《Behavioural Processes》：Knowledge mapping of world's worst invasive alien species under changing climate
编辑推荐：
气候变化加剧入侵物种扩张，研究通过科学计量分析揭示其行为与生理适应机制，重点聚焦温度效应、氧化应激等驱动因素，为制定生态管理策略提供依据。
穆罕默德·诺尔·阿兹拉（Mohamad Nor Azra）| 法兹赞·巴赫蒂·索法（Fawzan Bhakti Soffa）| 诺尔·哈基姆·诺拉兹米-洛克曼（Nor Hakim Norazmi-Lokman）| 蒂鲁坎坦·钱德拉·塞加拉兰（Thirukanthan Chandra Segaran）| 李成伟（Lee Seong Wei）| 苏尔希萨姆·阿卜杜勒·卡里（Zulhisyam Abdul Kari）| 高欢（Huan Gao）| 罗斯利扎瓦蒂·阿布·拉（Roslizawati Ab Lah）| 阿米娜·莫斯（Amina Moss）
马来西亚登嘉楼大学（Universiti Malaysia Terengganu）气候适应与海洋生物技术研究所（Institute of Climate Adaptation and Marine Biotechnology, ICAMB）下属的卓越高等教育中心（Higher Institution Centre of Excellence, HICoE），地址：21030 Kuala Nerus, 登嘉楼州，马来西亚
摘要
气候变化对水生生态系统造成了严重影响，并与外来物种的行为扩展密切相关，可能加剧现有的入侵动态。尽管行为可塑性在入侵成功中起着关键作用，但目前仍缺乏全面的研究来评估这些物种如何适应气候变化带来的生理和行为变化。为填补这一空白，本研究采用科学计量学和比较分析方法，探讨了全球最具问题的入侵鱼类和贝类的现状及未来研究方向。通过对Web of Science数据库（1975–2023年）的系统性搜索，共识别出7,133篇关于IUCN名录中最具危害性的水生入侵物种的文献。研究发现，研究重点日益集中在行为背后的机制因素上，“氧化应激”、“缺氧”和“温度效应”成为主要的研究热点。主题分析共确定了38个研究集群，其中“呼吸状态”和“海洋酸化”被认定为影响入侵物种生存和活动模式的关键因素。该分析强调，了解这些物种的行为和生理阈值对于制定战略管理措施至关重要，有助于政策制定者预测极端气候事件将如何改变全球最严重入侵物种的行为和扩散趋势。
引言
入侵外来物种（Invasive Alien Species, IAS）是指那些在被引入新环境后会对本地物种、生态系统和人类福祉造成严重危害的非本地生物（Gallardo等人，2019年；Soto等人，2024年）。IAS的扩散正在全球范围内加剧，导致生物多样性独特性的丧失，因为不同地区的物种组成变得越来越相似（Capinha等人，2015年；Seebens等人，2017年）。这一现象是生物多样性丧失的直接驱动因素，对生态平衡构成重大威胁，包括物种灭绝和生态系统退化。因此，科学界不断完善入侵生物学的术语和研究范围，以更好地理解这些复杂的动态（Daly等人，2023年）。
由于水道之间的相互联系，水生生态系统特别容易受到入侵的影响，因为物种可以通过压载水、水产养殖和观赏贸易传播（Zhao等人，2020年；Yasser等人，2023年）。此外，IAS与气候变化的双重威胁已成为一个紧迫问题。温度升高使IAS能够扩展到以前不适合其生存的区域，而延长的生长季节则提高了它们的繁殖成功率（Langan等人，2021年）。例如，Comte和Olden（2017年）利用物种分布模型（SDMs）预测了在不同气候情景下入侵淡水鱼类的栖息地适宜性变化。研究表明，在中等气候变化情景（RCP 4.5）下，到2050年美国北部蛇头鱼（Channa argus）的适宜栖息地面积将增加31.7%。这种扩展主要是由于水温升高，使得这种喜热物种能够在以前不适合其生存的北方地区繁衍。同样，Hellmann等人（2008年）报告称，平均水温升高2°C可使斑马贻贝（Dreissena polymorpha）的分布范围在欧洲和北美扩大约35万平方公里。这种扩展不仅增加了生态破坏的风险，还带来了巨大的经济成本，因为斑马贻贝以堵塞进水管道和损坏基础设施而闻名。
气候变化引起的降水模式变化也在改变水文制度，从而为水生入侵植物和动物的传播提供了便利。降水量增加和洪水事件频发为IAS创造了新的扩散途径，增强了它们在新区域的定殖能力。降水模式的变化可以改变栖息地，促进如水葫芦（Eichhornia crassipes）等物种的扩散（Salimi等人，2021年；Didiano等人，2018年）。例如，Rahel和Olden（2008年）指出，水流制度的改变可能增加水葫芦等大型水生植物的入侵风险，尤其是在热带和亚热带地区。他们估计，在高排放情景（RCP 8.5）下，到2100年该物种的地理分布范围可能增加35%。Capinha、Anastácio和Tenedório（2012年）预测，在高排放情景（A2）下，Procambarus clarkii的适宜栖息地面积可能增加约25.9%，其地理范围可能向北扩展最多300公里，可能影响到伊比利亚半岛40%的河流流域。相比之下，Pacifastacus leniusculus的栖息地增加幅度较小，仅约为4.6%，主要局限于已受入侵的区域。
另一个典型的入侵物种例子是巨骨舌鱼（Arapaima gigas），这是原产于南美洲亚马逊盆地的最大淡水鱼类之一。最初被视为濒危物种的巨骨舌鱼，由于作为观赏鱼被养殖和交易，已在东南亚等地成为入侵物种（Markova等人，2020年）。它们常常被人为释放或从养殖环境中逃逸，从而在竞争中胜过本地物种并捕食它们，严重破坏了当地的水生生态系统并减少了生物多样性（Pereira等人，2022年）。由于其在观赏鱼贸易中的流行，控制其扩散变得十分困难，这凸显了采取严格生物安全措施的必要性。另一个典型的入侵物种是虹鳟鱼（Oncorhynchus mykiss），它原产于北美洲太平洋西北部的寒冷清澈河流中（Candiotto等人，2011年）。19世纪末和20世纪初，虹鳟鱼被引入世界各地用于娱乐钓鱼和水产养殖，随后传播到欧洲、澳大利亚、新西兰、南非和南美洲，在这些地区建立了新的种群，成为全球范围内引入最广泛的鱼类之一（Stankovic等人，2015年）。在非原生环境中，虹鳟鱼可以胜过本地鱼类，捕食较小的物种，有时还会与当地鳟鱼杂交，导致需要谨慎管理的生态问题（Maimela等人，2022a；Maimela等人，2022b；Boyer等人，2008年）。
此外，气候变化还影响IAS的行为，包括觅食模式和迁徙路线，并通过影响捕食者和竞争者来破坏自然控制机制（Rahel & Olden，2008年）。它还影响物候，即生物事件的发生时间，从而有利于IAS。例如，水温升高导致入侵鱼类提前产卵和繁殖季节延长。Schlaepfer等人（2011年）的研究表明，由于产卵时间的改变和温暖期的延长，欧洲河流中的入侵鲤鱼（Cyprinus carpio）的年繁殖量可能增加20%。这种繁殖力的提升可能会显著增加C. carpio的数量，加剧其对本地鱼类和水生植被的影响。此外，由于气候变化导致极端天气事件更加频繁，这些事件有助于IAS突破自然和人工屏障进行扩散。例如，Kolar等人（2010年）估计，风暴频率的增加可能导致亚洲鲤鱼（Hypophthalmichthys nobilis）更容易突破大坝等物理屏障，进入五大湖，对当地渔业和生态系统造成灾难性后果。
为了突出入侵外来物种所带来的复杂挑战和严重后果，IUCN发布了“全球最严重的100种入侵外来物种”清单（Lowe等人，2000年）。该清单包括8种鱼类和9种水生无脊椎动物，选择标准是它们对生物多样性和人类活动的重大影响，以及它们在说明生物入侵相关问题中的作用。实证证据表明，将气候变化预测纳入入侵水生物种的管理和控制策略是必要的。
尽管许多研究人员从不同来源采用了多种综述方法来探讨外来入侵物种与气候变化的交叉影响（Rahman等人，2021年；Vasdravanidis等人，2022年；Masanja等人，2024年），但对于全球最具问题的鱼类和贝类物种仍缺乏全面系统的综述。这一空白凸显了进行科学计量学分析的迫切需求，以评估当前的研究状况，包括作者、机构、国家以及该领域关键研究方向和发展的贡献。本综述通过范围综述评估了气候变化与高影响力入侵鱼类和贝类之间的相互作用。通过综合现有文献，我们识别了全球研究趋势并绘制了该领域出版动态的演变图谱。了解入侵物种的行为过程至关重要，因为行为可塑性通常先于遗传适应新环境。从这项分析中获得的见解可以为政策制定者提供指导，帮助科学家和组织，并为资源管理和项目目标提供信息，最终有助于实现更可持续的环境和社会福祉。
材料与方法
本综述遵循Chen（2004年）开发的科学计量学方法和框架，并由Chen和Song（2019年）进一步改进，用于共引用分析。该方法通过共引用网络分析来绘制科学领域的知识结构、研究前沿和主题演变，从而识别关键作者、机构、合作模式和新兴趋势。
出版物和引用的演变
总体而言，过去十年间，关于气候变化下全球最具问题的入侵外来鱼类和贝类的研究一直在增加。随着总引用次数的快速增长，年度研究产出在2021年达到峰值，标志着研究期间记录的出版物数量最多。这一知识领域可以根据文章数量和引用次数分为三个阶段：（i）1975年至2005年的稳步增长；（ii）...
讨论
管理入侵物种对于保护未来生物多样性、确保生态系统稳定以及促进本地物种的生长和发展至关重要。然而，气候变化带来的挑战严重威胁着全球环境的韧性和可持续性。尽管关于气候变化对入侵外来物种影响的文献不断增多，但专门针对全球最具问题入侵物种的综述仍存在明显不足。
结论
本研究中的科学计量学分析提供了关于气候变化条件下全球最具问题水生入侵物种研究现状的全面概述。分析显示，研究重点发生了明显转变，2006年后出版物数量显著增加，标志着一个“增长阶段”的开始，从2019年起进入“加速阶段”，文章数量和引用次数的显著上升证明了这一点。
关键
未引用参考文献
(Bates等人，2015年；Beaumont等人，1995年；Bonga等人，1997年；Fitchett等人，2021年；Fritsche等人，1993年；Hulme等人，2017年；Craig等人，无日期；Kolar等人，2005年；Kroeker等人，2010年；Marková等人，2020年；Metcalfe等人，1999年；P?rtner等人，2010年；Reid等人，2019年；Skj?rven等人，2024年；Sokal和Rohlf等人，2012年；Sokolova等人，2012年；Stankovi?等人，2015年)
资助
本研究得到了马来西亚高等教育部（MOHE）的支持，通过卓越高等教育中心（HICoE）第一阶段研究资助，该资助授予了马来西亚登嘉楼大学（UMT）的气候适应与海洋生物技术研究所（ICAMB），项目编号为56069（资助对象为MNA）。部分研究还得到了马来西亚登嘉楼大学的人才与出版增强研究基金的支持，项目名为“温度升高对淡水小龙虾行为的影响”：
作者贡献声明
法兹赞·巴赫蒂·索法（Fawzan Bhakti Soffa）：撰写——初稿、验证、方法论、概念化。穆罕默德·诺尔·阿兹拉（Mohamad Nor Azra）：撰写——初稿、可视化、软件应用、方法论、资金筹集、概念化。蒂鲁坎坦·钱德拉·塞加拉兰（Thirukanthan Chandra Segaran）：撰写——审稿与编辑、可视化、软件应用、方法论、数据管理。诺尔·哈基姆·诺拉兹米-洛克曼（Nor Hakim Norazmi-Lokman）：撰写——审稿与编辑、可视化、验证、调查。苏尔希萨姆·阿卜杜勒·卡里（Zulhisyam Abdul Kari）：撰写——审稿与编辑、可视化、验证：
致谢
本手稿仅反映作者的观点和意见，其所属机构及资助方对此不承担任何责任。感谢相应的作者MNA通过2024年的访问研究员计划（由印度尼西亚国家创新局（BRIN）资助）对作者的支持。
