时间:2023-03-30 11:35:22
序论:在您撰写生物入侵论文时,参考他人的优秀作品可以开阔视野,小编为您整理的7篇范文,希望这些建议能够激发您的创作热情,引导您走向新的创作高度。
在经济全球化不断发展的今天,人们出于经济贸易、美学观赏、旅游观光、自然灾害、战争疾病、风俗习惯等目的,都可能有意无意的携带和引入外来物种,虽然在一定程度上对人们是有益的,比如说可以满足人们的物质需求的物种,但从另一方面来看,可能会对本地土著物种造成严重威胁,甚至影响到当地生态环境和生物的多样性。例如,尼泊尔从国外引进一个蜜蜂品种,原本是为了给当地经济带来希望,引来的却是灾难,这种蜜蜂不仅能适应当地的生态环境,而且与当地蜂种杂交,生出一种可怕的毒蜂,其造成的恶果很长时间难以消除。因此这就需要我们从哲学的视界来审视这些问题。
(一)生物入侵给我国带来的危害
首先,从生态环境来讲,生物入侵一词本身指的负面影响,外来生物不论是有意还是无意的引进,都或多或少的给本土的生态系统造成侵害,比如松材线虫、食人鲳、水葫芦等,这些生物适应能力极强,因为他们从一个生物链步入了另一个几乎没有天敌的生物链,经过一段时间的大量繁衍生息,给本土生态系统造成无法估量的危害。其次,从经济社会方面来讲,每年我国由于生物入侵带来的损失超过2000亿元人民币。比如椰心叶甲每年给海南带来的经济负担达1.5亿元,广东每年打捞水葫芦的费用就需要一亿多元人民币。最后,由于人们缺乏对外来物种的科学认识以及引入的盲目性,加之有些人在眼前局部利益的驱动下,不顾环境资源和景观生态以及生物多样性的可持续利用,违背自然法则,大量引进外来物种,从而导致入侵物种种类增加,严重危害了自然生态环境,打破了生态平衡。
(二)生物入侵的渠道
Lonsdale提出有关群落可侵入性的假设,所谓lonsdale可侵入模型是指用一个简单的数学模型来表述生态系统里外来种的数量,能简便的解释在某些群落或地域可发生的生物入侵。从可侵入性影响因素和入侵全过程来综合考虑,推理得出可入侵模型:E=IS,其中,E是指给定区域中外来种的数量;I指的是外来种引入的数量;S指的是外来种的存活率。I又可分为三种情况:第一种,有意引进。例如牛蛙、福寿螺、尼罗罗非鱼、短盖巨脂鲤、路斯塔野鲮等的有目的的引进,最后由于养殖管理不善或者由于地域因素的差异而导致价值降低,从而遭弃养沦为野生或者泛滥成灾。第二种,无意引入。在各国进行贸易期间,由于检查检疫等机制的不健全,导致一些外来物种随木材、花卉等进入他国领域内,比如松材线虫、美国白蛾、小家鼠、苍耳等,比较典型的要数美国白蛾和松材线虫。第三种,自然入侵。主要借助于大自然的力量从一个地域传入另一个地域,比如紫茎泽兰、薇甘菊、美洲斑潜蝇、麝鼠、屋顶鼠都属于自然入侵。
二、基于生物入侵引发的哲学反思
(一)从哲学的视角来分析
生物入侵这是指在理念思维和价值取向及伦理道德等哲学观念的范畴内来考察生物入侵所起的作用,人类的行为直接影响生物入侵的活动过程,也就表明人的价值观念与人生哲学直接或间接导致生物入侵。因此,防治生物入侵首先是防止和严禁外来物种引进,这就必须解决意识和理念问题,也就是哲学问题。所谓奥卡姆剃刀原则是指“如无必要,切勿增加实体”,人们盲目的引进外来物种以满足自身的需求,追逐自身利益的后果便是给生态系统增加了不必要的负担,最终不仅损害了生态系统,而且也限制了自身的发展。因此需要人们遵循“自然剃刀”的原则:如无必要,尽量不要对生态系统实施人为的干预。当然,自然剃刀原则并不指让人们永远不要干预自然界,当人类自身发展受到严重威胁时,我们有权利提出自己的生态性要求——人类的生存权,这样就给原则中蕴含的“必要的人为干预”作出相对确定的界定——为了确保人类成员生存权利而作出的人为的干预。该原则并不是要求人类回到没有生命保障的原始社会,而是要求人类在满足自身成员的生存权后尽可能自然地生活。人类中心论认为万事万物都是以人为中心,人是自然界的主体,人们肆意的破坏和践踏自然界,违背自然界规律过分的夸大人的主题的能动性。对于外界来说,人们的这些行为展现的更多的是消极的主体能动性,比如工业废气、燃烧秸秆等引发的大气污染、气候变暖、海洋污染、土地荒漠化、固体废物的污染等。世界上的自然资源和人文资源都为人们所利用,成为一种手段和方式,其价值判定在于是否有利于人的生存和发展。达尔文曾经说过:“检验一个人是否真正文明的标准,就是他扩展其同情或道德的程度。”尊重自然界的同时,自然界也会相应的尊重你。认识自然的一部分,不能凌驾于自然之上,更非自然的主人或主宰,必须尊重自然法则、服从自然规律。
(二)生物入侵与中庸之道
儒家提倡的中庸主要指德性生于天性而成于习惯,人们只有具备良好的道德、品行和习惯,才能达到一种至诚至善,一种天人合一的人生状态,实现自我教育、自我完善、自我约束、自我监督,避免过于不及,始终保持中庸之道。人们在与自然界和谐相处的过程中,遵循自然界的客观规律,为人类的生存和发展寻求一种合理的状态。而西方哲学中亚里士多德认为如果一个人能以不偏不倚、执两用中的态度来对待激情,这就是美德。他的中庸之道主要指他的政治学的见解,他既反对少数寡头的专制制度,也反对平民掌权的民主制度,他认为国家的政权应该由中产阶级掌握,因为这些人最容易“遵循合理的原则。”由奥卡姆剃刀原则所引申出来的“自然剃刀”所描述的如果没有必要切勿增加对自然界不必要的干预,也就是要警示人们在与自然界相处的过程中,遵循自然规律,把握适度原则,与自然和谐相处,坚持可持续的发展观。中庸之道所提倡的“天人合一”要求人们达到一种至诚至善的境界,换句话说也就是“唯天下至诚,为能尽其性。能尽其性则能尽人之性;能尽人之性,则能尽物之性;能尽物之性,则可以赞天地之化育;可以赞天地之化育,则可以与天地参矣”(《中庸》第二十二章)的境界。人们要想达到这种境界,须独善其身,自己管控自己的行为,做正确的事和正确的做事相结合,遵循自然界的规律,人们自觉地修善自身与自然界和谐相处,不能为了一己之私比如人类为了自身的利益盲目的引进外来生物,从而导致生态环境遭到破坏。
(三)生物入侵与自然无为
老子曾说过:“人法地,地法天,天法道,道法自然”(《老子》第25章),所谓道法自然就是提倡人与自然的和谐相处,回归自然本质,达到一种至上的精神境界。庄子也曾经说过:“天地有大美而不言,四时有明法而不议,万物有成理而不说。圣人者,原天地之美,而达万物之理。是故圣人无为,大圣不作,观于天地之谓也”,这里所说的无为指的是自然无为,人在与自然相处时,一方面要发挥一种自然的天性,促进自然不断演化;另一方面也要树立一种深层生态伦理主义的观念,走出人类中心主义的怪圈,从而走向生物中心主义和生态中心主义的实在观和价值观,在自然界中实现一种本我和自我的“理性无为”。这种自然无为直接体现了道法自然的整体主义思想。相反,生物入侵从道法自然这个层次来看,是一种人类中心主义的体现,人们为了自身的利益和价值,突破无为转向“有为”,刻意引进外来生物,打乱了本土的生态秩序,反而对人类本身、社会和自然界造成严重危害。这就需要人们树立深层生态观,用道法自然的思想约束自身。
三、结论
关键词:生物入侵;防治对策
外来入侵物种是指从自然分布区通过有意或无意的人为活动而被引入、在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力、给当地的生态系统或景观造成明显的损害或影响的物种。
这些入侵物种疯长成灾,侵入草场、林地和荒地,很快形成单种优势群落,导致原有植物群落的衰退。外来入侵种在当地定植、扩展并产生一定影响的过程或现象称为生物入侵。它关系到经济、社会发展,影响人类健康、农业潜力、生态系统平衡、生物多样性保护,并且随着全球性贸易的发展、对外开放、全球变化以及土地使用模式的改变会愈发严重。
1.外来生物入侵现状
据统计,美国每年因生物入侵造成的经济损失高达1500亿美元,印度每年的损失为1300亿美元,南非为800亿美元。这些外来生物的入侵给生态环境、生物多样性和社会经济造成巨大危害,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我国一直是深受外来有害生物危害的国家。棉花枯黄萎病20世纪40年代初从美国入侵我国,现已发生266.67万hm2,每年至少损失皮棉10万t。近20年来,随着国际交往的不断增加,已难以准确回答到底有多少外来物种传入我国,有多少已建立种群并带来危害。我国对外来入侵种类的调查始于20世纪90年代中期。依据文献资料对农田、牧场、水域等生境的植物进行了初步统计,发现至少有58种外来植物对我国农林业带来了危害。
自20世纪80年代以来,随着外来人侵动植物危害日益猖獗,我国加紧了防治工作。对外来害虫松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾、稻水象甲和美洲斑潜蝇以及外来有害植物水花生、水葫芦、脉草和紫茎泽兰采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前国家针对外来人侵种没有制订具体的预防、控制和管理条例,各地在防治这些入侵物种时缺乏必要的技术指导和统一协调,虽然投入了大量的人力和资金,但有的防效并不理想。已传人的入侵物种继续扩散危害,新的危险性入侵物种不断出现并构成潜在威胁。
1.1生物入侵造成严重的经济损失
生物入侵倍受各国政府关注的首要原因是它造成的巨大经济损失.光肩星天牛是原产于亚洲的极具破坏性的林木蛀干害虫.随着国际贸易的发展,该种害虫随木质包装材料进入美国.到1998年8月,它已在加利福尼亚、佛罗里达、纽约、华盛顿等14个州的仓库中校发现,在芝加哥、纽约等地的野外也发现了该物种.光肩星天牛在美国没有已知天敌,会对美国遍地种植的枫树和果树造成危害.如果它在美国得以长期繁衍,造成的经济损失将高达1380亿美元。仅美国每年因外来种入侵造成的经济损失就近1370亿美元.
1.2生物入侵造成严重的生态破坏和生物污染
大部分外来物种成功入侵后大爆发,生长难以控制,造成严重的生物污染,对生态系统造成不可逆转的破坏。比如,原产南美洲的水葫芦现已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘,疯长成灾,严重破坏水生生态系统的结构和功能,导致大量水生动植物的死亡。更可怕的是许多入侵物种,在新的环境中可能出现基因突变,造成严重的生物污染。
1.3生物入侵直接威胁到人类的健康与安全
如1991年美洲爆发的霍乱,很可能是由于外来船只受到污染的水倾倒在秘鲁港所引起的。这次霍乱使100多万人受到感染,约1万人死亡;脉草、三裂叶脉草现已分布在我国东北、华北、华东和华中的15个省市,它的花粉就是引起人类花粉过敏的主要病原物;“疯牛病”最早于1986年在英国发现。科学家推测,可能是病牛或病羊的尸体被加工成了动物饲料,从而引起疾病大规模传播。1996年3月,英国政府正式承认疯牛病有可能传染给人。
1.4生物入侵导致生物多样性的丧失
在过去的几十年中,对生态环境的破坏和化学污染引起的生物多样性的丧失引起了各国科学家的重视,但最近几年生物入侵对多样性的影响又成为一个主要的问题。入侵物种破坏了复杂的生态系统,降低了生物多样性,使濒危动植物受到侵害,外来物种中的动植物与本地种杂交,改变了当地的遗传多样性与完整性。参加第五届生物多样化公约缔约国大会的专家们警告说,外来物种给生物多样化造成的破坏,其严重程度仅次于生物生存环境的缩小和丧失。比如,原产中美洲的紫茎泽兰已遍布我国西南大部分地区,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵导致生态灾害频繁爆发,对农林业造成严重损害。近年来,松材线虫、湿地松粉阶、美国白蛾等森林入侵害虫严重发生与危害的面积,每年达150万hm2;稻水象甲、非洲大蜗牛、美洲斑潜蝇等农业入侵害虫每年超过140万hm2;脉草、飞机草、水葫芦、大米草等肆意蔓延,对本地生物多样性和农业生产造成了巨大威胁,已经到了难以控制的局面。
2生物入侵危害产生的原因
2.1盲目引种
并不是所有的物种迁移或引入都会产生危害,而且许多新品种的引入确实解决了生产生活中的实际问题。例如:1859-1900年间,澳大利亚笔尾松鼠被引入新西兰,就成为了新西兰毛皮业的财富之源;然而,大多数的引种在带来经济效益的同时,却给人类带来了更大的灾难。例如,20世纪50年代我国引入水葫芦,主要是为猪提供饲料的。随着饲料工业的发展和生猪喂养方式的改变,再采用含水量高、食用成分少的水葫芦饲料,其投入与产出已经不成正比,于是昔日人人争抢的水葫芦,如今便异化成了避之不及的环境公害。专家认为盲目引种是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋业
一是海洋垃圾:随废弃的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南极洲和一些热带岛屿进犯,并对当地的物种造成威胁。据海洋生物学家表示,软体动物、蛀船虫、珊瑚虫这些寄居类动物如今正附着在漂浮的垃圾上漂进新的地区,对那些地区的物种造成危害,并开始改变那里脆弱的生态系统。海洋生物学家巴恩斯表示,能使海水结冰的温度可能是阻挡外来物种入侵南极洲的主要屏障,而如果全球气候变暖削弱了阻挡外来生物的天然海水屏障,情况就将更加严重。二是海洋压舱水的排放:20世纪初,压舱水代替了固体压舱物,这无意中为水生生物在世界范围内的散布提供了极大的便利。轮船变成了一个满载各种微型生物的“水族箱”,它们在世界范围内输送货物时,不断地运输和储存这些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越来越多的与压舱水直接相关的异地种侵入事件在20世纪的最近几十年里时有发生。
2.3旅游业
很多的物种入侵是由于旅游者的携带而引起的,游客从全球各地带来各种的物种,其中就包括有异地的植物、动物、微生物。这些物种被游客有意无意地留在当地的生存环境中,对当地的生物入侵起到了不可忽视的作用。
2.4国际贸易
最近10余年来,随着全球贸易额的不断增加、国际运输的集装箱化和车船飞机的速度加快及大型化,促进了鲜活植物产品贸易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,从而提高了有害生物在国际间传播入侵的机会。例如美国白娥入侵亚洲,就是由于在二战后,日本木材奇缺,美国原木大量倾销日本,美国白蛾也就由此进入亚洲,进入中国;松材线虫传人中国、光肩星天牛(ALB)传人美国等都是由于国际贸易而引起的。同时种苗产业国际化与国际交流频繁更加快了病虫的入侵与扩散。3防治生物入侵的技术措施
3.1清除
当某一物种初到新地时,试图全面根除是可能的。这种手段虽然极端,但已经被南非的很多国家采用了。例如世界范围内的鼠害,到目前为止,世界上有80多个岛屿已经清除了老鼠。但大多数情况下,试图清除是行不通的。因为到目前为止,还没有一个国家建立了有效的早期预告系统来报告入侵物种的到来,很少有相应的专门小组执行有效的根除计划。而且,没有一个国家建立了完整的数据系统来确定是否新引进了某一物种,并且这一物种是否有侵略性。然而,我们都知道,只有在发现及时,立即采用有效手段和全面参与的情况下才有可能根除入侵物种。所以这种措施在实施时有很大的局限性。
3.2防治对策
3.2.1实行全面检疫,阻止外来种的偶然入侵
检疫是为防止危险性有害生物传出或传人某个国家或地区所采取的预防性措施.14世纪中叶,欧洲的威尼斯共和国为阻止黑死病、霍乱、黄热病等疫病传人本国,对要求人境的外来船舶和人员采取了进港前一律在锚地停滞、隔离40d的防范措施,后来逐渐运用到阻止动植物外来种传播方面,出现了动植物检疫.1994年乌拉圭回合贸易谈判最终达成的(实施动植物卫生检疫措施协议),已成为一部国际检疫法。1999年在昆明举办世界园艺博览会期间,我国共检疫国内外参展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包装7件.截获有害生物162批次,发现有害生物160多种,并进行了及时的处置。
3.2.2采取全面的生态评估和监测,防范引进品种的入侵
美国夏威夷为了消灭害虫,从非洲南部引进了一种玫瑰色蜗牛,谁知55年后,它竞将15—20种土生土长的蜗牛伙伴消灭得干干净净。为了改善牧草的营养结构,美国西部引进了纤维含量较高的胡枝于,结果它疯狂地繁殖、蔓延,致使原本能养活9万头奶牛的牧场寸草不生,最后被荒弃不用。在中国的海南、广西和云南南部大面积种植的巴西橡胶林,种植面积最大时达到1亿株,40多万公顷。大面积的天然林被毁,代之以巴西橡胶占绝对优势、土壤板结、物种多样性匠乏的生态系统。
所以这些出于良好愿望导致的灾难性后果提示人们,在进行人为引种前必须认真作好全面的生态评估,并进行引种后的跟踪监测。
3.2.1化学防治
对外来物种的化学防治(包括诱饵、驱赶剂和毒药)通常被认为不可取,因为众所周知的广谱杀虫剂对环境和人类健康的影响。但据美国国会透露,有一些新型化学杀虫剂只对某一种或几种害虫起作用,不会影响人类健康。但是,这些化学杀虫剂非常贵,而且需要反复使用,易使害虫产生抗药性。所以化学防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2机械防治
机械防治有些时候是可行的。例如,在佛罗里达,手工除蜗牛就是根除非洲大蜗牛时使用的方法。然而,大多数外来物种无法用机械防治(如小昆虫和地穴动物),而且,机械设备的成本很高,对于发展中国家来说不可想象。
关键词:生物入侵;防治对策
外来入侵物种是指从自然分布区通过有意或无意的人为活动而被引入、在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力、给当地的生态系统或景观造成明显的损害或影响的物种。
这些入侵物种疯长成灾,侵入草场、林地和荒地,很快形成单种优势群落,导致原有植物群落的衰退。外来入侵种在当地定植、扩展并产生一定影响的过程或现象称为生物入侵。它关系到经济、社会发展,影响人类健康、农业潜力、生态系统平衡、生物多样性保护,并且随着全球性贸易的发展、对外开放、全球变化以及土地使用模式的改变会愈发严重。
1.外来生物入侵现状
据统计,美国每年因生物入侵造成的经济损失高达1500亿美元,印度每年的损失为1300亿美元,南非为800亿美元。这些外来生物的入侵给生态环境、生物多样性和社会经济造成巨大危害,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我国一直是深受外来有害生物危害的国家。棉花枯黄萎病20世纪40年代初从美国入侵我国,现已发生266.67万hm2,每年至少损失皮棉10万t。近20年来,随着国际交往的不断增加,已难以准确回答到底有多少外来物种传入我国,有多少已建立种群并带来危害。我国对外来入侵种类的调查始于20世纪90年代中期。依据文献资料对农田、牧场、水域等生境的植物进行了初步统计,发现至少有58种外来植物对我国农林业带来了危害。
自20世纪80年代以来,随着外来人侵动植物危害日益猖獗,我国加紧了防治工作。对外来害虫松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾、稻水象甲和美洲斑潜蝇以及外来有害植物水花生、水葫芦、脉草和紫茎泽兰采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前国家针对外来人侵种没有制订具体的预防、控制和管理条例,各地在防治这些入侵物种时缺乏必要的技术指导和统一协调,虽然投入了大量的人力和资金,但有的防效并不理想。已传人的入侵物种继续扩散危害,新的危险性入侵物种不断出现并构成潜在威胁。
1.1生物入侵造成严重的经济损失
生物入侵倍受各国政府关注的首要原因是它造成的巨大经济损失.光肩星天牛是原产于亚洲的极具破坏性的林木蛀干害虫.随着国际贸易的发展,该种害虫随木质包装材料进入美国.到1998年8月,它已在加利福尼亚、佛罗里达、纽约、华盛顿等14个州的仓库中校发现,在芝加哥、纽约等地的野外也发现了该物种.光肩星天牛在美国没有已知天敌,会对美国遍地种植的枫树和果树造成危害.如果它在美国得以长期繁衍,造成的经济损失将高达1380亿美元。仅美国每年因外来种入侵造成的经济损失就近1370亿美元.
1.2生物入侵造成严重的生态破坏和生物污染
大部分外来物种成功入侵后大爆发,生长难以控制,造成严重的生物污染,对生态系统造成不可逆转的破坏。比如,原产南美洲的水葫芦现已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘,疯长成灾,严重破坏水生生态系统的结构和功能,导致大量水生动植物的死亡。更可怕的是许多入侵物种,在新的环境中可能出现基因突变,造成严重的生物污染。
1.3生物入侵直接威胁到人类的健康与安全
如1991年美洲爆发的霍乱,很可能是由于外来船只受到污染的水倾倒在秘鲁港所引起的。这次霍乱使100多万人受到感染,约1万人死亡;脉草、三裂叶脉草现已分布在我国东北、华北、华东和华中的15个省市,它的花粉就是引起人类花粉过敏的主要病原物;“疯牛病”最早于1986年在英国发现。科学家推测,可能是病牛或病羊的尸体被加工成了动物饲料,从而引起疾病大规模传播。1996年3月,英国政府正式承认疯牛病有可能传染给人。
1.4生物入侵导致生物多样性的丧失
在过去的几十年中,对生态环境的破坏和化学污染引起的生物多样性的丧失引起了各国科学家的重视,但最近几年生物入侵对多样性的影响又成为一个主要的问题。入侵物种破坏了复杂的生态系统,降低了生物多样性,使濒危动植物受到侵害,外来物种中的动植物与本地种杂交,改变了当地的遗传多样性与完整性。参加第五届生物多样化公约缔约国大会的专家们警告说,外来物种给生物多样化造成的破坏,其严重程度仅次于生物生存环境的缩小和丧失。比如,原产中美洲的紫茎泽兰已遍布我国西南大部分地区,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵导致生态灾害频繁爆发,对农林业造成严重损害。近年来,松材线虫、湿地松粉阶、美国白蛾等森林入侵害虫严重发生与危害的面积,每年达150万hm2;稻水象甲、非洲大蜗牛、美洲斑潜蝇等农业入侵害虫每年超过140万hm2;脉草、飞机草、水葫芦、大米草等肆意蔓延,对本地生物多样性和农业生产造成了巨大威胁,已经到了难以控制的局面。
2生物入侵危害产生的原因
2.1盲目引种
并不是所有的物种迁移或引入都会产生危害,而且许多新品种的引入确实解决了生产生活中的实际问题。例如:1859-1900年间,澳大利亚笔尾松鼠被引入新西兰,就成为了新西兰毛皮业的财富之源;然而,大多数的引种在带来经济效益的同时,却给人类带来了更大的灾难。例如,20世纪50年代我国引入水葫芦,主要是为猪提供饲料的。随着饲料工业的发展和生猪喂养方式的改变,再采用含水量高、食用成分少的水葫芦饲料,其投入与产出已经不成正比,于是昔日人人争抢的水葫芦,如今便异化成了避之不及的环境公害。专家认为盲目引种是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋业
一是海洋垃圾:随废弃的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南极洲和一些热带岛屿进犯,并对当地的物种造成威胁。据海洋生物学家表示,软体动物、蛀船虫、珊瑚虫这些寄居类动物如今正附着在漂浮的垃圾上漂进新的地区,对那些地区的物种造成危害,并开始改变那里脆弱的生态系统。海洋生物学家巴恩斯表示,能使海水结冰的温度可能是阻挡外来物种入侵南极洲的主要屏障,而如果全球气候变暖削弱了阻挡外来生物的天然海水屏障,情况就将更加严重。二是海洋压舱水的排放:20世纪初,压舱水代替了固体压舱物,这无意中为水生生物在世界范围内的散布提供了极大的便利。轮船变成了一个满载各种微型生物的“水族箱”,它们在世界范围内输送货物时,不断地运输和储存这些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越来越多的与压舱水直接相关的异地种侵入事件在20世纪的最近几十年里时有发生。
2.3旅游业
很多的物种入侵是由于旅游者的携带而引起的,游客从全球各地带来各种的物种,其中就包括有异地的植物、动物、微生物。这些物种被游客有意无意地留在当地的生存环境中,对当地的生物入侵起到了不可忽视的作用。
2.4国际贸易
最近10余年来,随着全球贸易额的不断增加、国际运输的集装箱化和车船飞机的速度加快及大型化,促进了鲜活植物产品贸易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,从而提高了有害生物在国际间传播入侵的机会。例如美国白娥入侵亚洲,就是由于在二战后,日本木材奇缺,美国原木大量倾销日本,美国白蛾也就由此进入亚洲,进入中国;松材线虫传人中国、光肩星天牛(ALB)传人美国等都是由于国际贸易而引起的。同时种苗产业国际化与国际交流频繁更加快了病虫的入侵与扩散。
3防治生物入侵的技术措施
3.1清除
当某一物种初到新地时,试图全面根除是可能的。这种手段虽然极端,但已经被南非的很多国家采用了。例如世界范围内的鼠害,到目前为止,世界上有80多个岛屿已经清除了老鼠。但大多数情况下,试图清除是行不通的。因为到目前为止,还没有一个国家建立了有效的早期预告系统来报告入侵物种的到来,很少有相应的专门小组执行有效的根除计划。而且,没有一个国家建立了完整的数据系统来确定是否新引进了某一物种,并且这一物种是否有侵略性。然而,我们都知道,只有在发现及时,立即采用有效手段和全面参与的情况下才有可能根除入侵物种。所以这种措施在实施时有很大的局限性。
3.2防治对策
3.2.1实行全面检疫,阻止外来种的偶然入侵
检疫是为防止危险性有害生物传出或传人某个国家或地区所采取的预防性措施.14世纪中叶,欧洲的威尼斯共和国为阻止黑死病、霍乱、黄热病等疫病传人本国,对要求人境的外来船舶和人员采取了进港前一律在锚地停滞、隔离40d的防范措施,后来逐渐运用到阻止动植物外来种传播方面,出现了动植物检疫.1994年乌拉圭回合贸易谈判最终达成的(实施动植物卫生检疫措施协议),已成为一部国际检疫法。1999年在昆明举办世界园艺博览会期间,我国共检疫国内外参展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包装7件.截获有害生物162批次,发现有害生物160多种,并进行了及时的处置。
3.2.2采取全面的生态评估和监测,防范引进品种的入侵
美国夏威夷为了消灭害虫,从非洲南部引进了一种玫瑰色蜗牛,谁知55年后,它竞将15—20种土生土长的蜗牛伙伴消灭得干干净净。为了改善牧草的营养结构,美国西部引进了纤维含量较高的胡枝于,结果它疯狂地繁殖、蔓延,致使原本能养活9万头奶牛的牧场寸草不生,最后被荒弃不用。在中国的海南、广西和云南南部大面积种植的巴西橡胶林,种植面积最大时达到1亿株,40多万公顷。大面积的天然林被毁,代之以巴西橡胶占绝对优势、土壤板结、物种多样性匠乏的生态系统。
所以这些出于良好愿望导致的灾难性后果提示人们,在进行人为引种前必须认真作好全面的生态评估,并进行引种后的跟踪监测。
3.2.1化学防治
对外来物种的化学防治(包括诱饵、驱赶剂和毒药)通常被认为不可取,因为众所周知的广谱杀虫剂对环境和人类健康的影响。但据美国国会透露,有一些新型化学杀虫剂只对某一种或几种害虫起作用,不会影响人类健康。但是,这些化学杀虫剂非常贵,而且需要反复使用,易使害虫产生抗药性。所以化学防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2机械防治
机械防治有些时候是可行的。例如,在佛罗里达,手工除蜗牛就是根除非洲大蜗牛时使用的方法。然而,大多数外来物种无法用机械防治(如小昆虫和地穴动物),而且,机械设备的成本很高,对于发展中国家来说不可想象。
3.2.3生物防治
无论是从生态角度还是经济角度,生物防治被认为是继化学防治和机械防治之后最有吸引力的方法。现在我国泛滥的水葫芦,生物学家也找到了一种水葫芦的天敌——象甲。专家在实验室中发现:被放置了象甲的水葫芦,植株明显变小、叶子变小、茎干变细、分支减少,水葫芦的整个生长过程受到抑制。但象甲吃完水葫芦后,是否还会去吃其他的植物,是否会造成再次“引狠人室”?然而,生物防治确实是目前生物学家想到的最合理的方法,当然它的很多方面仍然需要做进一步的研究。
参考文献:
[1]向言词,彭少麟.生物入侵及其影响.生态科学,2001(20):68-73
[2]李博,徐炳声.从上海外来杂草区系剖析植物入侵的一般特征.生物多样性,2001,9(4):446-457.
[3]乔勇进,张敦论,张强.试论生物入侵的“生态安全”及相应对策.防护林科技,2001(51):41-43.
[4]白希尧,白敏冬.外来有害生物入侵性传播灾害和治理方法的研究.自然杂志,2002(24):223-230.
[5]丁建清.外来生物的入侵机制及其对生态安全的影响.中国农业科技导报,2002(4):16-20.
[6]梁忆冰.植物检疫对外来有害生物入侵的防御作用.植物保护,2002(28):45-48.
[7]陈兵,康乐.西部大开发过程中生物入侵风险分析.环境保护,2001,(12):30-31.
[8]徐承远,张文驹.生物入侵机制研究进展.生物多样性,2001,9(4):430-438.
[9]张林艳,叶万辉.生态空间理论及其在生物入侵研究中的应用.地球科学进展,2002(17):588-594.
关键词:生物入侵;防治对策
外来入侵物种是指从自然分布区通过有意或无意的人为活动而被引入、在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力、给当地的生态系统或景观造成明显的损害或影响的物种。
这些入侵物种疯长成灾,侵入草场、林地和荒地,很快形成单种优势群落,导致原有植物群落的衰退。外来入侵种在当地定植、扩展并产生一定影响的过程或现象称为生物入侵。它关系到经济、社会发展,影响人类健康、农业潜力、生态系统平衡、生物多样性保护,并且随着全球性贸易的发展、对外开放、全球变化以及土地使用模式的改变会愈发严重。
1.外来生物入侵现状
据统计,美国每年因生物入侵造成的经济损失高达1500亿美元,印度每年的损失为1300亿美元,南非为800亿美元。这些外来生物的入侵给生态环境、生物多样性和社会经济造成巨大危害,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我国一直是深受外来有害生物危害的国家。棉花枯黄萎病20世纪40年代初从美国入侵我国,现已发生266.67万hm2,每年至少损失皮棉10万t。近20年来,随着国际交往的不断增加,已难以准确回答到底有多少外来物种传入我国,有多少已建立种群并带来危害。我国对外来入侵种类的调查始于20世纪90年代中期。依据文献资料对农田、牧场、水域等生境的植物进行了初步统计,发现至少有58种外来植物对我国农林业带来了危害。
自20世纪80年代以来,随着外来人侵动植物危害日益猖獗,我国加紧了防治工作。对外来害虫松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾、稻水象甲和美洲斑潜蝇以及外来有害植物水花生、水葫芦、脉草和紫茎泽兰采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前国家针对外来人侵种没有制订具体的预防、控制和管理条例,各地在防治这些入侵物种时缺乏必要的技术指导和统一协调,虽然投入了大量的人力和资金,但有的防效并不理想。已传人的入侵物种继续扩散危害,新的危险性入侵物种不断出现并构成潜在威胁。
1.1生物入侵造成严重的经济损失
生物入侵倍受各国政府关注的首要原因是它造成的巨大经济损失.光肩星天牛是原产于亚洲的极具破坏性的林木蛀干害虫.随着国际贸易的发展,该种害虫随木质包装材料进入美国.到1998年8月,它已在加利福尼亚、佛罗里达、纽约、华盛顿等14个州的仓库中校发现,在芝加哥、纽约等地的野外也发现了该物种.光肩星天牛在美国没有已知天敌,会对美国遍地种植的枫树和果树造成危害.如果它在美国得以长期繁衍,造成的经济损失将高达1380亿美元。仅美国每年因外来种入侵造成的经济损失就近1370亿美元.
1.2生物入侵造成严重的生态破坏和生物污染
大部分外来物种成功入侵后大爆发,生长难以控制,造成严重的生物污染,对生态系统造成不可逆转的破坏。比如,原产南美洲的水葫芦现已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘,疯长成灾,严重破坏水生生态系统的结构和功能,导致大量水生动植物的死亡。更可怕的是许多入侵物种,在新的环境中可能出现基因突变,造成严重的生物污染。
1.3生物入侵直接威胁到人类的健康与安全
如1991年美洲爆发的霍乱,很可能是由于外来船只受到污染的水倾倒在秘鲁港所引起的。这次霍乱使100多万人受到感染,约1万人死亡;脉草、三裂叶脉草现已分布在我国东北、华北、华东和华中的15个省市,它的花粉就是引起人类花粉过敏的主要病原物;“疯牛病”最早于1986年在英国发现。科学家推测,可能是病牛或病羊的尸体被加工成了动物饲料,从而引起疾病大规模传播。1996年3月,英国政府正式承认疯牛病有可能传染给人。
1.4生物入侵导致生物多样性的丧失
在过去的几十年中,对生态环境的破坏和化学污染引起的生物多样性的丧失引起了各国科学家的重视,但最近几年生物入侵对多样性的影响又成为一个主要的问题。入侵物种破坏了复杂的生态系统,降低了生物多样性,使濒危动植物受到侵害,外来物种中的动植物与本地种杂交,改变了当地的遗传多样性与完整性。参加第五届生物多样化公约缔约国大会的专家们警告说,外来物种给生物多样化造成的破坏,其严重程度仅次于生物生存环境的缩小和丧失。比如,原产中美洲的紫茎泽兰已遍布我国西南大部分地区,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵导致生态灾害频繁爆发,对农林业造成严重损害。近年来,松材线虫、湿地松粉阶、美国白蛾等森林入侵害虫严重发生与危害的面积,每年达150万hm2;稻水象甲、非洲大蜗牛、美洲斑潜蝇等农业入侵害虫每年超过140万hm2;脉草、飞机草、水葫芦、大米草等肆意蔓延,对本地生物多样性和农业生产造成了巨大威胁,已经到了难以控制的局面。
2生物入侵危害产生的原因
2.1盲目引种
并不是所有的物种迁移或引入都会产生危害,而且许多新品种的引入确实解决了生产生活中的实际问题。例如:1859-1900年间,澳大利亚笔尾松鼠被引入新西兰,就成为了新西兰毛皮业的财富之源;然而,大多数的引种在带来经济效益的同时,却给人类带来了更大的灾难。例如,20世纪50年代我国引入水葫芦,主要是为猪提供饲料的。随着饲料工业的发展和生猪喂养方式的改变,再采用含水量高、食用成分少的水葫芦饲料,其投入与产出已经不成正比,于是昔日人人争抢的水葫芦,如今便异化成了避之不及的环境公害。专家认为盲目引种是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋业
一是海洋垃圾:随废弃的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南极洲和一些热带岛屿进犯,并对当地的物种造成威胁。据海洋生物学家表示,软体动物、蛀船虫、珊瑚虫这些寄居类动物如今正附着在漂浮的垃圾上漂进新的地区,对那些地区的物种造成危害,并开始改变那里脆弱的生态系统。海洋生物学家巴恩斯表示,能使海水结冰的温度可能是阻挡外来物种入侵南极洲的主要屏障,而如果全球气候变暖削弱了阻挡外来生物的天然海水屏障,情况就将更加严重。二是海洋压舱水的排放:20世纪初,压舱水代替了固体压舱物,这无意中为水生生物在世界范围内的散布提供了极大的便利。轮船变成了一个满载各种微型生物的“水族箱”,它们在世界范围内输送货物时,不断地运输和储存这些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越来越多的与压舱水直接相关的异地种侵入事件在20世纪的最近几十年里时有发生。
2.3旅游业
很多的物种入侵是由于旅游者的携带而引起的,游客从全球各地带来各种的物种,其中就包括有异地的植物、动物、微生物。这些物种被游客有意无意地留在当地的生存环境中,对当地的生物入侵起到了不可忽视的作用。
2.4国际贸易
最近10余年来,随着全球贸易额的不断增加、国际运输的集装箱化和车船飞机的速度加快及大型化,促进了鲜活植物产品贸易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,从而提高了有害生物在国际间传播入侵的机会。例如美国白娥入侵亚洲,就是由于在二战后,日本木材奇缺,美国原木大量倾销日本,美国白蛾也就由此进入亚洲,进入中国;松材线虫传人中国、光肩星天牛(ALB)传人美国等都是由于国际贸易而引起的。同时种苗产业国际化与国际交流频繁更加快了病虫的入侵与扩散。3防治生物入侵的技术措施
3.1清除
当某一物种初到新地时,试图全面根除是可能的。这种手段虽然极端,但已经被南非的很多国家采用了。例如世界范围内的鼠害,到目前为止,世界上有80多个岛屿已经清除了老鼠。但大多数情况下,试图清除是行不通的。因为到目前为止,还没有一个国家建立了有效的早期预告系统来报告入侵物种的到来,很少有相应的专门小组执行有效的根除计划。而且,没有一个国家建立了完整的数据系统来确定是否新引进了某一物种,并且这一物种是否有侵略性。然而,我们都知道,只有在发现及时,立即采用有效手段和全面参与的情况下才有可能根除入侵物种。所以这种措施在实施时有很大的局限性。
3.2防治对策
3.2.1实行全面检疫,阻止外来种的偶然入侵
检疫是为防止危险性有害生物传出或传人某个国家或地区所采取的预防性措施.14世纪中叶,欧洲的威尼斯共和国为阻止黑死病、霍乱、黄热病等疫病传人本国,对要求人境的外来船舶和人员采取了进港前一律在锚地停滞、隔离40d的防范措施,后来逐渐运用到阻止动植物外来种传播方面,出现了动植物检疫.1994年乌拉圭回合贸易谈判最终达成的(实施动植物卫生检疫措施协议),已成为一部国际检疫法。1999年在昆明举办世界园艺博览会期间,我国共检疫国内外参展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包装7件.截获有害生物162批次,发现有害生物160多种,并进行了及时的处置。
3.2.2采取全面的生态评估和监测,防范引进品种的入侵
美国夏威夷为了消灭害虫,从非洲南部引进了一种玫瑰色蜗牛,谁知55年后,它竞将15—20种土生土长的蜗牛伙伴消灭得干干净净。为了改善牧草的营养结构,美国西部引进了纤维含量较高的胡枝于,结果它疯狂地繁殖、蔓延,致使原本能养活9万头奶牛的牧场寸草不生,最后被荒弃不用。在中国的海南、广西和云南南部大面积种植的巴西橡胶林,种植面积最大时达到1亿株,40多万公顷。大面积的天然林被毁,代之以巴西橡胶占绝对优势、土壤板结、物种多样性匠乏的生态系统。
所以这些出于良好愿望导致的灾难性后果提示人们,在进行人为引种前必须认真作好全面的生态评估,并进行引种后的跟踪监测。
3.2.1化学防治
对外来物种的化学防治(包括诱饵、驱赶剂和毒药)通常被认为不可取,因为众所周知的广谱杀虫剂对环境和人类健康的影响。但据美国国会透露,有一些新型化学杀虫剂只对某一种或几种害虫起作用,不会影响人类健康。但是,这些化学杀虫剂非常贵,而且需要反复使用,易使害虫产生抗药性。所以化学防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2机械防治
机械防治有些时候是可行的。例如,在佛罗里达,手工除蜗牛就是根除非洲大蜗牛时使用的方法。然而,大多数外来物种无法用机械防治(如小昆虫和地穴动物),而且,机械设备的成本很高,对于发展中国家来说不可想象。
关键词:生物入侵;防治对策
外来入侵物种是指从自然分布区通过有意或无意的人为活动而被引入、在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力、给当地的生态系统或景观造成明显的损害或影响的物种。
这些入侵物种疯长成灾,侵入草场、林地和荒地,很快形成单种优势群落,导致原有植物群落的衰退。外来入侵种在当地定植、扩展并产生一定影响的过程或现象称为生物入侵。它关系到经济、社会发展,影响人类健康、农业潜力、生态系统平衡、生物多样性保护,并且随着全球性贸易的发展、对外开放、全球变化以及土地使用模式的改变会愈发严重。
1.外来生物入侵现状
据统计,美国每年因生物入侵造成的经济损失高达1500亿美元,印度每年的损失为1300亿美元,南非为800亿美元。这些外来生物的入侵给生态环境、生物多样性和社会经济造成巨大危害,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我国一直是深受外来有害生物危害的国家。棉花枯黄萎病20世纪40年代初从美国入侵我国,现已发生266.67万hm2,每年至少损失皮棉10万t。近20年来,随着国际交往的不断增加,已难以准确回答到底有多少外来物种传入我国,有多少已建立种群并带来危害。我国对外来入侵种类的调查始于20世纪90年代中期。依据文献资料对农田、牧场、水域等生境的植物进行了初步统计,发现至少有58种外来植物对我国农林业带来了危害。
自20世纪80年代以来,随着外来人侵动植物危害日益猖獗,我国加紧了防治工作。对外来害虫松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾、稻水象甲和美洲斑潜蝇以及外来有害植物水花生、水葫芦、脉草和紫茎泽兰采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前国家针对外来人侵种没有制订具体的预防、控制和管理条例,各地在防治这些入侵物种时缺乏必要的技术指导和统一协调,虽然投入了大量的人力和资金,但有的防效并不理想。已传人的入侵物种继续扩散危害,新的危险性入侵物种不断出现并构成潜在威胁。
1.1生物入侵造成严重的经济损失
生物入侵倍受各国政府关注的首要原因是它造成的巨大经济损失.光肩星天牛是原产于亚洲的极具破坏性的林木蛀干害虫.随着国际贸易的发展,该种害虫随木质包装材料进入美国.到1998年8月,它已在加利福尼亚、佛罗里达、纽约、华盛顿等14个州的仓库中校发现,在芝加哥、纽约等地的野外也发现了该物种.光肩星天牛在美国没有已知天敌,会对美国遍地种植的枫树和果树造成危害.如果它在美国得以长期繁衍,造成的经济损失将高达1380亿美元。仅美国每年因外来种入侵造成的经济损失就近1370亿美元.
1.2生物入侵造成严重的生态破坏和生物污染
大部分外来物种成功入侵后大爆发,生长难以控制,造成严重的生物污染,对生态系统造成不可逆转的破坏。比如,原产南美洲的水葫芦现已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘,疯长成灾,严重破坏水生生态系统的结构和功能,导致大量水生动植物的死亡。更可怕的是许多入侵物种,在新的环境中可能出现基因突变,造成严重的生物污染。
1.3生物入侵直接威胁到人类的健康与安全
如1991年美洲爆发的霍乱,很可能是由于外来船只受到污染的水倾倒在秘鲁港所引起的。这次霍乱使100多万人受到感染,约1万人死亡;脉草、三裂叶脉草现已分布在我国东北、华北、华东和华中的15个省市,它的花粉就是引起人类花粉过敏的主要病原物;“疯牛病”最早于1986年在英国发现。科学家推测,可能是病牛或病羊的尸体被加工成了动物饲料,从而引起疾病大规模传播。1996年3月,英国政府正式承认疯牛病有可能传染给人。
1.4生物入侵导致生物多样性的丧失
在过去的几十年中,对生态环境的破坏和化学污染引起的生物多样性的丧失引起了各国科学家的重视,但最近几年生物入侵对多样性的影响又成为一个主要的问题。入侵物种破坏了复杂的生态系统,降低了生物多样性,使濒危动植物受到侵害,外来物种中的动植物与本地种杂交,改变了当地的遗传多样性与完整性。参加第五届生物多样化公约缔约国大会的专家们警告说,外来物种给生物多样化造成的破坏,其严重程度仅次于生物生存环境的缩小和丧失。比如,原产中美洲的紫茎泽兰已遍布我国西南大部分地区,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵导致生态灾害频繁爆发,对农林业造成严重损害。近年来,松材线虫、湿地松粉阶、美国白蛾等森林入侵害虫严重发生与危害的面积,每年达150万hm2;稻水象甲、非洲大蜗牛、美洲斑潜蝇等农业入侵害虫每年超过140万hm2;脉草、飞机草、水葫芦、大米草等肆意蔓延,对本地生物多样性和农业生产造成了巨大威胁,已经到了难以控制的局面。
2生物入侵危害产生的原因
2.1盲目引种
并不是所有的物种迁移或引入都会产生危害,而且许多新品种的引入确实解决了生产生活中的实际问题。例如:1859-1900年间,澳大利亚笔尾松鼠被引入新西兰,就成为了新西兰毛皮业的财富之源;然而,大多数的引种在带来经济效益的同时,却给人类带来了更大的灾难。例如,20世纪50年代我国引入水葫芦,主要是为猪提供饲料的。随着饲料工业的发展和生猪喂养方式的改变,再采用含水量高、食用成分少的水葫芦饲料,其投入与产出已经不成正比,于是昔日人人争抢的水葫芦,如今便异化成了避之不及的环境公害。专家认为盲目引种是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋业
一是海洋垃圾:随废弃的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南极洲和一些热带岛屿进犯,并对当地的物种造成威胁。据海洋生物学家表示,软体动物、蛀船虫、珊瑚虫这些寄居类动物如今正附着在漂浮的垃圾上漂进新的地区,对那些地区的物种造成危害,并开始改变那里脆弱的生态系统。海洋生物学家巴恩斯表示,能使海水结冰的温度可能是阻挡外来物种入侵南极洲的主要屏障,而如果全球气候变暖削弱了阻挡外来生物的天然海水屏障,情况就将更加严重。二是海洋压舱水的排放:20世纪初,压舱水代替了固体压舱物,这无意中为水生生物在世界范围内的散布提供了极大的便利。轮船变成了一个满载各种微型生物的“水族箱”,它们在世界范围内输送货物时,不断地运输和储存这些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越来越多的与压舱水直接相关的异地种侵入事件在20世纪的最近几十年里时有发生。
2.3旅游业
很多的物种入侵是由于旅游者的携带而引起的,游客从全球各地带来各种的物种,其中就包括有异地的植物、动物、微生物。这些物种被游客有意无意地留在当地的生存环境中,对当地的生物入侵起到了不可忽视的作用。
2.4国际贸易
最近10余年来,随着全球贸易额的不断增加、国际运输的集装箱化和车船飞机的速度加快及大型化,促进了鲜活植物产品贸易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,从而提高了有害生物在国际间传播入侵的机会。例如美国白娥入侵亚洲,就是由于在二战后,日本木材奇缺,美国原木大量倾销日本,美国白蛾也就由此进入亚洲,进入中国;松材线虫传人中国、光肩星天牛(ALB)传人美国等都是由于国际贸易而引起的。同时种苗产业国际化与国际交流频繁更加快了病虫的入侵与扩散。3防治生物入侵的技术措施
3.1清除
当某一物种初到新地时,试图全面根除是可能的。这种手段虽然极端,但已经被南非的很多国家采用了。例如世界范围内的鼠害,到目前为止,世界上有80多个岛屿已经清除了老鼠。但大多数情况下,试图清除是行不通的。因为到目前为止,还没有一个国家建立了有效的早期预告系统来报告入侵物种的到来,很少有相应的专门小组执行有效的根除计划。而且,没有一个国家建立了完整的数据系统来确定是否新引进了某一物种,并且这一物种是否有侵略性。然而,我们都知道,只有在发现及时,立即采用有效手段和全面参与的情况下才有可能根除入侵物种。所以这种措施在实施时有很大的局限性。
3.2防治对策
3.2.1实行全面检疫,阻止外来种的偶然入侵
检疫是为防止危险性有害生物传出或传人某个国家或地区所采取的预防性措施.14世纪中叶,欧洲的威尼斯共和国为阻止黑死病、霍乱、黄热病等疫病传人本国,对要求人境的外来船舶和人员采取了进港前一律在锚地停滞、隔离40d的防范措施,后来逐渐运用到阻止动植物外来种传播方面,出现了动植物检疫.1994年乌拉圭回合贸易谈判最终达成的(实施动植物卫生检疫措施协议),已成为一部国际检疫法。1999年在昆明举办世界园艺博览会期间,我国共检疫国内外参展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包装7件.截获有害生物162批次,发现有害生物160多种,并进行了及时的处置。
3.2.2采取全面的生态评估和监测,防范引进品种的入侵
美国夏威夷为了消灭害虫,从非洲南部引进了一种玫瑰色蜗牛,谁知55年后,它竞将15—20种土生土长的蜗牛伙伴消灭得干干净净。为了改善牧草的营养结构,美国西部引进了纤维含量较高的胡枝于,结果它疯狂地繁殖、蔓延,致使原本能养活9万头奶牛的牧场寸草不生,最后被荒弃不用。在中国的海南、广西和云南南部大面积种植的巴西橡胶林,种植面积最大时达到1亿株,40多万公顷。大面积的天然林被毁,代之以巴西橡胶占绝对优势、土壤板结、物种多样性匠乏的生态系统。
所以这些出于良好愿望导致的灾难性后果提示人们,在进行人为引种前必须认真作好全面的生态评估,并进行引种后的跟踪监测。
3.2.1化学防治
对外来物种的化学防治(包括诱饵、驱赶剂和毒药)通常被认为不可取,因为众所周知的广谱杀虫剂对环境和人类健康的影响。但据美国国会透露,有一些新型化学杀虫剂只对某一种或几种害虫起作用,不会影响人类健康。但是,这些化学杀虫剂非常贵,而且需要反复使用,易使害虫产生抗药性。所以化学防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2机械防治
机械防治有些时候是可行的。例如,在佛罗里达,手工除蜗牛就是根除非洲大蜗牛时使用的方法。然而,大多数外来物种无法用机械防治(如小昆虫和地穴动物),而且,机械设备的成本很高,对于发展中国家来说不可想象。
关键词:生物入侵;防治对策
外来入侵物种是指从自然分布区通过有意或无意的人为活动而被引入、在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力、给当地的生态系统或景观造成明显的损害或影响的物种。
这些入侵物种疯长成灾,侵入草场、林地和荒地,很快形成单种优势群落,导致原有植物群落的衰退。外来入侵种在当地定植、扩展并产生一定影响的过程或现象称为生物入侵。它关系到经济、社会发展,影响人类健康、农业潜力、生态系统平衡、生物多样性保护,并且随着全球性贸易的发展、对外开放、全球变化以及土地使用模式的改变会愈发严重。
1.外来生物入侵现状
据统计,美国每年因生物入侵造成的经济损失高达1500亿美元,印度每年的损失为1300亿美元,南非为800亿美元。这些外来生物的入侵给生态环境、生物多样性和社会经济造成巨大危害,仅对我国农林业造成的直接经济损失每年就高达574亿元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我国一直是深受外来有害生物危害的国家。棉花枯黄萎病20世纪40年代初从美国入侵我国,现已发生266.67万hm2,每年至少损失皮棉10万t。近20年来,随着国际交往的不断增加,已难以准确回答到底有多少外来物种传入我国,有多少已建立种群并带来危害。我国对外来入侵种类的调查始于20世纪90年代中期。依据文献资料对农田、牧场、水域等生境的植物进行了初步统计,发现至少有58种外来植物对我国农林业带来了危害。
自20世纪80年代以来,随着外来人侵动植物危害日益猖獗,我国加紧了防治工作。对外来害虫松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾、稻水象甲和美洲斑潜蝇以及外来有害植物水花生、水葫芦、脉草和紫茎泽兰采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前国家针对外来人侵种没有制订具体的预防、控制和管理条例,各地在防治这些入侵物种时缺乏必要的技术指导和统一协调,虽然投入了大量的人力和资金,但有的防效并不理想。已传人的入侵物种继续扩散危害,新的危险性入侵物种不断出现并构成潜在威胁。
1.1生物入侵造成严重的经济损失
生物入侵倍受各国政府关注的首要原因是它造成的巨大经济损失.光肩星天牛是原产于亚洲的极具破坏性的林木蛀干害虫.随着国际贸易的发展,该种害虫随木质包装材料进入美国.到1998年8月,它已在加利福尼亚、佛罗里达、纽约、华盛顿等14个州的仓库中校发现,在芝加哥、纽约等地的野外也发现了该物种.光肩星天牛在美国没有已知天敌,会对美国遍地种植的枫树和果树造成危害.如果它在美国得以长期繁衍,造成的经济损失将高达1380亿美元。仅美国每年因外来种入侵造成的经济损失就近1370亿美元.
1.2生物入侵造成严重的生态破坏和生物污染
大部分外来物种成功入侵后大爆发,生长难以控制,造成严重的生物污染,对生态系统造成不可逆转的破坏。比如,原产南美洲的水葫芦现已遍布华北、华东、华中、华南的河湖水塘,疯长成灾,严重破坏水生生态系统的结构和功能,导致大量水生动植物的死亡。更可怕的是许多入侵物种,在新的环境中可能出现基因突变,造成严重的生物污染。
1.3生物入侵直接威胁到人类的健康与安全
如1991年美洲爆发的霍乱,很可能是由于外来船只受到污染的水倾倒在秘鲁港所引起的。这次霍乱使100多万人受到感染,约1万人死亡;脉草、三裂叶脉草现已分布在我国东北、华北、华东和华中的15个省市,它的花粉就是引起人类花粉过敏的主要病原物;“疯牛病”最早于1986年在英国发现。科学家推测,可能是病牛或病羊的尸体被加工成了动物饲料,从而引起疾病大规模传播。1996年3月,英国政府正式承认疯牛病有可能传染给人。
1.4生物入侵导致生物多样性的丧失
在过去的几十年中,对生态环境的破坏和化学污染引起的生物多样性的丧失引起了各国科学家的重视,但最近几年生物入侵对多样性的影响又成为一个主要的问题。入侵物种破坏了复杂的生态系统,降低了生物多样性,使濒危动植物受到侵害,外来物种中的动植物与本地种杂交,改变了当地的遗传多样性与完整性。参加第五届生物多样化公约缔约国大会的专家们警告说,外来物种给生物多样化造成的破坏,其严重程度仅次于生物生存环境的缩小和丧失。比如,原产中美洲的紫茎泽兰已遍布我国西南大部分地区,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵导致生态灾害频繁爆发,对农林业造成严重损害。近年来,松材线虫、湿地松粉阶、美国白蛾等森林入侵害虫严重发生与危害的面积,每年达150万hm2;稻水象甲、非洲大蜗牛、美洲斑潜蝇等农业入侵害虫每年超过140万hm2;脉草、飞机草、水葫芦、大米草等肆意蔓延,对本地生物多样性和农业生产造成了巨大威胁,已经到了难以控制的局面。
2生物入侵危害产生的原因
2.1盲目引种
并不是所有的物种迁移或引入都会产生危害,而且许多新品种的引入确实解决了生产生活中的实际问题。例如:1859-1900年间,澳大利亚笔尾松鼠被引入新西兰,就成为了新西兰毛皮业的财富之源;然而,大多数的引种在带来经济效益的同时,却给人类带来了更大的灾难。例如,20世纪50年代我国引入水葫芦,主要是为猪提供饲料的。随着饲料工业的发展和生猪喂养方式的改变,再采用含水量高、食用成分少的水葫芦饲料,其投入与产出已经不成正比,于是昔日人人争抢的水葫芦,如今便异化成了避之不及的环境公害。专家认为盲目引种是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋业
一是海洋垃圾:随废弃的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南极洲和一些热带岛屿进犯,并对当地的物种造成威胁。据海洋生物学家表示,软体动物、蛀船虫、珊瑚虫这些寄居类动物如今正附着在漂浮的垃圾上漂进新的地区,对那些地区的物种造成危害,并开始改变那里脆弱的生态系统。海洋生物学家巴恩斯表示,能使海水结冰的温度可能是阻挡外来物种入侵南极洲的主要屏障,而如果全球气候变暖削弱了阻挡外来生物的天然海水屏障,情况就将更加严重。二是海洋压舱水的排放:20世纪初,压舱水代替了固体压舱物,这无意中为水生生物在世界范围内的散布提供了极大的便利。轮船变成了一个满载各种微型生物的“水族箱”,它们在世界范围内输送货物时,不断地运输和储存这些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越来越多的与压舱水直接相关的异地种侵入事件在20世纪的最近几十年里时有发生。
2.3旅游业
很多的物种入侵是由于旅游者的携带而引起的,游客从全球各地带来各种的物种,其中就包括有异地的植物、动物、微生物。这些物种被游客有意无意地留在当地的生存环境中,对当地的生物入侵起到了不可忽视的作用。
2.4国际贸易
最近10余年来,随着全球贸易额的不断增加、国际运输的集装箱化和车船飞机的速度加快及大型化,促进了鲜活植物产品贸易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,从而提高了有害生物在国际间传播入侵的机会。例如美国白娥入侵亚洲,就是由于在二战后,日本木材奇缺,美国原木大量倾销日本,美国白蛾也就由此进入亚洲,进入中国;松材线虫传人中国、光肩星天牛(ALB)传人美国等都是由于国际贸易而引起的。同时种苗产业国际化与国际交流频繁更加快了病虫的入侵与扩散。
3防治生物入侵的技术措施
3.1清除
当某一物种初到新地时,试图全面根除是可能的。这种手段虽然极端,但已经被南非的很多国家采用了。例如世界范围内的鼠害,到目前为止,世界上有80多个岛屿已经清除了老鼠。但大多数情况下,试图清除是行不通的。因为到目前为止,还没有一个国家建立了有效的早期预告系统来报告入侵物种的到来,很少有相应的专门小组执行有效的根除计划。而且,没有一个国家建立了完整的数据系统来确定是否新引进了某一物种,并且这一物种是否有侵略性。然而,我们都知道,只有在发现及时,立即采用有效手段和全面参与的情况下才有可能根除入侵物种。所以这种措施在实施时有很大的局限性。
3.2防治对策
3.2.1实行全面检疫,阻止外来种的偶然入侵
检疫是为防止危险性有害生物传出或传人某个国家或地区所采取的预防性措施.14世纪中叶,欧洲的威尼斯共和国为阻止黑死病、霍乱、黄热病等疫病传人本国,对要求人境的外来船舶和人员采取了进港前一律在锚地停滞、隔离40d的防范措施,后来逐渐运用到阻止动植物外来种传播方面,出现了动植物检疫.1994年乌拉圭回合贸易谈判最终达成的(实施动植物卫生检疫措施协议),已成为一部国际检疫法。1999年在昆明举办世界园艺博览会期间,我国共检疫国内外参展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包装7件.截获有害生物162批次,发现有害生物160多种,并进行了及时的处置。
3.2.2采取全面的生态评估和监测,防范引进品种的入侵
美国夏威夷为了消灭害虫,从非洲南部引进了一种玫瑰色蜗牛,谁知55年后,它竞将15—20种土生土长的蜗牛伙伴消灭得干干净净。为了改善牧草的营养结构,美国西部引进了纤维含量较高的胡枝于,结果它疯狂地繁殖、蔓延,致使原本能养活9万头奶牛的牧场寸草不生,最后被荒弃不用。在中国的海南、广西和云南南部大面积种植的巴西橡胶林,种植面积最大时达到1亿株,40多万公顷。大面积的天然林被毁,代之以巴西橡胶占绝对优势、土壤板结、物种多样性匠乏的生态系统。
所以这些出于良好愿望导致的灾难性后果提示人们,在进行人为引种前必须认真作好全面的生态评估,并进行引种后的跟踪监测。
3.2.1化学防治
对外来物种的化学防治(包括诱饵、驱赶剂和毒药)通常被认为不可取,因为众所周知的广谱杀虫剂对环境和人类健康的影响。但据美国国会透露,有一些新型化学杀虫剂只对某一种或几种害虫起作用,不会影响人类健康。但是,这些化学杀虫剂非常贵,而且需要反复使用,易使害虫产生抗药性。所以化学防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2机械防治
机械防治有些时候是可行的。例如,在佛罗里达,手工除蜗牛就是根除非洲大蜗牛时使用的方法。然而,大多数外来物种无法用机械防治(如小昆虫和地穴动物),而且,机械设备的成本很高,对于发展中国家来说不可想象。
3.2.3生物防治
无论是从生态角度还是经济角度,生物防治被认为是继化学防治和机械防治之后最有吸引力的方法。现在我国泛滥的水葫芦,生物学家也找到了一种水葫芦的天敌——象甲。专家在实验室中发现:被放置了象甲的水葫芦,植株明显变小、叶子变小、茎干变细、分支减少,水葫芦的整个生长过程受到抑制。但象甲吃完水葫芦后,是否还会去吃其他的植物,是否会造成再次“引狠人室”?然而,生物防治确实是目前生物学家想到的最合理的方法,当然它的很多方面仍然需要做进一步的研究。
参考文献:
[1]向言词,彭少麟.生物入侵及其影响.生态科学,2001(20):68-73
[2]李博,徐炳声.从上海外来杂草区系剖析植物入侵的一般特征.生物多样性,2001,9(4):446-457.
[3]乔勇进,张敦论,张强.试论生物入侵的“生态安全”及相应对策.防护林科技,2001(51):41-43.
[4]白希尧,白敏冬.外来有害生物入侵性传播灾害和治理方法的研究.自然杂志,2002(24):223-230.
[5]丁建清.外来生物的入侵机制及其对生态安全的影响.中国农业科技导报,2002(4):16-20.
[6]梁忆冰.植物检疫对外来有害生物入侵的防御作用.植物保护,2002(28):45-48.
[7]陈兵,康乐.西部大开发过程中生物入侵风险分析.环境保护,2001,(12):30-31.
[8]徐承远,张文驹.生物入侵机制研究进展.生物多样性,2001,9(4):430-438.
[9]张林艳,叶万辉.生态空间理论及其在生物入侵研究中的应用.地球科学进展,2002(17):588-594.
1.1菌根共生对外来植物入侵的促进作用
菌根共生体在强化植物个体对环境的适应性、提高植物营养水平以及塑造植物种群和群落结构与动态等方面均起着重要的调节作用.在菌根菌与植物相互作用过程中,一方面植物可以向菌根菌提供更多的碳水化合物,另一方面菌根菌可以为植物提供氮和磷等营养,提高植物对环境中水的利用效率,增强植物对一些病原微生物侵染的抗性.因此,外来植物若能与入侵地的菌根菌形成共生体,将大大提升其入侵潜力.目前的研究表明,菌根共生可能是促进外来植物成功入侵的一个重要原因.如NI-JJER等在研究乌桕(Sapiumsebiferum)成功入侵的机理时发现,与土著植物相比,其根系中的丛枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizafungi,AMF)是提高乌桕生长率、促进其进一步入侵温带湿地系统的重要原因.HARNER等研究了AMF在斑点矢车菊(Cen-taureastoebe)入侵过程中的重要性,结果发现AMF极大地促进了斑点矢车菊对氮的吸收,从而有利于其在河漫滩地的泛滥生长.目前,AMF在外来植物入侵中的作用已被大量试验证实.如杨如意等认为菌根真菌在加拿大一枝黄花(Solidagocanadensis)入侵过程中起着关键作用.MARLER等对入侵美国西北部草地的斑点矢车菊的研究揭示:外来植物如能与AMF形成共生体大大提高了其入侵潜力.FUMANAL等在研究从北美传入法国的豚草(Ambrosiaartemisiifolia)时发现,接种其根系中的AMF显著增加了豚草的株高、基茎、叶片数、根生物量干重、地上生物量干重以及总生物量干重,从而进一步促进其入侵.为了说明菌根共生如何促进外来植物入侵的机理问题,CAR-EY等采用同位素标记的方法研究了菌根共生对斑点矢车菊与本土植物爱达荷狐茅(Festucaidahoen-sis)的营养竞争关系,结果表明,菌根菌通过地下菌丝网络将碳水化合物由本土植物爱达荷狐茅向斑点矢车菊进行转运,进而抑制了爱达荷狐茅的生长,促进了斑点矢车菊的入侵,但此机制是否适合于其他入侵植物尚不清楚.此外,有研究发现,本地植物与菌根菌之间存在碳素竞争,从而抑制了本地植物的生长.那么菌根菌是否对入侵植物也具有负反馈作用还需要大量的实验证明.总体而言,目前关于入侵植物与菌根菌相互关系的研究大多采用温室盆栽试验,所以仍需大量的野外证据来支持.
1.2固氮微生物共生对外来植物入侵的促进作用
土壤氮是决定生态系统稳定性的最重要因素之一.研究表明,外来固氮植物通过与土壤中的固氮微生物共生,显著提高了入侵地土壤氮的含量与可获得性,进而提高了入侵种类的丰富度.火树(Myricafaya)是生长于大西洋加那利群岛上的一种能共生固氮的木本植物,该植物侵入夏威夷后,与土壤放线菌Frankia共生,其每年所固定的氮是本地植物固氮量的4倍,为其进一步入侵创造了有利的土壤条件.XU等在研究入侵中国西南部的外来植物紫茎泽兰(Ageratinaadenophora)的根际土壤特性和固氮细菌群落时发现,重度入侵地土壤的土壤肥力、固氮细菌数量和种类多样性显著高于轻度入侵和非入侵地.牛红榜等的研究结果亦显示外来植物紫茎泽兰重度入侵区土壤中氮元素的含量和土壤中自生固氮菌的数量都显著高于轻度入侵区和未入侵区.YELENIK等比较了黄羽扇豆(Lupinusluteus)和金环相思树(Acaciasaligna)2种外来共生固氮植物与入侵地土壤氮循环之间的关系,结果表明:2种外来植物均显著提高了土壤中植物的可获得性氮含量,进而有利于其进一步入侵.然而固氮植物入侵对土壤氮可获得性的影响不仅取决于其本身的生物学特性,还与被入侵生态系统的生境特征等因素有关.如入侵南非的豆科金合欢属植物金环相思树和海岸金合欢(Acaciacyclops),在养分充足的土壤中氮矿化速率加快,而在贫瘠土壤中却没有.此外,外来固氮植物与入侵地土壤根瘤菌共生要比与本土根瘤菌共生更有利于其生长.如PARKER等对由美国入侵到北澳大利亚的含羞草(Mimosapigra)的根瘤菌进行分类鉴定,结果发现,入侵的含羞草中一些根瘤菌品系完全不同于生长于美国本土的含羞草根瘤菌品系,且这些澳大利亚根瘤菌品系对含羞草的入侵具有明显的促进作用.综上,固氮微生物能提高入侵地土壤中氮的含量与可获得性,创造出有利于外来入侵植物生长的土壤微环境,促进外来植物成功入侵.
1.3土壤病原微生物的释放有利于外来植物入侵
尽管“天敌逃避假说”遭遇了一些研究的挑战,认为入侵植物逃避天敌不一定会提高入侵植物对群落的破坏作用,因而“天敌逃避假说”可能不是外来植物成功入侵的重要机制.然而,该假说目前仍然是最能解释外来植物成功入侵的重要机制之一.该假说认为外来植物的成功入侵是因为其在入侵地成功逃避了本土的天敌(主要指食草性动物),从而充分发挥了其潜在的竞争优势.最近的研究进一步认为外来入侵植物逃避的天敌还包括原产地的土壤病原菌、寄生虫、食根性原生动物等微生物.KLIRONOMOS通过接种病原体进入灭菌与未灭菌的土壤来研究入侵植物和本土植物的生长与病原体侵染的关系,结果表明,土壤病原微生物对本土植物具有负反馈作用.CALLAWAY等研究了入侵植物斑点矢车菊在本土与入侵地土壤上的生长与土壤微生物群落总体作用之间的关系,发现在未灭菌的本土土壤上栽培斑点矢车菊,其生长速度明显低于灭菌的本土土壤,而斑点矢车菊栽培在入侵的未灭菌的北美土壤上,其生长速度明显地高于灭菌的土壤.由此推测:本土土壤病原微生物的侵染对斑点矢车菊的生长具有负反馈作用,而在入侵地由于缺乏相应的土壤病原微生物,斑点矢车菊的入侵更容易.VANDERPUTTEN等在研究入侵博茨瓦纳共和国稀树干草原的印度蒺藜草(Cenchrusbiflorus)时指出,逃避本土土壤病原微生物也许是其成功入侵的原因.“天敌逃避假说”是基于扎实的生态学理论提出的,但该假说也有自身的局限性.BECKSTEAD等在研究入侵美国加州的欧洲海滨草(Ammophilaare-naria)时发现,入侵地与原产地的土壤微生物对欧洲海滨草的生长均表现为负反馈作用.也有研究表明,入侵植物在入侵地可以通过富集对本地植物有害的土壤病原菌来影响本地植物的生长,从而成功入侵.如MANGLA等[52]发现入侵印度的飞机草(Chromo-laenaodorata)可以富集入侵地土壤生态系统中的土传致病真菌-半裸镰刀菌(Fusariumsemitectum),抑制本地植物生长,促进其成功入侵.
1.4土壤微生物群落总体结构的改变促进外来植物进一步入侵
在土壤总群落结构与功能水平上,土壤微生物群落组成与地上植物群落组成密切相关.外来植物入侵常常导致本土植物群落组成剧烈改变,进而引起根系分泌物和凋落物的化学组成发生变化,最终使土壤微生物群落结构发生相应的演替,且改变后的土壤微生物群落有利于外来植物的进一步入侵.目前,关于土壤微生物群落与入侵植物相互作用的研究主要集中于以下2个方面:
(1)外来植物入侵与土壤微生物群落具体组成的关系.SI等在研究南美蟛蜞菊(Wedeliatrilobata)入侵程度与其根际土壤微生物群落结构的关系时,发现轻度和重度入侵显著增加了南美蟛蜞菊根际土壤真菌群落的丰富度,而对细菌群落未造成明显影响.此外,南美蟛蜞菊的入侵也对参与土壤氮循环的微生物群落结构产生了明显影响.KOURTEV等研究了日本小檗(Ber-beristhunbergii)和柔枝莠竹(Microstegiumvimineum)的入侵对土壤微生物群落结构的影响,结果表明2种植物的入侵显著改变了土壤微生物的群落结构,尤其是代表细菌与菌根菌的脂肪酸含量均随着入侵的深入显著提高.BATTEN等研究了外来植物黄矢车菊(Centaureasolstitialis)和钩刺山羊草(Aegilopstri-uncialis)与土壤微生物群落结构的关系,发现植物入侵显著提高了土壤硫还原细菌、硫氧化细菌等的脂肪酸含量.此外,我国学者对紫茎泽兰和薇甘菊(Mika-niamicrantha)的研究也得到了类似的结论.
(2)外来植物入侵与土壤微生物群落多样性的关系.外来植物之所以能成功入侵是因为其能够促进根际土壤微生物群落结构的演替,进而创造出有利于自身生长的土壤微环境,从而加快了入侵进程.DUDA等和LI等的研究表明,盐生草(Halogetonglomeratus)和薇甘菊入侵均显著提高了土壤微生物群落的功能多样性.针对土壤微生物群落结构多样性,祖元刚等研究了喜树(Camptothecaacu-minata)替代紫茎泽兰过程中根际微生物的群落特征,结果表明,紫茎泽兰的入侵显著提高了土壤真核微生物群落的多样性,对细菌多样性没有明显的影响.这些研究结果的差异一方面可能与采用的研究方法有关,另一方面也可能与研究的入侵植物种类有关.
1.5土壤微生物群落功能改变对外来植物进一步入侵的作用差异
土壤微生物群落的功能主要表现在对有机物的矿化作用和无机物的转化,并由此影响着土壤营养的可获得性,而土壤营养的可获得性又直接影响着植物的个体生长和种群或群落动态.现有研究表明,外来植物有选择地改变土壤微生物群落的某种功能可能是其成功入侵的重要机制之一.如BAJPAI等证实:与非入侵地土壤相比,紫茎泽兰入侵地土壤具有较高的微生物活性和速效氮含量,对紫茎泽兰生物量积累具有积极的作用.LORENZO等发现,银荆(Acaciadealbata)的入侵使土壤碳、氮和可交换磷含量持续增加,从而为银荆的进一步入侵创造了有利的土壤营养条件.SUN等发现,紫茎泽兰的重度入侵显著增加了土壤总磷和硝态氮含量.EHRENFELD等分别研究了入侵植物日本小檗和柔枝莠竹对土壤微生物群落功能的影响,结果表明,伴随着植物入侵,土壤总氮的矿化作用和硝化作用均显著提高,从而为植物的进一步入侵创造了有利的营养条件.不同入侵植物对土壤微生物功能的影响不尽相同,如EVANS等研究了旱雀麦(Bromustectorum)入侵对草地氮素营养动态的影响,结果表明,旱雀麦通过提高氮素在植物体中的滞留量而降低了土壤氮的可获得性,从而降低了土壤总氮的矿化速率.DRENOVSKY等研究了钩刺山羊草入侵与土壤营养循环之间的关系,结果表明,植物入侵显著降低了入侵土壤中碳与氮的循环.这些研究结果的差异一方面可能与研究的入侵植物种类有关,另一方面也可能与入侵生境有关.因此,今后要扩大外来植物种的研究范围,探索不同物种入侵与土壤微生物群落的功能关系,为揭示入侵机理提供更多的证据.
2植物入侵的内生菌生态学机制
植物内生菌(endophyte)泛指那些在其生活史中的某一段时期寄居在植物体内,对植物组织没有引起明显病害症状的微生物,包括那些对宿主暂时没有伤害的潜伏性病原菌、菌根菌以及营表面生的腐生微生物.植物内生菌可增强宿主的抗逆性、抗病性、抗虫性、提高植物的生产力,以及对其他植物的排斥性等,但大多数研究都是针对本土植物进行的.近年来,研究者开始从内生菌的角度研究外来植物成功入侵的相关机理.有研究证明,内生菌能够增强入侵植物的入侵性,如SHIPUNOV等发现,入侵北美草原的斑点矢车菊体内定居了多种内生真菌,并且部分内生真菌直接提高了斑点矢车菊在入侵地的竞争力,进而增强其入侵性.ASCHEHOUG等研究了内生真菌对入侵植物斑点矢车菊化感作用的影响,发现感染内生真菌的斑点矢车菊对本土植物(Koeleriamacrantha)的化感强度很高,感染数是没感染数的2倍多,从而进一步提高了斑点矢车菊的竞争能力.此外,假高粱(Sorghumhalepense)体内定居多种内生固氮细菌,这些内生固氮细菌的存在进一步提高了土壤中碱金属(Ca2+、Mg2+、K+、Na+)、微量元素(Zn2+、Fe3+、Cu+、Mn2+)以及可被利用的氮、磷元素的浓度,从而提高了假高粱的入侵能力.此外,人们还发现,内生菌的存在可以通过改变入侵植物的根际微生物群落结构来修饰其入侵性.如RUDGERS等发现内生真菌(Neotyphodiumcoenophialum)的存在提高了外来植物高羊茅(Loliumarundinaceum)根际微生物群落的多样性,从而进一步促进其入侵.然而,人们也发现了一些相反的结果.如NEW-COMBE等发现斑点矢车菊体内的部分内生菌是病原菌,这些病原菌的存在抑制了斑点矢车菊种子的发芽、生长,并延缓其开花.不难看出,植物内生菌在外来植物入侵过程中可能起至关重要的作用,尤其是对入侵植物的促进作用.因此对入侵植物与其内生菌之间的相互作用开展深入研究可能会发现新的规律,为控制入侵植物提供新的解决途径.
3入侵植物的微生物学机制研究面临的问题
国内外关于外来植物入侵的微生物学机制研究也发挥了重要作用,但仍然存在一些问题:
(1)由于入侵植物的种类不同,与土壤微生物群落相互作用的过程与机理亦不尽相同,争议仍然存在,目前很难提炼出具有普遍意义的结论;
(2)在外来植物入侵的过程中,入侵植物与入侵地土壤微生物间必然存在一定的营养竞争关系,这种竞争关系在外来植物入侵过程中究竟发挥了怎样的作用,至今尚不明确;