生态系统的物种流动——生物入侵生态学

发布时间:2021/3/12,浏览人次:3058

生物入侵生态学


一、入侵生物损害了地球上生物多样性

   生物可以借助气流、风暴和海流等自然因素或人为作用,将一些植物种子、昆虫、微小生物及多种动物进人新的生态系统。在适宜气候、丰富食物营养供应和缺乏天敌的抑制条件下,得以迅速增殖,在新的生境下得以一代代繁衍,形成对本地种的生存威胁。这称为“生物入侵” (biological invasion)。
   生物的入侵现象自古以来就存在,发展到近代就更为频繁。特别是国内、国际间的贸易、移民以及战争等使得生物入侵加剧,国内、国际旅游事业的蓬勃发展,交通工具更加先进。一些高山、大海和沙漠等过去曾是阻止物种扩散的天然屏障,现在变得越来越小。越来越多的物种正在跨越屏障,生物入侵变得更加容易成功。
   豚草(Ambrosia artemissifolia)约在20世纪30年代传入中国东南沿海地区,是世界性恶性害草,原产北美。滋生之处形成密集的单优群落,使原有植被结构和生物多样性遭到严重破坏。由于豚草适应性广,生命力强,种子具有二次休眠特性,在东北、华北和华东等地迅速蔓延于我国15个省市和许多地区,危及农牧业生产。其花粉又是引起人类花粉过敏症的主要致病原。豚草已成为我国的重要害草。
   河鲈(Perca fluvitatilis)是生活在欧洲和我国额尔齐斯河水系的肉食性鱼类。但当入侵新疆南部的博斯腾湖之后,由于天敌的缺乏,河鲈得到大量繁殖,鱼群大肆掠食其他鱼类,导致该湖特有的名贵鱼类,新疆大头鱼(Aspiorhynchus laticeps)和原来湖中生活的鲤鱼等其他鱼类的绝迹(陈宜瑜 1990)。中国近年来新的物种侵入屡见报道。如广东一带正在蔓延的松突圆蚧(Hemiberlesia pitysophila)和湿地松粉蚧(Oracella acuta)是20世纪80年代初侵入的;随着南方菜果的引人,1995年上海出现了危险性害虫,美洲斑潜蝇(Liriomyza bryoniae)危及10~20种蔬菜;在东北,与朝鲜接壤的丹东地区发生了美国白蛾(Hyphantria cunea)等。
   仙人掌(Opuntia)原产北美,有数百种之多。霸王树仙人掌(0. stricta)等1938年到了澳大利亚后,迅速扩张,到1990年已侵占了40470hm2的土地,到1925年继续扩大为242817hm2。昆土兰等一些地区仙人掌长出地面1~2m,已形成一个巨大群体,牛羊不能进入、土地被迫荒芜。直到1925年末,从阿根廷引来天敌,一种蛾(Cactoblastis cactorum)发挥了其幼虫大量吞食作用,到1927年该种仙人掌得到了有效控制。可是虎斑仙人掌(O. aurantiaca)却在南威尔士仍不断扩大。
   在美国已有4500余种生物入侵成功,仅夏威夷州就有2000余种外来生物定居,而且每年仍有20~30种不断侵入。

   外来物种入侵以后,就会乘机扎根、繁殖,不断扩张,对本地种构成威胁。地球上大多数江河、湖泊,大多数沿海地区,几乎所有岛屿的都受到困扰。生物入侵有可能打乱全球的物种本地化,会损害地球上的生物多样性。

二、入侵物种的特征

   入侵的成功与否是与多方面的因素有关:物种自身的生态生理特点;入侵地的气候;食物和荫蔽场所的状况;侵入当时造成的后果引起人们关注程度的大小等等。
   入侵是一个复杂的生态过程,可分为四个阶段:①侵入(introduction),是指生物离开原生存的生态系统到达一个新环境;②定居(colonization),是指生物到达入侵地后,经过当地生态条件的驯化,能够生长、发育并进行了繁殖,至少完成了一个世代:③适应(naturalization),是指入侵生物已繁殖了几代。由于入侵时间短,个体基数小。所以,种群增长不快,但每一代对新环境的适应能力都有所增强;④扩展(spread),是指入侵生物已基本适应生活于新的生态系统、种群已经发展到一定数量,具有合理的年龄结构和性比,并且有快速增长和扩散能力。
   入侵生物要获得成功必须通过以上的四个阶段。显然,不是每个物种所能完成的。研究入侵成功物种的特点就具有重要的理论和实践的意义。
   对于所有物种而言,也存在一些共性,将有助于认识在入侵中达到成功的一些基本特征。①所有物种必须保持一定的数量,其种群数量是高的,具有向外扩散的潜能。②物种具有扩张的能力,扩张到另一个生态系统的能力较强。③具有一定抗干扰能力,适应性强的物种。

   植物,作为一个理想的入侵者具有如下一些生态、生理的特征:
   (1)种子的萌发不需要特殊条件;种子具有长命且能自控中止萌发的能力。
   (2)实生苗生长迅速,开花前只有一个短暂的营养生长期。
   (3)可自花授粉,但不是专性的自花授粉;在异花授粉时,可借助于风和其他授粉者的帮助。

   (4)在新的生境中能产生大量、适应于广泛条件下生存的种子,对于长距离、短距离的扩散都有特定的适应,并能忍受极端气候和能在不同质地的土壤中存活。

   (5)具有特殊的竞争方法:丛生群系(rosett formation)、干死生长(choking growth)和他感作用(allelopathy) 等。
   (6)如是多年生植物,它具有旺盛的无性繁殖;在低位节处有刺毛或根状茎,在根状茎的不同部位具有再生能力。
   就动物而言,入侵物种具有的若干共同特征:
   (1)雌雄同体和孤雄生殖的种类入侵成功的概率要比雌雄异体的种类大。因为雌雄个体同时入侵的机会少。
   (2)活动力强,寻找食物或寄主的能力和竞争能力强,并具有强的扩散能力。
   (3)繁殖力和内禀增殖力高,属于r对策的生物。
   (4)遗传性变异和表现型较宽适应的物种。
   (5)广泛寄生种类(generalist)入侵成功的机会比寄主专一性的种类多。
   这并不是说,一个成功的入侵者要具有所有特性。

三、入侵生物的防治对策

   动植物检疫(quarantine)是阻断入侵生物入侵的有效措施。能够禁止或限制危险性害虫、病菌、杂草和带病的苗木、种子、家禽、家畜等的传入(出),或者在传入后限制传播、防止向其他地区蔓延。
   对于已经入境的有害生物,要采取措施,尽量予以根除(eradication)。根除就是全部种群治理(total pest management,TPm),新入侵尚未大面积扩散的物种就要采取根除措施。如美国加利福尼亚州对新入侵的地中海蜡实蝇(Ceratitis capitate)、橘小实蝇(Strumeta ferruginea) 和瓜木实蝇(Dacus cucurbitae)等及时采取一系列防治措施:喷洒农药,释放不育成虫,以及诱捕等,将这些刚入侵的害虫予以歼灭。
   生物防治(biological control)措施用于防治入侵生物已有很多成功事例。1888年美国从澳大利亚引进澳洲瓢虫(Rodolia cardinalis)防治吹绵蚧(icerya purchasi),到1889年底就彻底清除了吹缩蚧的灾害,挽救了加州年轻的柑橘业,就是一个经典例证。
   从入侵有害生物原产地引进天敌防治有害生物具有成本低、效果持久、对环境安全等优点。1978~1985年间,我国引进天敌182种次,成效显著,如引进的丽蚜小蜂(Encarsia formosa)用于防治温室白粉虱(Trialeurodes vaporariorum)取得良好效果:引进豚草条纹叶䖬(Zygogramma suturalis)对豚草有较强控制作用,阻止豚草的扩散蔓延。近年来,广东省引进花角蚜小蜂(Coccobius azumai)防治松突圆蚧面积达600000hm2成为我国生物防治又一成功事例。
   对入侵生物防治的策略上,应该是“预防为主,综合防治”。要杜绝盲目引种和违法引种。对已入侵生物应因地制宜,积极合理利用农业、化学、生物、物理等一切有效的方法控制其扩大、蔓延。


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——摘自科学出版社·蔡晓明编著·《生态系统生态学》·第二篇 生态系统功能·第七章 第二节

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