外来入侵有害生物的风险理论与技术

外来入侵有害生物的风险分析理论与技术概念有害生物风险性分析(pestriskanalysis,简称PRA)是了解某一特定来源的有害生物可能产生的危险性水平,这一危险性水平是否可以被接受以及根据需要为降低这一危险性可以采取的措施有害生物风险评估——对已经传入、尚未发生的地区，或在新发生区传播蔓延可能引起的危险性进行系统评价的过程有害生物风险管理——风险治理决策过程，目的在于降低危险性

有害生物风险性分析的必要性外来物种的入侵给经济发展、生态环境和人类健康造成了相当严重的危害，因而有必要建立一个国际警报系统,提醒人们重视潜在的有害生物贸易、经济发展导致更多外来物种入侵越是贸易频繁的国家,外来入侵物种也越多：美国每年由于某些外来种而遭受的直接经济损失和防治费用高达1370亿美元,生态环境遭受的损失约138亿美元WTO规则要求检疫管理在保护农业生产的同时,尽量减少对贸易的限制。开展有害生物风险分析的研究,是我国经贸制度与国际接轨的迫切需要各缔约方所采取的检疫措施必须建立在风险评估基础上,应考虑到对动植物生命或健康的风险性及对环境的威胁

有害生物风险分析的程序从20世纪80年代末开始,国际上有害生物危险性评估已经走向程序化FAO（1996年）正式批准了“植物检疫措施国际标准”第2号《有害生物风险分析准则》。1997年又修订了《国际植物保护公约》InternationalPlantProtectionConvention,IPPC)1993年11月,美国完成的“通用的非土生有害生物风险评估步骤”(用于估计与非土生有害生物传入相关的有害生物风险),将PRA划分的三阶段也基本与FAO的“准则”一致。其特点是所建立的风险评估模型采用高、中、低打分的方法澳大利亚参考FAO的《有害生物风险分析准则》制定了“有害生物风险分析的总要求”根据ＷＴＯ的规定，程序有害生物风险分析的程序包括3方面有害生物风险性评估的初始化(pestriskassessmentinitialization)即评估目标的筛选有害生物风险性分析(pestriskassessment)经过传入、定居和扩散危险性分析,最后确定有害生物的危险性有害生物风险性治理(pestriskmanagement)通过评价不同检疫措施的效果,制定减少或降低有害生物危险性的措施,为检疫决策服务有害生物风风险分析技技术$1气候图技术术早期有害生生物适生地地研究中最最经典的研研究技术Cook(1924年),利利用“气气候图”技技术研究对对灰地老虎虎在美国西西部潜在的的生长区在此基础上上,Uvarov、、Bodenheimer等等又提出了了“生活史史气候图””、“生态态气候图””。利用该该技术研究究苜蓿叶甲甲、地中海海实蝇在美美国和中东东的适生地分布布以及麦茎茎蜂在加拿拿大的适生生地分布20世纪50年代初初,气候图图技术中又又融入了实实验科学,进一步提提高了有害害生物适生生地预测结结果的可信信度地中海实蝇蝇、桔小实实蝇和瓜实实蝇在美国国适生地分分布研究：：利用人工工气候箱模模拟美国10几种典典型气候条条件,研究究不同气候候条件下的的生长和发发育，再结结合气候分分析,提出出了这3种种实蝇在美美国可能的的适生区分分布$1气候图技术术根据“气候候相似性””原理,将将某一地点点的m种农农业气候要要素(如光光、温、水水等)作为为m维空间间,计算世世界上任意意2个地点点间“多维维空间相似似距离dij”,定量地地表示不同同地点间的的气候相似似程度,采采用多元分分析中聚类类分析方法法,预测有有害生物潜潜在的适生生区分布魏淑秋等（（1984年）建立立了一个农农业气候分分析的数据据库系统,并在此基基础上提出出了“生物物气候相似似研究方法法”的概念念和计算方方法金瑞华等（（1988年）利用用农业气候候相似距库库系统对美美国白蛾在在我国的适适生地分布布进行了研研究。之后后,该系系统先后被被用于研究究甜菜锈病病、假高粱粱和小麦矮矮腥黑穗病病在中国的的潜在定居居区分布。。仅从环境条条件方面来来考虑有害害生物的适适生地分布布,忽视了了生物对不不利环境条条件的适应应能力,其其结论还很很难让人信信服。$2生生态气候评评价模型从生物对环环境条件的的反应角度度出发,建建立生物在在特定气候候条件下的的适生模型型,通过模模拟生物种种群在已知知分布地的的生长情况况,确定生生物种群生生长模型参参数,利用用该参数分分析生物种种群在未知知分布地点点的生长情情况,由此此预测生物物种群潜在在的适生地地分布CLIMEX分析模模型(Sutherst等,1985)———用用于于生生态态气气候候评评价价———采采用用生生态态气气候候指指标标(ecoclimaticindex,简简称称EI)定定量量地地表表征征生生物物种种群群在在不不同同时时空空的的生生长长潜潜力力———用用CLIMEX预预测测了了2种种角角蝇蝇在在澳澳大大利利亚亚的的适适宜宜流流行行区区分分布布；；几几十十种种有有害害生生物物的的适适生生性性研研究究,如如地地中中海海实实蝇蝇和和马马铃铃薯薯叶叶甲甲在在新新西西兰兰,美美国国白白蛾蛾、、地地中中海海实实蝇蝇和和苹苹果果蠹蠹蛾蛾在在中中国国的的适适生生地地分分布布考虑虑了了有有利利或或不不利利气气候候对对生生物物生生长长发发育育的的影影响响以以及及生生物物对对气气候候条条件件的的反反应应(如如对对不不同同气气候候因因子子的的适适应应能能力力等等),可可比比较较全全面面地地分分析析和和评评估估了了生生物物在在不不同同地地区区的的适适生生能能力力可用用于于研研究究不不同同时时期期(如如不不同同年年份份或或季季节节)的的气气候候对对同同一一地地点点生生物物种种群群生生长长的的影影响响、、不不同同地地点点气气候候相相似似性性研研究究(类类似似于于农农业业气气候候相相似似距距库库系系统统)CLIMEX系系统统本本身身某某些些参参数数（（如如水水分分指指标标））存存在在先先天天不不足足，，某某些些假假设设（（生生态态气气候候指指标标的的大大小小与与种种群群潜潜在在生生长长能能力力呈呈线线性性关关系系））与与实实际际情情况况不不符符$3专家系系统专家系统(expertsystem,简简称ES)是是人工智能能(artificialintelligence,简称AI)的一个个分支,是一一类模仿专家家解决问题的的计算机程序序,其内部具具有大量专业业领域的知识识,它能利用用专家经验知知识,来解决决该领域的实实际问题Royer建建立了一个专专门用于有害害生物风险性性分析(PRA)的世界界植物病原数数据库,并在在此基础上,研制了2个个有关PRA的计算机机决策系统,通过人机对对话输入系统统所要求的一一些数据,用用归纳法推理理和神经网络络系统分析出出某一有害生生物的危险水水平。Sutherst等（1991年））在CLIMEX的基础础上,提出了了一个类似专专家系统的有有害生物风险险分析系统（（PESKY）,该系统统通过分析气气候、植被分分布、地理因因子等生态因因素,以及检检疫管理(如如检疫法规)和人类活动动(如运输)等非生态因因素,对有害害生物风险进进行综合评价价专家系统的经经验知识在评评价非生态的的软性因子方方面有其独到到之处。因为为有害生物风风险分析是一一个涉及诸多多生态因子和和非生态因子子(有害生物物的生物学特特性、人为传传带、检疫机机构和法规的的完善性、检检疫措施的有有效性和检疫疫人员素质等等)的复杂杂问题$4基于定定性分析与定定量估算相结结合的数学模模型将专家经验知知识和现代数数学方法相结结合,建立对对植物有害生生物评价指标标体系,确定定指标值和权权重,建立综综合评价模型型,最后找到到一个合适的的阈值,以此此来决定某种种生物可否被被列为危险性性有害生物蒋青、李鸣等等：应用多目目标综合评价价方法计算有有害生物危险险性,探索有有害生物危险险性评价的定定量分析方法法Drake（（1989））：对美国、、澳大利亚等等国外来生物物的种类、来来源进行了大大致统计,并并研究了外来来种定居的最最小种群数量量、传播扩散散速度对传入入地生态系统统的影响,还还提出了预测测外来种入侵侵的方法Yamamura等：建建立了估计检检疫性有害生生物通过进口口传播概率的的数学模型,并且以墨西西哥实蝇为例例进行了验证证Williamson：：分析外来种种入侵本地生生态系统的机机理,从遗传传和进化的角角度研究了外外来种的影响响,建立了生生物入侵生态态系统计算机机模型Lonsdale：从可可侵入性影响响因素和入侵侵全过程的角角度提出了群群落入侵模型型涉及到许多不不稳定、动态态、不确定的的因素，给确确切评价带来来许多困难关键是是建立立指标标体系系建立多多指标标评估估模型型时，，首先先应从从传入入、定定殖、、扩散散与猖猖獗的的危险险性和和经济济、社社会及及社会会效益益等方方面进进行综综合分分析，，得到到影响响有还还生物物危险险性的的相关关因子子，确确定有有害生生物风风险性性分析析的评评价体体系对各级级评价价指标标Pi(i=1,2,3,4,5,……)制定定相应应的评评判标标准利用数数学表表达式式描述述所确确定评评价体体系的的内在在逻辑辑关系系构建可可行的的评估估模型型根据模模型计计算出出风险险综合合评价价值（（Ｒ）$5地地理信息系系统地理信息系系统(geographicalinformationsystem,简称GIS)是是20世世纪60年代发发展起来的的空间属性性数据库管管理系统。。其在计算算机软件和和硬件支持持下,它把把属性数据据与空间数数据完美地地结合起来来,通过获获取、存储储、修改、、转换、显显示和分析析具有空间间内涵的地地理数据,展现了物物体在时间间和空间上上的变化Lessard等（（1990年）：首首次应用地地理信息系系统研究预预测了一种种由泰勒原原虫引起的的牛疫病在在非洲的流流行区分布布Shepherd等等：把冷冷杉毒蛾引引起的落叶叶的历史图图片数字化化,进行叠加分分析得到落落叶的频率率分布图,再把此图与与森林类型型及地理气气候图叠加加,找出将来最最易暴发成成灾的森林林区域和气气候,用于对暴发发灾害进行行预测林伟（1994年年）：应用用地理信息息系统对苹苹果蠹蛾在在中国的潜潜在分布区区进行了研研究地理信息系系统的出现现使生态学学研究从定定性走向定定量、向着着图形和图图象化发展展，为生物物学家研究究生物种群群空间生态态学提供了了有力的工工具$5Internet技技术术借助助于于网网络络实实现现通通信信和和资资源源共共享享。。具具体体体体现现在在以以下下3个个方方面面:各种种入入侵侵性性物物种种的的生生物物学学信信息息及及其其种种群群监监测测模模型型和和预预测测模模型型、、风风险险性性预预警警、、治治理理策策略略等等时时效效性性很很强强的的信信息息能能够够及及时时地地发发布布。。不不同同时时空空和和工工作