生物入侵的研究现状及存在的问题Word文档格式.docx

1、依据外来入侵种的传入途径以及入侵种和生态系统的特点，可以预计在中国外来种容易入侵的区域是重要的港口、口岸附近，铁路、公路两侧等。由此可鉴，外来物种不一定是入侵物种，入侵物种一定是外来物种，我们平时需要多加注意。如今我国入侵的现状主要有三个方面，一是入侵物种多，据最新显示我国外来生物已达400多种，其中380种植物，40种动物，23种微生物，其中50多种国际自然保护联盟公布的全球最具威胁性的外来生物。二是入侵物种分布范围广，外来入侵物种在我国无处不在，目前全国所有省区均发现有外来入侵物种，而且涉及几乎所有生态系统，从森林、农业区、水域区、湿地、草地、城市居民等都可以看到，其中以低海拔地区及热带岛

2、屿生态系统的受损程度最为严重。三是生物入侵造成的损失严重，资料显示，目前外来入侵生物每年对我国农林牧渔业以及生态和物种资源枯竭造成的直接或间接经济损失超过1000亿元。我国外来有害生物入侵形势十分严峻。2005年3月，国家环保总局公布了第一批已形成严重威海的外来入侵物种，分别是紫荆泽兰、薇甘菊、空心莲子草，豚草、毒麦、飞机草牛蛙等。据估计，仅这些有害外来生物就使我国农业林业生产每年损失574亿元。随着盛景片断化，渣滓的次生植被常被入侵种支解、包围和渗透渗出。使本土生物种群进一步破碎化，造成一些植被的天伦繁殖及遗传漂变。有些入侵种可与同属近缘种、以致差异属的种杂交。入侵种与本地种的基因交换可能会

3、导致后者的遗传腐败。在植被规复中将外来种与近缘种混植就会导致遗传腐败。引起这种现象主要还是对外来种问题认识不足：中国高层管理人员、科技人员到基层工作人员和大众普遍没有认识到外来种已经引起的危害和潜在危险。主要表现在以下几个方面。1.外来种威海的认识仅停留在少数病害虫和杂草，没有充分注意到更多的外来种对当地自然生态系统的改变和破坏。2.使用当地特有的物种没有信心，持有外来的就比当地的好的观点的人很多。3.盲目引种过多。多以经济效益为目的，引种前几乎没有或缺乏对引进种潜在危害的评估，甚至一些自然保护区正计划使用外来物种进行森林回复，如：有的红树林自然保护区已经用孟加拉的物种来恢复红树林。4.缺乏对

4、引进物种对当地自然生态系统影响的研究和长期监测。5.对造成危害的入侵物种处理不当。如：在调查香龙血树（巴西木）有害昆虫-蔗扁蛾过程中发现，严重危害的巴西木被淘汰后，作为垃圾堆放在园艺场的角落，其上虫口密度大的惊人，一般受害巴西木桩有虫100头|m以上。这种不作任何防止扩散的处理方法，对于蔗扁蛾这种寄主植物达24科50多种，不仅危害巴西木而且可危害香蕉、甘蔗、玉米、马铃薯等农作物及多种观赏性植物的物种，一旦扩散到自然生态系统，后果不堪设想。一 入侵生物与生态爆发外来物种的入侵主要通过有意传入、随人类活动无意传入和自然传入等三种途径。1.有意传入从国外引入植物的主要目的是为发展经济和保护生态环境。

5、植物引种为我国的农林业等多种产业的发展起到了重要的促进作用，但人为引种也导致了一些严重的生态学后果。根据资料统计，截止1970年，由原产世界各地引种到我国来的植物837种，隶属于267科，约占我国栽培植物的25%33%。这些植物区系包括印度一马来西亚区，新热带区的中美洲（包括墨西哥），欧洲西伯利亚地区，非洲亚区，北美大西洋沿岸地区，地中海亚区，伊朗土耳其地。另外近20年来，随着对外经济和科技交流的日益扩大，外来入境植物（包括杂草）数量也大为增加，但由于人力缺乏及工作难度大，再加上人们对一些植物引入后所产生的利弊看法不一，到目前为止很难得出有多少种类是人为引种所带来的有害植物的准确数据。这些植物

6、引入后的主要途径有牧草、饲料、观赏植物、药用植物、蔬菜、草坪植物和环境保护植物等。虽然我国在生物防治害虫和害草，曾引进很多天敌昆虫，但目前并没有这些天敌昆虫带来危害的报道。需要强调的是人们的一些不科学的思想意识往往加重了外来种的入侵。有的人认方外来的就一定比本地的好，不加分析地盲目引种。如目前草坪引种、退耕还林还草工作中，大量引入外来种，不注意充分利用本地种，很可能导致入侵种种类增加、危害加剧。2、随人类活动无意传入很多外来入侵生物是随人类活动而无意传入的。尤其是近年来，随着国际贸易的不断增加、对外交流的不断扩大、国际旅游业的迅速升温，外来入侵物种借助多种途径越来越多地传入我国。3、自然传入外

7、来入侵种还可通过风力、水流自然传入，鸟类等动物还可传播杂草的种子，例如紫荆泽兰是从中缅、中越边境自然扩散入我国的。薇甘菊可能是通过气流从东南亚传入广东；稻水象甲也可能是借助气流迁飞到中国大陆。生物入侵分为侵入、定居、适应和扩展等四个阶段。往往侵入的数量很少，对生态环境的影响小，不足以造成一些危害。侵入某个地域后，它们会在这里定居，完成生活史，开始繁殖，影响尚不明显。当它们逐步适应当地环境时，它们的数量会稳步增长，此时影响开始显现。它们开始大肆传播蔓延，形成生态爆发，并导致生态和经济危害。此时已是晚期，很难从根本上解决问题，我们人类不能走先发生再解决的思想态度，此时防患尤显得重要，植物检疫也日益

8、突出，需要大量人才来挽救我们的国家。但国家对这种专业关注尚不明显，处于冷门专业，希望国家领导可以重视起来。当然外来物种要想在当地生存与扩展，也与好多因素有关，内部因素：种子的适应能力，体积小而轻；外因：光、温度、水分、土壤营养、金属元素、栖息地群落、生物多样性、全球变化等。它们也是制约外来物种的重要防线，在抵制入侵方面起着至关重要的作用，一旦它们被打破，那么将会对我们经济、环境造成巨大损失，并且在治理方面也很难，甚至会导致一些物种从此灭绝，生物链和生物网被打破平衡，造成的后果将无法估计。二 生物入侵的适应性进化及影响外来种要想实现迅速扩展，关键在于必须进行适应性变化。从而更能适应和有效利用当地

9、的资源与环境条件，在竞争中占据主导地位而获得扩展。一入侵适应性进化的遗传学基础外来入侵种的适应性机制往往表现出良好的生理生态忍受性或可塑性，并且入侵种的成功主要依赖于自然选择的适应性响应。入侵种的适应性进化可用遗传学和分子遗传学的一些理论来加以解释。基因组学、生物信息学等。同时，生物入侵现象常常展示一些有意义的进化问题。遗传特性（基因漂变、加性遗传变异和杂交等）对生物入侵的适应性进化都有重要意义，它们通过修饰入侵种的遗传结构而改变耐受行为，同时自然选择可以在源种群的遗传基础上通过变异、重排或杂交而加速生物入侵，而且入侵种常常能够诱导本地种的一些进化行为。1. 遗传基因漂变基因漂变：称随机遗传漂

10、变。指由于偶然发生的变动而造成下一代的基因频率不同于这一代的现象。由于某种机会，某一等位基因频率的群体（尤其是在小群体）中出现世代传递的波动现象称为遗传漂变，也称为随机遗传漂变。这种波动变化导致某些等位基因的消失，另一些等位基因的固定，从而改变了群体的遗传结构。在大群体中，不同基因型个体所生子女数的波动，对基因频率不会有明显影响。小群体的人数少，并与总人群相隔离，这种社会和地理因素形成的小群体，A基因固定（A=1），而a基因人很少，a基因的人如无子女，则a基因就会较快在人群中消失，造成此小群体中基因频率的随机波动。这种漂变与群体大小有关，群体越小，漂变速度越快，甚至12代就造成某个基因的固定和

11、另一基因的消失而改变其遗传结构，而大群体漂变则慢，可随机达到遗传平衡。一些异常基因频率在小隔离群体中特别高，可能是由于该群体中中少数始祖所具有的基因，由于遗传漂变而逐渐达到较高水平，这种现象称为建立者效应（founder effect）。例如，太平洋的东卡罗林岛中有5%的人患先天性色盲据调查，在18世纪末，因台风侵袭，岛上只剩30人，由他们繁殖成今天1600余人的小群体，这5%的色盲，可能只是最初30人建立者的某一个人是携带者，其基因频率q=1/60=0.016，经若干世代的隔离繁殖，q很快上升至0.22，这就是建立者效应。因此，在群体中A基因形成的丢失与环境没有关系，而与群体大小有关，群体越

12、小，漂变速度越快。群体中发生基因漂变可以导致某些基因的消失，从而改变了群体的遗传结构，使得入侵种有机可乘。同时入侵种进入新的生态环境中表现出很强的抗性适应，同其可遗传的抗性变化也有关，即遗传漂变也有助于增强外来物种对环境的适应性。2. 加性遗传变异对环境变化响应的适应性进化需要足够的加性遗传变异，入侵种源种群的AGV程度越高则越有助于外来种入侵成功。成功入侵前期所经历的时滞效应可有助于积累足够AGV水平的需要以有利于增强适应能力，提高其竞争性，加强入侵成功的可能性。3. 杂交外来物种种群与心得生态环境里原有土著种的种内和种间的杂交能够增加遗传变异、利于一些优良性状的产生。加拿大一支黄花，落叶松

13、。4. 特殊基因少数基因能对生物入侵产生重大影响。20实际40年代从南美入侵美国东南地区的火蚂蚁，其中有一个基因影响该入侵种的社会组织能力，使得其具有巨大的群体。同样，少数基因也影响一些植物的扩张范围，OTLmapping表明异源多倍体石茅高粱的少数基因与影响其蔓延的特性（如生长、分布以及生存等）紧密相关。5,。外来种基因与环境的相互作用环境与基因型的相互作用会导致外来种在入侵不同的环境时出现多样性选择。选择不同的寄主导致苍蝇的形态和生理上的差异。因为苹果比山楂成熟早而且成熟时外部温度高，所以苹果蝇要比山楂蝇提前进行季节性分布，并有高温适应的特性。5. 基因组重排这是入侵事件中的适应性进化的重

14、要基础。有些果蝇的特定染色体重排的频率同温度适应性有关。二入侵种的适应性生理生态特征的体现基因作为遗传物质是自然选择对入侵种起作用的生物学基础。入侵植物种的适应性主要表现为对资源的吸收与利用能力，包括：新陈代谢、气体交换等生理生态特征。适应的内容包括对环境（如温度、湿度、光周期、气候、土壤等）的适应性，以及在定居、建群、繁殖、扩展过程中对竞争者、捕食者等作出的适宜响应（如形态、生理、习性及可塑性发生的改变或变异）。特别是外来种对于突发环境胁迫的生理忍受力及其散布能力往往同入侵成功直接相关，这是外来种在适应性生理生态特征中的关键性能，也是适应性进化的重要表现。1. 耐受范围指物种能够应对环境变化

15、的程度，也是存活的范围。入侵种进入新的生态环境中，可以很快对环境梯度做出有效响应，调整其对环境的适应范围，入侵种这种对于环境梯度的灵活应对能力是其适应性进化的表现。进化响应可导致形态渐变群的产生，这是基因和可塑性对外界环境梯度的响应结果。大陆果蝇从欧洲进入美洲后，翅长渐变群的形成。2. 种间竞争外来种进入新的生态环境，种间互作对外来种造成的竞争压力。有些入侵种具有对未知条件的可塑响应。许多外来杂草的种子比本地同属种的种子更小、花期更短。有些外来杂草为躲避人为拔除而进化使其形状与作物相似。3. 对捕食的响应入侵种在新的生态环境中排除了捕食和竞争威胁，将减轻选择压力，有望导致快速进化。4.生物入侵

16、将加快物种形成过程，隔离生态环境和配偶异化的喜好导致显著的基因环境互作，有利于推进物种形成。三入侵种的繁殖适应特性与对策植物外来种的繁殖力强弱对入侵是否成功有很大意义，繁殖能力与植物的入侵能力呈正相关。很多入侵植物，既可以有性繁殖也可以无性繁殖。1. 入侵植物的无性繁殖适应性强烈入侵的植物多数能进行无性繁殖，尤其是入侵杂草。入侵植物中能进行无性繁殖的种类显著多于有性繁殖的种类，入侵植物中能进行营养繁殖的比例高达45%左右。薇甘菊、凤眼莲。2. 入侵植物的有性繁殖适应性入侵植物的共同特点是：营养生长期短、快速生长后进入有性繁殖期、开花结实量大、种子从开花至成熟的时间较短。入侵植物都能产生丰富的种

17、子是其入侵成功的适应性特征。菊科、禾本科、松鼠、杂草等，种子颗粒小，数量多；并萌发时不需打破休眠，具有很高的种子萌发率和萌发速度。四入侵种适应性进化的影响1入侵种的适应性进化的直接后果（1）入侵种与被入侵区的生物进化调整入侵种为了适应入侵环境而发生一些明显的适应性进化，如形态上的变化、遗传上的变化等。（2）本地种也可对入侵产生响应入侵种的适应性进化期间和扩展后可引起本地某些物种发生相应的适应性进化。香草和芭蕉的入侵可导致甲虫、蝴蝶和蛾虫食性的变化。（3）杂交和基因渗入入侵种与土著种杂交后会削弱后者的适应度甚至导致后者灭绝。许多濒危物种往往同与外来种杂交有关，特别是鸟类、鱼类和哺乳动物；植物的杂

18、交会得到大量不育后代，导致本地种的濒危或灭绝。3. 入侵适应性进化的非直接后果（1）行为和性状改变。入侵蚂蚁个体的变大。（2）生态位替换。美洲灰松鼠入侵欧洲落叶混交林替代原有的红松鼠，使本地种濒危。（3）.竞争排斥如：火蚂蚁入侵影响本地节肢动物种群，使本地蚂蚁生物多样性降低70%，个体数量减少（4）互利共生五生物入侵对土著种的影响生物入侵最主要的危害是采取各种方式杀害或排挤本地土著物种，引起生态破坏和本地生物物种减少或丧失。1.生物入侵的广泛冲击（1） 对生态系统的冲击，影响生物多样性；（2） 入侵种常引起广泛的生物污染，对人类健康和社会经济产生冲击和危害。2.生物入侵引起的竞争竞争：在资源有

19、限时，因对其有共同需要而引起个体间的相互作用，从而导致个体存活力、生长与繁殖的降低。竞争的原因是资源有限，既可在个体之间，也可在种群之间进行，类型多样。占据生态位的竞争：生态位替换假说入侵成功的外来种不一定是体积很大或者食谱很广的物种，只要能够利用新生态环境中所占据生态位的资源就可在竞争中取胜，并从资源利用（食性和食物层次）和种群方面取代衰退和灭绝的物种。生物入侵威胁着本物种生存生物入侵有地域特异和物种特异两大类。成功的入侵种在新生态环境中通过竞争占据适当的生态位，并排挤相应生态位环境的土著种，威胁着当地的生物多样性，导致一些物种濒危或灭绝。美国已有五万多种外来种，其中有害的入侵种只占很少的部

20、分，但其造成的负面影响却很惊人。在美国受威胁和濒危的985个本土种中，有400多种主要是因外来种入侵而导致的。（3） 外来入侵种的化感作用异株克生现象：植物向外释放一些化学物质，它能影响（抑制或刺激）邻近植物（异种个体或同种个体）的生长和发育的现象。其释放的化学物质叫做异株克生化合物。异株克生在入侵种与土著种之间的竞争有特殊意义，主要表现为相互抑制作用。许多外来种在入侵过程中通过向环境释放化学感应物质（即化感物质），抑制邻近植物的生长，使自己获得更多的阳光、水分、营养和空间，形成单一优势种，减少和排斥当地生物多样性，从而达到入侵成功的结果。豚草可释放酚酸类、聚乙烯、倍半萜内脂等化感物质，对禾本

21、科、菊科等一年生草本植物有明显的抑制、排斥作用传统认为：植物化感物质通过雨露、自然挥发、根分泌和植株分解等4种途径释放到环境中，但种子萌发和花粉在风或昆虫作用下的传播也是化感物质释放到环境中的有效途径。无论何种途径，释放到环境中的化感物质只可能是水溶和油溶两种性质。一些化感物质具有水油双溶性，且是可以通过多种途径释放到环境中。三群落的可侵入性群落的可侵入性用于评价群落易遭受生物入侵的程度，受外来种死亡率、区域气候、干扰水平、生态系统抵抗入侵的能力、本地种竞争和抗干扰能力等因素的影响。当前对群落或区域间可侵入性的比较常以外来种数量或丰度为据，然而这两者仅代表了群落内单一的动态过程，不足以作为衡量

22、群落可侵入性的广泛标准，借助一个描述外来种数量的简单模型阐明，由于影响可侵入性因素的复杂性，各地之间的可侵入性几乎不可比较。并从入侵过程、入侵种特性及本地种、本地群落对入侵的抵抗性几方面对群落可侵入性进行了阐述分析，其中着重介绍入侵生态中几个重要的概念，如可侵入性、入侵潜力、繁殖压力等。生物群落的可侵入性受资源、天敌和物理环境的相互作用而在时空上发生变化。通过大量实例得出了一些重要结论：岛屿比大陆易受入侵；热带岛屿比欧洲和北美的岛屿易受入侵；新大陆比旧大陆易受入侵；结构简单的群落比复杂的群落易受入侵；温带比热带生物系统易受入侵。此外，区域中参观者人数增加会使外来种群量增加。群落可侵入性的假说主

23、要有：空缺态位、逃离生物限制、群落物种丰富度、迁移前后干扰、植物群落资源波动、天敌逃离、群落生态学等。四 生物入侵对生物多样性的危害生物多样性是指一定范围内多种多样活的有机体（动物、植物、微生物） 有规律地结合所构成稳定的生态综合体。这种多样包括动物、植物、微生物的物种多样性，物种的遗传与变异的多样性及生态系统的多样性。其中，物种的多样性是生物多样性的关键，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。主要组成通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。遗传多样性遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。

24、这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。因此，遗传多样性也就是生物的遗传基因的多样性。任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，因此，可被看作是一个基因库。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。在自然界中，对于绝大多数有性生殖的物种而言，种群内的个体之间往往没有完全一致的基因型，而种群就是由这些具有不同遗传结构的多个个体组成的。生物多样性在生物的长期演化过程中，遗传物质的改变（或突

25、变）是产生遗传多样性的根本原因。遗传物质的突变主要有两种类型，即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化。前者称为染色体的畸变，后者称为基因突变（或点突变）。此外，基因重组也可以导致生物产生遗传变异。物种多样性这是生物多样性的核心。物种是生物分类的基本单位。对于什么是物种一直是分类学家和系统进化学家所讨论的问题。迈尔认为：物种是能够（或可能）相互配育的、拥有自然种群的类群，这些类群与其他类群存在着生殖隔离。中国学者陈世骧所下的定义为：物种是繁殖单元，由又连续又间断的居群组成；物种是进化的单元，是生物系统线上的基本环节，是分类的基本单元。在分类学上，确定一个物种必须同时考虑形态的、地理

26、的、遗传学的特征。也就是说，作为一个物种必须同时具备如下条件：具有相对稳定的而一致的形态学特征，以便与其他物种相区别； 以种群的形式生活在一定的空间内，占据着一定的地理分布区，并在该区域内生存和繁衍后代； 每个物种具有特定的遗传基因库，同种的不同个体之间可以互相配对和繁殖后代，不同种的个体之间存在着生殖隔离，不能配育或即使杂交也不同产生有繁殖能力的后代。物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面，其一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性；其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落物种多样性。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多样性。区域物种多样性的测量有以下三个指标：物种总数，即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目 ；物种密度，指单位面积内的特定类群的物种数目； 特有种比例，指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比例。生态系统多样性生态系统是各种生物与其周围环境所构成的自然综合体。所有的物种都是生态系统的组成部分。在生态系统之中，不仅各个物种之间相互