時間:2023-03-30 11:35:22
序論:在您撰寫生物入侵論文時,參考他人的優秀作品可以開闊視野,小編為您整理的7篇范文,希望這些建議能夠激發您的創作熱情,引導您走向新的創作高度。
在經濟全球化不斷發展的今天,人們出于經濟貿易、美學觀賞、旅游觀光、自然災害、戰爭疾病、風俗習慣等目的,都可能有意無意的攜帶和引入外來物種,雖然在一定程度上對人們是有益的,比如說可以滿足人們的物質需求的物種,但從另一方面來看,可能會對本地土著物種造成嚴重威脅,甚至影響到當地生態環境和生物的多樣性。例如,尼泊爾從國外引進一個蜜蜂品種,原本是為了給當地經濟帶來希望,引來的卻是災難,這種蜜蜂不僅能適應當地的生態環境,而且與當地蜂種雜交,生出一種可怕的毒蜂,其造成的惡果很長時間難以消除。因此這就需要我們從哲學的視界來審視這些問題。
(一)生物入侵給我國帶來的危害
首先,從生態環境來講,生物入侵一詞本身指的負面影響,外來生物不論是有意還是無意的引進,都或多或少的給本土的生態系統造成侵害,比如松材線蟲、食人鯧、水葫蘆等,這些生物適應能力極強,因為他們從一個生物鏈步入了另一個幾乎沒有天敵的生物鏈,經過一段時間的大量繁衍生息,給本土生態系統造成無法估量的危害。其次,從經濟社會方面來講,每年我國由于生物入侵帶來的損失超過2000億元人民幣。比如椰心葉甲每年給海南帶來的經濟負擔達1.5億元,廣東每年打撈水葫蘆的費用就需要一億多元人民幣。最后,由于人們缺乏對外來物種的科學認識以及引入的盲目性,加之有些人在眼前局部利益的驅動下,不顧環境資源和景觀生態以及生物多樣性的可持續利用,違背自然法則,大量引進外來物種,從而導致入侵物種種類增加,嚴重危害了自然生態環境,打破了生態平衡。
(二)生物入侵的渠道
Lonsdale提出有關群落可侵入性的假設,所謂lonsdale可侵入模型是指用一個簡單的數學模型來表述生態系統里外來種的數量,能簡便的解釋在某些群落或地域可發生的生物入侵。從可侵入性影響因素和入侵全過程來綜合考慮,推理得出可入侵模型:E=IS,其中,E是指給定區域中外來種的數量;I指的是外來種引入的數量;S指的是外來種的存活率。I又可分為三種情況:第一種,有意引進。例如牛蛙、福壽螺、尼羅羅非魚、短蓋巨脂鯉、路斯塔野鯪等的有目的的引進,最后由于養殖管理不善或者由于地域因素的差異而導致價值降低,從而遭棄養淪為野生或者泛濫成災。第二種,無意引入。在各國進行貿易期間,由于檢查檢疫等機制的不健全,導致一些外來物種隨木材、花卉等進入他國領域內,比如松材線蟲、美國白蛾、小家鼠、蒼耳等,比較典型的要數美國白蛾和松材線蟲。第三種,自然入侵。主要借助于大自然的力量從一個地域傳入另一個地域,比如紫莖澤蘭、薇甘菊、美洲斑潛蠅、麝鼠、屋頂鼠都屬于自然入侵。
二、基于生物入侵引發的哲學反思
(一)從哲學的視角來分析
生物入侵這是指在理念思維和價值取向及倫理道德等哲學觀念的范疇內來考察生物入侵所起的作用,人類的行為直接影響生物入侵的活動過程,也就表明人的價值觀念與人生哲學直接或間接導致生物入侵。因此,防治生物入侵首先是防止和嚴禁外來物種引進,這就必須解決意識和理念問題,也就是哲學問題。所謂奧卡姆剃刀原則是指“如無必要,切勿增加實體”,人們盲目的引進外來物種以滿足自身的需求,追逐自身利益的后果便是給生態系統增加了不必要的負擔,最終不僅損害了生態系統,而且也限制了自身的發展。因此需要人們遵循“自然剃刀”的原則:如無必要,盡量不要對生態系統實施人為的干預。當然,自然剃刀原則并不指讓人們永遠不要干預自然界,當人類自身發展受到嚴重威脅時,我們有權利提出自己的生態性要求——人類的生存權,這樣就給原則中蘊含的“必要的人為干預”作出相對確定的界定——為了確保人類成員生存權利而作出的人為的干預。該原則并不是要求人類回到沒有生命保障的原始社會,而是要求人類在滿足自身成員的生存權后盡可能自然地生活。人類中心論認為萬事萬物都是以人為中心,人是自然界的主體,人們肆意的破壞和踐踏自然界,違背自然界規律過分的夸大人的主題的能動性。對于外界來說,人們的這些行為展現的更多的是消極的主體能動性,比如工業廢氣、燃燒秸稈等引發的大氣污染、氣候變暖、海洋污染、土地荒漠化、固體廢物的污染等。世界上的自然資源和人文資源都為人們所利用,成為一種手段和方式,其價值判定在于是否有利于人的生存和發展。達爾文曾經說過:“檢驗一個人是否真正文明的標準,就是他擴展其同情或道德的程度。”尊重自然界的同時,自然界也會相應的尊重你。認識自然的一部分,不能凌駕于自然之上,更非自然的主人或主宰,必須尊重自然法則、服從自然規律。
(二)生物入侵與中庸之道
儒家提倡的中庸主要指德性生于天性而成于習慣,人們只有具備良好的道德、品行和習慣,才能達到一種至誠至善,一種天人合一的人生狀態,實現自我教育、自我完善、自我約束、自我監督,避免過于不及,始終保持中庸之道。人們在與自然界和諧相處的過程中,遵循自然界的客觀規律,為人類的生存和發展尋求一種合理的狀態。而西方哲學中亞里士多德認為如果一個人能以不偏不倚、執兩用中的態度來對待激情,這就是美德。他的中庸之道主要指他的政治學的見解,他既反對少數寡頭的專制制度,也反對平民掌權的民主制度,他認為國家的政權應該由中產階級掌握,因為這些人最容易“遵循合理的原則?!庇蓨W卡姆剃刀原則所引申出來的“自然剃刀”所描述的如果沒有必要切勿增加對自然界不必要的干預,也就是要警示人們在與自然界相處的過程中,遵循自然規律,把握適度原則,與自然和諧相處,堅持可持續的發展觀。中庸之道所提倡的“天人合一”要求人們達到一種至誠至善的境界,換句話說也就是“唯天下至誠,為能盡其性。能盡其性則能盡人之性;能盡人之性,則能盡物之性;能盡物之性,則可以贊天地之化育;可以贊天地之化育,則可以與天地參矣”(《中庸》第二十二章)的境界。人們要想達到這種境界,須獨善其身,自己管控自己的行為,做正確的事和正確的做事相結合,遵循自然界的規律,人們自覺地修善自身與自然界和諧相處,不能為了一己之私比如人類為了自身的利益盲目的引進外來生物,從而導致生態環境遭到破壞。
(三)生物入侵與自然無為
老子曾說過:“人法地,地法天,天法道,道法自然”(《老子》第25章),所謂道法自然就是提倡人與自然的和諧相處,回歸自然本質,達到一種至上的精神境界。莊子也曾經說過:“天地有大美而不言,四時有明法而不議,萬物有成理而不說。圣人者,原天地之美,而達萬物之理。是故圣人無為,大圣不作,觀于天地之謂也”,這里所說的無為指的是自然無為,人在與自然相處時,一方面要發揮一種自然的天性,促進自然不斷演化;另一方面也要樹立一種深層生態倫理主義的觀念,走出人類中心主義的怪圈,從而走向生物中心主義和生態中心主義的實在觀和價值觀,在自然界中實現一種本我和自我的“理性無為”。這種自然無為直接體現了道法自然的整體主義思想。相反,生物入侵從道法自然這個層次來看,是一種人類中心主義的體現,人們為了自身的利益和價值,突破無為轉向“有為”,刻意引進外來生物,打亂了本土的生態秩序,反而對人類本身、社會和自然界造成嚴重危害。這就需要人們樹立深層生態觀,用道法自然的思想約束自身。
三、結論
關鍵詞:生物入侵;防治對策
外來入侵物種是指從自然分布區通過有意或無意的人為活動而被引入、在當地的自然或半自然生態系統中形成了自我再生能力、給當地的生態系統或景觀造成明顯的損害或影響的物種。
這些入侵物種瘋長成災,侵入草場、林地和荒地,很快形成單種優勢群落,導致原有植物群落的衰退。外來入侵種在當地定植、擴展并產生一定影響的過程或現象稱為生物入侵。它關系到經濟、社會發展,影響人類健康、農業潛力、生態系統平衡、生物多樣性保護,并且隨著全球性貿易的發展、對外開放、全球變化以及土地使用模式的改變會愈發嚴重。
1.外來生物入侵現狀
據統計,美國每年因生物入侵造成的經濟損失高達1500億美元,印度每年的損失為1300億美元,南非為800億美元。這些外來生物的入侵給生態環境、生物多樣性和社會經濟造成巨大危害,僅對我國農林業造成的直接經濟損失每年就高達574億元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我國一直是深受外來有害生物危害的國家。棉花枯黃萎病20世紀40年代初從美國入侵我國,現已發生266.67萬hm2,每年至少損失皮棉10萬t。近20年來,隨著國際交往的不斷增加,已難以準確回答到底有多少外來物種傳入我國,有多少已建立種群并帶來危害。我國對外來入侵種類的調查始于20世紀90年代中期。依據文獻資料對農田、牧場、水域等生境的植物進行了初步統計,發現至少有58種外來植物對我國農林業帶來了危害。
自20世紀80年代以來,隨著外來人侵動植物危害日益猖獗,我國加緊了防治工作。對外來害蟲松材線蟲、濕地松粉蚧、美國白蛾、稻水象甲和美洲斑潛蠅以及外來有害植物水花生、水葫蘆、脈草和紫莖澤蘭采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前國家針對外來人侵種沒有制訂具體的預防、控制和管理條例,各地在防治這些入侵物種時缺乏必要的技術指導和統一協調,雖然投入了大量的人力和資金,但有的防效并不理想。已傳人的入侵物種繼續擴散危害,新的危險性入侵物種不斷出現并構成潛在威脅。
1.1生物入侵造成嚴重的經濟損失
生物入侵倍受各國政府關注的首要原因是它造成的巨大經濟損失.光肩星天牛是原產于亞洲的極具破壞性的林木蛀干害蟲.隨著國際貿易的發展,該種害蟲隨木質包裝材料進入美國.到1998年8月,它已在加利福尼亞、佛羅里達、紐約、華盛頓等14個州的倉庫中校發現,在芝加哥、紐約等地的野外也發現了該物種.光肩星天牛在美國沒有已知天敵,會對美國遍地種植的楓樹和果樹造成危害.如果它在美國得以長期繁衍,造成的經濟損失將高達1380億美元。僅美國每年因外來種入侵造成的經濟損失就近1370億美元.
1.2生物入侵造成嚴重的生態破壞和生物污染
大部分外來物種成功入侵后大爆發,生長難以控制,造成嚴重的生物污染,對生態系統造成不可逆轉的破壞。比如,原產南美洲的水葫蘆現已遍布華北、華東、華中、華南的河湖水塘,瘋長成災,嚴重破壞水生生態系統的結構和功能,導致大量水生動植物的死亡。更可怕的是許多入侵物種,在新的環境中可能出現基因突變,造成嚴重的生物污染。
1.3生物入侵直接威脅到人類的健康與安全
如1991年美洲爆發的霍亂,很可能是由于外來船只受到污染的水傾倒在秘魯港所引起的。這次霍亂使100多萬人受到感染,約1萬人死亡;脈草、三裂葉脈草現已分布在我國東北、華北、華東和華中的15個省市,它的花粉就是引起人類花粉過敏的主要病原物;“瘋牛病”最早于1986年在英國發現。科學家推測,可能是病?;虿⊙虻氖w被加工成了動物飼料,從而引起疾病大規模傳播。1996年3月,英國政府正式承認瘋牛病有可能傳染給人。
1.4生物入侵導致生物多樣性的喪失
在過去的幾十年中,對生態環境的破壞和化學污染引起的生物多樣性的喪失引起了各國科學家的重視,但最近幾年生物入侵對多樣性的影響又成為一個主要的問題。入侵物種破壞了復雜的生態系統,降低了生物多樣性,使瀕危動植物受到侵害,外來物種中的動植物與本地種雜交,改變了當地的遺傳多樣性與完整性。參加第五屆生物多樣化公約締約國大會的專家們警告說,外來物種給生物多樣化造成的破壞,其嚴重程度僅次于生物生存環境的縮小和喪失。比如,原產中美洲的紫莖澤蘭已遍布我國西南大部分地區,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵導致生態災害頻繁爆發,對農林業造成嚴重損害。近年來,松材線蟲、濕地松粉階、美國白蛾等森林入侵害蟲嚴重發生與危害的面積,每年達150萬hm2;稻水象甲、非洲大蝸牛、美洲斑潛蠅等農業入侵害蟲每年超過140萬hm2;脈草、飛機草、水葫蘆、大米草等肆意蔓延,對本地生物多樣性和農業生產造成了巨大威脅,已經到了難以控制的局面。
2生物入侵危害產生的原因
2.1盲目引種
并不是所有的物種遷移或引入都會產生危害,而且許多新品種的引入確實解決了生產生活中的實際問題。例如:1859-1900年間,澳大利亞筆尾松鼠被引入新西蘭,就成為了新西蘭毛皮業的財富之源;然而,大多數的引種在帶來經濟效益的同時,卻給人類帶來了更大的災難。例如,20世紀50年代我國引入水葫蘆,主要是為豬提供飼料的。隨著飼料工業的發展和生豬喂養方式的改變,再采用含水量高、食用成分少的水葫蘆飼料,其投入與產出已經不成正比,于是昔日人人爭搶的水葫蘆,如今便異化成了避之不及的環境公害。專家認為盲目引種是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋業
一是海洋垃圾:隨廢棄的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南極洲和一些熱帶島嶼進犯,并對當地的物種造成威脅。據海洋生物學家表示,軟體動物、蛀船蟲、珊瑚蟲這些寄居類動物如今正附著在漂浮的垃圾上漂進新的地區,對那些地區的物種造成危害,并開始改變那里脆弱的生態系統。海洋生物學家巴恩斯表示,能使海水結冰的溫度可能是阻擋外來物種入侵南極洲的主要屏障,而如果全球氣候變暖削弱了阻擋外來生物的天然海水屏障,情況就將更加嚴重。二是海洋壓艙水的排放:20世紀初,壓艙水代替了固體壓艙物,這無意中為水生生物在世界范圍內的散布提供了極大的便利。輪船變成了一個滿載各種微型生物的“水族箱”,它們在世界范圍內輸送貨物時,不斷地運輸和儲存這些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越來越多的與壓艙水直接相關的異地種侵入事件在20世紀的最近幾十年里時有發生。
2.3旅游業
很多的物種入侵是由于旅游者的攜帶而引起的,游客從全球各地帶來各種的物種,其中就包括有異地的植物、動物、微生物。這些物種被游客有意無意地留在當地的生存環境中,對當地的生物入侵起到了不可忽視的作用。
2.4國際貿易
最近10余年來,隨著全球貿易額的不斷增加、國際運輸的集裝箱化和車船飛機的速度加快及大型化,促進了鮮活植物產品貿易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,從而提高了有害生物在國際間傳播入侵的機會。例如美國白娥入侵亞洲,就是由于在二戰后,日本木材奇缺,美國原木大量傾銷日本,美國白蛾也就由此進入亞洲,進入中國;松材線蟲傳人中國、光肩星天牛(ALB)傳人美國等都是由于國際貿易而引起的。同時種苗產業國際化與國際交流頻繁更加快了病蟲的入侵與擴散。3防治生物入侵的技術措施
3.1清除
當某一物種初到新地時,試圖全面根除是可能的。這種手段雖然極端,但已經被南非的很多國家采用了。例如世界范圍內的鼠害,到目前為止,世界上有80多個島嶼已經清除了老鼠。但大多數情況下,試圖清除是行不通的。因為到目前為止,還沒有一個國家建立了有效的早期預告系統來報告入侵物種的到來,很少有相應的專門小組執行有效的根除計劃。而且,沒有一個國家建立了完整的數據系統來確定是否新引進了某一物種,并且這一物種是否有侵略性。然而,我們都知道,只有在發現及時,立即采用有效手段和全面參與的情況下才有可能根除入侵物種。所以這種措施在實施時有很大的局限性。
3.2防治對策
3.2.1實行全面檢疫,阻止外來種的偶然入侵
檢疫是為防止危險性有害生物傳出或傳人某個國家或地區所采取的預防性措施.14世紀中葉,歐洲的威尼斯共和國為阻止黑死病、霍亂、黃熱病等疫病傳人本國,對要求人境的外來船舶和人員采取了進港前一律在錨地停滯、隔離40d的防范措施,后來逐漸運用到阻止動植物外來種傳播方面,出現了動植物檢疫.1994年烏拉圭回合貿易談判最終達成的(實施動植物衛生檢疫措施協議),已成為一部國際檢疫法。1999年在昆明舉辦世界園藝博覽會期間,我國共檢疫國內外參展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包裝7件.截獲有害生物162批次,發現有害生物160多種,并進行了及時的處置。
3.2.2采取全面的生態評估和監測,防范引進品種的入侵
美國夏威夷為了消滅害蟲,從非洲南部引進了一種玫瑰色蝸牛,誰知55年后,它競將15—20種土生土長的蝸?;锇橄麥绲酶筛蓛魞?。為了改善牧草的營養結構,美國西部引進了纖維含量較高的胡枝于,結果它瘋狂地繁殖、蔓延,致使原本能養活9萬頭奶牛的牧場寸草不生,最后被荒棄不用。在中國的海南、廣西和云南南部大面積種植的巴西橡膠林,種植面積最大時達到1億株,40多萬公頃。大面積的天然林被毀,代之以巴西橡膠占絕對優勢、土壤板結、物種多樣性匠乏的生態系統。
所以這些出于良好愿望導致的災難性后果提示人們,在進行人為引種前必須認真作好全面的生態評估,并進行引種后的跟蹤監測。
3.2.1化學防治
對外來物種的化學防治(包括誘餌、驅趕劑和毒藥)通常被認為不可取,因為眾所周知的廣譜殺蟲劑對環境和人類健康的影響。但據美國國會透露,有一些新型化學殺蟲劑只對某一種或幾種害蟲起作用,不會影響人類健康。但是,這些化學殺蟲劑非常貴,而且需要反復使用,易使害蟲產生抗藥性。所以化學防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2機械防治
機械防治有些時候是可行的。例如,在佛羅里達,手工除蝸牛就是根除非洲大蝸牛時使用的方法。然而,大多數外來物種無法用機械防治(如小昆蟲和地穴動物),而且,機械設備的成本很高,對于發展中國家來說不可想象。
關鍵詞:生物入侵;防治對策
外來入侵物種是指從自然分布區通過有意或無意的人為活動而被引入、在當地的自然或半自然生態系統中形成了自我再生能力、給當地的生態系統或景觀造成明顯的損害或影響的物種。
這些入侵物種瘋長成災,侵入草場、林地和荒地,很快形成單種優勢群落,導致原有植物群落的衰退。外來入侵種在當地定植、擴展并產生一定影響的過程或現象稱為生物入侵。它關系到經濟、社會發展,影響人類健康、農業潛力、生態系統平衡、生物多樣性保護,并且隨著全球性貿易的發展、對外開放、全球變化以及土地使用模式的改變會愈發嚴重。
1.外來生物入侵現狀
據統計,美國每年因生物入侵造成的經濟損失高達1500億美元,印度每年的損失為1300億美元,南非為800億美元。這些外來生物的入侵給生態環境、生物多樣性和社會經濟造成巨大危害,僅對我國農林業造成的直接經濟損失每年就高達574億元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我國一直是深受外來有害生物危害的國家。棉花枯黃萎病20世紀40年代初從美國入侵我國,現已發生266.67萬hm2,每年至少損失皮棉10萬t。近20年來,隨著國際交往的不斷增加,已難以準確回答到底有多少外來物種傳入我國,有多少已建立種群并帶來危害。我國對外來入侵種類的調查始于20世紀90年代中期。依據文獻資料對農田、牧場、水域等生境的植物進行了初步統計,發現至少有58種外來植物對我國農林業帶來了危害。
自20世紀80年代以來,隨著外來人侵動植物危害日益猖獗,我國加緊了防治工作。對外來害蟲松材線蟲、濕地松粉蚧、美國白蛾、稻水象甲和美洲斑潛蠅以及外來有害植物水花生、水葫蘆、脈草和紫莖澤蘭采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前國家針對外來人侵種沒有制訂具體的預防、控制和管理條例,各地在防治這些入侵物種時缺乏必要的技術指導和統一協調,雖然投入了大量的人力和資金,但有的防效并不理想。已傳人的入侵物種繼續擴散危害,新的危險性入侵物種不斷出現并構成潛在威脅。
1.1生物入侵造成嚴重的經濟損失
生物入侵倍受各國政府關注的首要原因是它造成的巨大經濟損失.光肩星天牛是原產于亞洲的極具破壞性的林木蛀干害蟲.隨著國際貿易的發展,該種害蟲隨木質包裝材料進入美國.到1998年8月,它已在加利福尼亞、佛羅里達、紐約、華盛頓等14個州的倉庫中校發現,在芝加哥、紐約等地的野外也發現了該物種.光肩星天牛在美國沒有已知天敵,會對美國遍地種植的楓樹和果樹造成危害.如果它在美國得以長期繁衍,造成的經濟損失將高達1380億美元。僅美國每年因外來種入侵造成的經濟損失就近1370億美元.
1.2生物入侵造成嚴重的生態破壞和生物污染
大部分外來物種成功入侵后大爆發,生長難以控制,造成嚴重的生物污染,對生態系統造成不可逆轉的破壞。比如,原產南美洲的水葫蘆現已遍布華北、華東、華中、華南的河湖水塘,瘋長成災,嚴重破壞水生生態系統的結構和功能,導致大量水生動植物的死亡。更可怕的是許多入侵物種,在新的環境中可能出現基因突變,造成嚴重的生物污染。
1.3生物入侵直接威脅到人類的健康與安全
如1991年美洲爆發的霍亂,很可能是由于外來船只受到污染的水傾倒在秘魯港所引起的。這次霍亂使100多萬人受到感染,約1萬人死亡;脈草、三裂葉脈草現已分布在我國東北、華北、華東和華中的15個省市,它的花粉就是引起人類花粉過敏的主要病原物;“瘋牛病”最早于1986年在英國發現??茖W家推測,可能是病?;虿⊙虻氖w被加工成了動物飼料,從而引起疾病大規模傳播。1996年3月,英國政府正式承認瘋牛病有可能傳染給人。
1.4生物入侵導致生物多樣性的喪失
在過去的幾十年中,對生態環境的破壞和化學污染引起的生物多樣性的喪失引起了各國科學家的重視,但最近幾年生物入侵對多樣性的影響又成為一個主要的問題。入侵物種破壞了復雜的生態系統,降低了生物多樣性,使瀕危動植物受到侵害,外來物種中的動植物與本地種雜交,改變了當地的遺傳多樣性與完整性。參加第五屆生物多樣化公約締約國大會的專家們警告說,外來物種給生物多樣化造成的破壞,其嚴重程度僅次于生物生存環境的縮小和喪失。比如,原產中美洲的紫莖澤蘭已遍布我國西南大部分地區,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵導致生態災害頻繁爆發,對農林業造成嚴重損害。近年來,松材線蟲、濕地松粉階、美國白蛾等森林入侵害蟲嚴重發生與危害的面積,每年達150萬hm2;稻水象甲、非洲大蝸牛、美洲斑潛蠅等農業入侵害蟲每年超過140萬hm2;脈草、飛機草、水葫蘆、大米草等肆意蔓延,對本地生物多樣性和農業生產造成了巨大威脅,已經到了難以控制的局面。
2生物入侵危害產生的原因
2.1盲目引種
并不是所有的物種遷移或引入都會產生危害,而且許多新品種的引入確實解決了生產生活中的實際問題。例如:1859-1900年間,澳大利亞筆尾松鼠被引入新西蘭,就成為了新西蘭毛皮業的財富之源;然而,大多數的引種在帶來經濟效益的同時,卻給人類帶來了更大的災難。例如,20世紀50年代我國引入水葫蘆,主要是為豬提供飼料的。隨著飼料工業的發展和生豬喂養方式的改變,再采用含水量高、食用成分少的水葫蘆飼料,其投入與產出已經不成正比,于是昔日人人爭搶的水葫蘆,如今便異化成了避之不及的環境公害。專家認為盲目引種是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋業
一是海洋垃圾:隨廢棄的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南極洲和一些熱帶島嶼進犯,并對當地的物種造成威脅。據海洋生物學家表示,軟體動物、蛀船蟲、珊瑚蟲這些寄居類動物如今正附著在漂浮的垃圾上漂進新的地區,對那些地區的物種造成危害,并開始改變那里脆弱的生態系統。海洋生物學家巴恩斯表示,能使海水結冰的溫度可能是阻擋外來物種入侵南極洲的主要屏障,而如果全球氣候變暖削弱了阻擋外來生物的天然海水屏障,情況就將更加嚴重。二是海洋壓艙水的排放:20世紀初,壓艙水代替了固體壓艙物,這無意中為水生生物在世界范圍內的散布提供了極大的便利。輪船變成了一個滿載各種微型生物的“水族箱”,它們在世界范圍內輸送貨物時,不斷地運輸和儲存這些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越來越多的與壓艙水直接相關的異地種侵入事件在20世紀的最近幾十年里時有發生。
2.3旅游業
很多的物種入侵是由于旅游者的攜帶而引起的,游客從全球各地帶來各種的物種,其中就包括有異地的植物、動物、微生物。這些物種被游客有意無意地留在當地的生存環境中,對當地的生物入侵起到了不可忽視的作用。
2.4國際貿易
最近10余年來,隨著全球貿易額的不斷增加、國際運輸的集裝箱化和車船飛機的速度加快及大型化,促進了鮮活植物產品貿易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,從而提高了有害生物在國際間傳播入侵的機會。例如美國白娥入侵亞洲,就是由于在二戰后,日本木材奇缺,美國原木大量傾銷日本,美國白蛾也就由此進入亞洲,進入中國;松材線蟲傳人中國、光肩星天牛(ALB)傳人美國等都是由于國際貿易而引起的。同時種苗產業國際化與國際交流頻繁更加快了病蟲的入侵與擴散。
3防治生物入侵的技術措施
3.1清除
當某一物種初到新地時,試圖全面根除是可能的。這種手段雖然極端,但已經被南非的很多國家采用了。例如世界范圍內的鼠害,到目前為止,世界上有80多個島嶼已經清除了老鼠。但大多數情況下,試圖清除是行不通的。因為到目前為止,還沒有一個國家建立了有效的早期預告系統來報告入侵物種的到來,很少有相應的專門小組執行有效的根除計劃。而且,沒有一個國家建立了完整的數據系統來確定是否新引進了某一物種,并且這一物種是否有侵略性。然而,我們都知道,只有在發現及時,立即采用有效手段和全面參與的情況下才有可能根除入侵物種。所以這種措施在實施時有很大的局限性。
3.2防治對策
3.2.1實行全面檢疫,阻止外來種的偶然入侵
檢疫是為防止危險性有害生物傳出或傳人某個國家或地區所采取的預防性措施.14世紀中葉,歐洲的威尼斯共和國為阻止黑死病、霍亂、黃熱病等疫病傳人本國,對要求人境的外來船舶和人員采取了進港前一律在錨地停滯、隔離40d的防范措施,后來逐漸運用到阻止動植物外來種傳播方面,出現了動植物檢疫.1994年烏拉圭回合貿易談判最終達成的(實施動植物衛生檢疫措施協議),已成為一部國際檢疫法。1999年在昆明舉辦世界園藝博覽會期間,我國共檢疫國內外參展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包裝7件.截獲有害生物162批次,發現有害生物160多種,并進行了及時的處置。
3.2.2采取全面的生態評估和監測,防范引進品種的入侵
美國夏威夷為了消滅害蟲,從非洲南部引進了一種玫瑰色蝸牛,誰知55年后,它競將15—20種土生土長的蝸?;锇橄麥绲酶筛蓛魞?。為了改善牧草的營養結構,美國西部引進了纖維含量較高的胡枝于,結果它瘋狂地繁殖、蔓延,致使原本能養活9萬頭奶牛的牧場寸草不生,最后被荒棄不用。在中國的海南、廣西和云南南部大面積種植的巴西橡膠林,種植面積最大時達到1億株,40多萬公頃。大面積的天然林被毀,代之以巴西橡膠占絕對優勢、土壤板結、物種多樣性匠乏的生態系統。
所以這些出于良好愿望導致的災難性后果提示人們,在進行人為引種前必須認真作好全面的生態評估,并進行引種后的跟蹤監測。
3.2.1化學防治
對外來物種的化學防治(包括誘餌、驅趕劑和毒藥)通常被認為不可取,因為眾所周知的廣譜殺蟲劑對環境和人類健康的影響。但據美國國會透露,有一些新型化學殺蟲劑只對某一種或幾種害蟲起作用,不會影響人類健康。但是,這些化學殺蟲劑非常貴,而且需要反復使用,易使害蟲產生抗藥性。所以化學防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2機械防治
機械防治有些時候是可行的。例如,在佛羅里達,手工除蝸牛就是根除非洲大蝸牛時使用的方法。然而,大多數外來物種無法用機械防治(如小昆蟲和地穴動物),而且,機械設備的成本很高,對于發展中國家來說不可想象。
3.2.3生物防治
無論是從生態角度還是經濟角度,生物防治被認為是繼化學防治和機械防治之后最有吸引力的方法?,F在我國泛濫的水葫蘆,生物學家也找到了一種水葫蘆的天敵——象甲。專家在實驗室中發現:被放置了象甲的水葫蘆,植株明顯變小、葉子變小、莖干變細、分支減少,水葫蘆的整個生長過程受到抑制。但象甲吃完水葫蘆后,是否還會去吃其他的植物,是否會造成再次“引狠人室”?然而,生物防治確實是目前生物學家想到的最合理的方法,當然它的很多方面仍然需要做進一步的研究。
參考文獻:
[1]向言詞,彭少麟.生物入侵及其影響.生態科學,2001(20):68-73
[2]李博,徐炳聲.從上海外來雜草區系剖析植物入侵的一般特征.生物多樣性,2001,9(4):446-457.
[3]喬勇進,張敦論,張強.試論生物入侵的“生態安全”及相應對策.防護林科技,2001(51):41-43.
[4]白希堯,白敏冬.外來有害生物入侵性傳播災害和治理方法的研究.自然雜志,2002(24):223-230.
[5]丁建清.外來生物的入侵機制及其對生態安全的影響.中國農業科技導報,2002(4):16-20.
[6]梁憶冰.植物檢疫對外來有害生物入侵的防御作用.植物保護,2002(28):45-48.
[7]陳兵,康樂.西部大開發過程中生物入侵風險分析.環境保護,2001,(12):30-31.
[8]徐承遠,張文駒.生物入侵機制研究進展.生物多樣性,2001,9(4):430-438.
[9]張林艷,葉萬輝.生態空間理論及其在生物入侵研究中的應用.地球科學進展,2002(17):588-594.
關鍵詞:生物入侵;防治對策
外來入侵物種是指從自然分布區通過有意或無意的人為活動而被引入、在當地的自然或半自然生態系統中形成了自我再生能力、給當地的生態系統或景觀造成明顯的損害或影響的物種。
這些入侵物種瘋長成災,侵入草場、林地和荒地,很快形成單種優勢群落,導致原有植物群落的衰退。外來入侵種在當地定植、擴展并產生一定影響的過程或現象稱為生物入侵。它關系到經濟、社會發展,影響人類健康、農業潛力、生態系統平衡、生物多樣性保護,并且隨著全球性貿易的發展、對外開放、全球變化以及土地使用模式的改變會愈發嚴重。
1.外來生物入侵現狀
據統計,美國每年因生物入侵造成的經濟損失高達1500億美元,印度每年的損失為1300億美元,南非為800億美元。這些外來生物的入侵給生態環境、生物多樣性和社會經濟造成巨大危害,僅對我國農林業造成的直接經濟損失每年就高達574億元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我國一直是深受外來有害生物危害的國家。棉花枯黃萎病20世紀40年代初從美國入侵我國,現已發生266.67萬hm2,每年至少損失皮棉10萬t。近20年來,隨著國際交往的不斷增加,已難以準確回答到底有多少外來物種傳入我國,有多少已建立種群并帶來危害。我國對外來入侵種類的調查始于20世紀90年代中期。依據文獻資料對農田、牧場、水域等生境的植物進行了初步統計,發現至少有58種外來植物對我國農林業帶來了危害。
自20世紀80年代以來,隨著外來人侵動植物危害日益猖獗,我國加緊了防治工作。對外來害蟲松材線蟲、濕地松粉蚧、美國白蛾、稻水象甲和美洲斑潛蠅以及外來有害植物水花生、水葫蘆、脈草和紫莖澤蘭采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前國家針對外來人侵種沒有制訂具體的預防、控制和管理條例,各地在防治這些入侵物種時缺乏必要的技術指導和統一協調,雖然投入了大量的人力和資金,但有的防效并不理想。已傳人的入侵物種繼續擴散危害,新的危險性入侵物種不斷出現并構成潛在威脅。
1.1生物入侵造成嚴重的經濟損失
生物入侵倍受各國政府關注的首要原因是它造成的巨大經濟損失.光肩星天牛是原產于亞洲的極具破壞性的林木蛀干害蟲.隨著國際貿易的發展,該種害蟲隨木質包裝材料進入美國.到1998年8月,它已在加利福尼亞、佛羅里達、紐約、華盛頓等14個州的倉庫中校發現,在芝加哥、紐約等地的野外也發現了該物種.光肩星天牛在美國沒有已知天敵,會對美國遍地種植的楓樹和果樹造成危害.如果它在美國得以長期繁衍,造成的經濟損失將高達1380億美元。僅美國每年因外來種入侵造成的經濟損失就近1370億美元.
1.2生物入侵造成嚴重的生態破壞和生物污染
大部分外來物種成功入侵后大爆發,生長難以控制,造成嚴重的生物污染,對生態系統造成不可逆轉的破壞。比如,原產南美洲的水葫蘆現已遍布華北、華東、華中、華南的河湖水塘,瘋長成災,嚴重破壞水生生態系統的結構和功能,導致大量水生動植物的死亡。更可怕的是許多入侵物種,在新的環境中可能出現基因突變,造成嚴重的生物污染。
1.3生物入侵直接威脅到人類的健康與安全
如1991年美洲爆發的霍亂,很可能是由于外來船只受到污染的水傾倒在秘魯港所引起的。這次霍亂使100多萬人受到感染,約1萬人死亡;脈草、三裂葉脈草現已分布在我國東北、華北、華東和華中的15個省市,它的花粉就是引起人類花粉過敏的主要病原物;“瘋牛病”最早于1986年在英國發現??茖W家推測,可能是病牛或病羊的尸體被加工成了動物飼料,從而引起疾病大規模傳播。1996年3月,英國政府正式承認瘋牛病有可能傳染給人。
1.4生物入侵導致生物多樣性的喪失
在過去的幾十年中,對生態環境的破壞和化學污染引起的生物多樣性的喪失引起了各國科學家的重視,但最近幾年生物入侵對多樣性的影響又成為一個主要的問題。入侵物種破壞了復雜的生態系統,降低了生物多樣性,使瀕危動植物受到侵害,外來物種中的動植物與本地種雜交,改變了當地的遺傳多樣性與完整性。參加第五屆生物多樣化公約締約國大會的專家們警告說,外來物種給生物多樣化造成的破壞,其嚴重程度僅次于生物生存環境的縮小和喪失。比如,原產中美洲的紫莖澤蘭已遍布我國西南大部分地區,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵導致生態災害頻繁爆發,對農林業造成嚴重損害。近年來,松材線蟲、濕地松粉階、美國白蛾等森林入侵害蟲嚴重發生與危害的面積,每年達150萬hm2;稻水象甲、非洲大蝸牛、美洲斑潛蠅等農業入侵害蟲每年超過140萬hm2;脈草、飛機草、水葫蘆、大米草等肆意蔓延,對本地生物多樣性和農業生產造成了巨大威脅,已經到了難以控制的局面。
2生物入侵危害產生的原因
2.1盲目引種
并不是所有的物種遷移或引入都會產生危害,而且許多新品種的引入確實解決了生產生活中的實際問題。例如:1859-1900年間,澳大利亞筆尾松鼠被引入新西蘭,就成為了新西蘭毛皮業的財富之源;然而,大多數的引種在帶來經濟效益的同時,卻給人類帶來了更大的災難。例如,20世紀50年代我國引入水葫蘆,主要是為豬提供飼料的。隨著飼料工業的發展和生豬喂養方式的改變,再采用含水量高、食用成分少的水葫蘆飼料,其投入與產出已經不成正比,于是昔日人人爭搶的水葫蘆,如今便異化成了避之不及的環境公害。專家認為盲目引種是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋業
一是海洋垃圾:隨廢棄的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南極洲和一些熱帶島嶼進犯,并對當地的物種造成威脅。據海洋生物學家表示,軟體動物、蛀船蟲、珊瑚蟲這些寄居類動物如今正附著在漂浮的垃圾上漂進新的地區,對那些地區的物種造成危害,并開始改變那里脆弱的生態系統。海洋生物學家巴恩斯表示,能使海水結冰的溫度可能是阻擋外來物種入侵南極洲的主要屏障,而如果全球氣候變暖削弱了阻擋外來生物的天然海水屏障,情況就將更加嚴重。二是海洋壓艙水的排放:20世紀初,壓艙水代替了固體壓艙物,這無意中為水生生物在世界范圍內的散布提供了極大的便利。輪船變成了一個滿載各種微型生物的“水族箱”,它們在世界范圍內輸送貨物時,不斷地運輸和儲存這些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越來越多的與壓艙水直接相關的異地種侵入事件在20世紀的最近幾十年里時有發生。
2.3旅游業
很多的物種入侵是由于旅游者的攜帶而引起的,游客從全球各地帶來各種的物種,其中就包括有異地的植物、動物、微生物。這些物種被游客有意無意地留在當地的生存環境中,對當地的生物入侵起到了不可忽視的作用。
2.4國際貿易
最近10余年來,隨著全球貿易額的不斷增加、國際運輸的集裝箱化和車船飛機的速度加快及大型化,促進了鮮活植物產品貿易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,從而提高了有害生物在國際間傳播入侵的機會。例如美國白娥入侵亞洲,就是由于在二戰后,日本木材奇缺,美國原木大量傾銷日本,美國白蛾也就由此進入亞洲,進入中國;松材線蟲傳人中國、光肩星天牛(ALB)傳人美國等都是由于國際貿易而引起的。同時種苗產業國際化與國際交流頻繁更加快了病蟲的入侵與擴散。3防治生物入侵的技術措施
3.1清除
當某一物種初到新地時,試圖全面根除是可能的。這種手段雖然極端,但已經被南非的很多國家采用了。例如世界范圍內的鼠害,到目前為止,世界上有80多個島嶼已經清除了老鼠。但大多數情況下,試圖清除是行不通的。因為到目前為止,還沒有一個國家建立了有效的早期預告系統來報告入侵物種的到來,很少有相應的專門小組執行有效的根除計劃。而且,沒有一個國家建立了完整的數據系統來確定是否新引進了某一物種,并且這一物種是否有侵略性。然而,我們都知道,只有在發現及時,立即采用有效手段和全面參與的情況下才有可能根除入侵物種。所以這種措施在實施時有很大的局限性。
3.2防治對策
3.2.1實行全面檢疫,阻止外來種的偶然入侵
檢疫是為防止危險性有害生物傳出或傳人某個國家或地區所采取的預防性措施.14世紀中葉,歐洲的威尼斯共和國為阻止黑死病、霍亂、黃熱病等疫病傳人本國,對要求人境的外來船舶和人員采取了進港前一律在錨地停滯、隔離40d的防范措施,后來逐漸運用到阻止動植物外來種傳播方面,出現了動植物檢疫.1994年烏拉圭回合貿易談判最終達成的(實施動植物衛生檢疫措施協議),已成為一部國際檢疫法。1999年在昆明舉辦世界園藝博覽會期間,我國共檢疫國內外參展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包裝7件.截獲有害生物162批次,發現有害生物160多種,并進行了及時的處置。
3.2.2采取全面的生態評估和監測,防范引進品種的入侵
美國夏威夷為了消滅害蟲,從非洲南部引進了一種玫瑰色蝸牛,誰知55年后,它競將15—20種土生土長的蝸?;锇橄麥绲酶筛蓛魞?。為了改善牧草的營養結構,美國西部引進了纖維含量較高的胡枝于,結果它瘋狂地繁殖、蔓延,致使原本能養活9萬頭奶牛的牧場寸草不生,最后被荒棄不用。在中國的海南、廣西和云南南部大面積種植的巴西橡膠林,種植面積最大時達到1億株,40多萬公頃。大面積的天然林被毀,代之以巴西橡膠占絕對優勢、土壤板結、物種多樣性匠乏的生態系統。
所以這些出于良好愿望導致的災難性后果提示人們,在進行人為引種前必須認真作好全面的生態評估,并進行引種后的跟蹤監測。
3.2.1化學防治
對外來物種的化學防治(包括誘餌、驅趕劑和毒藥)通常被認為不可取,因為眾所周知的廣譜殺蟲劑對環境和人類健康的影響。但據美國國會透露,有一些新型化學殺蟲劑只對某一種或幾種害蟲起作用,不會影響人類健康。但是,這些化學殺蟲劑非常貴,而且需要反復使用,易使害蟲產生抗藥性。所以化學防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2機械防治
機械防治有些時候是可行的。例如,在佛羅里達,手工除蝸牛就是根除非洲大蝸牛時使用的方法。然而,大多數外來物種無法用機械防治(如小昆蟲和地穴動物),而且,機械設備的成本很高,對于發展中國家來說不可想象。
關鍵詞:生物入侵;防治對策
外來入侵物種是指從自然分布區通過有意或無意的人為活動而被引入、在當地的自然或半自然生態系統中形成了自我再生能力、給當地的生態系統或景觀造成明顯的損害或影響的物種。
這些入侵物種瘋長成災,侵入草場、林地和荒地,很快形成單種優勢群落,導致原有植物群落的衰退。外來入侵種在當地定植、擴展并產生一定影響的過程或現象稱為生物入侵。它關系到經濟、社會發展,影響人類健康、農業潛力、生態系統平衡、生物多樣性保護,并且隨著全球性貿易的發展、對外開放、全球變化以及土地使用模式的改變會愈發嚴重。
1.外來生物入侵現狀
據統計,美國每年因生物入侵造成的經濟損失高達1500億美元,印度每年的損失為1300億美元,南非為800億美元。這些外來生物的入侵給生態環境、生物多樣性和社會經濟造成巨大危害,僅對我國農林業造成的直接經濟損失每年就高達574億元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我國一直是深受外來有害生物危害的國家。棉花枯黃萎病20世紀40年代初從美國入侵我國,現已發生266.67萬hm2,每年至少損失皮棉10萬t。近20年來,隨著國際交往的不斷增加,已難以準確回答到底有多少外來物種傳入我國,有多少已建立種群并帶來危害。我國對外來入侵種類的調查始于20世紀90年代中期。依據文獻資料對農田、牧場、水域等生境的植物進行了初步統計,發現至少有58種外來植物對我國農林業帶來了危害。
自20世紀80年代以來,隨著外來人侵動植物危害日益猖獗,我國加緊了防治工作。對外來害蟲松材線蟲、濕地松粉蚧、美國白蛾、稻水象甲和美洲斑潛蠅以及外來有害植物水花生、水葫蘆、脈草和紫莖澤蘭采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前國家針對外來人侵種沒有制訂具體的預防、控制和管理條例,各地在防治這些入侵物種時缺乏必要的技術指導和統一協調,雖然投入了大量的人力和資金,但有的防效并不理想。已傳人的入侵物種繼續擴散危害,新的危險性入侵物種不斷出現并構成潛在威脅。
1.1生物入侵造成嚴重的經濟損失
生物入侵倍受各國政府關注的首要原因是它造成的巨大經濟損失.光肩星天牛是原產于亞洲的極具破壞性的林木蛀干害蟲.隨著國際貿易的發展,該種害蟲隨木質包裝材料進入美國.到1998年8月,它已在加利福尼亞、佛羅里達、紐約、華盛頓等14個州的倉庫中校發現,在芝加哥、紐約等地的野外也發現了該物種.光肩星天牛在美國沒有已知天敵,會對美國遍地種植的楓樹和果樹造成危害.如果它在美國得以長期繁衍,造成的經濟損失將高達1380億美元。僅美國每年因外來種入侵造成的經濟損失就近1370億美元.
1.2生物入侵造成嚴重的生態破壞和生物污染
大部分外來物種成功入侵后大爆發,生長難以控制,造成嚴重的生物污染,對生態系統造成不可逆轉的破壞。比如,原產南美洲的水葫蘆現已遍布華北、華東、華中、華南的河湖水塘,瘋長成災,嚴重破壞水生生態系統的結構和功能,導致大量水生動植物的死亡。更可怕的是許多入侵物種,在新的環境中可能出現基因突變,造成嚴重的生物污染。
1.3生物入侵直接威脅到人類的健康與安全
如1991年美洲爆發的霍亂,很可能是由于外來船只受到污染的水傾倒在秘魯港所引起的。這次霍亂使100多萬人受到感染,約1萬人死亡;脈草、三裂葉脈草現已分布在我國東北、華北、華東和華中的15個省市,它的花粉就是引起人類花粉過敏的主要病原物;“瘋牛病”最早于1986年在英國發現??茖W家推測,可能是病?;虿⊙虻氖w被加工成了動物飼料,從而引起疾病大規模傳播。1996年3月,英國政府正式承認瘋牛病有可能傳染給人。
1.4生物入侵導致生物多樣性的喪失
在過去的幾十年中,對生態環境的破壞和化學污染引起的生物多樣性的喪失引起了各國科學家的重視,但最近幾年生物入侵對多樣性的影響又成為一個主要的問題。入侵物種破壞了復雜的生態系統,降低了生物多樣性,使瀕危動植物受到侵害,外來物種中的動植物與本地種雜交,改變了當地的遺傳多樣性與完整性。參加第五屆生物多樣化公約締約國大會的專家們警告說,外來物種給生物多樣化造成的破壞,其嚴重程度僅次于生物生存環境的縮小和喪失。比如,原產中美洲的紫莖澤蘭已遍布我國西南大部分地區,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵導致生態災害頻繁爆發,對農林業造成嚴重損害。近年來,松材線蟲、濕地松粉階、美國白蛾等森林入侵害蟲嚴重發生與危害的面積,每年達150萬hm2;稻水象甲、非洲大蝸牛、美洲斑潛蠅等農業入侵害蟲每年超過140萬hm2;脈草、飛機草、水葫蘆、大米草等肆意蔓延,對本地生物多樣性和農業生產造成了巨大威脅,已經到了難以控制的局面。
2生物入侵危害產生的原因
2.1盲目引種
并不是所有的物種遷移或引入都會產生危害,而且許多新品種的引入確實解決了生產生活中的實際問題。例如:1859-1900年間,澳大利亞筆尾松鼠被引入新西蘭,就成為了新西蘭毛皮業的財富之源;然而,大多數的引種在帶來經濟效益的同時,卻給人類帶來了更大的災難。例如,20世紀50年代我國引入水葫蘆,主要是為豬提供飼料的。隨著飼料工業的發展和生豬喂養方式的改變,再采用含水量高、食用成分少的水葫蘆飼料,其投入與產出已經不成正比,于是昔日人人爭搶的水葫蘆,如今便異化成了避之不及的環境公害。專家認為盲目引種是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋業
一是海洋垃圾:隨廢棄的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南極洲和一些熱帶島嶼進犯,并對當地的物種造成威脅。據海洋生物學家表示,軟體動物、蛀船蟲、珊瑚蟲這些寄居類動物如今正附著在漂浮的垃圾上漂進新的地區,對那些地區的物種造成危害,并開始改變那里脆弱的生態系統。海洋生物學家巴恩斯表示,能使海水結冰的溫度可能是阻擋外來物種入侵南極洲的主要屏障,而如果全球氣候變暖削弱了阻擋外來生物的天然海水屏障,情況就將更加嚴重。二是海洋壓艙水的排放:20世紀初,壓艙水代替了固體壓艙物,這無意中為水生生物在世界范圍內的散布提供了極大的便利。輪船變成了一個滿載各種微型生物的“水族箱”,它們在世界范圍內輸送貨物時,不斷地運輸和儲存這些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越來越多的與壓艙水直接相關的異地種侵入事件在20世紀的最近幾十年里時有發生。
2.3旅游業
很多的物種入侵是由于旅游者的攜帶而引起的,游客從全球各地帶來各種的物種,其中就包括有異地的植物、動物、微生物。這些物種被游客有意無意地留在當地的生存環境中,對當地的生物入侵起到了不可忽視的作用。
2.4國際貿易
最近10余年來,隨著全球貿易額的不斷增加、國際運輸的集裝箱化和車船飛機的速度加快及大型化,促進了鮮活植物產品貿易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,從而提高了有害生物在國際間傳播入侵的機會。例如美國白娥入侵亞洲,就是由于在二戰后,日本木材奇缺,美國原木大量傾銷日本,美國白蛾也就由此進入亞洲,進入中國;松材線蟲傳人中國、光肩星天牛(ALB)傳人美國等都是由于國際貿易而引起的。同時種苗產業國際化與國際交流頻繁更加快了病蟲的入侵與擴散。3防治生物入侵的技術措施
3.1清除
當某一物種初到新地時,試圖全面根除是可能的。這種手段雖然極端,但已經被南非的很多國家采用了。例如世界范圍內的鼠害,到目前為止,世界上有80多個島嶼已經清除了老鼠。但大多數情況下,試圖清除是行不通的。因為到目前為止,還沒有一個國家建立了有效的早期預告系統來報告入侵物種的到來,很少有相應的專門小組執行有效的根除計劃。而且,沒有一個國家建立了完整的數據系統來確定是否新引進了某一物種,并且這一物種是否有侵略性。然而,我們都知道,只有在發現及時,立即采用有效手段和全面參與的情況下才有可能根除入侵物種。所以這種措施在實施時有很大的局限性。
3.2防治對策
3.2.1實行全面檢疫,阻止外來種的偶然入侵
檢疫是為防止危險性有害生物傳出或傳人某個國家或地區所采取的預防性措施.14世紀中葉,歐洲的威尼斯共和國為阻止黑死病、霍亂、黃熱病等疫病傳人本國,對要求人境的外來船舶和人員采取了進港前一律在錨地停滯、隔離40d的防范措施,后來逐漸運用到阻止動植物外來種傳播方面,出現了動植物檢疫.1994年烏拉圭回合貿易談判最終達成的(實施動植物衛生檢疫措施協議),已成為一部國際檢疫法。1999年在昆明舉辦世界園藝博覽會期間,我國共檢疫國內外參展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包裝7件.截獲有害生物162批次,發現有害生物160多種,并進行了及時的處置。
3.2.2采取全面的生態評估和監測,防范引進品種的入侵
美國夏威夷為了消滅害蟲,從非洲南部引進了一種玫瑰色蝸牛,誰知55年后,它競將15—20種土生土長的蝸?;锇橄麥绲酶筛蓛魞?。為了改善牧草的營養結構,美國西部引進了纖維含量較高的胡枝于,結果它瘋狂地繁殖、蔓延,致使原本能養活9萬頭奶牛的牧場寸草不生,最后被荒棄不用。在中國的海南、廣西和云南南部大面積種植的巴西橡膠林,種植面積最大時達到1億株,40多萬公頃。大面積的天然林被毀,代之以巴西橡膠占絕對優勢、土壤板結、物種多樣性匠乏的生態系統。
所以這些出于良好愿望導致的災難性后果提示人們,在進行人為引種前必須認真作好全面的生態評估,并進行引種后的跟蹤監測。
3.2.1化學防治
對外來物種的化學防治(包括誘餌、驅趕劑和毒藥)通常被認為不可取,因為眾所周知的廣譜殺蟲劑對環境和人類健康的影響。但據美國國會透露,有一些新型化學殺蟲劑只對某一種或幾種害蟲起作用,不會影響人類健康。但是,這些化學殺蟲劑非常貴,而且需要反復使用,易使害蟲產生抗藥性。所以化學防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2機械防治
機械防治有些時候是可行的。例如,在佛羅里達,手工除蝸牛就是根除非洲大蝸牛時使用的方法。然而,大多數外來物種無法用機械防治(如小昆蟲和地穴動物),而且,機械設備的成本很高,對于發展中國家來說不可想象。
關鍵詞:生物入侵;防治對策
外來入侵物種是指從自然分布區通過有意或無意的人為活動而被引入、在當地的自然或半自然生態系統中形成了自我再生能力、給當地的生態系統或景觀造成明顯的損害或影響的物種。
這些入侵物種瘋長成災,侵入草場、林地和荒地,很快形成單種優勢群落,導致原有植物群落的衰退。外來入侵種在當地定植、擴展并產生一定影響的過程或現象稱為生物入侵。它關系到經濟、社會發展,影響人類健康、農業潛力、生態系統平衡、生物多樣性保護,并且隨著全球性貿易的發展、對外開放、全球變化以及土地使用模式的改變會愈發嚴重。
1.外來生物入侵現狀
據統計,美國每年因生物入侵造成的經濟損失高達1500億美元,印度每年的損失為1300億美元,南非為800億美元。這些外來生物的入侵給生態環境、生物多樣性和社會經濟造成巨大危害,僅對我國農林業造成的直接經濟損失每年就高達574億元。而生物入侵的危害又是多方面的。
我國一直是深受外來有害生物危害的國家。棉花枯黃萎病20世紀40年代初從美國入侵我國,現已發生266.67萬hm2,每年至少損失皮棉10萬t。近20年來,隨著國際交往的不斷增加,已難以準確回答到底有多少外來物種傳入我國,有多少已建立種群并帶來危害。我國對外來入侵種類的調查始于20世紀90年代中期。依據文獻資料對農田、牧場、水域等生境的植物進行了初步統計,發現至少有58種外來植物對我國農林業帶來了危害。
自20世紀80年代以來,隨著外來人侵動植物危害日益猖獗,我國加緊了防治工作。對外來害蟲松材線蟲、濕地松粉蚧、美國白蛾、稻水象甲和美洲斑潛蠅以及外來有害植物水花生、水葫蘆、脈草和紫莖澤蘭采取了一系列有效的防治措施,并取得了不同程度的效果,但由于目前國家針對外來人侵種沒有制訂具體的預防、控制和管理條例,各地在防治這些入侵物種時缺乏必要的技術指導和統一協調,雖然投入了大量的人力和資金,但有的防效并不理想。已傳人的入侵物種繼續擴散危害,新的危險性入侵物種不斷出現并構成潛在威脅。
1.1生物入侵造成嚴重的經濟損失
生物入侵倍受各國政府關注的首要原因是它造成的巨大經濟損失.光肩星天牛是原產于亞洲的極具破壞性的林木蛀干害蟲.隨著國際貿易的發展,該種害蟲隨木質包裝材料進入美國.到1998年8月,它已在加利福尼亞、佛羅里達、紐約、華盛頓等14個州的倉庫中校發現,在芝加哥、紐約等地的野外也發現了該物種.光肩星天牛在美國沒有已知天敵,會對美國遍地種植的楓樹和果樹造成危害.如果它在美國得以長期繁衍,造成的經濟損失將高達1380億美元。僅美國每年因外來種入侵造成的經濟損失就近1370億美元.
1.2生物入侵造成嚴重的生態破壞和生物污染
大部分外來物種成功入侵后大爆發,生長難以控制,造成嚴重的生物污染,對生態系統造成不可逆轉的破壞。比如,原產南美洲的水葫蘆現已遍布華北、華東、華中、華南的河湖水塘,瘋長成災,嚴重破壞水生生態系統的結構和功能,導致大量水生動植物的死亡。更可怕的是許多入侵物種,在新的環境中可能出現基因突變,造成嚴重的生物污染。
1.3生物入侵直接威脅到人類的健康與安全
如1991年美洲爆發的霍亂,很可能是由于外來船只受到污染的水傾倒在秘魯港所引起的。這次霍亂使100多萬人受到感染,約1萬人死亡;脈草、三裂葉脈草現已分布在我國東北、華北、華東和華中的15個省市,它的花粉就是引起人類花粉過敏的主要病原物;“瘋牛病”最早于1986年在英國發現。科學家推測,可能是病?;虿⊙虻氖w被加工成了動物飼料,從而引起疾病大規模傳播。1996年3月,英國政府正式承認瘋牛病有可能傳染給人。
1.4生物入侵導致生物多樣性的喪失
在過去的幾十年中,對生態環境的破壞和化學污染引起的生物多樣性的喪失引起了各國科學家的重視,但最近幾年生物入侵對多樣性的影響又成為一個主要的問題。入侵物種破壞了復雜的生態系統,降低了生物多樣性,使瀕危動植物受到侵害,外來物種中的動植物與本地種雜交,改變了當地的遺傳多樣性與完整性。參加第五屆生物多樣化公約締約國大會的專家們警告說,外來物種給生物多樣化造成的破壞,其嚴重程度僅次于生物生存環境的縮小和喪失。比如,原產中美洲的紫莖澤蘭已遍布我國西南大部分地區,原有植物群落迅速衰退、消失。另外,生物入侵導致生態災害頻繁爆發,對農林業造成嚴重損害。近年來,松材線蟲、濕地松粉階、美國白蛾等森林入侵害蟲嚴重發生與危害的面積,每年達150萬hm2;稻水象甲、非洲大蝸牛、美洲斑潛蠅等農業入侵害蟲每年超過140萬hm2;脈草、飛機草、水葫蘆、大米草等肆意蔓延,對本地生物多樣性和農業生產造成了巨大威脅,已經到了難以控制的局面。
2生物入侵危害產生的原因
2.1盲目引種
并不是所有的物種遷移或引入都會產生危害,而且許多新品種的引入確實解決了生產生活中的實際問題。例如:1859-1900年間,澳大利亞筆尾松鼠被引入新西蘭,就成為了新西蘭毛皮業的財富之源;然而,大多數的引種在帶來經濟效益的同時,卻給人類帶來了更大的災難。例如,20世紀50年代我國引入水葫蘆,主要是為豬提供飼料的。隨著飼料工業的發展和生豬喂養方式的改變,再采用含水量高、食用成分少的水葫蘆飼料,其投入與產出已經不成正比,于是昔日人人爭搶的水葫蘆,如今便異化成了避之不及的環境公害。專家認為盲目引種是造成生物入侵的最主要的原因。
2.2海洋業
一是海洋垃圾:隨廢棄的塑料和其他人造垃圾漂浮的海洋生物每天都在向南極洲和一些熱帶島嶼進犯,并對當地的物種造成威脅。據海洋生物學家表示,軟體動物、蛀船蟲、珊瑚蟲這些寄居類動物如今正附著在漂浮的垃圾上漂進新的地區,對那些地區的物種造成危害,并開始改變那里脆弱的生態系統。海洋生物學家巴恩斯表示,能使海水結冰的溫度可能是阻擋外來物種入侵南極洲的主要屏障,而如果全球氣候變暖削弱了阻擋外來生物的天然海水屏障,情況就將更加嚴重。二是海洋壓艙水的排放:20世紀初,壓艙水代替了固體壓艙物,這無意中為水生生物在世界范圍內的散布提供了極大的便利。輪船變成了一個滿載各種微型生物的“水族箱”,它們在世界范圍內輸送貨物時,不斷地運輸和儲存這些水生生物。由于一些尚不清楚的原因,越來越多的與壓艙水直接相關的異地種侵入事件在20世紀的最近幾十年里時有發生。
2.3旅游業
很多的物種入侵是由于旅游者的攜帶而引起的,游客從全球各地帶來各種的物種,其中就包括有異地的植物、動物、微生物。這些物種被游客有意無意地留在當地的生存環境中,對當地的生物入侵起到了不可忽視的作用。
2.4國際貿易
最近10余年來,隨著全球貿易額的不斷增加、國際運輸的集裝箱化和車船飛機的速度加快及大型化,促進了鮮活植物產品貿易,也最大程度地增加了有害生物存活的可能性,從而提高了有害生物在國際間傳播入侵的機會。例如美國白娥入侵亞洲,就是由于在二戰后,日本木材奇缺,美國原木大量傾銷日本,美國白蛾也就由此進入亞洲,進入中國;松材線蟲傳人中國、光肩星天牛(ALB)傳人美國等都是由于國際貿易而引起的。同時種苗產業國際化與國際交流頻繁更加快了病蟲的入侵與擴散。
3防治生物入侵的技術措施
3.1清除
當某一物種初到新地時,試圖全面根除是可能的。這種手段雖然極端,但已經被南非的很多國家采用了。例如世界范圍內的鼠害,到目前為止,世界上有80多個島嶼已經清除了老鼠。但大多數情況下,試圖清除是行不通的。因為到目前為止,還沒有一個國家建立了有效的早期預告系統來報告入侵物種的到來,很少有相應的專門小組執行有效的根除計劃。而且,沒有一個國家建立了完整的數據系統來確定是否新引進了某一物種,并且這一物種是否有侵略性。然而,我們都知道,只有在發現及時,立即采用有效手段和全面參與的情況下才有可能根除入侵物種。所以這種措施在實施時有很大的局限性。
3.2防治對策
3.2.1實行全面檢疫,阻止外來種的偶然入侵
檢疫是為防止危險性有害生物傳出或傳人某個國家或地區所采取的預防性措施.14世紀中葉,歐洲的威尼斯共和國為阻止黑死病、霍亂、黃熱病等疫病傳人本國,對要求人境的外來船舶和人員采取了進港前一律在錨地停滯、隔離40d的防范措施,后來逐漸運用到阻止動植物外來種傳播方面,出現了動植物檢疫.1994年烏拉圭回合貿易談判最終達成的(實施動植物衛生檢疫措施協議),已成為一部國際檢疫法。1999年在昆明舉辦世界園藝博覽會期間,我國共檢疫國內外參展植物763批次、683140株,草坪165279m2,肥料8100kg,木包裝7件.截獲有害生物162批次,發現有害生物160多種,并進行了及時的處置。
3.2.2采取全面的生態評估和監測,防范引進品種的入侵
美國夏威夷為了消滅害蟲,從非洲南部引進了一種玫瑰色蝸牛,誰知55年后,它競將15—20種土生土長的蝸?;锇橄麥绲酶筛蓛魞簟榱烁纳颇敛莸臓I養結構,美國西部引進了纖維含量較高的胡枝于,結果它瘋狂地繁殖、蔓延,致使原本能養活9萬頭奶牛的牧場寸草不生,最后被荒棄不用。在中國的海南、廣西和云南南部大面積種植的巴西橡膠林,種植面積最大時達到1億株,40多萬公頃。大面積的天然林被毀,代之以巴西橡膠占絕對優勢、土壤板結、物種多樣性匠乏的生態系統。
所以這些出于良好愿望導致的災難性后果提示人們,在進行人為引種前必須認真作好全面的生態評估,并進行引種后的跟蹤監測。
3.2.1化學防治
對外來物種的化學防治(包括誘餌、驅趕劑和毒藥)通常被認為不可取,因為眾所周知的廣譜殺蟲劑對環境和人類健康的影響。但據美國國會透露,有一些新型化學殺蟲劑只對某一種或幾種害蟲起作用,不會影響人類健康。但是,這些化學殺蟲劑非常貴,而且需要反復使用,易使害蟲產生抗藥性。所以化學防治也只是在一定的程度上才有效可取。
3.2.2機械防治
機械防治有些時候是可行的。例如,在佛羅里達,手工除蝸牛就是根除非洲大蝸牛時使用的方法。然而,大多數外來物種無法用機械防治(如小昆蟲和地穴動物),而且,機械設備的成本很高,對于發展中國家來說不可想象。
3.2.3生物防治
無論是從生態角度還是經濟角度,生物防治被認為是繼化學防治和機械防治之后最有吸引力的方法?,F在我國泛濫的水葫蘆,生物學家也找到了一種水葫蘆的天敵——象甲。專家在實驗室中發現:被放置了象甲的水葫蘆,植株明顯變小、葉子變小、莖干變細、分支減少,水葫蘆的整個生長過程受到抑制。但象甲吃完水葫蘆后,是否還會去吃其他的植物,是否會造成再次“引狠人室”?然而,生物防治確實是目前生物學家想到的最合理的方法,當然它的很多方面仍然需要做進一步的研究。
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1.1菌根共生對外來植物入侵的促進作用
菌根共生體在強化植物個體對環境的適應性、提高植物營養水平以及塑造植物種群和群落結構與動態等方面均起著重要的調節作用.在菌根菌與植物相互作用過程中,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為植物提供氮和磷等營養,提高植物對環境中水的利用效率,增強植物對一些病原微生物侵染的抗性.因此,外來植物若能與入侵地的菌根菌形成共生體,將大大提升其入侵潛力.目前的研究表明,菌根共生可能是促進外來植物成功入侵的一個重要原因.如NI-JJER等在研究烏桕(Sapiumsebiferum)成功入侵的機理時發現,與土著植物相比,其根系中的叢枝菌根真菌(Arbuscularmycorrhizafungi,AMF)是提高烏桕生長率、促進其進一步入侵溫帶濕地系統的重要原因.HARNER等研究了AMF在斑點矢車菊(Cen-taureastoebe)入侵過程中的重要性,結果發現AMF極大地促進了斑點矢車菊對氮的吸收,從而有利于其在河漫灘地的泛濫生長.目前,AMF在外來植物入侵中的作用已被大量試驗證實.如楊如意等認為菌根真菌在加拿大一枝黃花(Solidagocanadensis)入侵過程中起著關鍵作用.MARLER等對入侵美國西北部草地的斑點矢車菊的研究揭示:外來植物如能與AMF形成共生體大大提高了其入侵潛力.FUMANAL等在研究從北美傳入法國的豚草(Ambrosiaartemisiifolia)時發現,接種其根系中的AMF顯著增加了豚草的株高、基莖、葉片數、根生物量干重、地上生物量干重以及總生物量干重,從而進一步促進其入侵.為了說明菌根共生如何促進外來植物入侵的機理問題,CAR-EY等采用同位素標記的方法研究了菌根共生對斑點矢車菊與本土植物愛達荷狐茅(Festucaidahoen-sis)的營養競爭關系,結果表明,菌根菌通過地下菌絲網絡將碳水化合物由本土植物愛達荷狐茅向斑點矢車菊進行轉運,進而抑制了愛達荷狐茅的生長,促進了斑點矢車菊的入侵,但此機制是否適合于其他入侵植物尚不清楚.此外,有研究發現,本地植物與菌根菌之間存在碳素競爭,從而抑制了本地植物的生長.那么菌根菌是否對入侵植物也具有負反饋作用還需要大量的實驗證明.總體而言,目前關于入侵植物與菌根菌相互關系的研究大多采用溫室盆栽試驗,所以仍需大量的野外證據來支持.
1.2固氮微生物共生對外來植物入侵的促進作用
土壤氮是決定生態系統穩定性的最重要因素之一.研究表明,外來固氮植物通過與土壤中的固氮微生物共生,顯著提高了入侵地土壤氮的含量與可獲得性,進而提高了入侵種類的豐富度.火樹(Myricafaya)是生長于大西洋加那利群島上的一種能共生固氮的木本植物,該植物侵入夏威夷后,與土壤放線菌Frankia共生,其每年所固定的氮是本地植物固氮量的4倍,為其進一步入侵創造了有利的土壤條件.XU等在研究入侵中國西南部的外來植物紫莖澤蘭(Ageratinaadenophora)的根際土壤特性和固氮細菌群落時發現,重度入侵地土壤的土壤肥力、固氮細菌數量和種類多樣性顯著高于輕度入侵和非入侵地.牛紅榜等的研究結果亦顯示外來植物紫莖澤蘭重度入侵區土壤中氮元素的含量和土壤中自生固氮菌的數量都顯著高于輕度入侵區和未入侵區.YELENIK等比較了黃羽扇豆(Lupinusluteus)和金環相思樹(Acaciasaligna)2種外來共生固氮植物與入侵地土壤氮循環之間的關系,結果表明:2種外來植物均顯著提高了土壤中植物的可獲得性氮含量,進而有利于其進一步入侵.然而固氮植物入侵對土壤氮可獲得性的影響不僅取決于其本身的生物學特性,還與被入侵生態系統的生境特征等因素有關.如入侵南非的豆科金合歡屬植物金環相思樹和海岸金合歡(Acaciacyclops),在養分充足的土壤中氮礦化速率加快,而在貧瘠土壤中卻沒有.此外,外來固氮植物與入侵地土壤根瘤菌共生要比與本土根瘤菌共生更有利于其生長.如PARKER等對由美國入侵到北澳大利亞的含羞草(Mimosapigra)的根瘤菌進行分類鑒定,結果發現,入侵的含羞草中一些根瘤菌品系完全不同于生長于美國本土的含羞草根瘤菌品系,且這些澳大利亞根瘤菌品系對含羞草的入侵具有明顯的促進作用.綜上,固氮微生物能提高入侵地土壤中氮的含量與可獲得性,創造出有利于外來入侵植物生長的土壤微環境,促進外來植物成功入侵.
1.3土壤病原微生物的釋放有利于外來植物入侵
盡管“天敵逃避假說”遭遇了一些研究的挑戰,認為入侵植物逃避天敵不一定會提高入侵植物對群落的破壞作用,因而“天敵逃避假說”可能不是外來植物成功入侵的重要機制.然而,該假說目前仍然是最能解釋外來植物成功入侵的重要機制之一.該假說認為外來植物的成功入侵是因為其在入侵地成功逃避了本土的天敵(主要指食草性動物),從而充分發揮了其潛在的競爭優勢.最近的研究進一步認為外來入侵植物逃避的天敵還包括原產地的土壤病原菌、寄生蟲、食根性原生動物等微生物.KLIRONOMOS通過接種病原體進入滅菌與未滅菌的土壤來研究入侵植物和本土植物的生長與病原體侵染的關系,結果表明,土壤病原微生物對本土植物具有負反饋作用.CALLAWAY等研究了入侵植物斑點矢車菊在本土與入侵地土壤上的生長與土壤微生物群落總體作用之間的關系,發現在未滅菌的本土土壤上栽培斑點矢車菊,其生長速度明顯低于滅菌的本土土壤,而斑點矢車菊栽培在入侵的未滅菌的北美土壤上,其生長速度明顯地高于滅菌的土壤.由此推測:本土土壤病原微生物的侵染對斑點矢車菊的生長具有負反饋作用,而在入侵地由于缺乏相應的土壤病原微生物,斑點矢車菊的入侵更容易.VANDERPUTTEN等在研究入侵博茨瓦納共和國稀樹干草原的印度蒺藜草(Cenchrusbiflorus)時指出,逃避本土土壤病原微生物也許是其成功入侵的原因.“天敵逃避假說”是基于扎實的生態學理論提出的,但該假說也有自身的局限性.BECKSTEAD等在研究入侵美國加州的歐洲海濱草(Ammophilaare-naria)時發現,入侵地與原產地的土壤微生物對歐洲海濱草的生長均表現為負反饋作用.也有研究表明,入侵植物在入侵地可以通過富集對本地植物有害的土壤病原菌來影響本地植物的生長,從而成功入侵.如MANGLA等[52]發現入侵印度的飛機草(Chromo-laenaodorata)可以富集入侵地土壤生態系統中的土傳致病真菌-半裸鐮刀菌(Fusariumsemitectum),抑制本地植物生長,促進其成功入侵.
1.4土壤微生物群落總體結構的改變促進外來植物進一步入侵
在土壤總群落結構與功能水平上,土壤微生物群落組成與地上植物群落組成密切相關.外來植物入侵常常導致本土植物群落組成劇烈改變,進而引起根系分泌物和凋落物的化學組成發生變化,最終使土壤微生物群落結構發生相應的演替,且改變后的土壤微生物群落有利于外來植物的進一步入侵.目前,關于土壤微生物群落與入侵植物相互作用的研究主要集中于以下2個方面:
(1)外來植物入侵與土壤微生物群落具體組成的關系.SI等在研究南美蟛蜞菊(Wedeliatrilobata)入侵程度與其根際土壤微生物群落結構的關系時,發現輕度和重度入侵顯著增加了南美蟛蜞菊根際土壤真菌群落的豐富度,而對細菌群落未造成明顯影響.此外,南美蟛蜞菊的入侵也對參與土壤氮循環的微生物群落結構產生了明顯影響.KOURTEV等研究了日本小檗(Ber-beristhunbergii)和柔枝莠竹(Microstegiumvimineum)的入侵對土壤微生物群落結構的影響,結果表明2種植物的入侵顯著改變了土壤微生物的群落結構,尤其是代表細菌與菌根菌的脂肪酸含量均隨著入侵的深入顯著提高.BATTEN等研究了外來植物黃矢車菊(Centaureasolstitialis)和鉤刺山羊草(Aegilopstri-uncialis)與土壤微生物群落結構的關系,發現植物入侵顯著提高了土壤硫還原細菌、硫氧化細菌等的脂肪酸含量.此外,我國學者對紫莖澤蘭和薇甘菊(Mika-niamicrantha)的研究也得到了類似的結論.
(2)外來植物入侵與土壤微生物群落多樣性的關系.外來植物之所以能成功入侵是因為其能夠促進根際土壤微生物群落結構的演替,進而創造出有利于自身生長的土壤微環境,從而加快了入侵進程.DUDA等和LI等的研究表明,鹽生草(Halogetonglomeratus)和薇甘菊入侵均顯著提高了土壤微生物群落的功能多樣性.針對土壤微生物群落結構多樣性,祖元剛等研究了喜樹(Camptothecaacu-minata)替代紫莖澤蘭過程中根際微生物的群落特征,結果表明,紫莖澤蘭的入侵顯著提高了土壤真核微生物群落的多樣性,對細菌多樣性沒有明顯的影響.這些研究結果的差異一方面可能與采用的研究方法有關,另一方面也可能與研究的入侵植物種類有關.
1.5土壤微生物群落功能改變對外來植物進一步入侵的作用差異
土壤微生物群落的功能主要表現在對有機物的礦化作用和無機物的轉化,并由此影響著土壤營養的可獲得性,而土壤營養的可獲得性又直接影響著植物的個體生長和種群或群落動態.現有研究表明,外來植物有選擇地改變土壤微生物群落的某種功能可能是其成功入侵的重要機制之一.如BAJPAI等證實:與非入侵地土壤相比,紫莖澤蘭入侵地土壤具有較高的微生物活性和速效氮含量,對紫莖澤蘭生物量積累具有積極的作用.LORENZO等發現,銀荊(Acaciadealbata)的入侵使土壤碳、氮和可交換磷含量持續增加,從而為銀荊的進一步入侵創造了有利的土壤營養條件.SUN等發現,紫莖澤蘭的重度入侵顯著增加了土壤總磷和硝態氮含量.EHRENFELD等分別研究了入侵植物日本小檗和柔枝莠竹對土壤微生物群落功能的影響,結果表明,伴隨著植物入侵,土壤總氮的礦化作用和硝化作用均顯著提高,從而為植物的進一步入侵創造了有利的營養條件.不同入侵植物對土壤微生物功能的影響不盡相同,如EVANS等研究了旱雀麥(Bromustectorum)入侵對草地氮素營養動態的影響,結果表明,旱雀麥通過提高氮素在植物體中的滯留量而降低了土壤氮的可獲得性,從而降低了土壤總氮的礦化速率.DRENOVSKY等研究了鉤刺山羊草入侵與土壤營養循環之間的關系,結果表明,植物入侵顯著降低了入侵土壤中碳與氮的循環.這些研究結果的差異一方面可能與研究的入侵植物種類有關,另一方面也可能與入侵生境有關.因此,今后要擴大外來植物種的研究范圍,探索不同物種入侵與土壤微生物群落的功能關系,為揭示入侵機理提供更多的證據.
2植物入侵的內生菌生態學機制
植物內生菌(endophyte)泛指那些在其生活史中的某一段時期寄居在植物體內,對植物組織沒有引起明顯病害癥狀的微生物,包括那些對宿主暫時沒有傷害的潛伏性病原菌、菌根菌以及營表面生的腐生微生物.植物內生菌可增強宿主的抗逆性、抗病性、抗蟲性、提高植物的生產力,以及對其他植物的排斥性等,但大多數研究都是針對本土植物進行的.近年來,研究者開始從內生菌的角度研究外來植物成功入侵的相關機理.有研究證明,內生菌能夠增強入侵植物的入侵性,如SHIPUNOV等發現,入侵北美草原的斑點矢車菊體內定居了多種內生真菌,并且部分內生真菌直接提高了斑點矢車菊在入侵地的競爭力,進而增強其入侵性.ASCHEHOUG等研究了內生真菌對入侵植物斑點矢車菊化感作用的影響,發現感染內生真菌的斑點矢車菊對本土植物(Koeleriamacrantha)的化感強度很高,感染數是沒感染數的2倍多,從而進一步提高了斑點矢車菊的競爭能力.此外,假高粱(Sorghumhalepense)體內定居多種內生固氮細菌,這些內生固氮細菌的存在進一步提高了土壤中堿金屬(Ca2+、Mg2+、K+、Na+)、微量元素(Zn2+、Fe3+、Cu+、Mn2+)以及可被利用的氮、磷元素的濃度,從而提高了假高粱的入侵能力.此外,人們還發現,內生菌的存在可以通過改變入侵植物的根際微生物群落結構來修飾其入侵性.如RUDGERS等發現內生真菌(Neotyphodiumcoenophialum)的存在提高了外來植物高羊茅(Loliumarundinaceum)根際微生物群落的多樣性,從而進一步促進其入侵.然而,人們也發現了一些相反的結果.如NEW-COMBE等發現斑點矢車菊體內的部分內生菌是病原菌,這些病原菌的存在抑制了斑點矢車菊種子的發芽、生長,并延緩其開花.不難看出,植物內生菌在外來植物入侵過程中可能起至關重要的作用,尤其是對入侵植物的促進作用.因此對入侵植物與其內生菌之間的相互作用開展深入研究可能會發現新的規律,為控制入侵植物提供新的解決途徑.
3入侵植物的微生物學機制研究面臨的問題
國內外關于外來植物入侵的微生物學機制研究也發揮了重要作用,但仍然存在一些問題:
(1)由于入侵植物的種類不同,與土壤微生物群落相互作用的過程與機理亦不盡相同,爭議仍然存在,目前很難提煉出具有普遍意義的結論;
(2)在外來植物入侵的過程中,入侵植物與入侵地土壤微生物間必然存在一定的營養競爭關系,這種競爭關系在外來植物入侵過程中究竟發揮了怎樣的作用,至今尚不明確;