研究性学习外来物种入侵

研究性学习：外来物种入侵 一、外来物种及其入侵的含义、特征 1. 外来物种的定义 外来物种（Alien species）是指出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外（即在其自然分布范围以外，在没有直接或间接的人类引入或照顾之下而不能存在）的物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。当外来物种在自然或半自然生态系统或生境中建立了种群，改变或威胁本地生物多样性的时候，就成为外来入侵种（Alien invasive species）。外来物种在有的文件中也称之为非本地的（non-native）、非土著的（non-indigenous）、外国的（foreign）或外地的（exotic）物种。 2. 外来物种入侵的含义 生态系统（Ecosystem）是由生物物体及其生存环境所构成的相互作用的动态复合体。这是一个看起来很简单的概念，但其中所包含的内涵一直被人们所忽略。生态系统是经过成百上千年的长期演化而形成的。其中生存的动物和植物不仅适应了当地的自然地理气候条件，而且更重要的是物种之间形成了复杂的相互作用关系，也正是这些关系使得生态系统成为一个稳定的且能够自我维持的体系。而这种由历史所形成的生物地理结构正是定义本地及外来物种的基础，因而也是定义物种入侵的基础。 构成外来物种入侵的要素，主要有以下几个方面： 一物种被引入或进入一个其以前从未有分布的生态系统或地域； 可以是物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体； 在自然或半自然生态系统或生境中建立了种群； 构成对生态秩序、生态平衡、环境要素、生物多样性或生态景观的改变或破坏。 根据外来物种与生态系统的定义可知，人为因素是构成外来物种入侵的关键元素。事实上，在自然情况下，山脉、河流、海洋等等的阻隔以及气候、土壤、温度、湿度、海拔高度等等自然地理因素的差异构成了物种迁移的障碍，依靠物种的自然扩散能力进入一个新的生态系统是非常困难的。虽然也有由于气候或地质构造变化，而使动物、植物或病原体进入新的系统的情况，但更多的却是由于人类活动而有意或无意导致的越来越多的物种迁移。特别需要注意的是，由于外来物种入侵是以生态系统为基础而定义的，因此我们不能用国家或地区之间的界限是否被超越来作为判断物种入侵与否的依据。同样地，一国或一地区之内都会存在众多且各不相同的生态系统，因此，一国之内、一地区之内也会出?quot;外来"物种入侵的现象。而要理解或解决外来入侵种问题，就必须从物种入侵的含义及其构成要素着手，唯此，才能科学、全面、深入地把握外来物种入侵问题的实质，从而做出科学的决策。 3. 外来物种入侵的特征 外来物种的入侵通常具有以下一些特征： 1） 外来入侵种进入与扩散的途径及其危害形式复杂多样、难以防范，还存在通过不同的渠道多次引入的可能，但以人类有意或无意的行为所引起的入侵为主，入侵种的登陆地点也相对集中。 2） 入侵行为具有隐蔽性和突发性，一旦达成入侵，往往在短时间内形成大规模爆发之势，极难防范和监测。 3） 入侵过程具有阶段性特征，通常可以分为四个阶段：引入和逃逸期、种群建立期、停滞（或潜伏）期和扩散期。但有目的引入的物种，如引种作物等，以及受干扰明显地区的物种，其两阶段间的成功率要高得多，因此其入侵的成功率也较高。 4） 入侵范围广泛（涉及陆地和水体的几乎所有生态系统），后果难以估量和预见，并可能引发一系列的连锁反应，且难以或甚至根本无法清除或控制（不可逆性），防除的代价和成本也极为高昂，而防除方法稍有不当或失灵，入侵将可能变得不可收拾，受影响区域可能会迅速扩大。 5） 入侵事实、后果及其影响可能长时间存在。 6） 入侵具有某种条件性或选择性特征，物种单一的、人为干扰严重的、退化的、有资源闲置的、缺乏自然控制机制的生态环境下，入侵成功的可能性较高，而生态完整性良好的生态系统较不易受到入侵。 4. 外来物种入侵的机理 · 入侵物种的特点 外来物种在新的生态系统中，如果温度、湿度、海拔、土壤、营养等环境条件适宜，就会自行繁衍。许多外来物种虽然可以形成自然种群，但多数种群数量都维持在较低水平，并不会造成危害。造成生物灾害的外来入侵种往往具有以下特点： 生态适应能力强 许多外来入侵种适宜的生活范围非常广，可以在多种生态系统中生存。其中许多物种可以跨越热带、亚热带及温带等多个气候带；有的可以在极其贫乏的土壤中生存，喜干旱和阳光充足的地方（生态退化常形成这种地方）；有的则可以以某种方式度过干旱、低温、污染等不利条件，一旦条件适合就开始大量滋生。例如有的种子可以在土壤中存活多年，一旦条件好转，就开始发芽。例如大瓶螺（Pomacea canaliculata）是淡水螺，需要有水才能正常生长繁殖，但它却可以在干旱季节埋藏在湿润的泥中度过6-8个月。一旦发生洪水或稻田被灌溉时，它们又能再次活跃起来，并大量繁殖形成危害。 繁殖能力强 入侵种能够产生大量的后代或种子，或繁殖世代较短，特别是具有很强的无性繁殖（如营养繁殖）能力，可以通过根、芽、茎、孢芽或孢子等大量繁殖。例如凤眼莲（Eichhornia crassipes）兼有性和无性两种繁殖方式，每个花穗包含有300～500粒种子，还可通过匍匐枝无性繁殖，在30℃时，5天可形成一株新的植株。4-5年生的紫茎泽兰通常有15-20个生殖枝，每个枝条平均有1252个花序，每个花序平均含花71.2个。据估计一亩建群的紫茎泽兰一年可生产出4.63亿粒种子。一千粒种子质量只有0.05克，种子小的和尘土一样，生有冠毛，可以随风飞扬，到处传播，同时藕根状茎都行营养繁殖，更加强了其传播及侵占能力。 传播能力强 入侵种能够迅速大量传播，使其有更多的机会找到适宜的栖息环境。有的种子非常小，可以随风和流水传播到很远的地方。有的种子可以通过鸟类或其他动物远距离传播。有的物种与人类的生活和工作关系紧密，很容易通过人类活动被无意传播。也有的物种外观美丽或具有经济价值，而常常被人类有意地传播。 · 被入侵生态系统的特点 很多的生态系统或多或少都有外来物种的入侵，但其中一些生态系统更容易遭到入侵。和外来入侵种一样，这些易遭到入侵的生态系统也具有一些共同特点。 具有足够的可利用资源 外来入侵种必须有足够的可利用资源（包括食物、光照和水）才能成功入侵。在经常受到人类干扰或已经退化的生态环境中外来入侵种比较容易扩张。例如在云南和四川造成严重危害的紫茎泽兰，其入侵的就是大面积退化的草场。在退化的生态系统中，物种单一，一些资源被过度利用，而另一些则没有充分利用。外来物种正是借助这些没有充分利用的资源而得到发展。而在稳定的生态系统中，空间、光照和水等资源已经被充分利用，没有闲置生态位，外来物种必须形成相当势力后，才可能与本地物种竞争。 有的生态系统虽然已经有利用系统资源的本地物种存在，但是入侵物种在机体构造和生理等特性上，在资源利用方面，比这些本地物种有更多的优势，因而能够逐渐抢占这些资源，排挤本地物种。例如鳙（Aristichthys nobilis）的口较大，鳃耙长而密，滤食能力强。相对而言，云南杞麓湖和星云湖中本地种大头鲤（Cyprinus pellegrini）则口较小，鳃耙短而稀，滤食能力弱，因此在引进鳙后，大头鲤急剧减少。

缺乏自然控制机制 繁殖能力强的物种，在其原来的生态系统中必然有天敌生物，或以其为食，或寄生，或能够与其竞争，或能够分泌物质抑制其生长，控制其种群数量。可是在引入的地区，如果没有这种自然控制机制，这些物种就有可能肆无忌惮地大爆发。在岛屿或隔离地区（如湖泊、被隔离的水域等）被入侵的可能性比较高，就是因为这些地区常常缺乏这些控制机制。例如在我国，凤眼莲的天敌很少，只是最近才发现有一种蜗牛和鳞翅目昆虫以及少数病原菌，但在凤眼莲的原产地南美洲，却有200多种天敌昆虫取食凤眼莲，这是凤眼莲在原产地南美洲没有造成危害而在我国成灾的重要原因之一。在湿地松粉蚧（Oracella acuta）原产地，捕食这种粉蚧的瓢虫/达30多种，一些寄生蜂对湿地松粉蚧也有一定的控制作用，但在我国几乎没有本地的天敌可以控制湿地松粉蚧的种群增长和扩散。 人类进入的频率高 人类进入生态系统的频率与外来物种入侵的机会存在相关性。这些原有的生态系统本身不一定具有很高的被入侵的可能，但是由于人类频繁出入，容易带入外来物种。同时人类的频繁活动常常使生态系统受到干扰，这些干扰也容易给物种入侵创造机会。 · 入侵过程具有阶段性特征： 能否成功地控制外来入侵种，很大程度上取决于我们采取控制措施时，外来入侵种所处的阶段。外来物种并不是一进入新的生态系统就能形成入侵。其入侵过程通常可以分为几个阶段：引入和逃逸期、种群建立期、停滞（或潜伏）期和扩散期。统计研究发现，相邻两个阶段间的成功率约为10%。但是，一些有目的引入的群体，如引种作物等，其成功率要高得多。此外受干扰明显的地区其两阶段间的成功率也高于10%。 外来入侵种的入侵过程 引入和逃逸期：外来物种被有意或无意引入到以前没有这个物种分布的区域。有些个体经人类释放或无意逃逸到自然环境中。 种群建立期：外来物种开始适应引入地的气候和环境，在当地野生环境条件下，依靠有性或无性繁殖形成自然种 群。 停滞期：外来物种经过一定时间对当地气候、环境的适应，开始有一定的种群数量，但是通常并不会马上大面积扩散，而是表现为"停滞"状态。例如薇甘菊在20世纪80年代初传入广东，但直到近2、3年才开始造成危害。有些物种要经过几十年才开始显示出入侵性。停滞期持续的时间长短因物种和当时的地理和生态条件而有很大的不同。例如如果植物产生大量种子需要的时间较长，有性繁殖周期较长，适应于种子发芽的气候周期年数较多，则停滞期就较长。一般来说，草本植物停滞期短于木本植物。 扩散期：当外来物种形成了适宜于本地气候和环境的繁殖机制，具备了与本地物种竞争的强大能力，当地又缺乏控制该物种种群数量的生态调节机制的时候，该物种就大肆传播蔓延，形成"生态"爆发，并导致生态和经济危害。 我国的外来物种入侵问题具有以下特点： a. 涉及面广：全国34个省、直辖市、自治区均发现入侵种。到2002年5月，中国共建立了1500个自然保护区，覆盖全国总面积的大约9%，除少数偏僻的保护区外，或多或少都能找到入侵种。 b. 涉及的生态系统多：几乎所有的生态系统，从森林、农业区、水域、湿地、草原、城市居民区等都可见到。其中以低海拔地区及热带岛屿生态系统的受损程度最为严重。 c. 涉及的物种类型多：从脊椎动物（哺乳类、鸟类、两栖爬行类、鱼类）、无脊椎动物（昆虫、甲壳类、软体动物）、植物，到细菌、病毒都能够找到例证。 d. 带来的危害严重：在我国许多地方停止原始森林砍伐，严禁人为进一步生态破坏的情况下，外来入侵种已经成为当前生态退化和生物多样性丧失等的重要原因，特别是对于水域生态系统和南方热带、亚热带地区，已经上升成为第一位重要的影响因素。 2. 外来物种入侵的主要方式（渠道） 生物入侵最根本的原因是人类活动把这些物种带到了它们不应该出现的地方。因此，我们称这些物种是"有害的"，实际上对这些物种而言是不公平的，它们只是呆错了地方，而造成这种错误的原因常常是人类的一些对生态环境安全不负责任的活动。外来入侵物种问题的关键是人为问题。引种（Introduction）是指以人类为媒介，将物种、亚种或以下的分类单元（包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体），转移到其（过去或现在的）自然分布范围及扩散潜力以外的地区。这种转移可以是国家内的或国家间的。引种可以被分为：有意引种和无意引种两类。 有意引种（Intentional introduction）是指人类有意实行的引种，将某个物种有目的地转移到其自然分布范围及扩散潜力以外（这类引种可以是授权的或未经授权的）。 无意引种（Unintentional introduction）是指某个物种利用人类或人类传送系统为媒介，扩散到其自然分布范围以外的地方，从而形成的非有意的引入。 外来物种都是通过这两种方式被引种到其非原产地。 ·有意引种 中国从外地或国外引入优良品种有着悠久的历史。早期的引入常常通过民族的迁移和地区之间的贸易实现。原产非洲的酸豆（Tamarindus indica）以及原产中亚的葡萄（Vitis vinifera）、紫苜蓿（Medicago sativa）、石榴（Punica granatum）、红花（Carthamus tinctorius）等经济植物的种子就是公元前4世纪和1世纪时分别通过古代著名的“蜀-身毒（即印度）道”和“丝绸之路”引入我国的。此后，北宋时有芦荟（Aloe barbdensis，或A. vera var. chinensis）（它原产于非洲东北部，现于华南的沿海地区归化），17世纪时有甘薯（Ipomoea batatas）、烟草（Nicotiana tabacum）及西番莲（Passiflora coerulea）等经济植物被转引到中国。稍早，