生物多样性保护导论课件04-生物入侵

生物多样性保护导论解焱中国科学院动物研究所生物多样性保护导论4：生物入侵解焱中国科学院动物研究所外来入侵种定义本地物种（Nativespecies）什么是本地物种？（或叫当地物种Localspecies、土著物种Indigenousspecies）是指出现在其（过去或现在的）自然分布范围及扩散潜力以内（即在其自然分布范围内，或在没有人类直接或间接引入或照顾的情况下而可以出现的范围内）的物种、亚种或以下的分类单元。外来物种（Alienspecies）什么是外来物种？（或者称非本地的non-native、非土著的non-indigenous、外国的foreign、外地的exotic物种），是指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外（即在其自然分布范围以外或在没有直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在）的物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。外来入侵种什么是外来入侵种？IUCN指南：当外来物种在自然或半自然生态系统或生境中建立了种群，改变或威胁本地生物多样性的时候，就成为外来入侵种(Alieninvasivespecies)。CBD定义：一个外来物种的建立和扩散威胁到生态系统、生境或物种，造成经济或环境危害时，被称为外来入侵种（Invasivealienspecies)。

外来入侵物种定义的关键非本源地的物种通过有意或无意的人类活动而被引入在被引入地的自然或人工生态系统中建立自然种群；

给当地的生态系统或景观造成了明显的损害或影响（生态的和经济的）研究历史外来入侵种和人类迁移和发展的历史一样久远1833年，CharlesDarwin访问南美洲的时候，发现了欧洲蓟的入侵他怀疑：“可能没有人记录过曾经有一种植物在当地入侵范围达到如此的地步”在他的物种起源一书中这样写道：“我们有理由相信，在圣海伦纳岛外来驯化了的植物和动物已经把当地土著生物全部或几乎灭绝了研究历史达尔文在其物种起源一书中谈到真正的海岛上没有两栖类和哺乳类（除飞行和海洋哺乳类外）的原因蛙曾经被引进马德拉、亚速尔和毛里求斯等岛，它们在那里大量繁殖，泛滥成灾保护界没有很快认识到这个问题，直到1952年才开始研究。外来入侵种问题的特点对所有地区和所有生态系统引起严重问题当地政府通常还没有认识到威胁的存在信息非常缺乏对这个问题认识不足，包括保护界随着全球化贸易的发展、旅游的增加和土地的开垦，问题会日益严重美国外来入侵种美国有>50,000外来种>7,000在野外自然生长，其中~1%入侵每年美国大约花费$13.8亿美元处理入侵种问题新西兰新西兰群岛被隔离了6千万年除了3种小型食虫类蝙蝠和几种海豹、海狮外，没有其他的哺乳动物。具有许多特有鸟类、两栖爬行类和昆虫新西兰家鼠（Rattusspp.）、家猫（Feliscatus）、家犬（Canisfamiliaris）、帚尾袋貂（Trichosurusvulpecula）和白鼬（Mustelaerminea）、伶鼬（M.nivalis）、林鼬（M.putorius）等鼬类人类到达后1000年来，有32%的陆生鸟类和18%的海洋鸟类灭绝。1848年为开展毛皮加工业而引入帚尾袋貂，现在有6千万只帚尾袋貂。一夜可以毁掉2万吨当地植被，捕食上千计的土著鸟类，还传播牛结核病，严重威胁新西兰的牛奶产业。新西兰鸮鹦鹉（Strigopshabroptilus）1977年，在偏远的斯图尔特岛发现了该种大约200只的最后种群。1981年由于野化家猫的出现使这个种群下降到80只现在，所有幸存的鸮鹦鹉生活在没有食肉动物存在的三个海岛上入侵物种已经成为新西兰面临的严重的自然保护问题，每年国家投资成百上千万美元。中国外来入侵种问题水花生

Alligatorweed(Alternantheraphiloxeroides)

面积大;气候条件多样;生态系统类型丰富;引种历史长;经济和贸易发展迅速;从世界各地来的潜在外来入侵种都可能在中国某个地方找到适宜栖息地美国白蛾Hyphantriacunea

中国容易遭受外来物种的入侵入侵种已经出现在各种生态系统中森林,湿地,草地,淡水水域，海洋和海岸,农业区城市几乎所有的生物类群都有入侵种入侵动物约有40余种哺乳类（麝鼠，松鼠，海狸鼠等）鸟类（小葵花凤头鹦鹉、虹彩吸蜜鹦鹉、加拿大雁、爪蛙禾雀）爬行类两栖类（牛蛙）鱼类（草鱼、鲢、鳙、太湖新银鱼、麦穗鱼、子陵吻鰕虎鱼、波氏吻鰕虎鱼等）昆虫（美国白蛾、松突圆蚧、湿地松粉蚧、稻水象甲、美洲斑潜蝇、松材线虫、蔗扁蛾、苹果绵蚜、葡萄根瘤蚜、二斑叶螨、马铃薯甲虫、小楹白蚁、红脂大小蠹等）甲壳类（大瓶螺、褐云玛瑙螺）;几乎所有的生物类群都有入侵种外来归化植物超过600种，外来杂草有108种高等植物藻类、蕨类对农业危害较大的外来微生物或病害有11种已经对我国当地的

自然和人工生态系统

造成了显著威胁或破坏三裂蟛蜞菊TrilobeWedelia(Wedeliatrilobata)

淡水水域受到入侵杂草的破坏引进的鱼类导致当地渔业的损失和特有物种的绝灭牧场被引入的禾本和灌木破坏森林被引入的灌木所破坏引入的藤本植物覆盖和破坏当地植被引进的两栖类威胁到当地的物种引进的螺给当地农业带来严重损失褐云玛瑙螺

Achatinafulica

大瓶螺

Pomaceacanaliculat

许多城市害虫是入侵种一些引入的鸟类变成城市或农田的有害生物海洋中外来入侵种问题也十分严重沙筛贝

Mytilopsissallei

互花米草造成当地渔业的巨大损失经济损失

控制害虫的费用大瓶螺Amazoniansnail（Ampullariagigas）褐云玛瑙螺

GiantAfricasnail（Achatinafulica）松突圆蚧（Hemiberlesiapitysophila）美国白蛾fallwebworm（Hyphantriacunea）蔗扁蛾bananamoth（Opogonasacchari）湿地松粉蚧Loblollypinemealybug（Oracellaacuta）美洲斑潜蝇（Liriomyzasativae）稻水象甲Americanricewaterweevil（Lissorhoptrusoryzophilus）松材线虫NorthAmericanpinewoodnematode（Bursaphelenchusxylophilus）美洲斑潜蝇

Liriomyzasativae

经济损失

杂草控制花费水花生Alligatorweed（Alternantheraphiloxeroides）刺花莲子草SpingflowerAlternanthera（Alternanthera

pungens）苋属Amaranthus（Amaranthus）多皮刺茄LoveApple（Solanumaculeatissimum）车前草科Plantain（Plantaginaceae）豚草Ragweed（Ambrosia）紫茎泽兰Croftonweed（Eupatoriumadenophorum）水葫芦Waterhyacinth（Eichhorniacrassipes）毒麦Darnelryegrass(Loliumtemulentum)水葫芦

Waterhyacinth(Eichhorniacrassipes)

生物多样性损失和生态变化水葫芦Waterhyacinth（Eichhorniacrassipes）互花米草Commoncordgrass（Spartinaanglica）薇甘菊SouthAmericanClimber(Mikaniamicrantha)五爪金龙Ipomoeacairica

红瓜Cocciniacordifolia马缨丹Lantanacamara猫爪藤Macfadyenaunguis-cati互花米草

Commoncordgrass(Spartinaanglica)食蚊鱼Mosquitofish（Gambusiaaffinis）胎鳉Livebearers（Poeciliidae）鰕虎鱼（Gobiidae）麦穗鱼（Pseudorasboraparva）鳙（Aristichthysnobilis）欧洲鳗Europeaneel(Anguillaanguilla)草鱼Grasscarp(Ctenopharyngodonidellus)Biodiversitylossandecologicalchange生物多样性损失和生态变化食蚊鱼Mosquitofish(Gambusiaaffinis)

对生态环境的影响

外来入侵对生态环境造成什么影响？降低生物多样性减少当地物种的种类和数量，甚至导致物种濒危或灭绝（外来鱼类是导致云南本地鱼类濒危的首要因素）导致生态系统单一和退化，改变或破坏了当地的自然景观污染当地的遗传多样性红瓜Cocciniacordifolia

假韭Nothoscordumgracile

Lowerresistanceabilityofpestandfire对火灾和虫害的控制和抵抗能力降低

Lowerfunctionofsoilconservation土壤保持和营养改善能力降低

Lowerfunctionofwaterconservationand水分保持和水质提高能力降低

Lowerfunctionofbiodiversityconservation生物多样性保护能力降低入侵种引起的生态问题传染病通过旅行者无意带进来的传染病通过有意或无意引进的动物体上传染的豚草花粉SARS禽流感西尼罗河脑炎病毒猫爪藤

Macfadyenaunguis-cati

对人类健康的影响银胶菊

Partheniumhysterophorus

当地特有生物多样性的丧失，破坏了当地土著文化的根基对社会和文化的影响对经济发展的影响落葵薯

Anrederacordifolia

外来入侵种的入侵和扩散机制进入新环境的外来物种的自身特点这个环境是否容易被这个物种入侵外来入侵种的特点生态适应能力强大瓶螺

Pomaceacanaliculat

外来入侵种的特点繁殖能力强产生大量的后代或种子繁殖世代较短（无性繁殖如根、芽、茎、孢芽或孢子等大量繁殖）外来入侵种的特点凤眼莲（Eichhorniacrassipes）兼有性和无性两种繁殖方式，每个花穗包含有300～500粒种子，还可通过匍匐枝无性繁殖，在30℃时，5天可形成一株新的植株。外来入侵种的特点传播能力强风和流水传播鸟类或其他动物远距离传播人类活动被无意传播被人类有意地传播。紫茎泽兰Croftonweed(Eupatoriumadenophorum)CentralAmerica4~5年生的紫茎泽兰通常有15~20个生殖枝，每个枝条平均有1252个花序，每个花序平均含花71.2个。据估计一亩建群的紫茎泽兰一年可生产出4.63亿粒种子。一千粒种子质量只有0.05克，种子小的和尘土一样，生有冠毛，可以随风飞扬，到处传播，同时藕根状茎都行营养繁殖，更加强了其传播及侵占能力。被入侵生态系统的特点具有足够的可利用资源退化竞争资源能力强（云南杞麓湖和星云湖的鳙和大头鲤）缺乏自然控制机制凤眼莲的原产地南美洲，却有200多种天敌昆虫湿地松粉蚧（Oracellaacuta）原产地，捕食这种粉蚧的瓢虫/达30多种，一些寄生蜂人类进入的频率高被入侵生态系统的特点重要的港口、口岸附近，铁路、公路两侧。人为干扰严重的森林、草场。物种多样性较低、生境较为简单的岛屿、水域、牧场。受突发性的自然干扰如火灾、洪水和干旱等破坏后的生态环境。温暖湿润、气候条件好的地区。外来入侵种和人类活动五爪金龙Ipomoeacairica

物种的自然传播能力87种植物种子里竟有64种在盐水中浸泡28天后仍能发芽，有少数种子，在浸泡137天后仍能存活通过漂浮物的传播更加有效鸟类是传播种子最有效的动物豌豆和巢菜的种子在素囊中保存，死掉的鸽子在海水中浸泡30天后，这些种子几乎全部发芽有硬壳的种子通过鸟类的消化道后通常保存完好物种的自然传播能力飞蝗会被风吹到离大陆很远的地方。1844年11月，马德拉岛上空飞来大群飞蝗，形成直径至少5、6英里的巨大椭圆球形，然后又突然消失，再没有出现过。非洲南部纳塔尔地区的一些农民抱怨大群飞蝗飞来，粪便中有植物的种子，致使有害植物传播到他们的牧场上达尔文从飞蝗的粪便中发现了植物种子，种植后长出了7棵草从一只鸟的腿上携带的泥土存放3年后长出了82棵植物物种的自然传播能力有些贝类在休眠状态下可以在海水中浸泡7，甚至20天仍然存活（即可漂流660英里）淡水生物可以通过龙卷风，发洪水传播海水鱼类经过仔细处理后可以慢慢习惯淡水生活鸭子从布满浮萍的池塘里浮出时身上沾满了浮萍。刚孵出的软体动物牢固地沾鸭子脚上，可以存活12-20个小时，这段时间鸭子可以飞行6、7百英里。外来物种入侵和人类活动有什么关系？外来物种入侵最根本的原因是人类活动把这些物种带到了它们不应该出现的地方。因此，我们称这些物种是“有害的”，实际上对这些物种而言是不公平的，它们只是呆错了地方，而造成这种错误的原因常常是人类的一些对生态环境安全不负责任的活动。外来入侵物种问题的关键是人为问题。人类迁移的同时伴随着物种的迁移在10多万年前，人类从非洲到了欧洲和亚洲；4万~6万年前在澳大利亚出现；约1.5万~2万年前进入美洲；大约1000年前最远到达了太平洋地区。人类经过之处，总要携带一些外地的物种。例如，第一批到美洲的亚洲人带来了狗，玻利尼西亚人航海时携带着猪、芋头、甘薯和其它至少30种物种（包括老鼠、蜥蜴这些“偷渡者”）。人类迁移的同时伴随着物种的迁移亚洲人、非洲人和其他地区的移民也把本国的物种带到他们在欧洲、澳大利亚和美洲的新家园。由于航海工具的日益完善，贸易也随之发展。到了哥伦布的航海旅行时代，贸易活动更加频繁，从而彻底打开了新物种资源的大门。蒸气轮船为人类的海上活动带来了便利，也为物种的迁移提供了一条新的途径。在1820~1930年间，有5000多万欧洲人移民到遥远的海滨，随身携带了大量的动植物。中国的引种历史悠久中国的历史上有哪些国际往来?公元前4世纪，由数段民间通道相连接，形成“蜀—身毒（即印度）道”。这条古道从成都经云南的腾冲，通过缅甸北部到达印度。原产非洲的酸豆（Tamarindusindica）在上述范围内广泛栽培和归化，至今在云南的元江河谷还有巨大的酸豆个体。中国的引种历史悠久在中国西北部，汉代时的“丝绸之路”从渭河流域通过中亚各国，与土耳其东部相连接。公元前100多年，汉朝使者张骞和他的助手从中亚带回葡萄（Vitisvinifera）、紫苜蓿（Medicagosativa）、石榴（Punicagranatum）、红花（Carthamustinctorius）等经济植物的种子。北宋期间，在中国通往东南亚的主要港口泉州和广州，首次记载了芦荟（Aloebarbdensis，或A.veravar.chinensis）。它原产于非洲东北部，现于华南的沿海地区归化。

军队也是物种迁移的重要载体麻疹是由征服者从欧洲带入美洲的梅毒是从美洲传到欧洲的殖民统治时期，物种的引入达到了一个新的高潮，小麦、谷物、黑麦、牛、猪、马、绵羊和山羊等物种被到处传播。鼓浪屿战争导致入侵1624~1662年荷兰人占领台湾期间，曾将一些美洲种类，如银合欢（Leucaenaleucocephala）、金合欢（Acaciafarnesiana）、量天尺（Hylocereusundatus）等引进台湾，上述种类中的大多数后来归化为野生植物。1842年鸦片战争结束后，香港、广州、厦门、上海、青岛、烟台和大连等海港成为外来杂草进入中国的主要入口。例如1857年在香港出现了香丝草（Conyzabonariensis），1862年在山东烟台出现了小白酒草

（Conyzacanadensis），1886年在上海出现了一年蓬（Erigeronannuus），这些杂草定居后逐渐向内地蔓延。

引种Introduction：指以人类为媒介，将物种、亚种或以下的分类单元（包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体），转移到其（过去或现在的）自然分布范围及扩散潜力以外的地区。这种转移可以是国家内的或国家间的。有意引种Intentionalintroduction：指人类有意实行的引种，将某个物种有目的地转移到其自然分布范围及扩散潜力以外（这类引种可以是授权的或未经授权的）。无意引种Unintentionalintroduction：指某个物种利用人类或人类传送系统为媒介，扩散到其自然分布范围以外的地方，从而形成的非有意的引入。途径Pathway：是把外来入侵种引入到新的环境中的手段和路线。蓖麻Castor-oilPlant(Ricinuscommunis)

TrendofFishIntroductionsinU.S.since1850OriginsofForeignSpeciesSouth

AmericaAsiaAfricaReptilesFishesCentral

AmericaEurope*282SpeciesSurveyed问题:有意引种举例?作为牧草或饲料作为观赏植物

作为药用植物

作为改善环境植物作为食物

作为麻类作物作为宠物作为水产养殖品种

异地放生

植物园、动物园、野生动物园、水族馆和海洋馆的引入西番莲Passifloracoerulea有意引种ShippingcontainerswaitingforinspectionWoodpackingmaterials无意引种问题:无意引种举例?随人类交通工具带入

船只携带海洋垃圾野化的家养动物

旅游者带入

通过周边地区自然传入随人类的建设过程传入军队的转移

随进口农产品和货物带入

控制外来入侵种如何控制外来入侵种？ExportingCountryImportingCountryStrategiesforProtecting

AgainstForeignInvasiveSpeciesPrevention

(Productionof

PestFree

Commodities

forExport)Preclearance

(Inspection

atPortof

Export)Exclusion

(Inspection

atPortof

Import)Control

-Detection

-Containment

-Eradication

-LongTermMgt.FirstLine

ofDefenseSecondLine

ofDefense国际防御体系

至2000年末，至少有39份有约束力的协议和一系列没有约束力的行动和技术指南提到了外来物种的问题。积极加入和关注各种公约现存的公约之间存在着差距、重叠和矛盾。现有国家防御体系控制引入的法规不健全三裂蟛蜞菊TrilobeWedelia(Wedeliatrilobata)

缺乏国内跨生态系统我国幅员广阔，生态系统类型很多，国内跨生态系统的物种转移更没有引起充分重视，也没有地区的规章条例来管理地区性的物种入侵问题。

物种引入许可证体系名录制：专家事先拟好限制物种引入的名录。我国目前已经有一些进出口检疫物种名录，但这显然远远不够。需要大量补充可能引起入侵的物种名录。被列在名录中的，即被限制引入，名录外的都可以引入。评估制：按照评估程序，对所有引入物种的危险性进行评估。名录加评估制：制定3级名录，1、黑色名录，已知的引起严重危害的入侵种，限制引入；2、白色名录，已知具有极低入侵可能性的物种，可以引入；3、不知道入侵危险程度大小的物种名录，需要评估。美洲斑潜蝇

Liriomyzasativae

外来物种入侵风险评估回答什么样的物种可以放心引入，什么样的不行它可以用于一个“外来物种引入许可证体系”过程的评估，也可以作为当地管理部门管理当地外来物种，进行早期予警、确定监测重点对象，以及宣传教育时的重要参考。铜锤草(Oxaliscorymbosa)

可以预测某一物种是否会变成农业或环境方面的杂草

澳大利亚除草委员会通过签署了该体系杂草风险评估

WeedRiskAssessment食蚊鱼Mosquitofish(Gambusiaaffinis)

历史/生物地理

1．

驯化/栽植1.01该物种是高度驯化（domesticated）的吗？1.02该物种在其生长地已归化（naturalised）了吗？

1.03该物种是否是杂草种族？

圆叶牵牛2气候和分布2.01适应澳大利亚气候的物种（适应力差-0，适中-1，强-2）2.02气候匹配数据的质量（差-0，适中-1，好-2）2.03对广泛气候类型的适应力（环境多功能性）2.04是长期干旱地区的本地或归化植物2.05某物种是否在其自然分布以外的地方被重复引进？3.01在本土分布范围外归化3.02园林/公共设施/干扰性杂草3.03农业/园艺/林业杂草3.04环境杂草3.05同属杂草3在其他地方是杂草假韭Nothoscordumgracile

4.01长有突起、棘刺或刺果4.02植物毒素抑制4.03寄生4.04放牧动物不喜欢吃的植物4.05对动物有毒的植物4.06已知害虫和病原体的宿主4.07引发人类过敏或对人类有毒4.08在自然生态系统中引发火灾危险4.09在生命周期的某些阶段是耐阴植物4.10在贫瘠的土壤中生长4.11攀爬或密集生长4.12密集的灌木生物学/生态学

4.不良特征假韭Nothoscordumgracile

5.01水生植物5.02草5.03固氮木本植物5.04地下芽植物5．植物类别6.01大量在本土栖息地繁殖失败的证据6.02.产出可成活的种子6.03自然杂交6.04自体授精6.05需要专性传播媒介6.06用营养方式繁殖6.07最短生长时间（年）6．繁殖7.01无意传播7.02繁殖体可以人为有意传播7.03繁殖体可能会作为产品的夹带物被传播7.04繁殖体适合于风传播7.05繁殖体有浮力7.06繁殖体被鸟类传播7.07繁殖体被其他动物传播（外部）7.08繁殖体被其他动物传播（内部）7．传播方式8.01种子产量大8.02有证据表明稳定的繁殖体库已经形成（1年以上）8.03除草剂能否很好地控制植物8.04能忍耐火烧、毁坏和耕种或会从中受益8.05在澳大利亚是否存在有效的天敌8．其他属性遗传修饰生物体（GMO）什么是遗传修饰生物体？GMOs(Geneticallymodifiedorganisms)，是指经遗传修饰了的生物体。转基因作物就是GMOs中的一种。遗传修饰活生物体LMOs(Livingmodifiedorganisms)GM的定义争论历史上的遗传修饰只是通过传统方式如杂交、回交、自交等获得“GM”术语目前更多的是与遗传工程联系在一起Science上的“史前GM玉米”一文〉2000种农作物是用化学和辐射变异方式创造的与这些方法相比DNA的导入更准确，危害应该更少遗传修饰生物体（GMO）1994年批准延迟成熟期的转基因番茄商品化种植2000年时已达到44.2万km2，2001年52.60万km2。其中美国种植面积占63%，阿根廷占23%，加拿大占7%，中国占1%左右。美国转基因大豆55%抗虫转基因棉花(主要是Bt棉花)50%左右抗虫转基因玉米30%。中国GMO产品生产转基因抗虫、抗病毒和品质改良农作物和林木已有100多种目前批准进行大田试验的有13种，有棉花、水稻、玉米、大豆、小麦、烟草、马铃薯、番茄、甜椒、番木瓜、杨树和矮牵牛等其中抗虫棉、抗病毒番茄等6种品种已商品化生产。

转基因抗虫棉花，从1997～2000年的4年，总收入达3.37亿美元。DoyouEat“GM”Foods?GMO的主要争执这些GM作物都是危险的转化物，阻止了农业实践向可持续性的方向发展，而可持续性的农业才能为全世界提供食物安全和健康。除了环境和健康问题的担忧外，真正隐藏的不安是农业技术受控于几家大的跨国公司Monsanto公司控告加拿大一农场主未经允许种植该公司申请专利的油菜籽种子GMO的主要争执经济效益目前的GM作物不仅没有必要，而且也无利可图对除草剂具有抗药性的大豆进行了8200次野外试验，这种大豆的产量减少了6.7%，但所需除草剂的剂量却比非GM品种要多2~5倍。GM作物的产量不稳定、容易受到疾病的感染、果实欠收，给农户带来的经济利润也很低GMO的主要争执解决饥饿问题联合国粮农组织的报告表明，直到2030年，即使不考虑GM作物所带来的增产，全世界的粮食量也足以满足全球人口的生存需要。在经济全球化的影响下垄断集团越来越多全世界的家庭农户都被迫走向贫困和破产GMO的主要争执生态风险问题