七 生物入侵与生物安全

1、第七章第七章 生物入侵与生物入侵与 生物安全生物安全 喜旱莲子草喜旱莲子草俗称俗称“水花生水花生”、“革命草革命草”，以无性繁殖为主，地下，以无性繁殖为主，地下根系庞大，在节处可反复生出幼芽到达地面成为新幼苗，在强光或很根系庞大，在节处可反复生出幼芽到达地面成为新幼苗，在强光或很荫蔽的地方均可生长。荫蔽的地方均可生长。 危害：可覆盖水面，堵塞航道，危害作物，滋生蚊蝇，破坏景观生态。危害：可覆盖水面，堵塞航道，危害作物，滋生蚊蝇，破坏景观生态。原产于巴西，大约在原产于巴西，大约在2020世纪世纪3030年代传入上海及华东地区。年代传入上海及华东地区。5050年代后，年代后，南方将此草作为猪饲料引

2、种扩散，后逃逸为野生。南方将此草作为猪饲料引种扩散，后逃逸为野生。水盾草水盾草原产于美洲，原产于美洲，作为鱼缸草引进，最作为鱼缸草引进，最后逃逸。后逃逸。3 3个月就能从个月就能从几根断枝，发育成连几根断枝，发育成连片的片的“水底森林水底森林”，在美国、澳大利亚等在美国、澳大利亚等地，水盾草的侵扰，地，水盾草的侵扰，引起水库和池塘水平引起水库和池塘水平面上升，导致渗漏的面上升，导致渗漏的增加、灌溉渠的堵塞；增加、灌溉渠的堵塞；草死亡后腐烂耗氧，草死亡后腐烂耗氧，对渔业造成危害；妨对渔业造成危害；妨碍了湖泊和水库的美碍了湖泊和水库的美学功能。学功能。豚草豚草 原产北美，原产北美，3030年代传入

3、我国，豚年代传入我国，豚草花粉能引起人患草花粉能引起人患皮炎和枯草高热病，皮炎和枯草高热病，如连年复发，会并如连年复发，会并发肺气肿、肺心病，发肺气肿、肺心病，乃至丧失劳动能力乃至丧失劳动能力和死亡。和死亡。 影响农业生产、绿影响农业生产、绿化及旅游事业。化及旅游事业。紫茎泽兰紫茎泽兰 又名破坏草，种子和又名破坏草，种子和花粉会引起马属动物哮花粉会引起马属动物哮喘病，种子上带钩的纤喘病，种子上带钩的纤毛被牲畜吸入后直接往毛被牲畜吸入后直接往气管和肺部钻，引起牲气管和肺部钻，引起牲畜组织坏死和死亡；用畜组织坏死和死亡；用它的茎叶垫圈或下田作它的茎叶垫圈或下田作沤肥，会引起牲畜蹄子沤肥，会引起牲畜

4、蹄子腐烂、人的手脚皮肤发腐烂、人的手脚皮肤发炎。此外，使幼树衰弱炎。此外，使幼树衰弱甚至死亡、田块减产，甚至死亡、田块减产，还会导致土壤肥力严重还会导致土壤肥力严重下降。因此其又被称为下降。因此其又被称为“绿色杀手绿色杀手”、“植物植物食人鱼食人鱼”。互花米草 互花米草互花米草19791979年从美国引进。当初引种的目的是为保滩年从美国引进。当初引种的目的是为保滩护岸、改良土壤、绿化海滩和改善海滩生态环境。护岸、改良土壤、绿化海滩和改善海滩生态环境。破坏近海生物栖息环境，影响滩涂养殖；破坏近海生物栖息环境，影响滩涂养殖；堵塞航道；堵塞航道；影响海水交换能力，导致水质下降，并诱发赤潮；影响海水交

5、换能力，导致水质下降，并诱发赤潮；威胁本威胁本土海岸生态系统，致使大片红树林消失。土海岸生态系统，致使大片红树林消失。水葫芦水葫芦红红脂脂大大小小蠹蠹 危危害害状状松松材材线线虫虫危危害害状状薇甘菊薇甘菊非洲大蜗牛：非洲大蜗牛：也就也就是人们常说和常食用的东是人们常说和常食用的东风螺、菜螺、花螺、法国风螺、菜螺、花螺、法国螺。非洲大蜗牛是繁殖很螺。非洲大蜗牛是繁殖很快的大型陆生贝类，它们快的大型陆生贝类，它们危害农作物、蔬菜、生态危害农作物、蔬菜、生态系统，而且还是许多人畜系统，而且还是许多人畜寄生虫和病原菌的中间宿寄生虫和病原菌的中间宿主。主。烟粉虱：烟粉虱：危害蔬危害蔬菜、观赏植物、棉花、

6、菜、观赏植物、棉花、烟草等烟草等v生长快，高繁生长快，高繁殖，易存活，殖，易存活，一旦放生野外，一旦放生野外，将大量掠夺生将大量掠夺生存资源。存资源。 巴西龟巴西龟稻水象甲稻水象甲:成虫在稻苗上取食成虫在稻苗上取食产卵，啃食叶片形成白条，影响产卵，啃食叶片形成白条，影响光合作用；低龄幼虫蛀食稻根，光合作用；低龄幼虫蛀食稻根，大龄幼虫咬食稻根。大龄幼虫咬食稻根。美洲斑潜蝇美洲斑潜蝇（危害蔬菜）（危害蔬菜）第一节第一节 生物入侵生物入侵 v一、基本概念一、基本概念v本地种本地种 外来种外来种 外来入侵种外来入侵种 生物入侵生物入侵本地种本地种v指在其过去或现在的自然分布区域和扩散潜指在其过去或现在

7、的自然分布区域和扩散潜力范围内（即物种自然分布，或无直接间接力范围内（即物种自然分布，或无直接间接引入或不需要人类干预能够存活繁衍的范围）引入或不需要人类干预能够存活繁衍的范围）的物种、亚种或更低级的分类群。的物种、亚种或更低级的分类群。 2. 外来种外来种 指出现在其过去或现在的自然分布范围以外（即在指出现在其过去或现在的自然分布范围以外（即在原分布范围以外自然原分布范围以外自然定植定植的、或没有直接或间接引的、或没有直接或间接引进、或没有人类活动就不能进、或没有人类活动就不能定植定植）的物种、亚种或）的物种、亚种或更低级的分类群，包括能够存活下来并繁殖的任何更低级的分类群，包括能够存活下来

8、并繁殖的任何部分、配子或繁殖体。部分、配子或繁殖体。 美国的生物区系中至少有美国的生物区系中至少有5万种为外来种，我国外万种为外来种，我国外来种的比例可能也较高。来种的比例可能也较高。 广义的外来种包括遗传广义的外来种包括遗传修饰修饰生物体生物体(GMOs) 。外来种的类型外来种的类型v有益有益：如玉米、马铃薯、如玉米、马铃薯、红红薯、薯、 花生、辣花生、辣椒、番茄、棉花、小麦。又称引进种。椒、番茄、棉花、小麦。又称引进种。 v中性中性：在一定的条件下维持相对稳定。如在一定的条件下维持相对稳定。如广玉兰、桉树属植物等。广玉兰、桉树属植物等。 v有害有害：外来有害种，入侵种。外来有害种，入侵种。

9、3. 外来入侵种外来入侵种v指在自然、半自然生态系统或生境中定居下指在自然、半自然生态系统或生境中定居下来的，对本地生物多样性产生影响并构成威来的，对本地生物多样性产生影响并构成威胁的外来种。胁的外来种。 如喜旱莲子草、凤眼莲、微甘如喜旱莲子草、凤眼莲、微甘菊、松材线虫、美洲斑潜蝇、紫茎泽兰等。菊、松材线虫、美洲斑潜蝇、紫茎泽兰等。外来种成为入侵种的概率约为外来种成为入侵种的概率约为1/1000。 ？问题？问题v本地种、外来种及外来入侵种三者之间的界本地种、外来种及外来入侵种三者之间的界限并不是显而易见的，如外来种在侵入限并不是显而易见的，如外来种在侵入1000年后就很难从本地种中区分开来，有

10、相当的年后就很难从本地种中区分开来，有相当的物种难以判定是本地种还是外来种。物种难以判定是本地种还是外来种。v目前我们所定义的外来种中潜伏着一些未来的入目前我们所定义的外来种中潜伏着一些未来的入侵种，这也常常是外来种管理上的疏漏之处，因侵种，这也常常是外来种管理上的疏漏之处，因为人们通常只注重那些已经产生危害的入侵种，为人们通常只注重那些已经产生危害的入侵种，而忽视了即将出现的入侵种。而忽视了即将出现的入侵种。 如：巴西胡椒如：巴西胡椒(Brazil pepper) 许多年来被人们栽种许多年来被人们栽种于院落作为观赏树种，上个世纪于院落作为观赏树种，上个世纪40年代末年代末50年代初年代初突然

11、爆发，至今人们还无法解释其泛滥成灾的真正突然爆发，至今人们还无法解释其泛滥成灾的真正原因。原因。4. 生物入侵生物入侵当外来种进入一个新的地区并能存活、繁殖，形成当外来种进入一个新的地区并能存活、繁殖，形成野化种群野化种群(feral population)，其种群的进一步扩散，其种群的进一步扩散已经或即将造成明显的生态和经济后果，这一事件已经或即将造成明显的生态和经济后果，这一事件称生物入侵称生物入侵(biological invasion)。 生物入侵生物入侵被认为是三个最棘手的问题之一，另两个被认为是三个最棘手的问题之一，另两个为全球为全球气候气候变化和生境丧失。变化和生境丧失。二、生物

12、入侵的模式与机制二、生物入侵的模式与机制 （一）、生物入侵的模式（一）、生物入侵的模式 1、自然入侵：完全没有人为影响的自然分布区域的扩展。这在现代史上极其罕见，如环颈鸽的入侵。2、人类辅助入侵：在人类改变了的环境中自然传播并扩张其分布区域。事例不多，如鹭鸶的入侵。3、屏障去除后的入侵：由于人类去除天然屏障后，生物体能自然穿越而引起分布扩展。这是淡水生物入侵的常见模式，如七鳃鳗（sea lamprey）的入侵。4、人类运输引起的意外入侵：依赖于人类运输，生物体入侵后能适应新的环境。促进意外运输的因子有：小型或隐性生殖体；有利于传输的进化学和适应；与栽培养殖物种相似；与其他物种共生；船舶的压舱水

13、；货物运输中无意夹带的入侵种。5、从动植物园或养殖场逃逸出去的入侵物种：依赖于人类的运输。生物体对新环境有至少是中等程度的适应能力才可望定居，然后经过一定时间的逐渐适应性扩张后成为入侵种（如葛藤）。6、有意引入：在大量有意引入的物种中有：狩猎或渔业种（如驯鹿、各种鱼类）；林业种（如杨树、桉树、松树等）；牧业种（如早熟禾、各种牧草、各种牲畜）；渔业促进种（如糖虾）；驯化种（如欧掠鸟、舵鸟等）；生物控制种（如微型黄蜂）。v这6种入侵模式中绝大部分的生物入侵事件都是人类活动直接或间接造成的。生物入侵可以认为是人类活动所引起的全球变化之一，在全球化中有着特殊的地位与作用。 （二）生物入侵的机制（二）生

14、物入侵的机制v外来物种进入新的生态系统，最后能否成为入侵种有两个因素在起作用：v一是进入新环境的外来物种的自身特点；v二是该环境是否可被这个物种入侵。1.1.外来种的生物学特性外来种的生物学特性v(1) 传播能力强(关键)(如美国白蛾，薇甘菊， 紫茎泽兰，凤眼莲 ，水盾草) v(2) 对环境的适应性强（谷斑皮蠹） v(3) 生命力强（如马铃薯金线虫）2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用v缺乏天敌的控制。缺乏天敌的控制。v种间抑制。种间抑制。v外来种与本地种间的竞争。外来种与本地种间的竞争。v外来种的协同入侵。外来种的协同入侵。v杂交促进入侵。杂交促进入侵。2 2 .入侵种

15、与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用v中国科学院西双版纳热带植物园、美国蒙大拿大学等机构的研究人员，利用同质种植园试验，在版纳植物园比较研究了中国恶性外来入侵植物紫茎泽兰入侵种群（中国和印度）和原产地种群（墨西哥）叶氮向细胞壁和光合机构分配的差异，及其生理生态学后果，这对于认识外来植物入侵机理及其防治有重要的意义。这一研究成果公布在美国国家科学院院刊（PNAS）在线版上。2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用研究发现，紫茎泽兰入侵种群和原产地种群叶片总氮含量差异不显著，但入侵种群降低了叶氮向细胞壁的分配比例，而把更多的氮分配到光合机构；氮向光合机构和细胞壁的分配具有权

16、衡关系，这种权衡关系受单位面积叶重的调节，入侵种群单位面积叶重显著低于原产地种群。2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用紫茎泽兰入侵种群低的单位面积叶重和细胞壁氮含量表明其对天敌尤其是专性天敌的防御能力降低，与此相适应，该文还发现紫茎泽兰入侵种群叶片变小和叶片密度降低，表明紫茎泽兰对入侵地的专性天敌缺乏作出了进化响应，降低了对专性天敌的防御能力。紫茎泽兰入侵种群提高氮向光合机构的分配比例，导致其高的光合能力和光合氮利用效率，这与其入侵性有关，与此相适应，该文发现紫茎泽兰入侵种群地茎和株高生长均比原产地种群快。2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用与已有的

17、研究相比，该文不仅明确了“资源”（氮）及其分配部位（光合机构和细胞壁），探讨了氮分配进化的生理生态学后果，而且对理解专性天敌和广谱天敌的作用及入侵植物的防治也有一定的意义。专家认为该文使生物入侵机理研究到了一个新的水平。2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用v尽管入侵种的危害越来越严重，对其研究越来越多，但是目尽管入侵种的危害越来越严重，对其研究越来越多，但是目前有关生物入侵的理论和假说还不能说明为什么入侵种具有前有关生物入侵的理论和假说还不能说明为什么入侵种具有如此强的入侵能力。如此强的入侵能力。增强竞争能力的进化增强竞争能力的进化(EICA)(EICA)假说是最有假说是

18、最有影响的入侵理论之一影响的入侵理论之一，该假说认为入侵地的天敌缺乏将使外，该假说认为入侵地的天敌缺乏将使外来种通过进化降低天敌防御能力，而把原来用于防御的资源来种通过进化降低天敌防御能力，而把原来用于防御的资源用于生长和繁殖等过程，从而提高竞争力，能促进入侵。该用于生长和繁殖等过程，从而提高竞争力，能促进入侵。该假说的前提是植物的防御是有成本的，生长和防御有权衡关假说的前提是植物的防御是有成本的，生长和防御有权衡关系，而这种权衡关系也已被很多研究所证实。系，而这种权衡关系也已被很多研究所证实。2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用v美国蒙大拿大学、科罗拉多州立大学和中科院

19、西双版纳热带美国蒙大拿大学、科罗拉多州立大学和中科院西双版纳热带植物园生物入侵生态学研究组的合作研究表明，外来入侵植植物园生物入侵生态学研究组的合作研究表明，外来入侵植物斑点矢车菊物斑点矢车菊( (Centaurea maculosaCentaurea maculosa) )入侵种群的生长速度和入侵种群的生长速度和竞争能力高于原产地种群，但是入侵种群高的竞争能力并不竞争能力高于原产地种群，但是入侵种群高的竞争能力并不是以天敌防御能力降低为代价的。相反，入侵种群对广普天是以天敌防御能力降低为代价的。相反，入侵种群对广普天敌和专性天敌的防御能力要高于原产地种群，它们不仅能更敌和专性天敌的防御能力要

20、高于原产地种群，它们不仅能更好地抑制天敌取食好地抑制天敌取食( (抗性抗性) )，也能更好地忍耐天敌的攻击，也能更好地忍耐天敌的攻击( (耐耐性性) )。2 2 .入侵种与本地种的相互作用入侵种与本地种的相互作用v入侵种群高的天敌防御能力与其高的化学防御物质前体含量、入侵种群高的天敌防御能力与其高的化学防御物质前体含量、坚韧的叶片和多的叶毛有关。入侵种群的这些特性是由遗传坚韧的叶片和多的叶毛有关。入侵种群的这些特性是由遗传因素决定的。该研究表明，增强竞争能力的进化并不总是由因素决定的。该研究表明，增强竞争能力的进化并不总是由能量或资源向生长和防御分配的权衡关系导致的，这与传统能量或资源向生长和

21、防御分配的权衡关系导致的，这与传统的生态学理论不同，与的生态学理论不同，与BlosseyBlossey等提出的等提出的EICAEICA假说也不同，假说也不同，与冯玉龙等提出的氮分配进化假说也不一致，必将促进今后与冯玉龙等提出的氮分配进化假说也不一致，必将促进今后相关领域的研究。相关领域的研究。 该研究成果发表在国际著名生态学期刊该研究成果发表在国际著名生态学期刊生态学专论生态学专论(Ecological Monographs(Ecological Monographs，20082008，7878：396396386)386)上。上。3.3.群落的可侵入性群落的可侵入性(invasibility

22、)(invasibility)v生物多样性有时对抵抗外来种入侵起着关键性的作生物多样性有时对抵抗外来种入侵起着关键性的作用。物种组成较丰富的群落比组成简单的群落对生用。物种组成较丰富的群落比组成简单的群落对生物入侵的抵抗力强。物入侵的抵抗力强。v另外一种观点：多样性高的群落因其生境条件较好，另外一种观点：多样性高的群落因其生境条件较好，反而以利于外来种入侵。反而以利于外来种入侵。群落的可侵入性一些结论:v岛屿比大陆易受入侵； v结构简单的群落比结构复杂的群落易受入侵； v新世界（New World）比旧世界（Old World）更易入侵； v温带生态系统比热带生态系统易受入侵； v热带岛屿比欧

23、洲和北美的岛屿易受入侵； v某一区域中参观者人数的增加会导致外来种数量的增加。4 4 生境变化生境变化v一般认为栖息地受到干扰有利于生物入侵的发生，近年来已有实验证据表明干扰越强烈,入侵越易发生。v干扰可分为自然干扰与人为干扰,都能在群落中形成空的生态位,降低了这些区域的土著生物群落对入侵的抵抗力,使外来种易于进入定居。人为干扰如修建道路、城市化、垦荒、放牧等对土著群落的破坏大而且很大程度上改变了小环境,同时还促进了外来种的传播,对入侵的促进作用一般很大。 近年来的研究表明干扰对入侵的关系是复杂的。近年来的研究表明干扰对入侵的关系是复杂的。 首先首先, ,干扰的作用是多方面的干扰的作用是多方面

24、的, ,过强的干扰过强的干扰会降低群落生物多样性而促进入侵会降低群落生物多样性而促进入侵, ,适当的干适当的干扰则产生相反的效果。扰则产生相反的效果。 其次其次, ,在某些缺乏干扰的情况下在某些缺乏干扰的情况下, ,土著群落土著群落的一些种会爆发的一些种会爆发, ,从而使群落的生物多样性降从而使群落的生物多样性降低低, ,减弱对入侵的抵抗力。减弱对入侵的抵抗力。 全球变化也促进了生物入侵的发生。全球变化也促进了生物入侵的发生。v从整个生物圈的角度看从整个生物圈的角度看, ,全球变化会使气候带范全球变化会使气候带范围发生改变围发生改变, ,这必然会改变物种与资源的分布区这必然会改变物种与资源的分

25、布区域域, ,结果促进入侵。结果促进入侵。v全球变化促进了生物入侵全球变化促进了生物入侵, ,反过来生物入侵在全反过来生物入侵在全球范围内影响了生物群落的结构与功能球范围内影响了生物群落的结构与功能, ,继而反继而反馈性地影响全球环境馈性地影响全球环境, ,因而全球变化对生物入侵因而全球变化对生物入侵的促进会对地球环境产生长远的影响。的促进会对地球环境产生长远的影响。 三三、生物生物入侵入侵的危害的危害1、生物人侵所带来的经济损失是巨大的。 19991999年美国前总统克林顿在签发总统令时提年美国前总统克林顿在签发总统令时提到到, ,按照一些专家的估计按照一些专家的估计, ,生物入侵每年对美国

26、生物入侵每年对美国造成的损失高达造成的损失高达12301230亿美元。亿美元。 在我国，仅粗略统计，几种主要入侵种每在我国，仅粗略统计，几种主要入侵种每年所造成的损失即高达年所造成的损失即高达574574亿元亿元, ,入侵种造成的入侵种造成的总体损失可达到数千亿元人民币总体损失可达到数千亿元人民币( (中国环境与发中国环境与发展国际合作委员会生态安全课题组展国际合作委员会生态安全课题组2002)2002)。 2、生物入侵对环境及生物多样性是极其严重的威胁。 专家们估计专家们估计, ,在美国在美国, ,入侵植物已侵染了入侵植物已侵染了1 1亿亩以上。每亿亩以上。每年由于入侵植物而损失年由于入侵植

27、物而损失300300万亩土地万亩土地, ,是特拉华州面积的两倍。是特拉华州面积的两倍。 据分析据分析, ,造成当地许多物种灭绝造成当地许多物种灭绝, ,从而使得生物多样性丧从而使得生物多样性丧失的第一位的导因是生境的被破坏和生境的破碎化。第二个失的第一位的导因是生境的被破坏和生境的破碎化。第二个最重要的因素最重要的因素, ,则是则是生物入侵生物入侵。它对生物多样性、生态系统。它对生物多样性、生态系统的稳定性的稳定性, ,以及所有物种都赖以生存的自然界的平衡以及所有物种都赖以生存的自然界的平衡, ,造成了造成了长期的威胁。长期的威胁。 正由于生物入侵是在全球的尺度上发生正由于生物入侵是在全球的尺

28、度上发生, ,因而因而, ,它还有它还有造成全球植物区系和动物区系均匀化的趋势。造成全球植物区系和动物区系均匀化的趋势。 v法规防治法规防治 扑灭扑灭 传统生物防治传统生物防治 综合治理综合治理 我国控制外来种案例我国控制外来种案例四四、外来种的控制、外来种的控制1、法规防治法规防治控制外来种传播危害的最直接手段就是阻止其控制外来种传播危害的最直接手段就是阻止其传入，即检疫传入，即检疫(quarantine)(quarantine)。 美国美国19121912年第一部年第一部“植物检疫法植物检疫法”生效；生效； 中国中国19911991年通过年通过中华人民共和国进出境动中华人民共和国进出境动植

29、物检疫法植物检疫法 通过立法采取强制手段禁止危险性的外来种传通过立法采取强制手段禁止危险性的外来种传入，是控制外来种的首要措施。入，是控制外来种的首要措施。2、扑灭扑灭有害外来种传入新区后，为彻底消灭这一外来种时有害外来种传入新区后，为彻底消灭这一外来种时所采取的行动，是一种紧急措施。所采取的行动，是一种紧急措施。3、传统生物防治传统生物防治至今已有百余年的历史。其突出特点是：对环境安至今已有百余年的历史。其突出特点是：对环境安全，经济合算，效果持久。全，经济合算，效果持久。 美国、加拿大、澳大利亚、南非主要采用此法。美国、加拿大、澳大利亚、南非主要采用此法。4、综合治理综合治理农药的不合理使

30、用带来农药的不合理使用带来3R(3R(residue残留残留、resistance 抗性抗性 、resurgence 再度猖獗再度猖獗)问题，问题，造成严重的恶果。造成严重的恶果。 过量地滥用农药破坏生物安全，污染生态系统，危过量地滥用农药破坏生物安全，污染生态系统，危及人类健康。及人类健康。 有害生物综合治理有害生物综合治理(IPM) (IPM) 。是当前国际上普遍公认。是当前国际上普遍公认并广泛采用的有害生物治理策略。并广泛采用的有害生物治理策略。5、我国控制外来种案例我国控制外来种案例v用红胸叶虫釉小蜂用红胸叶虫釉小蜂( (Tetrastichus brontispaeTetrastic

31、hus brontispae) )控制椰子红控制椰子红胸叶虫胸叶虫 ( (Brontispa logissimaBrontispa logissima) )。v台湾省农业试验所于台湾省农业试验所于19831983年从关岛引进年从关岛引进红胸叶虫釉小蜂红胸叶虫釉小蜂供可供可可椰子可椰子红胸叶虫红胸叶虫之防治。从之防治。从19831983年年1 1月起至月起至19861986年年6 6月止先后月止先后在高雄县等遭受在高雄县等遭受红胸叶虫危害的椰树红胸叶虫危害的椰树上释放釉小蜂共上释放釉小蜂共l06l06次，次，共计共计143,082143,082只成蜂，各地区释放次数为只成蜂，各地区释放次数为1

32、1至至1414次，寄生率可次，寄生率可达达90%90%以上。该蜂释放后都能在各地立足，且能自行分散至以上。该蜂释放后都能在各地立足，且能自行分散至邻近椰子产区，获得明显的防治成效。釉小蜂可寄生于邻近椰子产区，获得明显的防治成效。釉小蜂可寄生于红胸红胸叶虫叶虫。该蜂在。该蜂在2525，707080%RH80%RH时完成一世代需时完成一世代需19192121天。天。五五、展望、展望面临的威胁面临的威胁 对策对策 几个国家对入侵种的管理对策几个国家对入侵种的管理对策1.面临的威胁面临的威胁随着人类社会经济的发展，国际贸易、外交往来、旅随着人类社会经济的发展，国际贸易、外交往来、旅游业等都将显著增长。

33、在这种情况下，外来种的传播游业等都将显著增长。在这种情况下，外来种的传播入侵机率亦将随之上升。入侵机率亦将随之上升。 生物入侵带来的生物入侵带来的“生物污染生物污染”(biological (biological pollution )pollution )比化学污染要可怕得多。比化学污染要可怕得多。生物入侵还从多方面对社会构成威胁。生物入侵还从多方面对社会构成威胁。 生物入侵还破坏基础自然资源。生物入侵还破坏基础自然资源。 外来种对中国的巨大威胁：外来种对中国的巨大威胁： 国际贸易。国际贸易。 国际往来及旅游国际往来及旅游 。 逼近周边地区。逼近周边地区。 自然传播。一些严重的虫害、病害可通

34、过几种途自然传播。一些严重的虫害、病害可通过几种途径传播。径传播。建立健全立法。建立健全立法。 中长期预报。中长期预报。 高、新技术的应用。高、新技术的应用。 公众教育。公众教育。 全球共同努力。全球共同努力。2.对对 策策3.几个国家对入侵种的管理对策几个国家对入侵种的管理对策美国美国 野葛、芦苇、千屈菜、凤眼莲、穗花狐尾藻、鲫野葛、芦苇、千屈菜、凤眼莲、穗花狐尾藻、鲫鱼等危害严重。鱼等危害严重。 19991999年年2 2月月3 3日，克林顿签署总统令，旨在强调一日，克林顿签署总统令，旨在强调一项联邦政策，这项政策涉及入侵动植物物种对美项联邦政策，这项政策涉及入侵动植物物种对美国环境及经济

35、的威胁等内容。国环境及经济的威胁等内容。入侵植物管理国家策略入侵植物管理国家策略 目标：有效的预防，有效的控制，有效的恢复；目标：有效的预防，有效的控制，有效的恢复； 为合作、教育和科研所提供机遇。为合作、教育和科研所提供机遇。 相关政策（列两点）相关政策（列两点） 农业部在农业部在9090多个港口派驻多个港口派驻13001300多名检查员检查多名检查员检查入侵农产品以防治入侵种；入侵农产品以防治入侵种； 克林顿总统的克林顿总统的20002000年度财政给防治外来种的基年度财政给防治外来种的基金拨金拨28802880万美元。万美元。澳大利亚澳大利亚 19961996年制定了年制定了澳大利亚生物

36、多样性保护国家策澳大利亚生物多样性保护国家策略略，其中设计外来种管理。，其中设计外来种管理。 19971997年，与新西兰共同发布了年，与新西兰共同发布了国家杂草策略国家杂草策略。 建立了一套杂草风险评价系统。建立了一套杂草风险评价系统。 对压舱水管理十分严格，对压舱水管理十分严格，19911991年制定了全球第一年制定了全球第一部部压舱水管理指南压舱水管理指南。 中国中国（建议）（建议） 生物入侵问题的国家能力建设（中长期）。包生物入侵问题的国家能力建设（中长期）。包括监管能力、阻击能力、预警能力、快速反应能力、括监管能力、阻击能力、预警能力、快速反应能力、信息处理能力、教育宣传能力。信息处

37、理能力、教育宣传能力。 生物入侵问题的研究能力建设。完善检测技术生物入侵问题的研究能力建设。完善检测技术和控制技术，加强危害和防治的系统研究，发展环和控制技术，加强危害和防治的系统研究，发展环境影响及风险评估系统，加强对入侵生态系统的恢境影响及风险评估系统，加强对入侵生态系统的恢复研究，创建示范区，研制技术程序和指南。复研究，创建示范区，研制技术程序和指南。监测与管理能力建设。监测与管理能力建设。 建立优先行动计划（近期）。制定中长期研究计划建立优先行动计划（近期）。制定中长期研究计划与策略，严格执行规范现有的进出口建议制度，迅与策略，严格执行规范现有的进出口建议制度，迅速建立外来种动态信息库

38、，进一步完善入侵种的预速建立外来种动态信息库，进一步完善入侵种的预防与控制体系，加强严重危害入侵种的控制技术研防与控制体系，加强严重危害入侵种的控制技术研究。究。当前，生物入侵对人类的生产生活造成了许多不利当前，生物入侵对人类的生产生活造成了许多不利影响。为了防止生物入侵，在保护管理中应该弄清影响。为了防止生物入侵，在保护管理中应该弄清哪些主要问题？哪些主要问题？1 1 哪些物种易于侵入群落？哪些物种易于侵入群落？2 2 群落中哪些物种易于灭绝？群落中哪些物种易于灭绝？3 3 哪些种一旦侵入会导致本地种的大范围灭绝？哪些种一旦侵入会导致本地种的大范围灭绝？4 4 哪些本地种一旦灭绝会导致其它种

39、的进一步灭绝，哪些本地种一旦灭绝会导致其它种的进一步灭绝，从而改变群落结构？从而改变群落结构？第二节第二节 生物安全生物安全一、基本概念一、基本概念 二、二、转基因生物的诱人前景转基因生物的诱人前景 三、生物多样性与生物技术三、生物多样性与生物技术 四、生物技术与生物安全四、生物技术与生物安全 五、生物安全的措施五、生物安全的措施一、基本概念一、基本概念v遗传修饰生物体遗传修饰生物体 genetically modified organisms(GMOs)，指指经遗传修饰的生物体经遗传修饰的生物体。 常称转基因生物或工程生物。常称转基因生物或工程生物。2. 生物安全生物安全 biologica

40、l safetyv生物安全是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物安全是指现代生物技术的研究、开发、应用以及转基因生物的跨国越境转移可能会对生物的跨国越境转移可能会对生物多样性、生态环境和人体生物多样性、生态环境和人体健康产生潜在的不利影响健康产生潜在的不利影响，特别是各类转基因活生物体释放，特别是各类转基因活生物体释放到环境中可能对生物多样性构成潜在风险与威胁。到环境中可能对生物多样性构成潜在风险与威胁。v2020世纪世纪8080年代后期出现。原因：生物技术产品年代后期出现。原因：生物技术产品, ,主要是基因主要是基因工程产品（转基因生物）将可能给环境、人类健康甚至伦理工程产品（转基

41、因生物）将可能给环境、人类健康甚至伦理道德各方面带来危机。道德各方面带来危机。 v生物安全已成为世界各国关注的焦点问题之一。生物安全已成为世界各国关注的焦点问题之一。19921992年联合年联合国国生物多样性公约生物多样性公约的条款中将它列入。的条款中将它列入。公约公约生效后，生效后，两次缔约国大会上生物安全的问题都是大会的主要议题。两次缔约国大会上生物安全的问题都是大会的主要议题。二、二、转基因生物的诱人前景转基因生物的诱人前景提高作物产量，增加经济效益。提高作物产量，增加经济效益。 节省费用。节省费用。 减轻管理工作的强度；减轻管理工作的强度； 减少化学农药。减少化学农药。例例 子子美国，

42、玉米由于欧洲玉米螟而遭受的损失每年达美国，玉米由于欧洲玉米螟而遭受的损失每年达1010亿美元，种植转基因抗虫玉米后，亿美元，种植转基因抗虫玉米后，19961996年和年和19971997年年两年的平均产量都提高了两年的平均产量都提高了9%9%。 美国，由于种植了耐除草剂转基因大豆，美国，由于种植了耐除草剂转基因大豆，19961996年少年少施了施了101030%30%除草剂，结果控制了杂草及土壤温度、除草剂，结果控制了杂草及土壤温度、提高了产量，没有除草剂的残留物，并且在作物的提高了产量，没有除草剂的残留物，并且在作物的农艺管理上的灵活性大得多了。农艺管理上的灵活性大得多了。加拿大，加拿大，1

43、9961996年由于耐除草剂转基因油菜的种植，年由于耐除草剂转基因油菜的种植，产量提高了产量提高了9%9%，减少了对除草剂的应用，减少了对除草剂的应用，1212万万hmhm2 2面面积的转基因油菜的经济效益为积的转基因油菜的经济效益为600600万美元。万美元。 我国，抗病毒的转基因烟草增加了烟草叶片产量我国，抗病毒的转基因烟草增加了烟草叶片产量5 57%7%，并节约了，并节约了2 23%3%的杀虫剂用量。的杀虫剂用量。数数 据据世界范围内（此处不含中国）已经大面积释放的转世界范围内（此处不含中国）已经大面积释放的转基因作物有烟草、棉花、油菜、番茄、马铃薯、大基因作物有烟草、棉花、油菜、番茄、

44、马铃薯、大豆和玉米等。豆和玉米等。1996年全球转基因作物商品化种植面年全球转基因作物商品化种植面积为积为170万万hm2，到，到1997年面积猛增到年面积猛增到1100万万hm2，到到1998年时，又比年时，又比1997年翻了一倍多，达到年翻了一倍多，达到2780万万hm2。 v我国可能是世界上最早大面积释放转基因作物的国我国可能是世界上最早大面积释放转基因作物的国家。家。v1992年，抗烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的双抗转年，抗烟草花叶病毒和黄瓜花叶病毒的双抗转基因烟草在河南省已达基因烟草在河南省已达8000 hm2的面积。的面积。v1994年，我国转基因烟草释放面积已达年，我国转基因烟草释

45、放面积已达100万万hm2。 我国转基因作物大面积释放面积在国际上占我国转基因作物大面积释放面积在国际上占第二位，第一位是美国。整个发展中国家转基因第二位，第一位是美国。整个发展中国家转基因作物商品化种植的面积在作物商品化种植的面积在19961996年占全球释放面积年占全球释放面积的近一半。的近一半。三、生物多样性与生物技术三、生物多样性与生物技术生物多样性是生物技术的基础生物多样性是生物技术的基础 生物技术在生物多样性保护和持续利用中的作用生物技术在生物多样性保护和持续利用中的作用1 生物多样性是生物技术的基础生物多样性是生物技术的基础生物多样性的开发利用是生物技术创新的最重要的生物多样性的

46、开发利用是生物技术创新的最重要的源泉。源泉。 人类对赖以生存的地球肆无忌惮地利用和破坏，带人类对赖以生存的地球肆无忌惮地利用和破坏，带来的后果是对生物多样性的毁灭。来的后果是对生物多样性的毁灭。 据据IUCNIUCN植物中心的保守估计，到植物中心的保守估计，到20502050年，年，6 6万种植物将要万种植物将要绝灭或濒临绝灭。如按一种植物有绝灭或濒临绝灭。如按一种植物有10-3010-30种其它生物依赖种其它生物依赖其生存计，到其生存计，到20502050年物种绝灭的总数将为年物种绝灭的总数将为6666万万186186万种，万种，这个数字比自然状态下物种绝灭的速度至少高这个数字比自然状态下物

47、种绝灭的速度至少高2.52.5万倍。万倍。2 生物技术在生物多样性保护和持续利用中的生物技术在生物多样性保护和持续利用中的作用作用寻找新的遗传多样性，并开发和研究基因资源，寻找新的遗传多样性，并开发和研究基因资源，获得有效的药物和治疗方法。获得有效的药物和治疗方法。降低人类对生物资源的需求。如种植高品质的作降低人类对生物资源的需求。如种植高品质的作物。物。 对工业产品进行再循环利用并减少其对环境的污对工业产品进行再循环利用并减少其对环境的污染，降低对自然资源的消耗。染，降低对自然资源的消耗。检测生物多样性，并对未知物种进行定名和描述。检测生物多样性，并对未知物种进行定名和描述。系统分类学，对微

48、生物进行培养和筛选，揭示遗传系统分类学，对微生物进行培养和筛选，揭示遗传多样性。多样性。 生物技术在生物迁地保护的的作用。生物技术在生物迁地保护的的作用。 动物迁地保护生物技术如人工授精、选择性育种、动物迁地保护生物技术如人工授精、选择性育种、胚胎移植、胚胎切割、克隆、短期圈养繁殖和再胚胎移植、胚胎切割、克隆、短期圈养繁殖和再引入自然以及长期圈养繁殖、冷冻保存等等。引入自然以及长期圈养繁殖、冷冻保存等等。解决外来种问题。解决外来种问题。 运用雄性不育产品、基因工程产品、特定宿主的运用雄性不育产品、基因工程产品、特定宿主的病原体、人工诱导遗传负荷、抑制免疫性、调控病原体、人工诱导遗传负荷、抑制免

49、疫性、调控繁殖的遗传基础和性引诱剂等，可能会在繁殖的遗传基础和性引诱剂等，可能会在1010年内年内消除大多数的外来种。消除大多数的外来种。 解决小种群问题。解决小种群问题。 在小种群中，遗传变异的丧失和有害突变的固定在小种群中，遗传变异的丧失和有害突变的固定是不可逆的和不可避免的。经过插入和诱导遗传是不可逆的和不可避免的。经过插入和诱导遗传突变，可以补偿由遗传漂变而造成的后果。同时，突变，可以补偿由遗传漂变而造成的后果。同时，应用生物技术能够阻止基因的有害突变，并恢复应用生物技术能够阻止基因的有害突变，并恢复遗传多样性。遗传多样性。四、生物技术与生物安全四、生物技术与生物安全1.1.生物多样性

50、公约生物多样性公约与生物安全与生物安全 2. 2. 遗传修饰生物体释放的生态风险遗传修饰生物体释放的生态风险 生物多样性公约生物多样性公约第第8 8条，就地保护的款写条，就地保护的款写道：道：“制定或采取办法酌情管制、管理或控制由制定或采取办法酌情管制、管理或控制由生物技术改变的活生物体在使用和释放时可能产生物技术改变的活生物体在使用和释放时可能产生的危险，即可能对环境产生不利影响，从而影生的危险，即可能对环境产生不利影响，从而影响到生物多样性的保护和持续利用，也要考虑到响到生物多样性的保护和持续利用，也要考虑到对人类健康的危险对人类健康的危险” ” 。1.1.生物多样性公约生物多样性公约与生

51、物安全与生物安全 生物多样性公约生物多样性公约规定，需要建立生物技术规定，需要建立生物技术改变的活生物体安全管理的国际性统一准则，改变的活生物体安全管理的国际性统一准则，19941994年缔约国第一次大会一致同意成立生物安全专家小年缔约国第一次大会一致同意成立生物安全专家小组先商讨制定组先商讨制定“国际生物技术安全的技术准则国际生物技术安全的技术准则”。 19951995年年1212月，联合国环境署月，联合国环境署(UNEP)(UNEP)在开罗发布在开罗发布了了国际生物技术安全管理的技术准则国际生物技术安全管理的技术准则。 世界资源研究所世界资源研究所(WRI)(WRI)等扼要给出了使用生物技

52、术等扼要给出了使用生物技术的行为准则：的行为准则： 各国应在发展和检测新的生物技术之前，首先提各国应在发展和检测新的生物技术之前，首先提高监测和控制它们的能力；高监测和控制它们的能力； 对释放遗传修饰生物体可能存在的危险进行仔细对释放遗传修饰生物体可能存在的危险进行仔细评估，对于遗传多样性丰富的地方尤要如此；评估，对于遗传多样性丰富的地方尤要如此；各国对进口遗传修饰生物体等材料应严加管理；各国对进口遗传修饰生物体等材料应严加管理； 严格控制生物技术，以防止由于利用新技术而使严格控制生物技术，以防止由于利用新技术而使得动、植物品种过分单一化，如植物材料的克隆得动、植物品种过分单一化，如植物材料的

53、克隆繁殖和转移家畜胚胎的方法；繁殖和转移家畜胚胎的方法； 禁止发展、试验和应用生物技术用于军事目的，禁止发展、试验和应用生物技术用于军事目的，例如不得用来制造生物武器；例如不得用来制造生物武器；在国家和国际水平上建立补偿机制，以支持受损在国家和国际水平上建立补偿机制，以支持受损害的农业社区和国家，而这种损害是由于利用生害的农业社区和国家，而这种损害是由于利用生物技术创造的新作物取代原有作物造成的；物技术创造的新作物取代原有作物造成的； 应建立早期预警网络，以监测生物技术对社会应建立早期预警网络，以监测生物技术对社会与经济带来的压力及其对生物多样性的影响，防与经济带来的压力及其对生物多样性的影响

54、，防止一些小型的农场主被迫迁至更边远地区；止一些小型的农场主被迫迁至更边远地区； 应制定生物技术的国际行为准则，以在各层次应制定生物技术的国际行为准则，以在各层次管理生物技术。管理生物技术。2.2.遗传修饰生物体释放的生态风险遗传修饰生物体释放的生态风险转基因生物的入侵风险转基因生物的入侵风险转基因逃逸的风险转基因逃逸的风险抗病毒转基因作物可以产生新的病毒抗病毒转基因作物可以产生新的病毒转基因作物释放对土壤生物群落及生物地球化学循转基因作物释放对土壤生物群落及生物地球化学循环的影响环的影响 害虫对转害虫对转Bt(Bt(苏云金芽孢杆菌苏云金芽孢杆菌) )抗虫植物的抗性风险抗虫植物的抗性风险转基因

55、植物产生的杀虫剂对非目标生物的影响的风转基因植物产生的杀虫剂对非目标生物的影响的风险险A.A.转基因生物的入侵风险转基因生物的入侵风险与外来种入侵相似。如为了控制另外一个引入种，与外来种入侵相似。如为了控制另外一个引入种，MooreaMoorea岛引入了一种蜗牛，结果使当地六种蜗牛几岛引入了一种蜗牛，结果使当地六种蜗牛几乎全部消失。乎全部消失。 优良性状的转基因作物容易成为入侵种。已有证据优良性状的转基因作物容易成为入侵种。已有证据表明，表明，Bt Bt 基因提高了转基因甘蓝型油菜在田间的基因提高了转基因甘蓝型油菜在田间的适合度。适合度。B.B.转基因逃逸的风险转基因逃逸的风险转基因可以通过传

56、粉在空间上逃逸，也可以通过种转基因可以通过传粉在空间上逃逸，也可以通过种子库在时间上逃逸，并通过转基因作物与其野生亲子库在时间上逃逸，并通过转基因作物与其野生亲缘种的杂交种在自然界中存留。缘种的杂交种在自然界中存留。 转入作物的特性转入作物的特性(inserted traits)(inserted traits)以抗除草剂的以抗除草剂的为多，其次是抗虫和抗病毒，最后是抗逆。这使野为多，其次是抗虫和抗病毒，最后是抗逆。这使野生亲缘种具有获得选择优势的潜在可能性。若获得生亲缘种具有获得选择优势的潜在可能性。若获得选择优势的野生亲缘种本身就是杂草，那就会为该选择优势的野生亲缘种本身就是杂草，那就会为

57、该杂草的控制增加很大的困难。杂草的控制增加很大的困难。 例如，转基因水稻如与起源的野生种同在一个区域例如，转基因水稻如与起源的野生种同在一个区域时，水稻中的转基因会转移到野生稻中去。野生稻时，水稻中的转基因会转移到野生稻中去。野生稻是危害很大的杂草，若商品化稻田里的野生稻得到是危害很大的杂草，若商品化稻田里的野生稻得到了来自抗除草剂转基因水稻的抗除草剂基因，则野了来自抗除草剂转基因水稻的抗除草剂基因，则野生稻的危害更大。生稻的危害更大。美国加州大学的研究发现一种栽培的圆白小萝卜可美国加州大学的研究发现一种栽培的圆白小萝卜可以通过虫媒或风媒与在一公里以外生长的野生萝卜以通过虫媒或风媒与在一公里以

58、外生长的野生萝卜( (Raphanus sativusRaphanus sativus) )授粉。因此他们建议转基因作授粉。因此他们建议转基因作物要建立隔离区物要建立隔离区, ,对某些植物来说对某些植物来说, ,隔离的距离至少隔离的距离至少要几公里。要几公里。C.C.抗病毒转基因作物可以产生新的病毒抗病毒转基因作物可以产生新的病毒含有病毒基因的转基因抗病毒作物释放的最受关注含有病毒基因的转基因抗病毒作物释放的最受关注的一个风险就是转基因有可能会与其它病毒重组，的一个风险就是转基因有可能会与其它病毒重组，从而产生新的、甚至是更具毒性的病毒。从而产生新的、甚至是更具毒性的病毒。D.D.转基因作物释放对土壤生物群落及生物地球转基因作物释放对土壤生物群落及生物地球化学循环的影响化学循环的影响土壤中的生