高中生物研究性學(xué)習(xí)-生物入侵

研究性學(xué)習(xí)報(bào)告學(xué)

科：

生物

課題名稱：

生物入侵

組

長(zhǎng)：

成

員：

指導(dǎo)老師：

日

期：

基本簡(jiǎn)介外來(lái)物種引進(jìn)是與生物入侵密切聯(lián)系的一個(gè)概念。任何生物物種，總是先形成于某一特定地點(diǎn)，隨后通過(guò)遷移或引入，逐漸適應(yīng)遷移地或引入地的自然生存環(huán)境并逐漸擴(kuò)大其生存范圍，這一過(guò)程即被稱為外來(lái)物種的引進(jìn)（簡(jiǎn)稱引種）。毋庸置疑，正確的行種會(huì)增加引種地區(qū)生物的多樣性，也會(huì)極大豐富人們的物質(zhì)生活，如美國(guó)于20世紀(jì)初從中國(guó)引種大豆，其種植面積從6000多萬(wàn)畝增加到現(xiàn)在的4億多畝，目前，美國(guó)已成為大豆的最大生產(chǎn)國(guó)、出口國(guó)。就中國(guó)而言，早在公元前126年張騫出使西域返回后，中國(guó)歷史便揭開(kāi)了引進(jìn)外來(lái)物種的一頁(yè)，苜蓿、葡萄、蠶豆、胡蘿卜、豌豆、石榴、核桃等物種便開(kāi)始源源不斷地沿著絲綢之路被引進(jìn)到了中原地區(qū)，而玉米、花生、甘薯、馬鈴薯、芒果、檳榔、無(wú)花果、番木瓜、夾竹桃、油棕、桉樹等物種也非中國(guó)原產(chǎn)，也是歷經(jīng)好幾百年陸續(xù)被引入中國(guó)的重要物種。相反，不適當(dāng)?shù)囊N則會(huì)使得缺乏自然天敵的外來(lái)物種迅速繁殖，并搶奪其他生物的生存空間，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)失衡及其他本地物種的減少和滅絕，嚴(yán)重危及一國(guó)的生態(tài)安全。此種意義上的物種引進(jìn)即被稱為“外來(lái)物種的入侵”。由此，這種對(duì)等地生態(tài)環(huán)境，造成嚴(yán)重危害的外來(lái)物種即被稱為“入侵種”（invasivespecies）、主要原因?qū)W術(shù)界對(duì)外來(lái)種入侵發(fā)生的原因并不清楚，大致可以分兩個(gè)方面來(lái)討論。一是從入侵者的角度分析，二是從被入侵的生態(tài)系統(tǒng)去考察。生物入侵要經(jīng)歷傳播、定居、生長(zhǎng)繁衍幾個(gè)階段。外來(lái)物種通過(guò)人們的活動(dòng)，被有意或無(wú)意地帶到以前沒(méi)有生存過(guò)的地方。一部分成功地扎下了根開(kāi)始生長(zhǎng)，而有些就因“水土不服”等原因落得個(gè)“出師未捷身先死”。建立了根據(jù)地的物種漸漸適應(yīng)了當(dāng)?shù)氐沫h(huán)境，慢慢地開(kāi)始利用其自身的優(yōu)勢(shì)不斷擴(kuò)大占領(lǐng)區(qū)，有效利用資源，排斥和驅(qū)逐本地物種。一般說(shuō)來(lái)入侵性強(qiáng)的物種都具有一些相應(yīng)的特征，例如：繁殖能力強(qiáng)，植物能產(chǎn)生大量的種子，動(dòng)物則產(chǎn)卵量大或產(chǎn)仔量大，這樣不僅提高其后代存活的絕對(duì)數(shù)量，也提高了其傳播的幾率，在入侵的第一個(gè)階段就占有了優(yōu)勢(shì)。為了解釋這些現(xiàn)象，科學(xué)家們提出了以下幾點(diǎn)假說(shuō)：生態(tài)位空缺假說(shuō)、生物因子失控假說(shuō)、群落物種豐富度假說(shuō)、以及遷入前后干擾假說(shuō)。生物因子失控假說(shuō)的中心思想是，外來(lái)入侵種在新區(qū)域得以生存和繁殖，不是因?yàn)槿肭址N本身具有的特性所致，而是由于它們偶然到達(dá)了不具備天敵或其它生物限制的新環(huán)境，因而快速擴(kuò)散造成災(zāi)害。也就是說(shuō)外來(lái)生物之所以在其原產(chǎn)地沒(méi)有什么危害，是因?yàn)樵谠a(chǎn)地有天敵或其它的生物因素限制了它的災(zāi)難性爆發(fā)，而在被入侵地恰恰少了這些討厭的克星，于是這些外來(lái)者不失時(shí)機(jī)地為所欲為了。該假說(shuō)是解釋外來(lái)種成功入侵最直接的假說(shuō)，并促使人們?cè)谌肭址N原產(chǎn)地去尋找其天敵以進(jìn)行生物控制。此外，在外來(lái)生物入侵中還有一個(gè)重要的現(xiàn)象，那就是“時(shí)滯”。就是指入侵性外來(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）。就是入侵者在最初的時(shí)間不會(huì)大量繁殖、擴(kuò)展領(lǐng)域，它們安安靜靜地在新到達(dá)的地方生長(zhǎng)。如巴西胡椒在十九世紀(jì)被引入美國(guó)的佛羅里達(dá)，但是直到二十世紀(jì)六十年代早期，它們并不為人所知。現(xiàn)在，在佛羅里達(dá)它們已經(jīng)占據(jù)了280，000英畝的面積，并且群落密集，沒(méi)有別的植物能與之競(jìng)爭(zhēng)。還有一種叫千里光的植物，它德國(guó)小蠊是室內(nèi)蟑螂中最小的一種，體長(zhǎng)在15毫米以下。成蟲為棕黃色。在前胸背板上有兩條平行的褐色縱紋。德國(guó)小蠊一年能經(jīng)歷4-5個(gè)世代。德國(guó)小蠊卵鞘一直拖在雌蟲的尾端，直至孵出若蟲才脫落。若蟲因此隨母體到處擴(kuò)散。若蟲經(jīng)5—7次蛻皮后成為成蟲，若蟲期為30-56天。德國(guó)小蠊正式大規(guī)模入駐中國(guó)有近二十年的時(shí)間，已經(jīng)從開(kāi)始的少數(shù)大城市蔓延到幾乎中小城市甚至小集鎮(zhèn)和農(nóng)村地區(qū)，據(jù)國(guó)家疾控中心相關(guān)資料顯示，一只雌性德國(guó)小蠊一年最多可以繁殖出一百萬(wàn)只后代。隨著防治用殺蟲劑的大量使用，德國(guó)小蠊已經(jīng)具備了極強(qiáng)的抗藥性，多數(shù)殺蟲劑對(duì)其無(wú)效。因德國(guó)小蠊的存在和難以防治，導(dǎo)致目前蟑螂已取代老鼠成為四害之首！隨著國(guó)家、地區(qū)間經(jīng)濟(jì)、文化交往的日益頻繁密切，隨著全球環(huán)境不穩(wěn)定因素的不斷增多，一切沒(méi)有硝煙的生態(tài)戰(zhàn)爭(zhēng)——“生物入侵”正在全世界范圍悄悄打響，其造成的生態(tài)災(zāi)難正嚴(yán)重威脅著世界各國(guó)的經(jīng)濟(jì)發(fā)展及全球的生態(tài)安全。被喻為“紫色惡魔”的鳳眼蓮（Bichhorniacrassipes即中國(guó)人俗稱的“水葫蘆”）在全世界水域的肆虐繁殖即是外來(lái)物種入侵最典型的一個(gè)例子。1884年，原產(chǎn)于南美洲委內(nèi)瑞拉的鳳眼蓮被送到了美國(guó)新奧爾良的博覽會(huì)上，來(lái)自世界各國(guó)的人見(jiàn)其花朵艷麗無(wú)比，便將其作為觀賞植物帶回了各自的國(guó)家，殊不知繁殖能力極強(qiáng)的鳳眼蓮便從此成為各國(guó)大傷腦筋的頭號(hào)有害植物。在非洲，鳳眼蓮遍布尼羅河；在泰國(guó)，鳳眼蓮布滿湄南河；而美國(guó)南部沿墨西哥灣內(nèi)陸河流水道，也被密密層層的鳳眼蓮堵得水泄不通，不僅導(dǎo)致船只無(wú)法通行，還導(dǎo)致魚蝦絕跡，河水臭氣熏天；而中國(guó)的云南滇池，也曾因?yàn)樗J瘋狂蔓延而被專家指稱患上了“生態(tài)癌癥”。此外，美國(guó)曾經(jīng)引進(jìn)葛藤，葛藤不僅有極強(qiáng)的生長(zhǎng)力，而且可以改善土壤環(huán)境。1930年從美國(guó)再?gòu)娜毡疽M(jìn)后，使許多被破壞的農(nóng)地和沙坡變成草木繁盛的肥沃土地，被人譽(yù)為“大地的醫(yī)生”。50年代中期，全美繁衍葛藤近萬(wàn)棵。然而，葛藤像猛獸一樣“野火燒不盡，春風(fēng)吹又生。”短短二十年間，便從“大地的醫(yī)生”淪為全美通緝的“綠怪”，亞拉巴馬州政府宣布葛藤成為非法移民。此外，澳大利亞的“兔災(zāi)”，地中海的“毒藻”，美國(guó)五大湖的“斑馬貽貝”，夏威夷的“蛙聲”以及入侵中國(guó)的“紫莖澤蘭”、“大米草”、“松材線蟲”，“加拿大一枝黃花”、“克氏螯蝦”、“美國(guó)白蛾”等等外來(lái)物種入侵的事例舉不勝舉。由于缺少自然天敵的制約，這些外來(lái)入侵者不僅破壞食物鏈，威脅其他生物的生存，而且還給全球帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)國(guó)際自然資源保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）的報(bào)告，外來(lái)物種入侵給全球造成的經(jīng)濟(jì)損失每年超過(guò)4000億美元。入侵情勢(shì)折疊農(nóng)業(yè)部總經(jīng)濟(jì)師朱秀巖說(shuō)，目前已有400多種外來(lái)物種“全面”入侵中國(guó)，在國(guó)際自然保護(hù)聯(lián)盟公布的全球100種最具有威脅的外來(lái)生物中，入侵中國(guó)的物種有50余種，其中11種主要外來(lái)生物每年給中國(guó)造成的經(jīng)濟(jì)損失高達(dá)570億元。朱秀巖是在此間舉行的“亞太經(jīng)合組織外來(lái)入侵生物防治國(guó)際研討會(huì)”上作上述表示的。他介紹說(shuō)，隨著國(guó)際貿(mào)易的不斷擴(kuò)大和全球經(jīng)濟(jì)一體化的迅速發(fā)展，外來(lái)生物入侵日益加劇，造成原有生物群落的衰退，破壞生物多樣性，導(dǎo)致農(nóng)、林、牧、漁業(yè)損失嚴(yán)重，威脅全球的生態(tài)安全、經(jīng)濟(jì)安全和人民生命健康。外來(lái)生物入侵已成為世界各國(guó)政府和公眾廣泛關(guān)注和高度重視的熱點(diǎn)問(wèn)題。農(nóng)業(yè)部科技教育司司長(zhǎng)張鳳桐接受記者采訪時(shí)說(shuō)，中國(guó)已成為外來(lái)生物入侵最嚴(yán)重的國(guó)家之一，近10年來(lái)，新入侵中國(guó)的外來(lái)生物至少有20余種，平均每年新增約2種，外來(lái)生物入侵呈現(xiàn)出傳入數(shù)量增多、頻率加快、蔓延范圍擴(kuò)大、發(fā)生危害加劇、經(jīng)濟(jì)損失加重的趨勢(shì)。外來(lái)入侵生物的有效控制與農(nóng)業(yè)豐產(chǎn)休戚相關(guān)。朱秀巖表示，中國(guó)高度重視外來(lái)入侵生物防治工作，積極采取措施，認(rèn)真做好外來(lái)入侵生物的管理和防治工作。農(nóng)業(yè)部成立了外來(lái)物種管理辦公室，會(huì)同有關(guān)部委，建立了分工負(fù)責(zé)、密切配合的工作機(jī)制，按照“廣泛發(fā)動(dòng)、除防并舉、突出重點(diǎn)、綜合防治”的方針，組織各地開(kāi)展了以紫莖澤蘭、豚草、紅火蟻、水花生等外來(lái)入侵生物為重點(diǎn)的集中滅除，通過(guò)發(fā)動(dòng)群眾，群防群治，取得了明顯成效。這次研討會(huì)由中國(guó)農(nóng)業(yè)部和美國(guó)國(guó)務(wù)院聯(lián)合舉辦，旨在加強(qiáng)APEC成員間的技術(shù)交流與合作，探討外來(lái)入侵生物防治的對(duì)策措施，共同抵御外來(lái)生物入侵的威脅。經(jīng)濟(jì)損失折疊在中國(guó)，從南到北、從東到西，幾乎隨處可見(jiàn)這些外來(lái)生物入侵者制造的麻煩?！爸袊?guó)是遭受外來(lái)物種入侵最嚴(yán)重的國(guó)家之一。2001～2003年，原國(guó)家環(huán)?？偩纸M織開(kāi)展了全國(guó)外來(lái)入侵物種調(diào)查。調(diào)查發(fā)現(xiàn)，全國(guó)共有283種外來(lái)入侵物種，每年對(duì)經(jīng)濟(jì)和環(huán)境造成的損失約1200億元，而現(xiàn)在損失已經(jīng)高達(dá)2000億元。據(jù)國(guó)際自然資源保護(hù)聯(lián)盟（IUCN）的報(bào)告，外來(lái)物種入侵給全球造成的經(jīng)濟(jì)損失每年超過(guò)4000億美元。令人擔(dān)憂的是，在這些外來(lái)入侵物種中，46.3%已經(jīng)入侵自然保護(hù)區(qū)?！眹?guó)家環(huán)境保護(hù)部自然生態(tài)保護(hù)司生物安全管理處王捷處長(zhǎng)日前說(shuō)。環(huán)保專家認(rèn)為，近年來(lái)，中國(guó)外來(lái)生物入侵現(xiàn)象日益增多，由此造成的生物安全問(wèn)題也越來(lái)越嚴(yán)重，有效防范外來(lái)物種入侵刻不容緩。嚴(yán)重后果折疊加速物種滅絕折疊外來(lái)有害生物侵入適宜生長(zhǎng)的新區(qū)后，其種群會(huì)迅速繁殖，并逐漸發(fā)展成為當(dāng)?shù)匦碌摹皟?yōu)勢(shì)種”，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全，具體而言，其導(dǎo)致的惡果主要有以下幾項(xiàng)：第一，外來(lái)物種入侵會(huì)嚴(yán)重破壞生物的多樣性，并加速物種的滅絕生物的多樣性是包括所有的植物、動(dòng)物、微生物種和它們的遺傳信息和生物體與生存環(huán)境一起集合形成的不同等級(jí)的復(fù)雜系統(tǒng)。[2]雖然一個(gè)國(guó)家或區(qū)域的生物多樣性是大自然所賦予的，但任何一個(gè)國(guó)家莫不是投入大量的人力、物力盡力維護(hù)該國(guó)生物的多樣性。而外來(lái)物種入侵卻是威脅生物多樣性的頭號(hào)敵人，入侵種被引入異地后，由于其新生環(huán)境缺乏能制約其繁殖的自然天敵及其他制約因素，其后果便是迅速蔓延，大量擴(kuò)張，形成優(yōu)勢(shì)種群，并與當(dāng)?shù)匚锓N競(jìng)爭(zhēng)有限的食物資源和空間資源，直接導(dǎo)致當(dāng)?shù)匚锓N的退化，甚至被滅絕。破壞生態(tài)平衡折疊外來(lái)物種入侵，會(huì)對(duì)植物土壤的水分及其他營(yíng)養(yǎng)成份，以及生物群落的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及遺傳多樣性等方面造成影響，從而破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。如引自澳大利亞而入侵中國(guó)海南島和

雷州半島許多林場(chǎng)的外來(lái)物種薇甘菊，由于這種植物能大量吸收土壤水分從而造成土壤極其干燥，對(duì)水土保持十分不利。此外，薇甘菊還能分泌化學(xué)物質(zhì)抑制其他植物的生長(zhǎng)，曾一度嚴(yán)重影響整個(gè)林場(chǎng)的生產(chǎn)與發(fā)展。危害折疊會(huì)因其可能攜帶的病原微生物而對(duì)其他生物的生存甚至對(duì)人類健康構(gòu)成直接威脅。如起源于東亞的“荷蘭榆樹病”曾入侵歐洲，并于1910年和1970年兩次引起大多數(shù)歐洲國(guó)家的榆樹死亡。又如40年前傳入中國(guó)的豚草，其花粉導(dǎo)致的“枯草熱”會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害。每到花粉飄散的7—9月，體質(zhì)過(guò)敏者便會(huì)發(fā)生哮喘，打噴嚏，流鼻涕等癥狀，甚至由于導(dǎo)致其它并發(fā)癥的產(chǎn)生而死亡。外來(lái)物種入還會(huì)給受害各國(guó)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于任何一個(gè)國(guó)家而言，想要徹底根治已入侵成功的外來(lái)物種是相當(dāng)困難的，實(shí)際上，僅僅是用于控制其蔓延的治理費(fèi)用就相當(dāng)昂貴。在英國(guó)，為了控制12種最具危險(xiǎn)性的外來(lái)入侵物種，在1989—1992年，光除草劑就花費(fèi)了3.44億美元，而美國(guó)每年為控制“鳳眼蓮”的繁殖蔓延就要花掉300萬(wàn)美元，同樣，中國(guó)每年因打撈水葫蘆的費(fèi)用就多達(dá)5—10億元，由于水葫蘆造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也接近100億元。據(jù)美國(guó)、印度、南非向聯(lián)合國(guó)提交的研究報(bào)告顯示，這三個(gè)國(guó)家每年受外來(lái)物種入侵造成的經(jīng)濟(jì)損失分別為1500億美元，1300億美元和800多億美元。[4]而據(jù)國(guó)際自然資源保護(hù)聯(lián)盟的報(bào)告，外來(lái)物種在非洲蔓延迅速，已嚴(yán)重破壞了生物多樣性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)數(shù)十億美元，且報(bào)告的起草人霍華德認(rèn)為，目前所了解到的外來(lái)物種給非洲造成的破壞可能只是冰山一角，其對(duì)非洲生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響可能要比估計(jì)的大得多。國(guó)際法規(guī)折疊目前，外來(lái)物種入侵作為全球性問(wèn)題已經(jīng)引起世界各國(guó)和國(guó)際組織的廣泛關(guān)注，國(guó)際自然資源保護(hù)聯(lián)盟，國(guó)際海事組織（IMO）等國(guó)際組織已制定了關(guān)于如何引進(jìn)外來(lái)物種、如何預(yù)防、消除、控制外來(lái)物種入侵等各方面的指南等技術(shù)性文件。而美國(guó)、澳大利亞、新西蘭等國(guó)家也先后建立了防治外來(lái)物種入侵的各種技術(shù)準(zhǔn)則及指南，并進(jìn)行了相應(yīng)的立法，努力加強(qiáng)該國(guó)對(duì)外來(lái)入侵物種的防御能力及綜合治理能力。1982年—1988年，眾多科學(xué)家開(kāi)始在環(huán)境問(wèn)題科學(xué)委員會(huì)（SCOPE）的組織下就外來(lái)物種入侵的本質(zhì)開(kāi)展討論。1992年在巴西里約熱內(nèi)盧召開(kāi)的世界環(huán)境與發(fā)展大會(huì)上，與會(huì)各國(guó)簽署了“國(guó)際生物多樣性公約”（包括中國(guó)），這是有關(guān)生物安全的一個(gè)最重要的全球性公約。對(duì)于外來(lái)物種的入侵，《公約》第8條明確規(guī)定：“必須預(yù)防和控制外來(lái)入侵物種對(duì)生物多樣性的影響。”同時(shí)《公約》還要求每一締約國(guó)應(yīng)直接或要求其管轄下提供《公約》所規(guī)定生物體的任何自然人和法人，將該締約國(guó)在處理這種生物體方面有關(guān)使用和安全的任何現(xiàn)有資料以及有關(guān)該生物體可能產(chǎn)生的不利影響的任何現(xiàn)有資料，提供給將要引進(jìn)這些生物的締約國(guó)。此外，與控制外來(lái)物種密切相關(guān)的兩個(gè)國(guó)際規(guī)則：SPS協(xié)議（即《關(guān)于衛(wèi)生和植物衛(wèi)生措施協(xié)議》）以及TBT協(xié)議（即《貿(mào)易技術(shù)壁壘協(xié)議》）也都明確規(guī)定，在有充分科學(xué)依據(jù)的情況下為保護(hù)生產(chǎn)安全和國(guó)家安全，可以設(shè)置一些技術(shù)壁壘，以阻止有害生物的入侵。事實(shí)上，對(duì)于抵御海洋外來(lái)生物的入侵早在1982年的《聯(lián)合國(guó)海洋公約》里已明確規(guī)定，各國(guó)必須采取一切必要措施以防止、減少和控制由于故意或偶然在海洋環(huán)境某一特定部分引進(jìn)外來(lái)的新的物種致使海洋環(huán)境可能發(fā)生重大和有害的變化?？偟膩?lái)看，為防治外來(lái)物種入侵，目前已通過(guò)了40多項(xiàng)國(guó)際公約、協(xié)議和指南，且有許多協(xié)議正在制定中。雖然許多公約在一定程度上還缺乏約束力，雖然各國(guó)在檢疫標(biāo)準(zhǔn)的制定上還存在著一些差距和矛盾，但這些文件仍在一定范圍內(nèi)發(fā)揮著日益重要的作用，而國(guó)際海事組織、世界衛(wèi)生組織、聯(lián)合國(guó)糧農(nóng)組織也正在更加積極致力于加強(qiáng)防治外來(lái)物種入侵的國(guó)際合作。放眼世界各國(guó)，美國(guó)和澳大利亞對(duì)于防治外來(lái)物種入侵立法舉措值得借鑒。作為世界上遭受外來(lái)物種入侵最嚴(yán)重的國(guó)家之一，美國(guó)政府早在90年代初期就展開(kāi)了相應(yīng)的立法工作。1990年美國(guó)國(guó)會(huì)通過(guò)了《非本地物種法》，旨在對(duì)美國(guó)航運(yùn)實(shí)踐進(jìn)行研究以幫助掌握如何引進(jìn)外來(lái)物種以及如何防止有害物種的引進(jìn)。當(dāng)1999年1月