《Trends in Ecology & Evolution》：Nature-based solutions: a double-edged sword for biological invasions?
基于自然的解决方案（Nature-based solutions, NbS）日益被推广用于应对气候变化和生物多样性丧失，但关于扩大NbS规模对生物入侵（这一公认的生物危机）的影响，目前仍缺乏系统的综合。研究人员评估了NbS如何影响非本地物种的建立、扩散和影响。研究人员讨论了有益入侵结果的机制，包括通过恢复本地物种增强生物抗性、有针对性的入侵物种控制以及谨慎实施的迁地管理（managed relocation）。相反，设计不当的NbS，特别是那些涉及引入非本地物种、通过贸易削弱扩散屏障、改变干扰机制或在退化生态系统中实施不足的举措，可能会加剧入侵结果。将入侵科学纳入NbS规划，辅以稳健的风险评估和长期监测，对于在全球变化下确保多重效益的结果至关重要。
基于自然的解决方案与新兴的生态权衡
地球正面临一系列复杂的环境挑战，气候变化被广泛认为是加剧了其他危机的全球性紧急情况。气候变化对生态系统和生物多样性的影响体现在干旱、洪水和野火频率的增加，以及气候制度的长期转变。由于土地利用转换、生境破碎化、污染和过度开发，加上生物入侵的影响，人为造成的生物多样性和生态系统服务损失正在加速。这些压力相互作用，重塑了生态群落，削弱了生态系统的恢复力，并破坏了自然维持人类福祉的能力。作为回应，基于自然的解决方案（NbS）作为恢复生态系统、固碳、增强恢复力并同时支持生物多样性和人类福祉的方法而日益突出。广受引用的例子包括造林和再造林、湿地创建、城市绿化和绿色基础设施，所有这些都越来越多地被纳入基于生态系统的适应（ecosystem-based adaptation）战略中，并在全球国家和次国家的气候议程中得到广泛采用。
NbS通常被作为具有有限政策整合和长期结果不确定的局部干预措施实施。尽管NbS在多边环境政策制定者中具有广泛的吸引力，但其扩大的意外生态后果似乎未得到充分认识，特别是因为它们的气候政策起源并未明确考虑生物入侵。入侵物种已经造成了巨大的生态和社会经济损失，并且预计在持续的环境变化下，这些压力将会加剧。然而，气候变化与入侵之间的相互作用在与管理相关的尺度上的研究仍然不足。在这些条件下部署NbS时，设计不当的干预措施可能会无意中促进非本地物种的建立和扩散，这凸显了批判性地评估这些风险的必要性。NbS并非直接作用于入侵这一离散过程，而是影响决定非本地物种是否建立、扩散并产生影响的生态驱动因素和途径。
本文回顾了NbS在多大程度上可以减轻或促进生物入侵。研究人员使用“生物入侵”一词指代非本地物种的引入、建立和扩散过程及其影响，所有这些都可能受到NbS干预的影响。具体来说，研究人员评估了最常涉及入侵结果的NbS类型以及支撑这些相互作用的机制。通过综合目前分散的证据基础，本综述旨在通过识别和减少意外的入侵风险，为NbS的规划和实施提供信息，以增强气候恢复力和生物多样性的效益。
NbS干预下的入侵模式
入侵植物是NbS相关干预中最常遇到的类群，出现在造林项目、农林业系统、城市绿化倡议和沿海湿地恢复中。理解这些相互作用何时以及如何导致对入侵的促进与缓解，需要检查塑造这些结果的潜在生态和设计机制。研究人员提出了“入侵智慧型基于自然的解决方案”（invasion-smart nature-based solutions, IS-NbS）的概念。研究人员将其定义为“利用自然生态系统功能应对社会挑战，同时明确纳入预防和管理入侵非本地物种引入、建立和扩散的策略的行动”。重要的是，入侵风险并非NbS概念本身所固有，而是源于其依赖于背景的设计和实施。
研究人员进行了全面的文献检索以评估NbS如何影响生物入侵。研究数据提取涵盖了参考文献信息、地点、生态系统类型（IUCN全球生态系统分类学2.0）、NbS类型（IUCN NbS分类学）、本地/非本地类群、入侵结果（如建立、扩散和影响）、机制、管理行动和研究设计。
促进生物入侵的NbS
NbS在不同生态和社会经济背景下实施，但其对入侵动态的結果因设计、生态系统类型和管理强度的不同而存在很大差异。虽然NbS常被宣传为针对气候、生物多样性和人类的“三重赢”战略，但其促进非本地物种建立和扩散的潜力受到的系统性关注有限。改变植被结构、水文或干扰机制的干预措施可能以某种方式改变生态轨迹，从而要么增强恢复力，要么为新的非本地物种建立创造机会。以下章节探讨了在陆地、城市、水生和受干扰系统中实施的NbS如何与入侵过程相互作用，确定了常见的机制、特定背景的脆弱性以及对可持续生态系统管理的影响。
森林和种植园基NbS
种植园的建立，特别是作为气候缓解或以恢复为导向的NbS战略的一部分而使用非本地树种，通常出于高产木材生产或维持森林生态系统服务的动机，这可能有助于减缓气候变化。然而，这种方法可能改变栖息地质量，抑制本地物种，并增加森林对害虫和病原体的易感性。例如，新西兰的辐射松（Pinus radiata）单一栽培增加了对病虫害的易感性，这一风险因气候变化而加剧。重要的是，此类系统只有在明确设计用于提供多种生态系统和社会效益时才符合NbS的标准；否则，它们仅代表一般的土地利用实践。
因此，激励单一树种用于固碳的气候缓解政策面临适应性不良结果的风险。推广非本地物种作为碳储存解决方案或用于生物燃料生产有可能加剧入侵结果。虽然一些非本地物种可能表现出对气候变化条件（如干旱或气温升高）更好的适应性，但它们在重新造林或土地管理中的使用可能引发入侵。例如，花旗松（Pseudotsuga menziesii）在中欧林业中被广泛推广为本地物种的气候韧性替代品，但它已归化并改变了森林生态系统，排挤本地植被并降低了生物多样性。
虽然积极管理的单一栽培不属于新型生态系统（novel ecosystems）的范畴，但那些采用非本地物种的种植园引入了新颖的生物元素，并可能成为新型生态系统形成的途径——无论是通过废弃（非本地物种保持主导地位）还是通过入侵（种植园物种逃逸并重组周围生态系统）。
城市绿色基础设施
城市NbS，包括绿色屋顶、廊道和公园的开发，旨在缓冲城市热岛效应并提高生活质量。可持续城市排水系统（Sustainable Urban Drainage Systems, SUDS）和其他形式的绿色基础设施旨在减轻洪水、改善水质并增强城市地区的生物多样性。然而，其设计和实施可能无意中创造出有利于生物入侵的条件。城市灌溉基础设施，特别是在干旱气候下，可能创造具有高湿度的微气候并提供庇护所，从而有利于非本地植物和无脊椎动物的建立。城市绿地中使用的康复实践，如用于苗床准备的旋耕，最初可能促进非本地植物的建立，尽管其意图是促进本地植被的恢复。在绿色屋顶上，植物选择，特别是非本地物种，会影响昆虫群落，可能导致非本地植物主导觅食蜜蜂的花粉负载。虽然将本地植物物种重新引入城市环境被广泛视为有益于生物多样性和生态系统服务，但在气候韧性项目中，本地与非本地物种的选择需要仔细考虑，因为一些非本地物种可以为城市应激源提供更大的韧性。
水基自然解决方案（Aqua-nature-based solutions）
人工湿地（Constructed Wetlands, CWs）、城市池塘和其他SUDS因其对气候适应和生物多样性的多功能效益而被称为“水基自然解决方案”（aqua-nature-based solutions, aNbS）。这些系统提供洪水控制、水净化和栖息地供给。CWs利用涉及湿地植被、土壤和微生物组合的自然过程进行废水处理和栖息地创造。城市池塘被认为具有增加植物和大无脊椎动物多样性、增强水调节和减弱城市热岛效应的潜力。然而，这些系统经常被非本地水生类群定殖，特别是在经历高水平人为干扰和繁殖体压力（例如来自私人花园）的城市集水区。
受损或退化的环境恢复
NbS经常实施于生态受损的环境中，包括火灾后的景观、废弃的农田、城市棕地以及先前被入侵物种改变的领域。这些系统通常以高度的人为干扰、遗留的退化和持续的生态不稳定为特征。因此，它们通常支持贫乏的本地生物多样性，表现出减弱的营养和竞争相互作用，并呈现高水平的可用资源（如光和营养），这可能会增加对生物入侵的易感性。重要的是，在这种情况下，NbS可能不是入侵的主要驱动力，而是在已经被入侵过程构建的生态系统中运作，其潜在条件使其倾向于进一步的入侵。
当NbS应用于这些环境时，通过重新造林、湿地修复或土壤稳定，它们可能以缓解或促进入侵动态的方式影响群落组成和演替动态。例如，改变干扰机制的干预措施可能暂时降低生物抗性，破坏已建立的植物-土壤反馈，或延迟后期演替本地物种的重新建立，从而为机会主义或广义的入侵者开辟生态空间。这可能导致持久的替代稳定状态（alternative stable states），其中入侵物种主导生态过程、养分循环和干扰机制，有效地将系统困在低多样性、高入侵状态的陷阱中。
新型生态系统与NbS
越来越多的恢复和适应工作是在已被气候变化、干扰或先前的入侵不可逆转地改变的系统进行的。这就提出了关于如何管理不再类似于历史基线但现在代表主要生态状态的新型生态系统的重要概念和实践问题。新型生态系统概念常在NbS涉及非本地物种时被援引，将管理从恢复历史基线重新构建为适应改变的生态系统。然而，虽然新型生态系统概念承认全球变化可能导致不可逆转的生态系统新颖性，但它并不总是明确解决此类干预固有的增加入侵风险。批评者认为，接受新颖性会使非本地物种的有意使用常态化，而没有充分考虑长期的生态后果。诸如RAD+之类的适应性管理框架通过明确将入侵风险作为一种权衡纳入，提供了对新型生态系统视角的更细致整合。
为生物防治而有意引入
一些NbS策略涉及有意引入非本地物种以履行功能角色，如生物防治、生物质生产或水产养殖多样化。在入侵物种控制的情况下，这可能包括经典生物防治（利用高度寄主特异性的、共同进化的天敌进行长期、自我维持的控制）或更通用的害虫控制方法（利用生物体进行短期抑制，需要更多干预且非目标影响的风险更高）。
虽然这些引入可能提供好处，但它们经常带来生态风险。在欧洲多养鱼系统中引入亚洲鲤鱼就是一个例子：虽然因其生产力和适应性而受到重视，但对其逃逸、杂交和对本地鱼类群落的生态影响的担忧仍然存在。历史案例，如释放猫鼬进行啮齿动物控制或释放蔗蟾蜍进行甲虫管理，强调了生物防治剂本身如何变成入侵者，造成新的营养破坏和管理挑战。当代的生物防治计划在严格的国际和国家法规下运作，要求进行严格的寄主特异性测试、环境风险评估和释放后监测，以最大限度地减少意外的生态影响。
连通性
NbS还重塑了生态系统的空间配置。许多NbS特意重新连接破碎的景观以改善生态系统功能，促进本地物种移动，并增加对气候变化的恢复力。然而，这些相同的联系可能成为入侵物种扩散的通道。廊道、河岸恢复和城市绿色基础设施网络创造了连续的栖息地和水分路径，促进了恢复和入侵。在水生系统中，恢复的水文连通性可能使害虫定殖成为可能，而在城市景观中，扩展的交通网络和连接公园及水道的绿色廊道促进了本地和非本地类群的生物交换。平衡连通性的好处与限制入侵风险的需求，需要将生物安全（biosecurity）和路径管理明确纳入NbS设计。
减轻入侵风险和影响的NbS
基于生态学证据实施NbS可以同时增强气候恢复力并降低入侵风险——这是发展IS-NbS的关键组成部分。通过增强本地生物多样性、稳定土壤和改善栖息地结构，NbS可以减少资源的可用性，从而限制入侵物种利用的生态位空间。除了预防之外，NbS还可以通过主动管理（例如，通过栖息地操纵、生物防治和社区恢复）来抑制入侵物种并促进本地物种的恢复。在更广泛的尺度上，生态系统恢复、重新造林和迁地管理（managed relocation）可以增强和/或重建生态系统恢复力，并减少对再次入侵的易感性。以下章节考察了NbS降低入侵风险或影响的一些重要途径：增强生物抗性、控制已建立的入侵者和促进生态系统恢复及长期稳定性。
增强生物抗性
NbS可以通过增强本地生物群落的结构和功能的完整性来加强生态系统对入侵的抗性。例如，高密度本地土壤种子库与较低的入侵成功率有关，一项研究报告称，当本地种子密度增加时，入侵可能性可能降低50%。从机制上讲，本地物种丰富度和生物量可以减少空间、光和营养等资源的可利用性，从而减少入侵物种建立的机会。这与生物抗性假说（biotic resistance hypothesis）一致，该假说认为完整和多样化的群落由于竞争性排斥而对入侵更具抗性。然而，生物抗性的强度受到干扰的强烈调节，干扰会破坏群落结构，减少竞争相互作用，并创造促进非本地物种建立和扩散的资源脉冲。因此，在实施NbS时，管理干扰机制（如火灾、土壤翻动或土地利用强度）对于维持或恢复生物抗性至关重要。其他机制包括化感作用（allelopathy）、土壤生物介导的抗性和景观异质性，所有这些都可以加强本地群落的稳定性并抑制入侵物种的建立。
现有入侵的控制和缓解
经典生物防治长期以来一直应用于农业和林业背景。最近的一个突出例子是在北美城市森林中使用寄生蜂控制白蜡窄吉丁（Agrilus planipennis，Emerald Ash Borer）种群，早期结果表明寄生率增加，并可能对该害虫进行长期抑制。这说明了NbS如何在入侵系统中恢复自上而下的调控。除经典防治外，保护生物学防治（增强本地天敌的栖息地或资源）也被广泛使用。例如，增加行间植被和安装本地树篱可以支持捕食性物种（如步甲和瓢虫）的数量和持久性，进而减少农业生态系统中害虫的种群数量。原生捕食者也可以部署在水生系统中以抑制入侵蚊子。
岛屿生态系统提供了针对入侵哺乳动物根除的高度影响NbS的引人注目的案例研究。清除入侵性啮齿动物和有蹄类动物不仅能实现本地海鸟种群的恢复，还能触发更广泛的生态系统级联效应，例如来自海鸟粪的养分补贴到邻近的珊瑚礁，增强了海洋的生产力和恢复力。然而，这些好处并非普遍适用。在某些情况下，入侵哺乳动物的清除创造了生态真空，促进了补偿性增加的入侵植物，说明了预测次生入侵动态的重要性。
一个新兴的概念——“利用性根除”（eradication by use），强调了将入侵植物生物质转化为社区资产的潜力。在无法完全根除的情况下，当地收获入侵植物用于纤维、堆肥或生物能源生产已被证明是一种参与式且可持续的缓解策略，为生计和生态系统管理提供了共同利益。然而，越来越多的案例表明，“可持续利用”的承诺可能会产生适得其反的结果。在这种情况下，入侵物种的利用通常是由市场需求而非管理目标驱动的。此外，这些市场驱动的系统带来了额外的风险：如果市场崩溃，管理工作可能会停止，导致入侵反弹；而有利可图的市场可能会激励为获得更高经济回报而故意引入或推广新的入侵物种。这两种情况最终都可能加剧入侵问题，而不是缓解它们。
生态系统恢复和增强的恢复力
迁地管理（Managed relocation，也称为assisted colonisation, assisted migration, 或 assisted translocation）作为一种“拉力”策略，通过引入功能性重要的物种来恢复退化的生态系统过程并填补灭绝的本地物种留下的生态位空缺。这种方法可以通过稳定生态系统功能和增强生物多样性来促进生物抗性。重新造林举措，包括过渡林业和河岸种植，支持生物多样性恢复和气候适应。在新西兰，本土猎鹰（Falco novaeseelandiae）已被转移到葡萄园景观中，在那里它通过捕食入侵鸟类物种发挥了NbS的作用，提供了自然的害虫控制。
治理、公平与未来方向
政策和治理框架滞后于新的科学发现进展，但全球评估工作，如生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）和政府间气候变化专门委员会（IPCC），在加速将多种来源的证据转化为支持更具科学响应性的决策的传播产品方面发挥了重要作用。
很少有国家适应或缓解计划明确解决气候变化与生物入侵之间的相互关系。激励机制，如碳市场，往往偏袒单一栽培，阻碍建立弹性景观所需的生态多样化。此外，物种选择常常缺乏长期性能数据或对将来气候适宜性的考虑，使得迁地管理和恢复种植容易受到意外入侵结果的影响。将入侵风险嵌入气候政策将有助于避免这种适应性不良。关键的行动包括将生物安全筛查和早期检测-快速反应系统纳入NbS规划，促进农业、环境和城市机构之间的跨部门协调，并使国家战略与《联合国气候变化框架公约》（UNFCCC）和《生物多样性公约》（CBD）等国际协议保持一致。
有效的NbS实施还取决于长期监测，但这仍然是最薄弱的环节之一。许多项目缺乏实施后评估的任务或资源。需要标准化的指标——包括本地和入侵物种丰富度、生态系统功能指标和社会生态结果——来评估成功并实现适应性管理。情景建模、多标准分析和社区科学平台（如iNaturalist）等新兴工具可以增强监测覆盖范围并提高公众参与度。将监测结果与迭代决策联系起来的适应性治理（adaptive governance）对于防止NbS偏离适应性不良的结果至关重要。
公平与包容性治理
尽管NbS有解决环境和社会挑战的潜力，但这些战略经常反映出以西方为中心的、自上而下的保护和发展的模式。这种做法有可能疏远当地社区，破坏土著知识体系（Indigenous Knowledge Systems），并实施不适合当地环境、文化和治理背景的干预措施。此外，由于资金需求的驱动，优先考虑高可见度或城市地区的NbS项目可能会无意中将资源从脆弱的农村社区转移开，从而加深现有的社会经济不平等。因此，入侵和NbS干预的好处和负担分布不均，往往加剧现有的不平等。边缘化和土著社区通常面临最高的入侵物种暴露率，但对NbS设计的影响力最小。包容性的、共同设计的方法，承认多元化的知识体系至关重要。例如，澳大利亚的原住民火灾管理展示了传统生态知识如何减少入侵植物生物量并恢复本地物种。
入侵为理解哪些生态策略、功能性状和设计背景决定了物种在NbS干预中的成功提供了自然实验。与其仅仅将所有入侵结果视为失败，不如利用这些案例通过揭示在新型环境和管理条件下赋予建立成功的性状来为NbS的适应性设计提供信息。因此，承认和研究这些相互作用扩展了入侵科学的价值，超越了预防，利用来自入侵者的经验教训来构建更有效的、入侵智慧型的NbS（IS-NbS）。
结论
研究人员调查了NbS及其对生物入侵的影响，强调了在日益增长的全球气候和恢复议程中该领域研究的迅速扩张。虽然森林和集约化管理景观在文献中占主导地位，但在水生、干旱和生物多样性丰富地区，特别是在全球南部，覆盖面的仍然存在差距。许多研究缺乏一致的类型学分类和分类学分辨率，限制了生态洞察力。尽管如此，证据表明，NbS可以通过增强生物抗性、实现直接控制和支持生态系统恢复来减轻入侵物种的建立和扩散，但如果设计不当，特别是当非本地物种或景观尺度的干预忽视了入侵风险时，也可能无意中促进入侵。
将入侵科学纳入NbS设计（即IS-NbS）对于减少意外风险至关重要。所有NbS项目的基线评估应包括繁殖体压力、干扰历史和栖息地条件。优先考虑适应本地条件的本地和低风险物种可以增强生态系统恢复力。对于植物群落，可以利用化感能力等性状，战略性地使用本地类群来抑制入侵者。在水生系统中，干预措施应针对当地的水文和水质进行定制，以防止机会主义物种的定殖。这些原则支持对IS-NbS的呼吁，即从一开始就整合预防、监测和适应性管理。
NbS通常作为局部的、特定案例的干预措施实施，这可能会限制其可扩展性和更广泛框架的整合。长期有效性的不确定性、监测挑战以及相互竞争的土地利用目标可能会进一步限制其表现。这些限制与入侵动态特别相关，因为监测不足或碎片化的实施可能会掩盖意外的入侵或破坏长期管理。应对这些挑战需要改进跨尺度整合、持续监测以及NbS与更广泛的政策和土地利用规划框架的一致性。
随着NbS日益融入气候和发展议程，需要跨学科、包含生物地理信息且具有机制依据的方法，以预测气候驱动的转变，管理权衡，并使入侵物种控制与更广泛的适应战略保持一致。实现这一目标需要生物多样性、气候和土地利用部门之间连贯的政策整合，以及针对研究能力和治理能力的投资。关键问题仍然存在，即如何设计、实施和治理NbS，以便在保持其提供长期气候适应、生物多样性和社会效益的能力的同时，减轻生物入侵。最终，实现NbS的全部潜力取决于向生态基础扎实、社会公平且能够在面对复合的全球变化驱动因素时提供长期恢复力的干预措施的模式转变。
