1、,生物入侵 2012.02.21,黃開勝(09127008),Tel1,二類優(yōu)選,主講內(nèi)容： 1.外來物種的入侵途徑； 2.影響外來物種入侵的因素； 3.外來物種擴(kuò)散機(jī)制。,2,二類優(yōu)選,一、外來物種的入侵途徑 1.自然入侵 完全沒有人為影響的自然分布區(qū)域的擴(kuò)散，植物種子或繁殖體可以通過風(fēng)力、水流自然傳入或繁殖體靠鳥類和動(dòng)物的力量實(shí)現(xiàn)自然擴(kuò)散。例如，紫莖澤蘭、飛機(jī)草主要通過交通工具的攜帶擴(kuò)散入我國，薇甘菊可能是通過氣流從東南亞傳入廣東的。,3,二類優(yōu)選,2.人類運(yùn)輸引起的意外入侵 依賴于人類的運(yùn)輸。例如，船只攜帶、海洋垃圾、隨進(jìn)口農(nóng)產(chǎn)品或貨物帶入等，如假高粱的穎果出現(xiàn)

2、在20世紀(jì)7080年代的從美國進(jìn)口的糧食中。,4,二類優(yōu)選,3.人類無意間帶入 在人類改變了的環(huán)境中傳播并擴(kuò)散分布區(qū)域。如人們?cè)谵r(nóng)田、林場(chǎng)工作的時(shí)候，交通工具、工作工具、鞋底的泥土、運(yùn)輸?shù)拿缒镜榷伎梢詭胪鈦砦锓N。例如，小葉冷水花、草胡椒、松材線蟲等。,5,二類優(yōu)選,4.動(dòng)植物園逃逸、人造物種釋放 主要指那些從栽培植物和種植園中 逃逸出來后，逸生的種類。如蕎麥、 南苜蓿、圓葉牽牛、多花黑麥草、海州常山等。 5.人類有意的引入 中國從國外或外地引入優(yōu)良品種有著悠久的歷史 ?，F(xiàn)在種植養(yǎng)殖單位幾乎都從國外或外地引種，其中大部分是以提高經(jīng)濟(jì)效益、觀賞和環(huán)保為目的的，但是也有部分種類由于引種不當(dāng)成為有害

3、物種，如作為飼料引進(jìn)的來自南美的鳳眼蓮。,6,二類優(yōu)選,從以上5類入侵途徑可以看出，絕大部分的生物入侵是由于人類活動(dòng)直接或間接造成的，因而生物入侵完全可以看成是人類所造成的全球變化之一。,7,二類優(yōu)選,二、影響外來物種入侵的因素 （一）影響外來物種入侵的外部因素 1.光照 植物的外來種受光照的影響。群落的林冠層透光率的強(qiáng)弱，影響植物外來種的生存，林內(nèi)的光線弱，只有那些耐陰種可能入侵存活。 2.水分 土壤的含水量、水質(zhì)、水位的高低會(huì)影響植物的入侵生存，土壤的PH也會(huì)影響植物的入侵。在干旱和半干旱地區(qū)，這些地方的水中含鹽多，耐鹽的植物可入侵生存，如大米草。,8,二類優(yōu)選,3.土壤的營養(yǎng) 土壤肥沃或

4、貧瘠影響植物的生長和種群的物種構(gòu)成。植物的外來種常出現(xiàn)于肥沃的棲息地如落葉林、草地和開放的灌叢地，土壤肥力提高有利于外來種的入侵和擴(kuò)散。 4.金屬元素 有些地方金屬元素的含量很高，會(huì)抑制植物的生長。但是這些地方還是長植物，這些植物多是外來種，這些外來種有平衡體內(nèi)外金屬離子的功能。如豚草和三裂葉豚草生長的土地鉛的含量的背景值遠(yuǎn)高于中國的土壤鉛的平均含量，可見豚草和三葉裂豚草對(duì)鉛具有較強(qiáng)的耐受性。,9,二類優(yōu)選,5.新棲息地的干擾程度 一般認(rèn)為棲息地受到干擾有利于生物入侵的發(fā)生。人類進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)的頻率與外來物種入侵的機(jī)會(huì)存在相關(guān)性。人類的頻繁活動(dòng)常常會(huì)干擾生態(tài)系統(tǒng)，從而給外來物種的入侵帶來機(jī)會(huì)，今

5、年來已有實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明干擾越強(qiáng)烈，入侵越易發(fā)生。 6.新棲息地群落生物多樣性 群落的生物多樣性對(duì)抵抗外來種的入侵起著關(guān)鍵性的作用，物種組成豐富的群落較物種組成簡(jiǎn)單的群落對(duì)生物入侵的抵抗能力要強(qiáng)。如在云南和四川已造成嚴(yán)重危害的外來物種紫莖澤蘭，其入侵的就是大面積的退化草地。,10,二類優(yōu)選,7.全球變化 （1）二氧化碳濃度的升高 由于植物有不同光合作用途徑。當(dāng)大氣中的CO 的濃度發(fā)生變化時(shí)，具有不同固碳途徑之間的競(jìng)爭(zhēng)關(guān)系自然會(huì)發(fā)生變化。 （2）紫外輻射的增加 紫外線的升高會(huì)刺激（尤其是單子葉植物）的形態(tài)和葉伸展的變化，因而可能會(huì)對(duì)單、雙子葉混合的群落里的競(jìng)爭(zhēng)有強(qiáng)烈的作用，進(jìn)而促進(jìn)生物入侵。 （3）

6、環(huán)境污染 大氣中硫化物和其他酸沉降代表了大氣污染的一個(gè)側(cè)面，當(dāng)酸沉降超出堿性土壤中的緩沖能力時(shí)，本地植物將面臨適應(yīng)性更廣的外來物種是競(jìng)爭(zhēng)。,11,二類優(yōu)選,（4）土地利用變化和生境破碎化 土地利用的模式與生物入侵有諸多聯(lián)系，比如生境的斑塊化產(chǎn)生邊界，這些邊界本身可能為外來物種的入侵、定居提供適宜的環(huán)境，或者至少擴(kuò)大了可借以侵入內(nèi)部的機(jī)會(huì)。已有研究表明，公路和鐵路是入侵種傳播的主要途徑，而港口和主要農(nóng)業(yè)中心是許多外來物種的突破口。 （5）干擾體系的變遷 干擾是許多自然生態(tài)系統(tǒng)的有機(jī)組成部分，而改變自然干擾體系將為入侵提供機(jī)會(huì)。 （6）貿(mào)易和交通格局 隨著人口數(shù)量的增長和經(jīng)濟(jì)的全球化，自由貿(mào)易和經(jīng)

7、濟(jì)活動(dòng)日益頻繁，隨之而來的是人與物資日益增長的跨國界活動(dòng)，這不可避免的會(huì)引進(jìn)更多的生物入侵。,12,二類優(yōu)選,（7）氣候變化 Peter(1992)總結(jié)了有關(guān)物種地理分布區(qū)域隨氣候變遷而變化的預(yù)測(cè)。他指出，氣候的變化和隨之而來的遷移預(yù)示著許多物種將面臨“外來種”或至少是陌生的相鄰物種種群的影響。他同樣提到干旱和火將提高入侵的可能性。 溫度是物種分布的限制因子之一。熱帶亞熱帶入侵者更容易向北擴(kuò)散。,13,二類優(yōu)選,（二）影響外來物種入侵的內(nèi)部因素 1.外來物種的生物學(xué)特性 （1）外來物種的生態(tài)幅 一般認(rèn)為，成功的外來種對(duì)各種環(huán)境因子的生態(tài)適應(yīng)性幅度較廣，可以在多種生態(tài)系統(tǒng)中生存，其中許多物種可以

8、跨越熱帶亞熱帶和溫帶地區(qū)有的則可以某種方式度過度過干旱、低溫、污染等不利條件，一旦條件適合就大量滋生。,14,二類優(yōu)選,（2）外來物種的繁殖和傳播特性 入侵種的繁殖特性對(duì)其在新棲息地的種群建立具有很大的作用。通常成功的外來種都有很強(qiáng)的繁殖能力，能迅速產(chǎn)生大量的后代。傳播能力強(qiáng)，入侵種能迅速大量的傳播，以便有更多的機(jī)會(huì)找到適宜的生存環(huán)境。 （3）入侵種的遺傳結(jié)構(gòu) 入侵種群一般由入侵種少數(shù)個(gè)體發(fā)展而來的，由于入侵種數(shù)量較小，因此入侵種群具有明顯的奠基效應(yīng)，與原生地種群相比，遺傳 多樣性會(huì)降低。,15,二類優(yōu)選,2.入侵種與土著種之間的相互作用 （1）缺乏天敵的控制 外來種在新棲息地的成功入侵的主要

9、原因 是失去其天敵的控制。但最近的研究表明， 生物入侵是一個(gè)復(fù)雜的過程，缺乏天敵的 控制是某些外來種成功的主要原因，對(duì)另 一些外來種來說則不是，有時(shí)即使成功的 引入天敵，也無法控制外來種，如紫莖澤 蘭。,16,二類優(yōu)選,（2）外來種與土著種間的克生、競(jìng)爭(zhēng) 外來種與土著種之間往往存在相互抑制作用，這類影響在動(dòng)植物中都存在，有時(shí)候是導(dǎo)致入侵成功的重要因素。有些物種能夠產(chǎn)生毒素或其他克生物質(zhì)以抑制其他物種的生長。研究發(fā)現(xiàn)成功的外來種在新棲息地環(huán)境條件下的能力往往強(qiáng)于處于相似生態(tài)位上的土著種，在這種情況下外來種可通過排擠土著種而獲得成功。 （3）外來種的協(xié)同侵入 很多生物入侵的過程中存在著外來種之間的

10、協(xié)同作用，即通過幾種外來種的相互配合而入侵。 （4）雜交在入侵種的意義 雜交也被認(rèn)為是生物入侵成功的原因之一。外來種與土著種雜交產(chǎn)生的后代可兼具有雙親的有利性狀，還可能產(chǎn)生雙親不具備的新特征，他們可以入侵并存活于雙親不能生存的環(huán)境中。,17,二類優(yōu)選,3.生物間相互作用的改變 由于人類活動(dòng)極大地改變了全球生物與多樣性的格局，自然也影響了生物群落中的許多重要生態(tài)關(guān)系，如動(dòng)物對(duì)植物的啃食、傳粉和傳播，根菌的共生與固氮，動(dòng)、植物內(nèi)以及它們之間的競(jìng)爭(zhēng)與互助等，繼而改變了入侵的效率與效應(yīng)。,18,二類優(yōu)選,三、外來物種擴(kuò)散機(jī)制 （一）自動(dòng)擴(kuò)散 1.無性生長擴(kuò)散 有許多植物具有發(fā)達(dá)的無性繁殖方式，無性系在

11、生長過程中不斷向外擴(kuò)張，從而達(dá)到擴(kuò)散目的。 2.膨壓機(jī)制 有些植物的果實(shí)在生長過程中會(huì)在果實(shí)內(nèi)產(chǎn)生大量蛋白質(zhì)和碳水化合物，這些化合物吸收大量的水分后，在果實(shí)內(nèi)產(chǎn)生很大的膨壓，當(dāng)果實(shí)成熟脫落時(shí)，膨壓在果柄處釋放，果實(shí)內(nèi)包含種子的物質(zhì)自果柄處噴射出可將種子擴(kuò)散到離母株幾米遠(yuǎn)的地方。,19,二類優(yōu)選,3.張力機(jī)制 有些植物的果實(shí)在果皮上產(chǎn)生彈性組織，這些組織在果實(shí)生長過程中向某個(gè)方向不斷積累張力，當(dāng)張力達(dá)到一定閾值時(shí)，突然釋放，從而將果實(shí)內(nèi)的種子彈射出，并得到擴(kuò)散。 4.吸脹和失水機(jī)制 有些植物常具有富含纖維素的后果皮，當(dāng)潮濕果皮失去水分或干燥果實(shí)吸收水分時(shí)，會(huì)在果實(shí)上產(chǎn)生不均勻的應(yīng)力，當(dāng)應(yīng)力達(dá)到一

12、定閾值時(shí)，果皮在縫線上突然打開，將種子彈射和散布出去。 5.動(dòng)物的個(gè)體遷移、遷飛、成蟲的飛翔 舉例：原產(chǎn)于東半球的熱帶或亞熱帶的四紋豆象，通過成蟲飛翔進(jìn)行近距離傳播。還有美洲斑潛蠅,20,二類優(yōu)選,（二）氣流擴(kuò)散 1.塵狀擴(kuò)散體 在依賴氣流散布的生物中，有很多是通過產(chǎn)生微小散布體來實(shí)現(xiàn)的。這些植物的種子的質(zhì)量一般在0.0030.01mg之間。 2.囊狀擴(kuò)散體 在一些具小種子的植物中，疏松的種皮常形成氣囊，有些氣囊的形成也常和果實(shí)有關(guān)。如喜旱蓮子草的胞果。 3.具羽或綿毛擴(kuò)散體 有很多生物常在果實(shí)或種子上形成羽毛或綿毛狀構(gòu)造，從而有利于在空中飛翔。羽毛或綿毛可由各種器官形成。,21,二類優(yōu)選,4

13、.具翅擴(kuò)散體 扁平的翅為散布體提供了滑翔能力，翅可由各種器官形成。 5.風(fēng)滾型擴(kuò)散體 有些生物散布體擴(kuò)散不是靠在空中飛翔或滑翔，而是為了在地表滾動(dòng)，在滾動(dòng)過程中使繁殖體得以擴(kuò)散。 6.氣流彈射擴(kuò)散 這種散布機(jī)制常與生物體的一些特殊結(jié)構(gòu)有關(guān)。許多具有干燥果實(shí)和較小種子的生物常采用這種散布機(jī)制。,22,二類優(yōu)選,（三）重力擴(kuò)散 在所有的擴(kuò)散機(jī)制中重力擴(kuò)散常被忽視，其實(shí)很多植物的果實(shí)或種子首先是在重力作用下跌落到地面后再通過其他方式進(jìn)行二次分布，然而純粹的重力散布在生物中較少見，較常見的是，重力散布與其它散布機(jī)制如動(dòng)物散布、水流散布等結(jié)合在一起。 （四）水?dāng)U散 對(duì)陸生生物來說，水對(duì)這些生物的作用較小，但仍有很多生物是由水流來完成擴(kuò)散，水流散布是一種常見的擴(kuò)散機(jī)制。如豚草、北美車前，其中北美車前種子遇水產(chǎn)生粘液，借人和動(dòng)物以及交通工具傳播。,23,二類優(yōu)選,(五)動(dòng)物擴(kuò)散 動(dòng)物與植物不同，動(dòng)物生活時(shí)具有很大的能動(dòng)性，因此植物常以動(dòng)物媒介來完成散布。動(dòng)物為植物提供散布，提高了散布體存活的可能性，植物為適應(yīng)動(dòng)物散布而進(jìn)化出了一系列的適應(yīng)特征，如果實(shí)與種子的顏色、大小、形狀、展現(xiàn)方式、化學(xué)成分、成熟時(shí)間等。哺乳動(dòng)物也是植物的主要傳播者，有許多果實(shí)或種子常形成一些特殊的附著機(jī)制，使它們附著在動(dòng)物的體表而得到傳播。,24,二類優(yōu)選,（六）人類擴(kuò)散