用等模擬病蟲(chóng)害的傳播和種群動(dòng)態(tài)。通過(guò)這些模型，可以提前預(yù)警病蟲(chóng)害的發(fā)生，采取及時(shí)的控制措施，以減輕其對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)的不利影響。其次，生態(tài)學(xué)模型可以用于評(píng)估病蟲(chóng)害管理策略的效果。通過(guò)模擬不同管理干預(yù)措施，例如化學(xué)農(nóng)藥的使用、生物控制和樹(shù)木品種的選擇等，可以預(yù)估其對(duì)病蟲(chóng)害種群的影響，有助于確定哪種策略最有效，同時(shí)減小不必要的環(huán)境影響。另外，生態(tài)學(xué)模型可以用于研究病蟲(chóng)害與生態(tài)系統(tǒng)的相互作用，包括研究病蟲(chóng)害對(duì)森林結(jié)構(gòu)、生態(tài)系統(tǒng)功能和生物多樣性的長(zhǎng)期影響，模型可以幫助人們了解不同病蟲(chóng)害對(duì)不同樹(shù)種和生物群落的影響，從而更好地理解生態(tài)系統(tǒng)的脆弱性和恢復(fù)能力。此外，生態(tài)學(xué)模型促進(jìn)了跨學(xué)科研究和合作，生態(tài)學(xué)模型需要整合多種數(shù)據(jù)和領(lǐng)域的知識(shí)，鼓勵(lì)了生態(tài)學(xué)家、昆蟲(chóng)學(xué)家、氣象學(xué)家、林業(yè)學(xué)家和生態(tài)學(xué)家之間的合作，為綜合分析病蟲(chóng)害問(wèn)題提供更全面的解決方案。

3.2 生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)

生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)指的是不同物種之間因資源的爭(zhēng)奪而產(chǎn)生的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，這種競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系可以影響害蟲(chóng)的種群動(dòng)態(tài)和生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。首先，生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)幫助我們理解害蟲(chóng)的種群動(dòng)態(tài)。在森林生態(tài)系統(tǒng)中，不同害蟲(chóng)通常會(huì)競(jìng)爭(zhēng)同一種或相似的資源，例如樹(shù)木的葉子、根系和果實(shí)等，這種競(jìng)爭(zhēng)可以影響害蟲(chóng)的數(shù)量、分布和行為[2]。通過(guò)研究不同害蟲(chóng)物種之間的生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)，可以更好地理解它們之間的相互作用，預(yù)測(cè)害蟲(chóng)種群的增長(zhǎng)和擴(kuò)散，從而采取合適的管理措施。其次，生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)可以用于策略性害蟲(chóng)管理。通過(guò)了解害蟲(chóng)之間的生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，可以選擇性地干預(yù)某些害蟲(chóng)種類(lèi)，以減輕它們的影響。例如，如果2種害蟲(chóng)之間存在競(jìng)爭(zhēng)，可以通過(guò)增加天敵或引入天敵針對(duì)性地控制其中一種害蟲(chóng)，從而減少其競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的壓力。另外，生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)有助于生態(tài)系統(tǒng)的恢復(fù)，一些害蟲(chóng)可能會(huì)對(duì)森林生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生長(zhǎng)期的不利影響，破壞了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能，通過(guò)了解害蟲(chóng)之間的生態(tài)位競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系，可以采取措施恢復(fù)受害樹(shù)種的生態(tài)位，從而幫助生態(tài)系統(tǒng)恢復(fù)正常功能。

3.3 生物多樣性研究

生物多樣性研究有助于深入了解生態(tài)系統(tǒng)的多樣性和穩(wěn)定性，以及對(duì)病蟲(chóng)害的抵抗能力。首先，生物多樣性研究有助于了解不同生物群落中的物種多樣性。通過(guò)調(diào)查不同地區(qū)的生物多樣性，可以確定哪些物種對(duì)特定的害蟲(chóng)具有抗性或?qū)鼓芰Γ约澳男┪锓N容易受到侵害，有助于識(shí)別潛在的天敵、寄主或競(jìng)爭(zhēng)物種，可以用于害蟲(chóng)控制[3]。其次，生物多樣性研究有助于揭示生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的相互作用。病蟲(chóng)害管理不僅需要考慮害蟲(chóng)和它們的宿主，還需要了解其他生物種群，如天敵、捕食者、共生生物等在生態(tài)系統(tǒng)中的作用。生物多樣性研究幫助我們理解這些相互作用，從而更好地預(yù)測(cè)害蟲(chóng)的動(dòng)態(tài)和控制方法。另外，生物多樣性研究可以用于評(píng)估病蟲(chóng)害管理策略的生態(tài)風(fēng)險(xiǎn)。不同的管理策略，如化學(xué)農(nóng)藥的使用，可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生不同程度的影響。通過(guò)研究生物多樣性，可以評(píng)估這些策略對(duì)其他生物種群的影響，以確保它們不會(huì)導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的不穩(wěn)定或生物多樣性的喪失。此外，生物多樣性研究有助于保護(hù)瀕臨滅絕的物種。一些受到害蟲(chóng)侵害的樹(shù)種可能也是瀕臨滅絕的物種，因此在病蟲(chóng)害管理中需要平衡保護(hù)這些物種的需求，生物多樣性研究可以幫助確定如何同時(shí)維護(hù)這些瀕危物種和有效地控制害蟲(chóng)。

4 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，維護(hù)森林生態(tài)系統(tǒng)的健康和生物多樣性是必要的，特別是在面臨病蟲(chóng)害威脅的情況下。生態(tài)學(xué)方法幫助森林管理工作者更好地理解、預(yù)測(cè)和管理森林病蟲(chóng)害。通過(guò)充分利用這些方法，可以采取有效的管理措施，維護(hù)生態(tài)系統(tǒng)的平衡，降低病蟲(chóng)害的風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)保護(hù)和促進(jìn)了生物多樣性。然而，這個(gè)領(lǐng)域仍然充滿挑戰(zhàn)，需要持續(xù)的研究和合作。

參考文獻(xiàn)：

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