《Biological Invasions》：Predicting the invasion potential of unintroduced alien plants in Korea using connectivity indices and ecological niche models
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本研究通过整合产品特异性贸易连通性、航线网络数据与Maxent生态位模型(ENM)，对韩国310种警戒外来植物(AAS)的传入与定殖风险进行了定量评估。研究发现空中航线连通性是最强的入侵风险预测因子，而活体植物贸易加权指数同样表现出显著预测能力。通过构建入侵风险矩阵，识别出兼具高传入概率与高栖息地适宜性的优先防控物种，为韩国制定前瞻性生物安全政策与早期预警系统提供了基于证据的量化框架。
随着全球化进程与国际贸易网络的扩张，外来植物入侵对生物多样性、生态系统及人类福祉构成的威胁日益加剧。它们可能通过货物的“搭便车”或作为观赏植物、农产品等被有意无意地引入，一旦在新环境中建立种群，往往造成严重的生态破坏和巨大的经济损失。以水生植物黄睡莲(Ludwigia peploides)为例，其自2003年作为观赏植物被引入韩国后，凭借强大的有性和无性繁殖能力迅速蔓延，最终在2024年被列为管控物种，突显了事前防范的极端重要性。在此背景下，韩国环境部推行了从“入境后管理”转向“入境前预防”的战略，并自2019年起陆续指定了853种“警戒外来物种”(Alert Alien Species, AAS)，其中植物占310种。然而，对这些AAS的评估多基于定性标准（如是否存在已知传入途径、原产地与韩国的气候相似性），缺乏基于实证数据的定量风险评估体系。为了解决这一关键缺口，研究者们开展了一项开创性的研究。
为了量化评估这些未引入外来植物的入侵潜力，研究人员综合运用了多种数据源与建模方法。首先，他们从韩国国家生态研究所的官方调查报告和全球生物多样性信息设施(GBIF)数据库中，分别获取了韩国已建立的366种外来植物和310种AAS的分布数据，后者被视为“未引入”物种。其次，研究者计算了十类连通性指数，用以量化传入风险。这些指数不仅包含了物种在全球143个与韩国有贸易往来的国家的分布情况、空间距离和气候相似性，还特别引入了航空网络连通性（直飞航线数量）和基于五类特定植物相关产品（农产品、水果蔬菜、工业及功能产品、活体植物、饲料）的加权贸易量数据。最后，利用最大熵(Maxent)算法构建生态位模型，基于全球物种出现点数据和生物气候变量，预测了每个AAS物种在韩国的潜在栖息地适宜性。通过结合传入概率和定殖潜力，研究构建了一个二维入侵风险矩阵，对物种进行优先级排序。
研究得出了一系列重要结论，具体结果归纳如下：
1. 产品特异性连通性指数与航空网络通路的重要性
广义线性混合模型(GLMM)分析显示，在评估的各类连通性指数中，航空网络连通性是预测入侵风险的最强指标，其曲线下面积(AUC)为0.7653，边际R2为0.2471。这突显了国际航线作为快速、远距离传播途径的关键作用，强调了在机场和航空货运枢纽加强监测的必要性。在基于产品的指数中，活体植物贸易(经空间距离和气候相似性加权)的预测能力最强(AUC=0.6895)，表明活体植物贸易是外来植物传入的重要途径。分析进一步证实，随着航空连通性和活体植物贸易连通性水平的提升，预测的传入率也显著增加。
2. 气候连通性与生态位模型在入侵风险预测中的效用
气候连通性指数（量化来源地与韩国之间的气候相似性）是预测传入潜力的重要因子。同时，基于Maxent的生态位模型成功识别出对韩国气候具有高适宜性的物种。所有AAS模型的宏观平均AUC高达0.974，表明模型具有很高的准确性。其中，Cuscuta reflexa（平均适宜度0.759）、Dioscorea oppositifolia（0.718）和Neyraudia reynaudiana（0.655）等物种被评估为具有最高的定殖潜力。
3. 用于优先监测与管理的定量入侵风险评估
通过将传入概率与定殖潜力结合，研究构建了入侵风险矩阵。结果显示，大多数AAS物种位于矩阵的左下象限，属于低风险类别。然而，仍有部分物种出现在橙色（中风险）和红色（高风险）区域，表明它们一旦传入便极有可能成功定殖。例如，Cuscuta reflexa、Dioscorea oppositifolia和Neyraudia reynaudiana被识别为高优先级物种。此外，研究还将该框架应用于五种已知在韩国已有传入记录但曾被考虑纳入AAS的植物进行验证，其中Egeria densa的综合风险评分甚至超过了AAS列表中评分最高的物种，证明了该模型的有效性。
4. 具有高入侵概率的AAS
论文重点讨论了被识别为高风险的三种植物。Cuscuta reflexa是一种寄生植物，种子小，易通过行李或包装材料附着传播，对寄主植物危害大。Dioscorea oppositifolia是一种通过营养繁殖的攀缘藤本植物，可能因被误认为可食用的D. polystachya而被有意引入。Neyraudia reynaudiana则具有高度易燃性，可能改变区域火情制度，其种子小，在海关查验中难以识别。针对这些物种，需要实施针对性的检疫和公共宣传措施。
在讨论与结论部分，研究强调了其管理意义与未来方向。这项研究首次为韩国未引入外来植物开发了一个结合产品特异性通路与栖息地适宜性的定量风险评估框架，将生物安全管理的关口前移。研究证实，航空网络和活体植物贸易是需重点监控的传入途径，而结合气候匹配的生态位模型能有效筛选出高定殖风险物种。所构建的风险矩阵可作为决策支持工具，帮助生物安全部门对高风险物种和入境点进行资源优化配置，实现从被动响应到主动预防的转变。这比入侵发生后再进行控制或生态修复更具成本效益。
然而，研究也存在一些局限性。首先，连通性分析主要基于官方贸易伙伴和2019-2024年AAS管理时期的数据，未涵盖旅游、非法贸易、自然扩散等非正式途径，这可能低估了总体风险。其次，模型未纳入长期贸易趋势和未来气候情景的全面分析，尽管在MIROC6 SSP5-8.5情景下的初步预测显示栖息地适宜性变化不大，但纳入气候变化情景对于长期风险评估仍是必要的。再者，所用的人均GDP指标未能充分反映国家治理质量、检疫能力等社会经济学细节。
展望未来，研究建议应扩展数据覆盖范围以纳入更多传入途径，采用集成建模方法评估不确定性，并将经济成本效益分析融入风险管理。尤为重要的是，在韩国当前由环境部(ME)、海关(KCS)和动植物检疫局(APQA)多头管理的生物安全体系下，必须加强跨部门合作，建立数据共享与联合行动机制，才能将本研究提出的预测框架有效转化为实地行动，共同构筑坚固的国门生物安全防线。这项发表在《Biological Invasions》上的研究，不仅为韩国的外来物种管理提供了科学依据，也为全球其他地区构建基于证据的、前瞻性的入侵生物风险管理体系提供了可借鉴的范式。
