生物入侵和其意義市公開課金獎市賽課一等獎?wù)n件

1、第 五 章 生物入侵及其意義1第1頁一、生物入侵概念 當(dāng)一個生物體進(jìn)入以往未曾分布過地域，并能繁殖延續(xù)自己種群，即可稱為生物入侵。 即某種生物從外地自然傳入或人為引種后成為野生狀態(tài)，并對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)造成一定危害現(xiàn)象。 2第2頁二、生物入侵過程1、依附媒介或載體2、抵達(dá)3、定居4、擴(kuò)散5、最終平衡3第3頁三、生物入侵模式(一)自然入侵 完全沒有些人為影響、物種在定居地域域自然分布擴(kuò)展。這是當(dāng)代史上非常罕見。如環(huán)頸鴿。(二)人類輔助入侵 由人類改變了環(huán)境，入侵者在這已改變了環(huán)境中自然傳輸并擴(kuò)展其分布區(qū)域。如鷺鷥。4第4頁(三)屏障去除后入侵 天然屏障被人類破壞而去除，生物體能自然穿越而引發(fā)分布擴(kuò)展

2、。這一類方式是淡水生物入侵最常見模式。如七腮滿鰻。(四)人類運(yùn)輸引發(fā)意外入侵 浮游生物、植物種子、微生物、老鼠等，經(jīng)過交通運(yùn)輸工具、貨物抵達(dá)入侵地。如栗樹銹病等。5第5頁(五)由動物園或養(yǎng)殖場、植物園 逃逸或遺失出去入侵 這一類型常依賴人類運(yùn)輸。 入侵者特點(diǎn)是：生物體本身最少對新環(huán)境有中等程度適應(yīng)能力。這一類入侵在對人類有價值大型物種中很常見，如葛藤、仙人掌、兔子、狐貍、牛蛙等。6第6頁(六)有意引進(jìn) 人為、有意圖引進(jìn)物種，這一類很多： 狩獵種：馴鹿或漁業(yè)種；7第7頁 林業(yè)種：桉樹； 牧業(yè)種：肯塔基早熟禾； 漁業(yè)促進(jìn)種：塘蝦； 馴化種：歐椋鳥； 生物控制種：一些微型黃蜂； 發(fā)生最多生物入侵是由

3、人類活動直接或間接造成。因而，生物入侵也完全能夠看作是人類所造成全球改變之一。 8第8頁四、生物入侵案例1、澳洲仙人掌 美洲人將仙人掌冠以“刺梨”之美名； 廣泛分布于南、北美洲，有種類長得像樹木一樣高大，且開出各種鮮艷花； 十九世紀(jì)后期澳洲人將幾株仙人掌作為觀賞植物引進(jìn)公園，很快向牧區(qū)蔓延； 十九世紀(jì)末期，已經(jīng)有1000萬英畝牧場牧草被仙人掌取代； 1925年，全澳有6000萬英畝牧場受此災(zāi)，普通草地完全長滿了仙人掌，大牧場主們幾乎破產(chǎn)。9第9頁10第10頁2、尼羅河中鳳眼蓮 水生直立草本植物。莖極短，葉子表面光滑，形狀為卵形或圓形。葉柄中部以下膨大成“葫蘆狀”氣囊，故人們又叫它“水葫蘆”。借

4、氣囊浮力鳳眼藍(lán)可漂浮在水面上； 原產(chǎn)于美洲，繁殖快速，生長快，可作飼料和漚綠肥。本世紀(jì)初，有些人把巴西鳳眼蓮帶到埃及。在陽光充分、溫度適宜尼羅河中猛烈增加，以致使流經(jīng)蘇丹、埃及河道完全被堵塞，蚊蠅大量孳生，發(fā)電機(jī)無法轉(zhuǎn)動，當(dāng)?shù)厝朔Q這些之為“水上惡魔”。11第11頁12第12頁3、斑馬怡貝 北美生物入侵經(jīng)典例子。 來自歐亞大陸，經(jīng)過船舶壓艙水傳入后在北美河流、湖泊和運(yùn)河中快速繁殖和蔓延、擴(kuò)散。它們覆蓋河床和湖泊底部，乃至飲用水和工業(yè)用水入口。 到二十世紀(jì)末，被迫用于清理管道入口處斑馬怡貝費(fèi)用累計(jì)達(dá)2500億美元。 13第13頁4、大米草 禾本科，多年生草本植物； 耐鹽、不怕水淹、生長快、營養(yǎng)價值

5、高； 十九世紀(jì)末期，由英國生物學(xué)家培育； 二十世紀(jì)六十年代我國成功引進(jìn)，山東黃河口、江蘇鹽城等地種植。綠化、保護(hù)海灘，凈化海洋，亦作為飼草，人稱“海灘寶”； 僅幾十年過后，大米草現(xiàn)已成為覆蓋整個海灘、無法去除“毒草”。 14第14頁5、加拿大美國牛蛙 牛蛙學(xué)名，在拉丁文里就是“準(zhǔn)備吃光全部東西”意思。上世紀(jì)30年代，首次被引進(jìn)加拿大英屬哥倫比亞省，當(dāng)初人們想法就是為了吃它們肥美雙腿。因養(yǎng)蛙場工作出現(xiàn)漏洞，一些牛蛙逃了出去。這些巨大牛蛙已經(jīng)成為當(dāng)?shù)匾缓?，從小樹蛙到水鳥，碰到什么吃什么。牛蛙已經(jīng)將溫哥華以北大約120公里堪伯雷湖里水鴨吃光了。在此之前，這個湖泊區(qū)非常迷人，人們能夠見到各種珍奇水鳥，

6、水鴨子在湖邊嬉戲。自從牛蛙在這里安家落戶后，一切都變了，人們已經(jīng)聽不到水鳥歌聲，只能聽到牛蛙低沉嗓音。15第15頁16第16頁 加拿大許多地域都發(fā)覺了牛蛙蹤跡?，F(xiàn)已造成了嚴(yán)重環(huán)境問題，因?yàn)榕Ｍ芪缚诜浅４?，走到哪吃到哪，?yán)重破壞了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)平衡。牛蛙逃離養(yǎng)殖場后，就意味著全部控制它們方法都失去作用。 當(dāng)初，因青蛙數(shù)量在降低，就把牛蛙放進(jìn)了當(dāng)?shù)睾虺靥晾?，認(rèn)為可雜交以幫青蛙繁衍，結(jié)果相反，因?yàn)楫?dāng)?shù)睾椿虺靥晾锬切┘t腿蛙，正是牛蛙最喜歡吃東西。每只雌牛蛙能產(chǎn)大約13000個卵，所以只要有一對牛蛙逃走，它們很快就會繁衍出一個大家族。17第17頁五、生物入侵后果 生物入侵是一個相當(dāng)復(fù)雜問題，多半在開始期無

7、影響或有價值，但到一定程度有可能對當(dāng)?shù)卦形锓N產(chǎn)生威脅，甚至使原區(qū)域物種滅絕。且往往在人為原因有意引進(jìn)產(chǎn)生生物入侵情況中，都是懷著一個美好、善意愿望而進(jìn)行。18第18頁1、危害人類健康 大多數(shù)傳染性疾病本身在其主要分布區(qū)域都是人類傳輸生物入侵者。 天花 幾個世紀(jì)前，對于北美印第安人就是外來致命入侵者，象當(dāng)代西方人看艾滋病一樣。 亞洲虎蚊 其幼體隨銷售舊汽車輪胎里殘留雨水帶入美國，于二十世紀(jì)八十年代成功定居，到1992年已分布到美國25個州。 虎蚊可吸大多數(shù)哺乳動物和鳥類身上血，是登革熱和其它人類疾病病毒載體，且是馬腦炎(致人和動物死亡病毒)感染載體。19第19頁2、經(jīng)濟(jì)與物質(zhì)財富 斑馬怡貝 北

8、美城市與工業(yè)新近一例代價昂貴生物入侵； 金蘋螺(臺灣) 于水稻生態(tài)系統(tǒng)中。最初由南美洲帶入，金蘋螺種群生長極快，經(jīng)過澆灌渠道飛速傳輸，并大量侵食水稻幼苗，因而進(jìn)口金蘋螺付出了昂貴代價。這種螺現(xiàn)已遍布東南亞各國。 據(jù)菲律賓統(tǒng)計(jì)，農(nóng)場主因?yàn)槭褂棉r(nóng)藥、手摘、補(bǔ)種和采取相關(guān)辦法后收入降低引發(fā)總損失達(dá)數(shù)億，相當(dāng)于菲律賓用于進(jìn)口大米費(fèi)用2540%。20第20頁3、生態(tài)系統(tǒng)效應(yīng) 一個物種入侵可改變整個生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)與動態(tài)，如亞洲蛤蜊在舊金山市海灣，斑馬怡貝在五大湖入侵，根本上改變了群落結(jié)構(gòu)和功效。每平方米附生個體可達(dá)一萬多個，完全替換了其它生物。這么，經(jīng)過取食去除了水浮游生物，并間接地改變了生態(tài)系統(tǒng)特征，包含

9、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)、營養(yǎng)循環(huán)和沉淀速率。(1) 入侵對個體影響 生物個體在面臨捕食者或競爭者時，生長或生殖率下降。21第21頁(2) 對遺傳影響 入侵種對當(dāng)?shù)胤N遺傳影響能夠是間接，也能夠是直接經(jīng)過雜交和基因滲透。 產(chǎn)生一個新、有入侵性雜合體基因 產(chǎn)生不育雜合體，與當(dāng)?shù)胤N競爭資源 產(chǎn)生一群雜合體和廣泛基因滲透，經(jīng)過基因 污染而造成當(dāng)?shù)胤N滅絕。(3) 對種群動態(tài)影響 許多測量種群參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)方法都能夠用來測量入侵影響，包含豐度(年紀(jì)或大小)、分布、結(jié)構(gòu)或種群增加率。 22第22頁(4) 對群落影響 測定入侵對群落影響時，慣用物種數(shù)目這一指標(biāo)，嚴(yán)重入侵將造成生物多樣性下降，如引入澳大利亞北部含羞草將數(shù)千畝開闊濕

10、地轉(zhuǎn)變成灌木叢，伴之失去了一些特異當(dāng)?shù)貏又参铩?5) 對生態(tài)系統(tǒng)過程影響 資源庫或供給率 動、植物資源獲取率 干擾體系23第23頁4、生物多樣性效應(yīng) 生物入侵降低生物多樣性。5、物種滅絕 物種，含有遺傳性。當(dāng)前，含有遺傳特征種群正以前所未有速度滅絕，是不可逆轉(zhuǎn)一個改變。而生物入侵對種群消亡起著至關(guān)主要作用。自1890年以來，已知有40種魚類滅絕，其中有27種是因?yàn)榉钱?dāng)?shù)刂幸攵l(fā)。24第24頁6、生物入侵改變當(dāng)?shù)胤N特征 外來物種在其侵入?yún)^(qū)內(nèi)，除了直接存在競爭對當(dāng)?shù)厣锒鄻有赃M(jìn)行干擾外，還以其它形式對當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生影響。 南非，對14種引進(jìn)農(nóng)作物造成嚴(yán)重危害130各種害蟲均系當(dāng)?shù)胤N，它們原來

11、不取食這些作物，而是因?yàn)橐M(jìn)外來植物促使這些當(dāng)?shù)胤N改變了食性。25第25頁26第26頁六、外來生物入侵產(chǎn)生原因 外來種入侵發(fā)生原因不清楚，多從入侵者角度和被入侵生態(tài)系統(tǒng)分析。(一) 生態(tài)空位假說 在一個穩(wěn)定生態(tài)系統(tǒng)中，每一崗位上都已經(jīng)有了一個物種，即俗語“一個蘿卜一個坑”。如某個地方少了一個“蘿卜”，而外來“蘿卜”恰好適合這個坑時，入侵也就產(chǎn)生了。27第27頁(二) 生物因子假說 外來入侵種在新區(qū)域得以生存和繁殖，不是因?yàn)槿肭址N本身含有一些特征所致，而是因?yàn)樗鼈兣既坏诌_(dá)了不具備天敵或其它生物限制新環(huán)境，因而快速擴(kuò)散并造成災(zāi)害。 這是解釋外來種成功入侵最直接假說，可促使人們在入侵種原產(chǎn)地尋找其天

12、敵來進(jìn)行生物控制。28第28頁(三) “時滯”現(xiàn)象 指入侵性外來生物從在新環(huán)境里開始定居到種群開始快速增加和快速擴(kuò)大“占領(lǐng)區(qū)”之間時間延遲期 (潛伏期)。產(chǎn)生“時滯”原因：1、最初定植環(huán)境并不宜生存，擴(kuò)散到適宜生 長環(huán)境需要時間2、天然屏障阻擋或人為限制3、種群太小還未引發(fā)人們注意4、處于種群擴(kuò)大臨界點(diǎn)前5、產(chǎn)生適應(yīng)新環(huán)境新基因性遺傳變異需時間6、等候生境改變29第29頁 外來生物在其原產(chǎn)地有許多預(yù)防其種群惡性膨脹限制因子，其中捕食和寄生性天敵作用十分關(guān)鍵，能將其種群密度控制在一定數(shù)量之下。 侵入到新區(qū)域，失去了原有天敵控制，其種群密度則會快速增加并蔓延成災(zāi)。 自然界生態(tài)環(huán)境中存在著食物鏈、天

13、敵之間相互制約，一旦某種生物人為絕滅和人為引入，都會產(chǎn)生一系列難以想象后果。 盲目引種、生境縮小和碎裂、過分捕殺及物種絕滅次生效應(yīng)，是引發(fā)物種絕滅四大原因，國際上形象化地稱為“魔鬼四重奏”。 30第30頁七、生物入侵研究動態(tài)及發(fā)展 人類活動而造成物種傳輸障礙消失是一個全球性現(xiàn)象，且分布在從基因到群落、生態(tài)系統(tǒng)和景觀各級水平。 生物入侵應(yīng)被看作是當(dāng)代主要全球環(huán)境改變之一，也是造成局部和全球本土生物多樣性喪失禍?zhǔn)字弧?生物入侵成功原因，即與入侵者本身生物學(xué)、生態(tài)學(xué)特征相關(guān)，也與本土群落脆弱性相關(guān)。 31第31頁 碩士物入侵原因之一，是因?yàn)樵S多入侵種已變成了嚴(yán)重有害生物； 外來有害生物為何能夠廣泛

14、傳輸？ 入侵造成危害會到達(dá)何程度？ 當(dāng)前研究還停留在就事論事階段，只有少數(shù)初步規(guī)律總結(jié)； 需要人們對可能發(fā)生生物入侵做出預(yù)測： 哪一個外來種會變成入侵種？ 那些生態(tài)系統(tǒng)或區(qū)域會被入侵？ 生物入侵影響程度？ 入侵種擴(kuò)散態(tài)勢？ 32第32頁八、侵入中國外來生物及危害 終究有多少外來種侵入中國，到當(dāng)前為止，尚無確切統(tǒng)計(jì)。 1、松線蟲 原產(chǎn)于北美，是松材線蟲寄生于松樹體內(nèi)而造成樹木快速死亡一個毀滅性災(zāi)害，被稱為“松樹癌癥”，松樹一旦感染，患病后沒有任何拯救辦法，當(dāng)年得病當(dāng)年死亡。1982年首次發(fā)覺于南京中山陵，現(xiàn)已擴(kuò)散到江蘇、安徽、廣東等省，受害松林面積達(dá)4萬hm2，死亡數(shù)目超出100萬株。33第33

15、頁2、一枝黃花： 來自加拿大，花店作為花卉銷售，品名“黃鶯”，又叫“幸福草”，是植物殺手。含有極強(qiáng)繁殖能力，一株植株可形成2萬多粒種子，與其它植物爭奪陽光、肥料，直至其它植物死亡，嚴(yán)重破壞入侵地植被生態(tài)平衡。34第34頁3、水葫蘆： 我國引進(jìn)水葫蘆，原被作為動物飼料廣為種植。水葫蘆引入滇池以后，瘋長成災(zāi)，以至于滇池內(nèi)連綿1000公頃水面上全部生長著水葫蘆，其它大部分水生植物種類相繼消失。廣東、江蘇、浙江、福建、上海等省市每年打撈水葫蘆，就要花費(fèi)掉一億多元。 35第35頁4、紫荊澤蘭： 公認(rèn)世界性害草，被國家環(huán)境保護(hù)總局列為最危險外來入侵物種。高一至兩米，莖部為紫色，白色小花，種子能像蒲公英一樣隨風(fēng)飄散，適應(yīng)力和繁殖能力極強(qiáng)。有它在地方，其它植物難以生長，像一個“綠色殺手”，使所到之處成為一片 “ 綠色沙漠”。36第36頁爭奪空間、養(yǎng)分： 紫荊澤蘭擠占其它植物養(yǎng)分和空間，抑制莊稼和其它植物生長。 能沿著公路、河流、農(nóng)田順風(fēng)飛長，對生態(tài)平衡破壞很大。 入侵120天后，土壤中速效氮、磷、鉀分別下降56%-96%、46%-53%、6%-33%，造成土壤肥力嚴(yán)重下降，土地嚴(yán)重退化。 天然草場被入侵三年后覆蓋程度可達(dá)90%以上，牧草幾乎消失。 37第37頁引發(fā)疾?。?紫莖澤蘭帶冠毛種子和花粉能引發(fā)