生物入侵生態(tài)學(xué)的研究進(jìn)展

1、生物入侵生態(tài)學(xué)研究進(jìn)展 生物入侵的現(xiàn)狀及定義 生物入侵的途徑與過(guò)程 生物入侵對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響 生物入侵的形成機(jī)制及動(dòng)因 生物入侵的預(yù)防與控制生物入侵的現(xiàn)狀及定義 現(xiàn)狀：人類(lèi)活動(dòng)的干擾已使我們賴(lài)以生存的地球變成了一個(gè)人類(lèi)占優(yōu)勢(shì)的行星，生物區(qū)之間的隔離程度越來(lái)越小。隨著國(guó)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(yuǎn)距離傳播的重要途徑。大多數(shù)國(guó)家植物區(qū)系中的 20 %左右為外來(lái)區(qū)系;島嶼、城市和干擾頻繁的地區(qū)其外來(lái)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(duì)本地生態(tài)系統(tǒng)造成一定危害的現(xiàn)象。導(dǎo)致生物入侵的物種稱(chēng)為外來(lái)入侵

2、種。生物入侵的途徑 有意引入：某些部門(mén)或個(gè)人, 為提高經(jīng)濟(jì)效益、觀賞和進(jìn)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(yīng)的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估, 有的物種變成了入侵種。海貍鼠(獺貍)于1953年引入我國(guó)東北, 后在各地大量養(yǎng)殖, 20世紀(jì)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(dòng)物。 隨人類(lèi)活動(dòng)無(wú)意傳入：人員流動(dòng)和物資交流可以充當(dāng)外來(lái)種的引入媒介, 無(wú)意間將外來(lái)種從原生地帶到別的地區(qū)。相當(dāng)一部分入侵種是由這種方式帶入的。我國(guó)蔗扁蛾，褐家鼠、豚草、美國(guó)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(fēng)或動(dòng)物的力量實(shí)現(xiàn)自然

3、擴(kuò)散。紫莖澤蘭和飛機(jī)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(dāng)?shù)刂参? 侵占宜林荒山,影響林木生長(zhǎng)和更新; 并侵入經(jīng)濟(jì)林地, 影響栽培植物的生長(zhǎng)。此外, 還堵塞水渠、阻礙交通。生物入侵的過(guò)程 外來(lái)物種的侵入：是指生物離開(kāi)原有的生態(tài)系統(tǒng)到達(dá)一個(gè)新的環(huán)境。 定居與成功地建立種群：生物到達(dá)侵入地后，經(jīng)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)條件的馴化，能夠生長(zhǎng)，發(fā)育并進(jìn)行了繁殖，至少完成了一個(gè)世代。 時(shí)滯階段：指入侵性外來(lái)生物從開(kāi)始在新的環(huán)境里定居到種群開(kāi)始快速增長(zhǎng)和迅速擴(kuò)大“占領(lǐng)區(qū)”之間的時(shí)間延遲期（潛伏期）。 擴(kuò)散與爆發(fā)：入侵生物形成了有利的年齡結(jié)構(gòu)和性別比例，具備快速增長(zhǎng)和擴(kuò)散能力對(duì)生態(tài)環(huán)境的影響 外來(lái)入侵物種

4、是生態(tài)系統(tǒng)大的生物威脅。 大部分外來(lái)種成功入侵后大爆發(fā)，難于控制，且 對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生的破壞性不可逆轉(zhuǎn)，形成優(yōu)勢(shì) 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(dǎo)致當(dāng)?shù)厣镂锓N數(shù) 量減少；間接導(dǎo)致依賴(lài)于當(dāng)?shù)厣镂锓N 生存的其他生物物種的數(shù)量減少；改變 了當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)；當(dāng)?shù)丨h(huán)境對(duì)火災(zāi)、病 蟲(chóng)害的控制和抵抗能力降低；當(dāng)?shù)赝寥?保持和土壤營(yíng)養(yǎng)改善能力降低；當(dāng)?shù)厮?分保持和水質(zhì)提高能力降低；當(dāng)?shù)厣?多樣性保護(hù)能力降低。4對(duì)本地生態(tài)系統(tǒng)的影響外來(lái)入侵物種影響30%-50%的目前被美國(guó)聯(lián)邦瀕危物種物種法案中認(rèn)定為受威脅或?yàn)l危的物種（僅次于棲息地的破壞。）植物陸生脊椎動(dòng)物魚(yú)類(lèi)昆蟲(chóng)蜘

5、蛛軟體動(dòng)物和甲殼類(lèi)動(dòng)物1.生態(tài)系統(tǒng)的直接破壞 外來(lái)入侵生物對(duì)特定的生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能及生態(tài) 環(huán)境產(chǎn)生嚴(yán)重的干擾與危害。外來(lái)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?cè)猩鷳B(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(yíng)養(yǎng)結(jié)構(gòu)； （c）改變干擾、脅迫的機(jī)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(lái)入侵物種就能夠直接或間接地改變生 態(tài)系統(tǒng)過(guò)程9對(duì)生產(chǎn)力和能量流動(dòng)的影響非本地的食草動(dòng)物，如舞毒蛾，直接影響拍攝的植物從太陽(yáng)的能量流。非本地蚯蚓可以顯著提高土壤中分解。10對(duì)養(yǎng)分和水分循環(huán)的影響入侵固氮細(xì)菌（如在夏威夷fayatree），增加土壤中的氮。高蒸散率

6、saltcedar提請(qǐng)當(dāng)?shù)氐叵滤缓?，可以減緩流動(dòng)的河流和溪流。入侵種引起的生態(tài)問(wèn)題 對(duì)火災(zāi)和蟲(chóng)害的控制和抵抗能力降低 土壤保持和營(yíng)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(hù)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(yú)。紫金錢(qián)草成為主導(dǎo)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(chǔ)( 1) 強(qiáng)大的繁殖和傳播能力:外來(lái)種的繁殖特性對(duì)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(qiáng)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(shí)間較長(zhǎng)、易于被風(fēng)和動(dòng)物傳播等特點(diǎn) 16-18 , 有的還具有很強(qiáng)

7、的營(yíng)養(yǎng)繁殖能力, 能由植物碎片長(zhǎng)成植株, 或以地下根莖進(jìn)行無(wú)性繁殖.( 2) 強(qiáng)大的競(jìng)爭(zhēng)及適應(yīng)能力:入侵種在新棲息地的環(huán)境條件下, 競(jìng)爭(zhēng)能力往往強(qiáng)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(guò)排擠本地種而獲得成功。入侵種通常會(huì)與本地種競(jìng)爭(zhēng)資源, 它們對(duì)食物與資源的獲取能力強(qiáng)于本地種, 從而可以在競(jìng)爭(zhēng)中取得優(yōu)勢(shì)。除了競(jìng)爭(zhēng)取勝外, 有些入侵種較本地種更能適應(yīng)當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境, 許多入侵種還會(huì)破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)系統(tǒng), 使在當(dāng)?shù)厝郝渲姓純?yōu)勢(shì)的本地種不能適應(yīng)變化了的新環(huán)境, 而入侵種對(duì)不良新環(huán)境的較強(qiáng)忍受力, 使其具有更強(qiáng)的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。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(rèn)為, 下列生境是容易被入侵的: 具有相對(duì)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(shuō)：空生態(tài)位( vacanniche) 有可能導(dǎo)致外來(lái)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(méi)有被占領(lǐng)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(lái)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(dá)新的地點(diǎn)后, 其在本地的競(jìng)爭(zhēng)者、捕食者、草食者和寄生者等并沒(méi)有隨之到達(dá)，長(zhǎng)

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(lái)種生存空間較大, 為其入侵創(chuàng)造了有利的條件, 導(dǎo)致建群種的種群數(shù)量大幅增加, 最終爆發(fā)成災(zāi); 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(shí)際上是人類(lèi)活動(dòng)使物種克服地理屏障而實(shí)現(xiàn)重新分布的過(guò)程, 人為或自然原因?qū)е碌沫h(huán)境擾動(dòng)都可能加速外來(lái)種入侵。這些擾動(dòng)包括陸地的大火、洪水、農(nóng)業(yè)開(kāi)墾、牲畜放牧、濕地的水被排干、河流及湖泊的鹽度或營(yíng)養(yǎng)水平的改變等。環(huán)境擾動(dòng)也是影響群落演替進(jìn)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(yīng)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(jìn)生物入侵的盛行 。傳統(tǒng)防治法對(duì)生物入侵的防治, 之前大多采取人工拔除、火燒、放牧、化學(xué)防除等方法, 目前較普遍采用的方法是天敵引種, 也稱(chēng)為傳統(tǒng)生物防治, 即由原產(chǎn)地引進(jìn)天敵到新分布區(qū)釋放, 限制外來(lái)種的種群增殖以求建立新的平衡, 這是完全符合生態(tài)學(xué)原理的。對(duì)于遭受生物入侵的地方, 則需要制定長(zhǎng)期控制目標(biāo), 采用綜合的方法, 綜合人工、化學(xué)、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(diǎn), 如需要消耗大量人力、物力、易造成環(huán)境污染、見(jiàn)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(huì)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(lái)種入侵打開(kāi)方便之門(mén), 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(duì)入侵種的抵抗力。目前, 利用生態(tài)學(xué)的理論防治生物入侵, 具有明顯的優(yōu)勢(shì), 特別是對(duì)于植物入侵種的研究, 取得了很大的成績(jī)。如在充分研究本地種的生物、生態(tài)學(xué)特性, 如它們與入侵種的競(jìng)爭(zhēng)力、它感作用等的基礎(chǔ)上, 掌握繁殖、栽培這些物種的技術(shù)要