结合社会网络-生态网络模型分析物种入侵问题

Posted 2021-04-07 城市生物多样性和生态系统服务

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Danielle等人近日在Journal of Environmental Management上发表研究文章，论述了结合社会-生态网络模型分析物种入侵。

”

据文中报道，这是首次在一个流行病学的框架下结合社会网络和生态网络分析来研究一个入侵物种。该研究通过对中华圆田螺入侵盐谷地区水库的25年情景分析，得出了入侵的合理预测。

图1 中华圆田螺（图源自搜狗百科）

http://baike.sogou.com/h66871587.htm?sp=l66871588

这篇文章基于流行病传播的方式分析了物种入侵的过程。该研究叙述的物种传播方式为：1，首先有一个宿主，就是入侵生物群体的传播源，2，入侵生物通过社会传播途径，带到下一个地点，3，入侵物种的生存和繁殖，数量增长到一定的阈值时成为新的传播源。依照这样的模式，进行入侵。

社会网络分析方法应用

社会网络分析（Social Network Analysis，SNA）问题起源于物理学中的适应性网络，通过研究网络关系，有助于把个体间关系、“微观”网络与大规模的社会系统的“宏观”结构结合起来，通过数学方法、图论等定量分析方法分析路径关系。

图2 19个水库间垂钓活动路径图

生态网络模型方法应用

生态系统是一个具有很强的自组织、自发展的复杂网络系统。 生态网络分析是模拟生物间相互作用关系的网络,描述生态系统中不同物种间物质、能量流动的结构。

生态网络模型主要来解释，水库如果出现入侵物种后，入侵物种的繁殖和对原生生物的影响。作者使用Ecopath with Ecosim软件对每个水库的生物群落结构进行建模。 Ecopath with Ecosim是一个功能十分强大的生态系统模型软件，已在全世界不同纬度地区、不同类型生态系统的研究中得到了验证。本文基于食物网的数量平衡模型（Mass-balanced model），分析了中国圆田螺在logistic生长模式时，水库生态系统的时空变化方式。

社会网络和生态网络结合

该研究以一年为时间间隔。作者假设每一年，垂钓活动会把 0.12%的中华圆田螺，从已被传染的水库带到与其活动密切的水库。水库之间的垂钓活动关系网由社会网络路径给出。一旦未被感染水库被垂钓活动带来中华圆田螺，则根据生态网络模型计算多长时间后，中华圆田螺会达到资源承载力10%。一旦水库中华圆田螺达到这个数量，这个水库就会成为新的“传染源”。然后再根据社会网络模型继续分析，与这个水库垂钓活动密切的水库。如此动态发展，就会看出水库被入侵的过程，即被入侵的时间。

基于社会网络和生态网络的方法，文章对盐谷19个水库，25年的情景进行预测。文章的结果发现，其中Wagon Train, Branched Oak and Pawnee，这三个水库是未来25年被圆田螺入侵最严重的水库。文章所得出的结果，对水域的物种入侵起到了预警作用。

图3 入侵过程年际分析，颜色深浅表示入侵程度（具体25年情况见原文）

编者认为：

这篇文章的创新是在一个流行病学的框架下结合社会网络和生态网络分析来研究一个入侵物种。传统的物种迁移模型主要受生物群体自身的变化规律以及受地理环境的影响。对于水生入侵物种而言，入侵受人为因素，特别是垂钓活动的影响极大。该研究采用的结合社会网络分析和生态网络分析的方法，将垂钓活动和生物自身的群体变化结合起来分析物种入侵。

但是该研究在社会网络分析中仅仅是考虑了垂钓者的活动情况。渔民活动、社会政策的制定、环保组织的介入都会对社会网络结构造成影响。物种入侵还有可能通过野生动物的觅食等方式，所以该研究的结果一定程度上，可能被低估。

对于社会网络与生态网络的结合上，作者进行了大量的假设和参数固定，包括垂钓活动能带来物种的比率，资源的承载度。编者认为，该研究进行大量假设，一个可能的原因是，文中考虑了社会网络会对生态网络的影响，但是生态网络对社会网络的反馈作用没有考虑。例如，水库生物结构变了，哪些鱼类多了，少了，会影响垂钓者的选择，从而影响社会网络结构。

在数据准备上，作者在每个水库的物种结构和数量的测量上，多处采用了近似的结果。文章中也说明了，由于调查时间问题，很多水库的生物组成和数量采用类比近似的方法。

所以在研究社会生态模型研究中，考虑生态系统对社会系统的影响和数据完备都是未来研究可能的关键点。

原文出处

Haak, D.M., Fath, B.D., Forbes, V.E., Martin, D.R., Pope, K.L., 2017. Coupling ecological and social network models to assess “transmission” and “contagion” of an aquatic invasive species. J. Environ. Manage. 190, 243-251. 

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