10月23日，華東師范大學(xué)博士生顧志壯以共同第一作者身份在頂刊《科學(xué)》（Science）發(fā)表最新研究成果，首次在全球尺度上系統(tǒng)量化生物入侵對(duì)陸地生態(tài)系統(tǒng)的綜合影響及動(dòng)態(tài)演變規(guī)律。
華東師大生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院博士研究生顧志壯
論文在線(xiàn)發(fā)表于Science
通過(guò)整合來(lái)自全球775篇實(shí)證研究、2223個(gè)效應(yīng)量的數(shù)據(jù)，該研究揭示了入侵生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的影響具有顯著的情境依賴(lài)性（context dependency），即它們的生態(tài)效應(yīng)并非固定，而是隨著氣候、植被類(lèi)型、土壤特征以及入侵持續(xù)時(shí)間的不同而發(fā)生變化。
“我們相當(dāng)于為地球的生態(tài)系統(tǒng)建立了一張‘入侵風(fēng)險(xiǎn)地圖’。”顧志壯說(shuō)，“入侵物種并非在所有地方都同樣危險(xiǎn)，其破壞性取決于生態(tài)系統(tǒng)的敏感性和環(huán)境條件。”
這項(xiàng)成果不僅填補(bǔ)了入侵生態(tài)學(xué)在機(jī)制歸納與預(yù)測(cè)層面的空白，為理解全球生物入侵驅(qū)動(dòng)下的生態(tài)系統(tǒng)功能變化和碳循環(huán)響應(yīng)提供了新的理論框架，深化了人們對(duì)全球生態(tài)系統(tǒng)對(duì)入侵響應(yīng)規(guī)律的理解，也為生態(tài)恢復(fù)與生物入侵防控政策提供了科學(xué)依據(jù)。
在科研世界里，真正的突破往往不是靈光一現(xiàn)，而是基于長(zhǎng)期積累與不懈堅(jiān)持。顧志壯用五年的科研“耐力賽”迎來(lái)了這一科研突破。
半夜，顧志壯在天童干旱實(shí)驗(yàn)樣地測(cè)定土壤呼吸
早在2020年，顧志壯在導(dǎo)師周旭輝教授的指導(dǎo)下，把目光投向全球變化背景下的陸地生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)機(jī)制，正式啟動(dòng)該項(xiàng)研究。
研究工作分兩條主線(xiàn)展開(kāi)——第一條主線(xiàn)是長(zhǎng)期在不同地區(qū)開(kāi)展的野外實(shí)地監(jiān)測(cè)與采樣工作。顧志壯每月定期前往浙江天童森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀(guān)測(cè)研究站，依托華東師范大學(xué)在該研究站搭建的亞熱帶極端干旱實(shí)驗(yàn)樣地，開(kāi)展持續(xù)觀(guān)測(cè)與樣品采集，探索干旱對(duì)亞熱帶森林碳循環(huán)與生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定性的影響。
浙江天童森林生態(tài)系統(tǒng)國(guó)家野外科學(xué)觀(guān)測(cè)研究站
“那時(shí)幾乎每個(gè)月都要上山很多次。每逢雨季，設(shè)備被沖壞，依舊重裝、采樣、運(yùn)回分析都是常態(tài)。”顧志壯回憶道。
這些野外經(jīng)歷，讓他深入了解了本地生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與功能。同時(shí)也在實(shí)地觀(guān)察中發(fā)現(xiàn)，許多入侵物種，比如加拿大一枝黃花，正在快速擴(kuò)散并顯著改變生態(tài)系統(tǒng)的原貌。
這些觀(guān)察讓他對(duì)生物入侵及其生態(tài)效應(yīng)產(chǎn)生了濃厚興趣，開(kāi)始思考“生物入侵現(xiàn)象在全球范圍內(nèi)是否具有共性？”“不同地區(qū)的生態(tài)系統(tǒng)會(huì)不會(huì)表現(xiàn)出類(lèi)似的響應(yīng)模式？”
顧志壯每月定期在天童干旱實(shí)驗(yàn)樣地測(cè)定土壤呼吸
基于這些科學(xué)疑問(wèn)，顧志壯與團(tuán)隊(duì)一起開(kāi)展了第二條主線(xiàn)研究——全球數(shù)據(jù)庫(kù)分析。通過(guò)整合全球研究數(shù)據(jù)，團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起了迄今最全面的陸地生態(tài)系統(tǒng)入侵影響數(shù)據(jù)庫(kù)，從更宏觀(guān)的尺度上驗(yàn)證和拓展野外觀(guān)察得到的規(guī)律。“如果說(shuō)第一條主線(xiàn)是從實(shí)地發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，第二條主線(xiàn)則是在全球范圍內(nèi)回答問(wèn)題。兩者相輔相成，讓研究既有現(xiàn)實(shí)觸感，又具科學(xué)深度。”
通過(guò)系統(tǒng)研究，顧志壯和團(tuán)隊(duì)成員們發(fā)現(xiàn)，外來(lái)植物入侵會(huì)顯著降低本地植物多樣性，而動(dòng)物入侵（尤其是生態(tài)系統(tǒng)工程師類(lèi)群，如蚯蚓）則會(huì)導(dǎo)致土壤有機(jī)碳含量下降。
研究還發(fā)現(xiàn)，入侵時(shí)間（residence time）是關(guān)鍵預(yù)測(cè)因子——入侵時(shí)間越長(zhǎng)，對(duì)生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能的影響越顯著。這一結(jié)論為理解入侵生物對(duì)生態(tài)系統(tǒng)的長(zhǎng)期影響提供了全新視角。
2024年5月7日，團(tuán)隊(duì)將論文首次投稿至Science。一個(gè)半月后，期刊給出了“拒稿重投”的回復(fù)。雖然有些遺憾，但審稿人的一句評(píng)語(yǔ)讓顧志壯深受鼓舞——“This is an ambitious study.”
顧志壯說(shuō)：“這讓我更加理解了導(dǎo)師常說(shuō)的，做研究要敢為人先、堅(jiān)持不懈。”此后，團(tuán)隊(duì)用了11個(gè)月時(shí)間補(bǔ)充數(shù)據(jù)、反復(fù)修改文章與圖表。2025年4月8日，修訂稿重新提交。經(jīng)歷幾輪評(píng)審與修改后，終于在2025年9月8日被正式接受。
回望五年科研攻堅(jiān)，顧志壯感慨：“科研讓我認(rèn)識(shí)到，發(fā)現(xiàn)問(wèn)題和解決問(wèn)題的過(guò)程比結(jié)果更重要?！?/span>
“建立數(shù)據(jù)庫(kù)是最有挑戰(zhàn)性的部分?！鳖欀緣呀榻B，過(guò)去幾十年，世界各地有大量關(guān)于入侵生物的研究，但方法、指標(biāo)和尺度都不一樣，很難直接比較。通過(guò)構(gòu)建統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的數(shù)據(jù)庫(kù)，把碎片化的成果整合起來(lái)，就可以用統(tǒng)計(jì)和模型的方法提煉出全球共同規(guī)律。數(shù)據(jù)庫(kù)也為后續(xù)研究提供開(kāi)放資源，全球科研工作者都可以在此基礎(chǔ)上繼續(xù)更新數(shù)據(jù)、分析趨勢(shì)，支持更精準(zhǔn)的生態(tài)預(yù)測(cè)和政策決策。
顧志壯（右）與導(dǎo)師周旭輝教授
數(shù)據(jù)量龐大、格式不統(tǒng)一、變量復(fù)雜——任何一個(gè)小錯(cuò)誤都可能讓分析推倒重來(lái)。在數(shù)據(jù)分析與可視化過(guò)程中，周旭輝教授及伯爾尼大學(xué)Madhav P. Thakur教授、康斯坦茨大學(xué)Mark van Kleunen教授等國(guó)際合作者給予了他悉心指導(dǎo)。
“他們提出的每一個(gè)修改意見(jiàn)都非常有啟發(fā)性，讓我從一個(gè)科研‘新手’逐漸成長(zhǎng)為能獨(dú)立思考的研究者。”顧志壯說(shuō)。
2023年，顧志壯做學(xué)術(shù)匯報(bào)
從一名專(zhuān)注實(shí)驗(yàn)的研究生，到能完成全球尺度數(shù)據(jù)整合的科研工作者，科研突破的過(guò)程也是顧志壯走向更大的“世界”的過(guò)程。
未來(lái)，顧志壯將繼續(xù)深耕這條研究主線(xiàn)，探討氣候變化與生物入侵的交互作用，特別是它們對(duì)土壤碳循環(huán)和生態(tài)系統(tǒng)碳匯功能的長(zhǎng)期影響，“為實(shí)現(xiàn)‘碳中和’和生態(tài)安全提供科學(xué)依據(jù)，讓生態(tài)研究更好地服務(wù)于全球環(huán)境治理”。
該研究由華東師范大學(xué)生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院與瑞士伯爾尼大學(xué)、德國(guó)康斯坦茨大學(xué)等多國(guó)學(xué)者合作完成。顧志壯為論文共同第一作者，華東師范大學(xué)/東北林業(yè)大學(xué)周旭輝教授為共同通訊作者，伯爾尼大學(xué)Madhav P. Thakur教授為共同第一和共同通訊作者。研究得到了國(guó)家自然科學(xué)基金等項(xiàng)目的資助。
論文鏈接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adq3101
來(lái)源｜生態(tài)與環(huán)境科學(xué)學(xué)院、研究生院 通聯(lián)｜王晶晶 文｜符哲琦、顧志壯 人物攝影｜李行健 編輯｜符哲琦、隋華穎 編審｜郭文君
