生物入侵之水葫芦.docx

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生物入侵之水葫芦

目录

摘要-2-

关键词-2-

一、生物入侵-2-

1.生物入侵的定义-2-

2.生物入侵者-3-

3.入侵生物的引入路径：

-4-

4.外来生物入侵产生的原因-4-

5.生物入侵危害的主要表现-4-

二、水葫芦入侵相关分析-5-

1.水葫芦简介-5-

2.从入侵过程分析入侵机制-5-

3．水葫芦入侵的原因-7-

3.1从被入侵群落特征分析-7-

3.2从地理位置、气候环境方面分析-7-

3.3从生态平衡方面分析-7-

4.传入扩散概况-7-

4.1纵观全世界-7-

4.2水葫芦在中国的入侵足迹-9-

5.水葫芦入侵产生的危害及影响-11-

5.1生态危害-11-

5.2经济危害-12-

5.3社会效益-12-

6.水葫芦入侵治理措施-13-

6.1针对不同入侵阶段-13-

6.2检疫管理方面——惩内御外-13-

6.3生物防治-14-

7.水葫芦利用-15-

7.1污水治理-15-

7.2燃料-15-

7.3食用-15-

7.4生产饲料-15-

7.5农业肥料-15-

8.讨论-16-

参考文献-16-

参考书籍-16-

生物入侵之水葫芦

作者

摘要：

生物入侵是指某种生物从外地自然传入或人为引种后成为野生状态，并对本地生态系统造成一定危害的现象。

本文主要研究对象——水葫芦，原产南美洲，被列为世界十大恶性杂草之一，现己入侵我国华北、华东、华中和华南的17个省市，尤以云南昆明、江苏、浙江、福建、四川、湖南、湖北和河南南部为重，惊人的繁殖能力最终导致地方其他优势物种的生长受阻，引起严重的生态入侵。

水葫芦入侵已经引起了一系列的经济、生态、社会问题：

首先，它改变了当地水体生态系统的物理、化学环境，进而影响水体生态系统中生物物种多样性和遗传多样性、破坏景观的自然性和完整性、严重影响生态物质循环过程的正常运行；其次，水葫芦造成当地经济的重大损失，严重威胁着旅游、航运、渔业、水利等行业；再次，水葫芦的入侵爆发也对当地居民饮水、健康等造成威胁。

目前，对于水葫芦的有效地控制主要有物理、化学、生物3种防治方法，利用天敌、病菌、化感作用等的生物方法控制水葫芦入侵也日益成为研究的热点。

当然，不可否认的是，水葫芦仍然有较大的开发利用价值，而且发展前景可观。

Abstract：

Biologicalinvasionreferstothephenomenonthatwhenasortofcreaturecomefromotherwildpartsorintentionallyintroducedgoeswild,andthentosomeextentdamagesthelocalecosystem.Waterhyacinth（Eichhorniacrassipes）,focusedbythispaper,originatesfromSouthAmerica,andhasbeeninthetoptenmalignantweeds.Theplanthasintrudedinto17provincesinNorthChina,EastChina,CentralChinaandSouthChina.Thehorrendousfertilityoftheplanthampersthegrowthofotherdominantspeciesandeventuallycausesseverebiologicalinvasion.Waterhyacinthhascausedseriesofextremelyseriousecological,economicandsocialproblems:

Itchangesthephysicalandchemicalenvironmentofaquaticecosystem,thusalterstheecosystemandgeneticdiversity,damagesthenaturalityandintegralityoflandscapes,andseriouslyimpactsthecyclingofecologicalmaterial.Secondly,Waterhyacinthgreatlyimpactslocaleconomicdevelopmentandinterferswithtourismactivities,watertransport,fisheryindustryandwaterpower,etc.Italsothreatsthehealthandlifeoflocalcivilians.Atpresent,solutionsforcontrollingthespreadofwaterhyacintharedividedintothreegeneralcategories:

physical,chemicalandbiologicalcontrol.Biologicalcontrollingsuchasutilizationofnaturalenemies,germsandallelopathyhascomeintofocusedareaofsciencefield.Still,negationtowardsthedevelopmentalvalueofWaterhyacinthisnonsense,andonthecontrary,theprospectsarequitepromising.

关键词：

 水葫芦，生物入侵，防治，发展前景

Key words：

Waterhyacinth,biologicalinvasion,prevention,developmentprospects

一、生物入侵

1.生物入侵的定义

一些翻山越岭、远涉重洋的“生物移民”（也许是一种细菌、一种植物或者一种动物），来到异国他乡，由于失去了天敌的制衡获得了广阔的生存空间，生长迅速，占据了湖泊、陆地，而“土著生物”则纷纷凋零甚至灭绝，这就是生物入侵。

生物入侵分有意和无意两种。

自由贸易的强化、经济全球化和贸易与旅游的大幅度增长，为物种偶然的或有意的传播提供了比以往更多的机会。

一次次飞机航班、一艘艘远洋轮船、一位位在各大陆之间跋涉的旅行者，都可能携带着物种“登陆”一个陌生的环境。

有位专家曾说过：

“每艘轮船、每架飞机、每辆卡车都是潜在的携带者。

”

随着物种的引进，这些外来移民一方面可能造福人类，一方面也可能给当地生态环境乃至经济发展造成一定影响。

入侵物种可能威胁当地动植物的生存，导致庄稼减产、使海水和淡水生态系统退化。

正如世界自然保护同盟2000年2月在瑞士通过的《防止因生物入侵而造成的生物多样性损失》中指出的那样，“千万年来，海洋、山脉、河流和沙漠为珍稀物种和生态系统的演变提供了隔离性天然屏障。

在近几百年间，这些屏障受到全球变化的影响已变得无效，外来入侵物种远涉重洋到达新的生境和栖息地，并成为外来入侵物种。

”

对于生物入侵这个概念，人们也许还有些陌生，然而，一提起口蹄疫、疯牛病，甚至艾滋病，人们却并不陌生，其实从本质上来说这些都是生物入侵的一种。

以往人们常常提到的一些动植物，对某些地方来说，也都是入侵生物，如堵塞上海河道、覆盖滇池水面的水葫芦，就是“生物入侵”惹的祸。

它们的危害之大已远远超出人们的想象，以致有人称它为“整个生态系统的癌变”。

2.生物入侵者

生物入侵者是指某种生物突然出现在以前没有这种生物的地方，对当地生物及生态环境造成比较大的破坏，比如灭绝当地的某些物种，甚至改变当地的生态结构。

很多生物入侵者在其原始生存地并不是危险的物种，其主要原因是当地有可以制约它的天敌或条件，而被入侵地没有这种天敌或条件，造成其大量繁殖和巨大的生态破坏。

对付生物入侵者的方法并不容易，因为主要的办法——引进其天敌等，极其有可能造成被入侵地更大的难以预料的生态灾难。

生物入侵者也可以理解为原本生活在异国他乡、通过非自然途径迁移到新的生态环境中的“移民”。

目前，生物学和生态学界对生物入侵者有不同态度：

一部分人认为，经过“物竞天择”，可以制约“生物入侵者”的危害，达到新的生态平衡；另一部分人认为听任“生物入侵者”自由发展会给当地生态和人类生活造成严重危害，世界各国对“生物入侵者”都在采取相应的措施。

一些生物学家指出，一旦某种“生物入侵者”在新的环境中站稳脚跟并大规模繁殖，其数量将很难控制。

即使在科学技术高度发达的今天，面对那些适应能力和繁殖能力极强的动植物，人们仍将束手无策。

生物学和生态学界的一些学者主张人类不应该过多地干预生物物种的迁移过程，因为失衡是暂时的，一个物种在新的环境中必然遵循物竞天择的法则。

“生物入侵者”并不是都能够生存下来，能够生存下来的就是强者，即使生态系统中的强者也同样受到该系统中各种因素的制约，不可能为所欲为，因此，自然界的平衡最终会得以实现。

然而更多的学者则持反对意见，他们认为自然调节的过程是非常漫长的，如果听任“生物入侵者”自由发展，许多本土物种将难逃绝种厄运，自然界的物种多样性将受到严重破坏。

另外，“生物入侵者”给人类社会造成的经济损失是惊人的。

仅在美国，每年由“生物入侵者”造成的经济损失就高达两千多亿美元，面对这样的天文数字，人们岂能无动于衷？

目前，世界上许多国家已开始认识到这一问题的严重性，并采取了相应的措施。

例如，美国众议院已于1996年通过了一项议案，要求各有关机构加强对有可能夹带外来物种的交通工具的监控，为此，美国政府正在酝酿一个跨部门的监控计划。

3.入侵生物的引入路径：

外来物种入侵的引入路径主要有三种：

无意引入和有意引入和自然入侵两种情况。

比如水葫芦，就是有意、不科学地引入的。

由于它是一种很好看的观赏植物，且含有少量淀粉。

中国为观赏和作为饲料进行了引进。

但是，引进后其生长速度非常快。

去年，在云南滇池，那里的水变得像绿油漆一样，其主要的原因是水葫芦疯长，长后又腐烂，污染非常严重。

在人类文明的早期，陆路和航海技术尚不发达，海洋、山脉、河流和沙漠为物种和生态系统的演变提供了天然的隔离屏障，自然界中的生态平衡并没有受到太大的破坏，物种迁移在没有人为干预的条件下是缓慢进行的，时间和空间跨度都非常有限，因此不会造成生态系统的严重失衡。

然而近几百年间，随着全球一体化的进程，这些屏障渐渐失去它们应有的作用，外来物种们借助人类的帮助，远涉重洋到达新的生境和栖息地，繁衍扩散，“生物入侵者”在给人类造成难以估量的经济损失的同时，也对被入侵地的其他物种以及物种多样性构成极大威胁。

许多生物学家和生态学家将“生物入侵者”的增多归罪于日益繁荣的国际贸易，事实上许多“生物入侵者”正是搭乘跨国贸易的“便车”达到“偷渡”的目的的。

在全世界濒危物种名录中的植物，大约有35%至46%是由外来生物入侵引起的。

最新的研究表明，生物入侵已成为导致物种濒危和灭绝的第二位因素，仅次于生境的丧失（栖息地的退化）。

4.外来生物入侵产生的原因

目前，学术界对外来种入侵发生的原因并不清楚，大致可以分两个方面来讨论：

一是从入侵者的角度分析：

生物入侵要经历传播、定居、生长繁衍几个阶段。

外来物种通过人们的活动，被有意或无意地带到以前没有生存过的地方。

一部分成功地扎下了根开始生长，而有些就因“水土不服”等原因落得个“出师未捷身先死”。

建立了根据地的物种渐渐适应了当地的环境，慢慢地开始利用其自身的优势不断扩大占领区，有效利用资源，排斥和驱逐本地物种。

一般说来入侵性强的物种都具有一些相应的特征，例如：

繁殖能力强，植物能产生大量的种子，这样不仅提高其后代存活的绝对数量，也提高了其传播的几率，在入侵的第一个阶段就占有了优势。

二是从被入侵的生态系统去考察：

科学家们提出了以下几点假说：

生态位空缺假说、生物因子失控假说、群落物种丰富度假说、以及迁入前后干扰假说。

此外，在外来生物入侵中还有一个重要的现象，那就是“时滞”——指入侵性外来生物从开始在新的环境里定居到种群开始快速增长和迅速扩大“占领区”之间的时间延迟期（潜伏期）。

5.生物入侵危害的主要表现

生物入侵的危害主要表现在三个方面：

破坏生态环境、威胁人类健康、危害经济发展。

首先，外来入侵物种会造成严重的生态破坏和生物污染。

大部分外来物种成功入侵后大爆发，生长难以控制，造成严重的生物污染，对生态系统造成不可逆转的破坏。

原产南美洲的水葫芦现已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘。

连绵1000公顷的滇池，水葫芦疯长成灾，布满水面，严重破坏水生生态系统的结构和功能，已导致大量水生动植物死亡。

外来入侵物种通过压制或排挤本地物种，形成单优势种群，危及本地物种的生存，最终导致生物多样性的丧失，原有植物群落出现衰退、消失现象。

其次，威胁人类健康。

外来入侵物种不仅对生态环境和国民经济带来巨大的损失，而且直接威胁人类健康。

另外，生物入侵导致生态灾害频繁爆发，对农林业造成严重损害，危害经济发展。

近年来，水葫芦等肆意蔓延，已到了难以控制的局面。

据专家估算，全国每年因生物灾害给农业带来的损失占粮食产量的10%—15%，棉花产量的15%—20%，水果蔬菜的20%—30%。

二、水葫芦入侵相关分析

被喻为“紫色恶魔”的凤眼莲（即中国人俗称的“水葫芦”）在全世界水域的肆虐繁殖即是外来物种入侵最典型的一个例子。

1.水葫芦简介

水葫芦是著名外来入侵植物——凤眼莲的别名

凤眼莲其他别名:

风眼兰、水浮莲、布袋莲、水荷花、假水仙。

凤眼莲科属:

雨久花科、凤眼莲属、种子植物

凤眼莲拉丁名:

Eichhirniacrasslpes

识别特征：

水上部分高30~50（~100）cm，或更高。

茎具长匍匐枝。

叶基生呈莲座状，宽卵形、宽倒卵形至肾状圆形，光亮，具弧形脉；叶柄中部多少膨大，内有多数气室。

花紫色，上方一片较大，中部具黄斑。

蒴果卵形。

生物学特性：

多年生草本，浮水或生泥沼中，喜欢生长于温暖向阳及富含养分的水域中，常生于水库、湖泊、池塘、沟渠、流速缓慢的河道、沼泽地和稻田中。

无性繁殖能力特别强，依靠匍匐枝与母株分离方式，植株数量可在5天内增加一倍。

也能开花结实产生种子而进行有性繁殖，一株花序可产生300粒种子，种子沉积水下可存活5~20年。

每年的九、十月份是生长旺季。

在适宜的条件下，一公顷水面的水葫芦就能挤满200万株，重达300多吨。

水葫芦的生长对水中的养分和pH值的要求不高，但若水中盐分含量超过0.06%时即死亡。

最适生长条件为pH值为7，最适温度为28~30℃。

霜冻可使水葫芦植株死亡，但在很多地区，只是叶部受霜冻影响，植株基部仍保持绿色不死亡，因此可顺利越冬。

2.从入侵过程分析入侵机制

水葫芦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:

入侵期、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，受干扰明显的地区其两阶段间的成功率也约为10%。

能否成功地控制水葫芦，很大程度上取决于当前水葫芦所处的阶段采取的控制对策，现就水葫芦的入侵过程作了如下分析:

（1）入侵期（引入和逃逸期）:

水葫芦被有意或无意引入到以前没有这个物种分布的区域。

如20世纪50至60年代，全国大力提倡推广种植“三水饲料”水葫芦、水花生、水浮莲，各省、县、乡相继引种。

此时水葫芦刚传入新的地区，开始适应传入地的气候和环境，依靠有性或无性繁殖形成新的种群，但尚未建立起足够定植的种群。

这个时期通常较短，但此时若是能预见它的危害性并马上采取人工或机械控制往往能够根除，是防止水葫芦危害的最佳时期。

（2）种群建立期（定居期）:

经过一定时间对本地气候、环境的适应和一定的种群数量的扩增积累后，开始归化为当地种。

在这个时期虽然难以根除，仍然可通过人工、机械防治，同时兼用化学及生态的方法控制水葫芦的蔓延，此时也是控制的理想时期。

（3）适应期（停滞或潜伏期）:

水葫芦经过一定时期对当地气候、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。

水葫芦的适应期相对木本植物短，这与它以无性繁殖为主有关。

它生存适应性极强，水葫芦在长江流域以南的地区均可生长，北方地区水葫芦难以自然越冬。

我国南方四通八达的水网是水葫芦扩散的重要途径；自80年代后期开始在我国南方，随着工业化进程加快，水体富营养化加剧，水葫芦生长越加旺盛。

在适应期开展有效的防治工作，仍可避免带来更大的危害；但如果错过了适应期进入扩散期则危害将不可避免。

（4）扩散期:

水葫芦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，种群扩张不可避免。

由于大量种子进入成熟阶段，很容易借助一些外在的扩散条件，从而大肆传播蔓延，形成“暴发”，并导致生态和经济危害。

在这个时期，采取任何防治措施都难以在短时间内取得理想效果，而且，如果措施不当（如指导不当的人工防治），反而会进一步促使其扩散，此时只能树立长期控制目标，采取以生物防治为主、恢复天敌自然控制作用，同时辅以化学、机械和替代控制的综合治理措施。

3．水葫芦入侵的原因

3.1从被入侵群落特征分析

较易受水葫芦入侵的区域一般物种多样性较低、生态系统结构简单的地区，此地区自然抑制力低，缺乏自然控制机制，水葫芦容易生存，种群迅速扩增；

3.2从地理位置、气候环境方面分析

温暖湿润的地区也常给水葫芦种的大爆发提供良好的条件；

中国位于全球最大陆地与最大海洋之间，西南境内又有全球最高最大的高原隆起，因而季风气候异常发达。

中国在地理环境上多样化的自然特征适于各种生物生存与繁衍，因此中国是生物物种最丰富的国家之一。

但是，中国自然地理特征的多样化，也导致容易遭受外来入侵物种的侵害，来自世界各地的大多数外来种都可能在中国寻找到适宜的栖息地，水葫芦自然就是这“大多数”里的一种。

3.3从生态平衡方面分析

在我国，水葫芦的天敌很少，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，但在水葫芦的原产地南美洲，却有200多种天敌昆虫取食水葫芦，这是其在原产地未造成危害而在我国成灾的重要原因之一。

4.传入扩散概况

  4.1纵观全世界：

由于水葫芦超强的繁殖能力，一跃成为“世界十大害草之一”。

水葫芦现已入侵非洲、亚洲、北美洲、大洋州、欧洲的至少62个国家和地区。

1884年，原产于南美洲委内瑞拉的水葫芦被送到了美国新奥尔良的博览会上，来自世界各国的人见其花朵艳丽无比，便将其作为观赏植物带回了各自的国家，殊不知繁殖力极强的水葫芦便从此成为各国人们大伤脑筋的有害植物。

在非洲，水葫芦遍布尼罗河；在泰国，水葫芦布满湄南河；而美国南部沿墨而哥湾内陆河流水道，也被密密层层的水葫芦堵得水泄不通，不仅导致船只无法通行，还导致鱼虾绝迹，河水臭气熏天；而我国的云南滇池，也曾因为水葫芦的疯狂蔓延而被专家指称患上了“生态癌症”。

图一水葫芦在南半球的分布情况

我国最先引入水葫芦是由于猪饲料的不足，但随着经济的发展，人们逐渐放弃了把水葫芦作为饲料来源。

由于水葫芦强大的繁殖能力，且作为外来入侵种在我国缺乏天敌制约，导致其在我国南方水域快速蔓延。

同时加上河湖水富营养化，更加促进了水葫芦的快速繁殖，有资料显示在我国南方有近17个省市深受水葫芦的影响。

其中最严重包括滇池、太湖以及黄浦江等。

水葫芦现已广泛分布于我国华北、华东、华中和华南的17个省市，尤以云南昆明、江苏、浙江、福建、四川、湖南、湖北和河南南部发生严重。

图二水葫芦在中国入侵严重的17个省份

我们小组成员根据图一、图二分析水葫芦容易入侵的区域有以下五种：

（1）温暖湿润、气候条件好的地区：

如我国南方地区的水域，其优裕的地理和气候条件，常常给水葫芦的大爆发提供良好的条件。

上海、苏州及浙江部分县市近些年频繁遭受水葫芦的旺发；

（2）人类来往、活动频繁地区及其周边：

由于水葫芦曾被用作为观赏和水质净化种类广泛推广，后逸野生，现常可见于生产基地、城市及其外围等；

（3）物种多样性较低、生境较为简单的岛屿、水域：

物种多样性低，自然抑制力也低，天敌种类少，水葫芦极易生存，以便种群的迅速扩增；

（4）受突发性的自然干扰如火灾、洪水和干旱等破坏后的生态环境：

这些环境中，生态系统短时间内受到严重破坏，物种组成和群落结构变得脆弱，水葫芦极易迅速占据大量的生态位而成为优势物种，蔓延开；

（5）重要的港口、口岸附近区域：

从水葫芦入侵区的国际货运外包装上极易粘粘植株活体，往往首先在我国港口、口岸附近“登陆”，遇到适宜的环境条件建立小的种群后开始扩散。

4.2水葫芦在中国的入侵足迹

水葫芦（凤眼莲）是我国的生物入侵种，在我国首次作为生物入侵爆发的事件；入侵最严重的地区，最早被报道的有滇池，其它还有太湖流域等。

例如，云南省昆明市，20世纪70~80年代建成的大观河篆塘处一滇池一西山理想水上旅游线路，游人可以从市内乘船游滇池和西山。

但自90年代初，大观河和滇池中，水葫芦“疯长”成灾，覆盖了整个大观河及部分滇池水面，使得原本在滇池中生存的主要16种水生植物，68种水生动物相继消亡，同时致使这条黄金旅游线路被迫取消，两侧建设的配套旅游设施改做它用，大观河也改建成地下河，这给昆明旅游业造成难以估量的经济损失和生态的负面影响；2003年湖州、富阳一带水葫芦泛滥成灾，大面积覆盖河道、湖泊、水库和池塘等水体，不仅造成河道堵塞，航道栓塞，同时也影响其他生物成长及周围居民生活用水；2004年初，受少有的“高温”天气影响，黄浦江、苏州河水面出现了反季节的水葫芦”旺发”现象，上海市一天捞出水葫芦225吨，竟比水葫芦生长季节的平均打捞量增加了一倍！

2009年6月央视报道了水浮莲对福建闽江流域水口电站和沙溪口水电站的巨大压力，在库区已经形成数万亩的水浮莲聚集带，壮观之极，犹如茫茫草原，人工打捞需要2个月以上，对发电航运和生态环保构成极大压力......这样的事例比比皆是。

水葫芦主要在中国南方分布，由于北方河流有冻结期水葫芦无法在自然状态下生存。

但近年来随着全球变暖和它的自然选择进化，其危害区有向北拓展的趋势。

图三、图四是我们小组成员经过分工查阅资料后做的水葫芦入侵中国一些资料的汇总：

图三水葫芦入侵17个省份中11个情况相对较轻的省份概况

图四水葫芦入侵17个省份中6个重点入侵省份概况

5.水葫芦入侵产生的危害及影响

5.1生态危害

水葫芦一侵入湖泊、水道、河流、水塘等淡水水域，其根部便扎入水下泥土中，通过葡甸枝迅速繁殖，以不可阻挡之势覆盖整个水面，形成大面积单优群落。

大面积单一的水葫芦群落遮挡阳光，导致水体透光性减弱，水下植物因得不到足够光照、不能进行光合作用而死亡，因此导致水中二氧化碳浓度增加，水中溶氧量降低，进而破坏水下动物的食物链，导致水生动物死亡，给分布区的生物多样性构成了极大威胁，影响本地动植物生态位，危及本地濒危动植物的保存，造成生物多样性的丧失；并且其在生长中消耗大量的溶解氧，加剧水体富营养化；同时来不及打捞的水葫芦腐烂后与泥沙混合沉积水底，更为来年水生植物成长提供“沃土”，进而抬高河床，使得河道、池塘、湖泊逐渐出现沼泽化，甚至失去其应有的生态作用，并对周围气候和自然景观产生不利影响，加剧早灾、水灾的危害程度，造成恶性循环；水葫芦植株还能吸附大量重金属等有毒物质，死亡后沉入水底，引起水体二