生物入侵生態(tài)學的研究進展

1、生物入侵生態(tài)學研究進展 生物入侵的現(xiàn)狀及定義 生物入侵的途徑與過程 生物入侵對生態(tài)環(huán)境的影響 生物入侵的形成機制及動因 生物入侵的預防與控制生物入侵的現(xiàn)狀及定義 現(xiàn)狀：人類活動的干擾已使我們賴以生存的地球變成了一個人類占優(yōu)勢的行星，生物區(qū)之間的隔離程度越來越小。隨著國際間人流和物流的增加 ，越海和跨大陸的生物區(qū)系交換也正在加速，并已成為生物遠距離傳播的重要途徑。大多數(shù)國家植物區(qū)系中的 20 %左右為外來區(qū)系;島嶼、城市和干擾頻繁的地區(qū)其外來植物區(qū)系的比例將更高。 定義：生物入侵是指某種生物從外地自然傳入或人為引種后成為野生狀態(tài)，并對本地生態(tài)系統(tǒng)造成一定危害的現(xiàn)象。導致生物入侵的物種稱為外來入侵

2、種。生物入侵的途徑 有意引入：某些部門或個人, 為提高經(jīng)濟效益、觀賞和進行生物防治等, 從異地引入了大量物種。由于管理不善或事前缺乏相應的風險評估, 有的物種變成了入侵種。海貍鼠(獺貍)于1953年引入我國東北, 后在各地大量養(yǎng)殖, 20世紀90年代中期, 由于種種原因, 獺貍逃生或被放生, 在野外自生自繁, 成為南方農(nóng)田、果園新的有害動物。 隨人類活動無意傳入：人員流動和物資交流可以充當外來種的引入媒介, 無意間將外來種從原生地帶到別的地區(qū)。相當一部分入侵種是由這種方式帶入的。我國蔗扁蛾，褐家鼠、豚草、美國白蛾等都是隨人員或商品貿(mào)易帶入的。 自然傳入。植物種子或繁殖體借風或動物的力量實現(xiàn)自然

3、擴散。紫莖澤蘭和飛機草在其發(fā)生區(qū)域總是以密集成片的單優(yōu)群落出現(xiàn), 大肆排擠當?shù)刂参? 侵占宜林荒山,影響林木生長和更新; 并侵入經(jīng)濟林地, 影響栽培植物的生長。此外, 還堵塞水渠、阻礙交通。生物入侵的過程 外來物種的侵入：是指生物離開原有的生態(tài)系統(tǒng)到達一個新的環(huán)境。 定居與成功地建立種群：生物到達侵入地后，經(jīng)當?shù)厣鷳B(tài)條件的馴化，能夠生長，發(fā)育并進行了繁殖，至少完成了一個世代。 時滯階段：指入侵性外來生物從開始在新的環(huán)境里定居到種群開始快速增長和迅速擴大“占領區(qū)”之間的時間延遲期（潛伏期）。 擴散與爆發(fā)：入侵生物形成了有利的年齡結構和性別比例，具備快速增長和擴散能力對生態(tài)環(huán)境的影響 外來入侵物種

4、是生態(tài)系統(tǒng)大的生物威脅。 大部分外來種成功入侵后大爆發(fā)，難于控制，且 對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的破壞性不可逆轉，形成優(yōu)勢 種群，并危及本地物種的生存，引起本地物種 的消失與滅絕。主要表現(xiàn)在：直接導致當?shù)厣镂锓N數(shù) 量減少；間接導致依賴于當?shù)厣镂锓N 生存的其他生物物種的數(shù)量減少；改變 了當?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)；當?shù)丨h(huán)境對火災、病 蟲害的控制和抵抗能力降低；當?shù)赝寥?保持和土壤營養(yǎng)改善能力降低；當?shù)厮?分保持和水質(zhì)提高能力降低；當?shù)厣?多樣性保護能力降低。4對本地生態(tài)系統(tǒng)的影響外來入侵物種影響30%-50%的目前被美國聯(lián)邦瀕危物種物種法案中認定為受威脅或瀕危的物種（僅次于棲息地的破壞。）植物陸生脊椎動物魚類昆蟲蜘

5、蛛軟體動物和甲殼類動物1.生態(tài)系統(tǒng)的直接破壞 外來入侵生物對特定的生態(tài)系統(tǒng)的結構、功能及生態(tài) 環(huán)境產(chǎn)生嚴重的干擾與危害。外來物種一旦成果入侵 生態(tài)系統(tǒng)，其影響是多方面的： （a）改變原有生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物種組成和數(shù)量； （b）改變系統(tǒng)內(nèi)的營養(yǎng)結構； （c）改變干擾、脅迫的機制； （d）獲取和利用資源上不同本地物種。只要具備其中 一條，許多外來入侵物種就能夠直接或間接地改變生 態(tài)系統(tǒng)過程9對生產(chǎn)力和能量流動的影響非本地的食草動物，如舞毒蛾，直接影響拍攝的植物從太陽的能量流。非本地蚯蚓可以顯著提高土壤中分解。10對養(yǎng)分和水分循環(huán)的影響入侵固氮細菌（如在夏威夷fayatree），增加土壤中的氮。高蒸散率

6、saltcedar提請當?shù)氐叵滤缓?，可以減緩流動的河流和溪流。入侵種引起的生態(tài)問題 對火災和蟲害的控制和抵抗能力降低 土壤保持和營養(yǎng)改善能力降低 水分保持和水質(zhì)提高能力降低 生物多樣性保護能力降低22海七鰓鰻是原生赴大西洋，但現(xiàn)在影響在大湖魚。紫金錢草成為主導在潮濕的地方，直接影響其他植物種群。人口和食物鏈的影響入侵種的特性是生物入侵的基礎( 1) 強大的繁殖和傳播能力:外來種的繁殖特性對其在新棲息地的種群建立起到很大作用, 通常入侵種有更強的繁殖能力, 能迅速產(chǎn)生大量的后代,入侵種具有生活史較短、種子數(shù)量較多、體積較小、存活時間較長、易于被風和動物傳播等特點 16-18 , 有的還具有很強

7、的營養(yǎng)繁殖能力, 能由植物碎片長成植株, 或以地下根莖進行無性繁殖.( 2) 強大的競爭及適應能力:入侵種在新棲息地的環(huán)境條件下, 競爭能力往往強于處于相似生態(tài)位的本地種, 在這種情況下入侵種可以通過排擠本地種而獲得成功。入侵種通常會與本地種競爭資源, 它們對食物與資源的獲取能力強于本地種, 從而可以在競爭中取得優(yōu)勢。除了競爭取勝外, 有些入侵種較本地種更能適應當?shù)氐淖匀画h(huán)境, 許多入侵種還會破壞當?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng), 使在當?shù)厝郝渲姓純?yōu)勢的本地種不能適應變化了的新環(huán)境, 而入侵種對不良新環(huán)境的較強忍受力, 使其具有更強的競爭優(yōu)勢。侵入地的特性為生物入侵創(chuàng)造了條件( 1) 生境的可侵入性：平均蓋度低

8、的植物群落易受入侵; 干擾頻度高的植物群落易受入侵。研究認為, 下列生境是容易被入侵的: 具有相對較少本地種的生境、干旱( 但不一定是半干旱) 生境、鹽沼和高山生境、沙地或高低不平的土壤生境、片斷化生境、河岸生境和島嶼生境。( 2) 空生態(tài)位假說：空生態(tài)位( vacanniche) 有可能導致外來種的入侵成功。島嶼生態(tài)系統(tǒng)易遭受生物入侵的原因之一是島嶼生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)物種貧乏, 沒有被占領的、可為入侵種提供的空生態(tài)位較多, 因而比大陸更容易被外來種入侵。( 3) 生物控制因素的喪失：許多入侵種以種子、孢子、卵或別的休眠形式到達新的地點后, 其在本地的競爭者、捕食者、草食者和寄生者等并沒有隨之到達，長

9、期共存的天敵因素大幅度減少。這種天敵缺乏0的狀況使得外來種生存空間較大, 為其入侵創(chuàng)造了有利的條件, 導致建群種的種群數(shù)量大幅增加, 最終爆發(fā)成災; 而種群數(shù)量的驟增又加速了入侵種的入侵速度。人為干擾與全球變化的影響加速了生物入侵生物入侵實際上是人類活動使物種克服地理屏障而實現(xiàn)重新分布的過程, 人為或自然原因導致的環(huán)境擾動都可能加速外來種入侵。這些擾動包括陸地的大火、洪水、農(nóng)業(yè)開墾、牲畜放牧、濕地的水被排干、河流及湖泊的鹽度或營養(yǎng)水平的改變等。環(huán)境擾動也是影響群落演替進程的重要因子之一。全球性氣候的變化( 如空氣中CO2 濃度增加) 可能有利于迅速改變?nèi)肭址N的分布區(qū)或使其具有適應不同環(huán)境的能力

10、;氮沉積增加、干擾改變和棲境斑塊化增加等都可能促進生物入侵的盛行 。傳統(tǒng)防治法對生物入侵的防治, 之前大多采取人工拔除、火燒、放牧、化學防除等方法, 目前較普遍采用的方法是天敵引種, 也稱為傳統(tǒng)生物防治, 即由原產(chǎn)地引進天敵到新分布區(qū)釋放, 限制外來種的種群增殖以求建立新的平衡, 這是完全符合生態(tài)學原理的。對于遭受生物入侵的地方, 則需要制定長期控制目標, 采用綜合的方法, 綜合人工、化學、生境控制和生物防治的方法。但是這些防治方法仍存在一些缺點, 如需要消耗大量人力、物力、易造成環(huán)境污染、見效緩慢、防除效果受氣候、季節(jié)等因素影響大等。此外, 如果引種天敵不慎, 還存在有隱患, 即天敵的引入可能會造成其他物種的生物爆發(fā), 形成新的生物入侵。生態(tài)防治法由于環(huán)境惡化、生物多樣性下降可為外來種入侵打開方便之門, 所以, 只有保持良好的生態(tài)環(huán)境才能提高生態(tài)系統(tǒng)對入侵種的抵抗力。目前, 利用生態(tài)學的理論防治生物入侵, 具有明顯的優(yōu)勢, 特別是對于植物入侵種的研究, 取得了很大的成績。如在充分研究本地種的生物、生態(tài)學特性, 如它們與入侵種的競爭力、它感作用等的基礎上, 掌握繁殖、栽培這些物種的技術要