氣候變化與入侵物種

非洲、地中海地區與亞洲乾燥區的水牛草（學名:Cenchrus ciliaris）在美國等地成為入侵物種，會排擠本土草類植物。]]

氣候變化與入侵物種（）談的是氣候變化導致環境不穩定的過程，環境受影響之後會促進入侵物種（某個地區史上未曾有過的物種）的傳播。

入侵物種會成為許多國家的財政負擔。入侵物種會造成生態退化，改變功能，並把其提供的服務降低。另外還需額外成本來控制入侵生物的蔓延、減輕進一步的影響以及恢復生態系統。例如在1906年至1991年間，有79種入侵物種在美國造成估計有1,200億美元的損失。入侵物種讓中國國內生產毛額 (GDP) 每年減少1.36%。 管理生物入侵的成本會很昂貴。在澳大利亞，每年為監測、控制、管理和研究入侵雜草的費用約為1.164億澳元，完全由中央和地方政府承擔。 這些生態系統受去穩定化的影響，會為入侵物種創造更適宜的棲息環境，讓它們在離開原棲息地後仍能成長茁壯。美國農業部也認為氣候變化與入侵物種是導致全球生物多樣性喪失四大原因中的兩個。

控制入侵物種進犯的方法包括有預防、早期發現、氣候預測和基因控制，其中最有希望的是透過基因控制的手段。。

背景
氣候變化對受影響地區及當地棲息地的動植物產生。其影響中包括大氣中二氧化碳濃度升高、水中pH值變化，甚至會導致物種滅亡。這些因素通常會給生態系統中的本土生物帶來生理壓力和挑戰。

城市化的建設過程中，有機會導致本地物種死亡，而由非本地物種取代，這可能會影響到生態系統內的營養水平。氣候變化的影響會對本土生物體產生生理壓力，而提升外來物種入侵的機會，更進一步破壞原有生態系統。使用化石燃料、砍伐森林及一些農業和工業活動均會增加溫室氣體排放（特別是二氧化碳和甲烷）。溫室氣體可吸收及保留太陽輻射的部分熱量，大量的溫室氣體會在地球的對流層及平流層中捕獲並累積更多的熱量，而導致全球變暖。

定義
入侵物種
根據國際自然保護聯盟（簡稱IUCN）於2017年的定義，入侵物種是“由當地自然環境以外所引入，且會對當地生物多樣性、生態系統服務或人類福祉產生負面影響的的動物、植物或其他生物體。”

而氣候變化也會讓人們重新把所謂入侵物種給予定義。隨著時間演進，一些從前被認為具有入侵性的物種可能會在生態系統中變得不那麼有影響力，而其他以前被認為是非入侵性的，反可能會變成入侵物種。與此同時，有相當數量的本地物種將會被迫遷移到新的地區。發生在1970年至2014年期間。

外來物種入侵是生物多樣性喪失的主要驅動因素之一，是第二大常見威脅，與16世紀以來發生的某些物種滅絕有關聯。外來入侵物種還能降低自然棲息地、農業和城市地區對氣候變化的韌性。反過來，氣候變化也將棲息地對應物種入侵的韌性降低。

入侵途徑
生物入侵所採的是逐步進行的方式（稱為入侵途徑），包括四個主要階段 - 引入/輸送階段、移生/偶發性階段、建立/歸化階段和環境散布/入侵階段。但很少有研究人員能確定氣候變化對入侵物種造成的具體後果。

研究人員早在1993年就推測進入坦桑尼亞烏桑巴拉山脈東部森林中的外來樹種是氣候/入侵物種交互作用的結果。當地氣溫變化、極端降水和薄霧減少被認為是促進這種入侵的可能因素。

由於入侵物種與本土物種的特徵不同，加上不同的管理策略和物種豐度，氣候變化對兩者的影響並不相同，和保護目的而引入非本地物種的情況也可能會增加。限制。許多入侵物種可因適宜氣候出現而進行長距離遷移。

在入侵途徑的每個階段，溫度都會對入侵物種的成功產生影響。其中包括促進以前在各地區未能成功定植和成功繁殖的物種、但洪水等極端氣候事件也會導致先前受限制的水生物種逃逸，或是清除現有植被而讓土壤裸露，讓入侵者更易定植。由於入侵物種沿著入侵途徑的選擇過程行動，會較本地物種更有可能攜帶有利於它們在變化環境中生存的特徵。氣溫不僅會極大影響到植物的發芽，且會極大影響到動物的覓食和繁殖習性。無論以哪種方式看待種群之間的關係，重要的是要認識到物種可能無法，也不會以相同的方式或相同的速度對氣候變化作調適。這種現象稱為“脫鉤”，會對受影響環境的成功運行產生不利影響。由於北極的氣溫上升，植被開始提前生長，馴鹿幼崽因此錯失覓食的機會，而有餓死的可能。土壤變暖的速度落後於空氣，導致地上和地下子系統發生解耦。

其他影響
當前全球有許多地區的氣候將發生巨大變化，既會影響到本土物種，也會影響到入侵物種。而已適應當前氣候的入侵冷水物種可能無法在新的氣候條件下生存，顯示候變化和入侵物種之間的交互作用並不一定會有利於入侵者。由於氣候變化導致頻繁的害蟲入侵頻率，而成為對生物多樣性和生態系統功能的重大威脅。林業也面臨此類影響的風險。有很多因素導致人們對害蟲傳播的擔憂，均由氣溫升高所造成。物候變化、物種易於過冬、大氣中二氧化碳濃度增加、遷徙和數量增長率加快都會直接和間接影響害蟲的存在、傳播和影響。已從北美洲遷移到歐洲。這種害蟲同時對兩個大陸的玉米生產以及經濟成本產生重大影響。物候變化和氣溫升高使得這種害蟲進一步向北（上界）擴展。在所謂的脫鉤說法，一個物種傳播的上界和下界並不一定會整齊配對。 由研究人員Pedro Aragon和Jorge M. Lobo進行的馬哈拉諾比斯距離和多維度包絡定理分析預測，即使害蟲的範圍正向北擴展，目前的歐洲社區仍為害蟲喜愛的地區。

總體而言，由於氣候變化的影響，預測農業害蟲在全球的分佈仍會增長，對所有作物均構成農業上和其他商業用途的威脅。

當氣候變暖時，預計農業害蟲將向兩極（涵蓋緯度和海拔高度）傳播。當前平均氣溫約為7.5°C (45.5°F) 且降水量低於1,100毫米/年的乾燥或寒冷地區將比其他地區更易受到影響。這些地區目前的氣候通常不利於農業害蟲的存在，溫度升高後因而會給害蟲提供有利的條件。隨著氣溫升高，此類害蟲的生命週期將會加快，而冬季氣溫高於冰點時，能讓新的害蟲物種在此棲息。降水對農業害蟲的影響小於溫度，但仍會對此類害蟲產生影響。乾旱和乾燥植物讓植物宿主更能吸引昆蟲，因此害蟲的數量會在乾旱發生時增加。例如南美洲南部地區的的數目會因氣溫升高而增加。較高的溫度降低扁擬榖盜的死亡率和發育時間。預計此類害蟲種群會在高緯度地區增加最多。

預計氣候溫暖或海拔較低的地區，受農業害蟲侵害的情況會降低。農業害蟲降低最多的預計將發生在平均氣溫為27°C (81°F) 或年降水量超過1,100毫米的地區。雖說農業害蟲會減少，但氣候變化不太可能導致該地區現有害蟲完全消失。並且有證據顯示全球變暖將會特別增加植物病原體的豐度。雖然某些天氣變化會對物種產生不同的影響，但空氣中濕度增加對病原體數量迅速爆發有重要作用。在有關植物病原體應對氣候變化的發病率方面則有少量的研究，大部分都集中在地上病原體。這並非表示不會受到氣候變化的影響。是種土壤媒介病原體，會導致橡樹數量衰退，其活性會隨氣候變暖而增加。

淡水和海洋環境
不同海洋生態系統之間存在的障礙通常是生理性，而非地理性（例如就山脈而言）。這些生理障礙包含pH值、水溫、水濁度等變化。氣候變化和全球變暖已經開始對此類障礙產生影響 - 其中最重要的是水溫。海水變暖（參見氣候變化對海洋的影響）導致螃蟹入侵南極洲，其他掠食者也隨之進入。這些入侵者進入後，海底生物界特有的物種將被迫進行調整，開始爭奪資源，而把現有的生態系統破壞。

淡水系統也受到氣候變化的明顯影響。淡水水體內的滅絕率往往與某些陸地生物相同，甚至更高。雖然物種可能會因生理變化而而從事遷移，但具有特異性的物種可能無法達到相同的結果。隨著水溫升高，適應溫暖水域的生物體受到正面的影響，而適應冷水域生物體則會受到負面影響。氣溫升高還會導致，造成海平面上升，大多數進行光合作用的物種將無法獲得適量的光線照射來維持其生存。 牛鱒只有在最溫暖月份溫度不超過4–7°C (39–45°F) 的溪流中才會出現種群增長，或具有競爭優勢。在溫度較高的水中，例如15–16°C (59–61°F)，美洲紅點鮭比牛鱒更具競爭和生理優勢。

冬季也是會影響美洲紅點鮭棲息能力中的一個重要因素，如果其暴露於特別漫長和嚴酷的冬季，存活率會降低。根據觀察，美洲紅點鮭的活動範圍由水溫決定，人們越來越擔心由於氣候變暖的結果，美洲紅點鮭會在原本較冷的水中更進一步將牛鱒消滅。氣候變化不僅會影響湖泊的水溫，還會影響溪流的流量，而對溪流中的其他因素產生影響。由於尚有未知因素，會讓預測美洲紅點鮭和牛鱒魚將如何應對氣候變化發生困難。

管理與預防
通常對入侵物種所採的管理方法會與管理本土物種的不同。就氣候變化中，對本土物種的最根本策略就是保護。但針對入侵物種的策略主要是在控制。通常邊境管制和檢疫措施是首要預防機制。另一種是提供公眾教育，增加對個人行為會進一步擴散入侵物種的理解，並提高對減少引入和擴散策略的認識。 對於入侵風險，是經比較一般特徵來找出可能的入侵物種。如果確認該物種具有入侵性，管理者可採取快速根除方法作為預防措施。eDNA方法主要用於檢測海洋環境的樣本，而對檢測陸地環境樣本的方法，研究工作正在進行中。
#快速反應：有幾種根除方法可用來防止入侵物種分佈和不可逆轉的引入，例如：

#*機械/人力控制：此法通常是透過人力來完成，例如用手抽拉、割除、切割、覆蓋、淹沒、挖掘和焚燒入侵物種。燃燒通常在春季中期進行，以防止對該地區的生態系統造成進一步破壞，並傷害到管理焚燒的人員。人力控制法可殺死或減少非本地物種的數量。
#*化學控制：殺蟲劑（例如滴滴涕）和除草劑等化學品可用於根除入侵物種。雖然對於目標物種有效，但也常會對非目標物種和人類造成健康危害。因此當該地區存在稀有物種時，這通常是種有問題的做法。
#預測：氣候模型在某種程度上可用於預測入侵物種未來的分佈範圍。由於未來氣候本身難以確定，因此這些模型的用處通常有限。但這類模型仍可用作管理者規劃管理策略，擬定總體分佈範圍的指標。
#基因控制：基因工程是種新技術，為入侵物種管理提供一個可能的解決方案。目前已經開發出一種針對害蟲交配行為的基因管理形式，將減少危害的基因引入野生種群。雖然目前尚未針對入侵物種廣泛實施，但人們對利用基因管理來控制入侵物種的興趣日益濃厚。透過同源多倍體產生的三倍體還可產生不具生育能力的雄性來管理入侵物種，以生物方式控制害蟲的繁殖。類似於三倍體的做法，另有一種遺傳控制是特洛伊木馬Y法（用作性別標記識別），目的在讓種群（通常是魚類）的性別比例偏向雄性，可導致種群滅絕。特特洛伊木馬Y法專門利用含有兩條Y染色體的性逆轉雌性，稱為特洛伊木馬Y，可降低種群中繁殖的成功率。基因驅動是另一種抑制害蟲種群的技術。

預測
由於氣候變化，外來入侵物種的地理分佈會發生變化，美洲紅點鮭為其中一例。為預測氣候變化對入侵物種未來分佈的影響，科學家持續進行建模研究。這類生物氣候模型（也稱為物種分布模型或氣候包絡模型）開發的目的是預測物種分佈的變化，是為制定有效管理策略和行動（例如根除入侵物種與防止引入）的重要工具，以減少未來入侵物種對生態系統和生物多樣性的影響。分佈範圍縮小的原因之一可能是由於氣候變化，物種分佈範圍通常會向極地移動，而在某個時候會抵達海洋，海洋成為其進一步擴散的障礙。研究主要是預測侵入途徑中的實際傳播和建立階段的變化，而未包括輸送和引入階段。

這些模型對於預測有用，但仍然有其限制。由於有多個變量會影響入侵途徑，入侵物種的分佈變動非常複雜且難以預測。這會導致模擬未來的工作會變得複雜。氣候變化是這些模型中最基本的參數，但由於未來溫室氣體排放水平無法確定，而為模型增添許多不確定性。此外，與溫室氣體排放直接相關的氣候變率，例如溫度和降水的變化，同樣難以準確預測。物種分佈變化將如何對天氣變化（例如氣溫與降水）做出反應，在很大程度上仍屬未知，因此會複雜到難以理解和預測。其他可能限制分佈變化，而模型通常未考慮到的因素包括是否存在適合入侵物種的棲息地，以及是否有可用資源。

參見
*氣候變化
*氣候變化影響
*入侵物種
*氣候變化對農業的影響
*氣候變化對海洋的影響

參考文獻
*
*

入侵物種
氣候變遷效應