第五章 外來物種入侵、擴散過程與機制

1、第五章第五章 外來物種入侵、擴外來物種入侵、擴散過程與機制散過程與機制v戰(zhàn)爭的敵人不是恐怖分子，而是一些外來的生物病害。形成生物污染，危害土著群落的生物多樣性并影響了農(nóng)業(yè)生產(chǎn)，造成了巨大的經(jīng)濟損失生物入侵是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭，正在世界范圍內(nèi)打響生物入侵是一場沒有硝煙的戰(zhàn)爭，正在世界范圍內(nèi)打響 隨著國際貿(mào)易的發(fā)展和人類交往的增加以及全球環(huán)境的變化，生物傳播、入侵、擴散的種類和數(shù)量在全球范圍內(nèi)呈現(xiàn)增加的趨勢。由外來種所導(dǎo)致的生物入侵已成為一個世界性的生態(tài)和經(jīng)濟問題。主要內(nèi)容主要內(nèi)容外來物種入侵過程與途徑外來物種入侵過程與途徑 影響外來物種入侵的因素影響外來物種入侵的因素21入侵生物學(xué)的核心科學(xué)問題

2、入侵生物學(xué)的核心科學(xué)問題3第一節(jié)第一節(jié) 外來物種入侵過程與途徑外來物種入侵過程與途徑v外來種（外來種（alien species）：指那些出現(xiàn)在）：指那些出現(xiàn)在其過去或現(xiàn)在的自然分布范圍及擴展?jié)摿σ馔馄溥^去或現(xiàn)在的自然分布范圍及擴展?jié)摿σ馔獾奈锓N、亞種或以下的分類單，包括所有可能的物種、亞種或以下的分類單，包括所有可能存活、繼而繁殖的部分、配子或繁殖體。存活、繼而繁殖的部分、配子或繁殖體。生物入侵生物入侵：原本生活在異國他鄉(xiāng)、通過非自然：原本生活在異國他鄉(xiāng)、通過非自然途徑遷移到新的生態(tài)環(huán)境中，并給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系途徑遷移到新的生態(tài)環(huán)境中，并給當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)和人類社會造成很大危害。統(tǒng)和人類社會造成很大危

3、害。 有益種：對生態(tài)系統(tǒng)有益的物種有益種：對生態(tài)系統(tǒng)有益的物種v入侵種（入侵種（invasive species）：那些對當(dāng)?shù)厣耗切Ξ?dāng)?shù)厣鷳B(tài)環(huán)境、生物多樣性、人類健康和經(jīng)濟發(fā)展造成態(tài)環(huán)境、生物多樣性、人類健康和經(jīng)濟發(fā)展造成危害的外來物種。危害的外來物種。入侵種入侵種一、外來物種入侵途徑一、外來物種入侵途徑外來物種入侵的途徑是多樣化外來物種入侵的途徑是多樣化自然入侵自然入侵人類無意間帶入人類運輸引起的意外入侵動植物園逃逸、人造物種釋放人為有意的引入自然入侵：紫莖澤蘭、飛機草、環(huán)頸鴿、自然入侵：紫莖澤蘭、飛機草、環(huán)頸鴿、美洲斑潛蠅美洲斑潛蠅4人類運輸引起意外入侵假高粱（假高粱（Sorghum

4、 halepense）吉普賽飛蛾吉普賽飛蛾人類無意間帶入小葉冷水花（小葉冷水花（Pilea microphylla）人類無意間帶入草胡椒（草胡椒（Peperomia pellucida）松材線蟲松材線蟲動植物園逃逸、人造物種釋放 圓圓葉葉牽牽牛牛海海州州常常山山人為有意的引入v中國從國外或外地引入優(yōu)良品種有著悠久的歷史。中國從國外或外地引入優(yōu)良品種有著悠久的歷史。現(xiàn)在種植、養(yǎng)殖單位幾乎都在從國外或外地引種，現(xiàn)在種植、養(yǎng)殖單位幾乎都在從國外或外地引種，其中大部分引種是以提高經(jīng)濟效益、觀賞和環(huán)保其中大部分引種是以提高經(jīng)濟效益、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)成為目的的，但是也有部

5、分種類，由于引種不當(dāng)成為有害物種。為有害物種。大米草保護沿海灘涂大米草保護沿海灘涂二、外來物種的入侵過程二、外來物種的入侵過程1、 外來種的引入外來種的引入 非本地種從遠距離以外的區(qū)域被引入到新的區(qū)域。在這個過程中，非本地種從遠距離以外的區(qū)域被引入到新的區(qū)域。在這個過程中，社會、經(jīng)濟的因素與生物因素同樣是至關(guān)重要的。社會、經(jīng)濟的因素與生物因素同樣是至關(guān)重要的。2、定居與成功地建立種群、定居與成功地建立種群 初期定居者總是少數(shù)。即使少數(shù)個體能夠找到配偶并且成功地進行初期定居者總是少數(shù)。即使少數(shù)個體能夠找到配偶并且成功地進行了繁殖，形成了一個小種群，這個小種群仍然面臨著很大的生存危了繁殖，形成了一

6、個小種群，這個小種群仍然面臨著很大的生存危機。這個階段是生物入侵過程種群發(fā)展的機。這個階段是生物入侵過程種群發(fā)展的瓶頸時期。3、時滯階段、時滯階段 生物入侵過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一個時滯階段。也就是說，在初始種群建生物入侵過程中經(jīng)常會出現(xiàn)一個時滯階段。也就是說，在初始種群建立以后，到種群的擴散和大爆發(fā)，往往經(jīng)歷一個較為漫長的時期。立以后，到種群的擴散和大爆發(fā)，往往經(jīng)歷一個較為漫長的時期。4、擴散及爆發(fā)、擴散及爆發(fā) 作為一個成功的入侵種，有能力造成顯著或嚴重的經(jīng)濟和生態(tài)影響，作為一個成功的入侵種，有能力造成顯著或嚴重的經(jīng)濟和生態(tài)影響，那么種群必須經(jīng)歷擴散及爆發(fā)，以達到高密度和大尺度的空間分布。那么種群

7、必須經(jīng)歷擴散及爆發(fā)，以達到高密度和大尺度的空間分布。 Williamson（1996）提出了一個）提出了一個“十分之一法則”（tens rule）第一次轉(zhuǎn)移引入引入第二次轉(zhuǎn)移建群建群第三次轉(zhuǎn)移入侵種入侵種第二節(jié)、影響外來物種入侵的因素第二節(jié)、影響外來物種入侵的因素v外來物種到達一個新地點是人類活動的直接和間外來物種到達一個新地點是人類活動的直接和間接的結(jié)果，其所入侵的生境通常是人類干擾比較接的結(jié)果，其所入侵的生境通常是人類干擾比較強的地方。由于外來物種的奠基種群強的地方。由于外來物種的奠基種群（founder population）常常很小，小種群）常常很小，小種群要能在高強度、高頻度干擾的生

8、境中存活，并實要能在高強度、高頻度干擾的生境中存活，并實現(xiàn)種群的增長、擴張，必須具有能應(yīng)付現(xiàn)種群的增長、擴張，必須具有能應(yīng)付環(huán)境、種環(huán)境、種群統(tǒng)計學(xué)和遺傳不確定性群統(tǒng)計學(xué)和遺傳不確定性的能力。的能力。外因外因內(nèi)因內(nèi)因一、影響外來物種入侵的外部因素一、影響外來物種入侵的外部因素光照光照水分水分土壤營養(yǎng)土壤營養(yǎng)金屬元素金屬元素新棲息地的干擾程度、群落新棲息地的干擾程度、群落生物多樣性、全球變化生物多樣性、全球變化全球變化全球變化v全球變化也促進了生物入侵的發(fā)生，從整個生物全球變化也促進了生物入侵的發(fā)生，從整個生物圈的角度來看，全球變化會使氣候帶發(fā)生改變，圈的角度來看，全球變化會使氣候帶發(fā)生改變，這

9、必然會改變物種與資源的分布區(qū)域，結(jié)果促進這必然會改變物種與資源的分布區(qū)域，結(jié)果促進入侵。入侵。全球變化全球變化v全球變化促進了生物入侵，反過來生物入侵在全全球變化促進了生物入侵，反過來生物入侵在全球范圍內(nèi)影響了生物群落的結(jié)構(gòu)與功能繼而反饋球范圍內(nèi)影響了生物群落的結(jié)構(gòu)與功能繼而反饋性的影響全球環(huán)境，因而全球變化對生物入侵的性的影響全球環(huán)境，因而全球變化對生物入侵的促進會對地球的環(huán)境產(chǎn)生長遠影響。促進會對地球的環(huán)境產(chǎn)生長遠影響。干擾體系干擾體系的變遷的變遷貿(mào)易貿(mào)易交通格局交通格局氣候變化氣候變化土地利用變化土地利用變化生境破碎化生境破碎化二氧化碳濃二氧化碳濃度的升高度的升高紫外輻射紫外輻射的增加的

10、增加環(huán)境污染環(huán)境污染二、影響外來物種入侵的內(nèi)部因素二、影響外來物種入侵的內(nèi)部因素v外來物種的自身特性對入侵、生存和發(fā)展極為重外來物種的自身特性對入侵、生存和發(fā)展極為重要。就植物而言，有些物種的適應(yīng)性、耐性強，要。就植物而言，有些物種的適應(yīng)性、耐性強，意味著它們?nèi)肭值娜肭譂摿χ饕强康叵虑o等進意味著它們?nèi)肭值娜肭譂摿χ饕强康叵虑o等進行無性繁殖，這樣可以避免火等干擾，有利于擴行無性繁殖，這樣可以避免火等干擾，有利于擴展。展。大米草保護沿海灘涂大米草保護沿海灘涂三裂葉豚草三裂葉豚草（一）、外來物種的生物學(xué)特性（一）、外來物種的生物學(xué)特性1、外來物種的生態(tài)福、外來物種的生態(tài)福2、外來物種的繁殖和傳播

11、特性、外來物種的繁殖和傳播特性褐云瑪瑙螺褐云瑪瑙螺沙漠玫瑰沙漠玫瑰3、入侵種遺傳結(jié)構(gòu)、入侵種遺傳結(jié)構(gòu)（一）、外來物種的生物學(xué)特性（一）、外來物種的生物學(xué)特性阿根廷螞蟻阿根廷螞蟻(Linepithema humile)（二）、入侵種與土著種間的相互作用（二）、入侵種與土著種間的相互作用1、缺乏天敵的控制、缺乏天敵的控制2、外來種與土著種的克生、競爭、外來種與土著種的克生、競爭白紋伊蚊（白紋伊蚊（Aedes albopictus）（二）、入侵種與土著種間的相互作用（二）、入侵種與土著種間的相互作用3、外來種的協(xié)同入侵、外來種的協(xié)同入侵4、雜交在入侵種的意義、雜交在入侵種的意義一枝黃花與假蓍紫苑雜交

12、一枝黃花與假蓍紫苑雜交（三）、生物間相互作用的改變（三）、生物間相互作用的改變v由于人類活動極大的改變了全球生物多樣性格局，由于人類活動極大的改變了全球生物多樣性格局，自然也影響了生物群落中的許多重要生態(tài)關(guān)系。自然也影響了生物群落中的許多重要生態(tài)關(guān)系。第三節(jié)、外來物種擴散機制第三節(jié)、外來物種擴散機制v當(dāng)入侵種群分布面積達到一個閾值后，就可能發(fā)當(dāng)入侵種群分布面積達到一個閾值后，就可能發(fā)生爆炸性的擴展（吳兆錄和閆海忠，生爆炸性的擴展（吳兆錄和閆海忠，1996）。）。一、擴散途徑一、擴散途徑通過種群的擴大向周圍通過種群的擴大向周圍空間擴散，這一方式是空間擴散，這一方式是短程的，可能是短程的，可能是“

13、流流”式的傳播。即從某一個式的傳播。即從某一個點沿某些特定的通道傳點沿某些特定的通道傳到另一個點，而沒有一到另一個點，而沒有一個明顯的擴張面。個明顯的擴張面。借助于某些媒體傳借助于某些媒體傳播，距離較長，且播，距離較長，且可以是跳躍式的，可以是跳躍式的，主要通過動物或人主要通過動物或人的活動等途徑攜帶的活動等途徑攜帶外來種擴展。外來種擴展。擴散體類型擴散體類型這這4個因素中，傳播機制最為重要個因素中，傳播機制最為重要擴散體數(shù)量擴散體數(shù)量擴散體壽命擴散體壽命傳播機制傳播機制M1M2M4M3生物的空間擴張能力取決于生物的空間擴張能力取決于4個因素個因素二、擴散體二、擴散體 定義定義生物體任何一個部

14、分，在其離開母體后仍能保持活生物體任何一個部分，在其離開母體后仍能保持活力并在適宜條件下形成新的個體時就成為擴散體力并在適宜條件下形成新的個體時就成為擴散體 類型類型有性擴散體和無性擴散體有性擴散體和無性擴散體散布體量和大小散布體量和大小v散布體的量與大小是生物體在適應(yīng)傳播和幼體建散布體的量與大小是生物體在適應(yīng)傳播和幼體建立之間協(xié)調(diào)的結(jié)果。立之間協(xié)調(diào)的結(jié)果。大瓶螺及其卵大瓶螺及其卵擴散體的壽命擴散體的壽命v擴散體的壽命指擴散體離開母體后能保持活力的擴散體的壽命指擴散體離開母體后能保持活力的時間。繁殖體周期短、擴散體壽命長，產(chǎn)量高且時間。繁殖體周期短、擴散體壽命長，產(chǎn)量高且傳播機制有效的物種更有

15、可能在較短時間內(nèi)占據(jù)傳播機制有效的物種更有可能在較短時間內(nèi)占據(jù)較大的分布空間，外來物種尤其是入侵種更是如較大的分布空間，外來物種尤其是入侵種更是如此。此。褐云瑪瑙螺卵壽命長達褐云瑪瑙螺卵壽命長達7年年三、擴散的方式和機制三、擴散的方式和機制v擴散機制指擴散體離開的方式和方法。擴散機制指擴散體離開的方式和方法。（一）、自動擴散（一）、自動擴散（autochorou）個體的遷移、遷個體的遷移、遷飛、成蟲的飛翔飛、成蟲的飛翔 無性生長擴散無性生長擴散 動物動物 張力機制張力機制 膨壓機制膨壓機制 吸漲和失水機吸漲和失水機制制（氣流擴散）（氣流擴散）風(fēng)滾型風(fēng)滾型擴散體擴散體氣流彈氣流彈射擴散射擴散具翅擴具翅擴散體散體塵狀擴散體塵狀擴散體囊狀擴散體囊狀擴散體羽毛或綿羽毛或綿毛擴散體毛擴散體（三）、重力擴散（三）、重力擴