入侵生物学

全球外来生物入侵实录
• 欧洲椋鸟 • 1890年，美国一位名叫尤金·施
齐费林的莎士比亚崇拜者在纽 约放飞了他从欧洲带回来的60 只欧洲椋鸟。他希望能够把莎 士比亚作品中所提到的鸟类都 引入到美国境内。第二年，他 又出于同样的目的放飞了40只 欧洲椋鸟。如今，无所不在的 欧洲椋鸟不仅仅是噪音的制造 者，而且还对美国的农业生产 造成了巨大的影响。据了解， 每年欧洲椋鸟所造成的美国农 业经济损失达8亿美元。此外， 大量的飞鸟对飞机的飞行也是 一个致命的威胁。
生物侵入后果
• 对于任何一个国家而言，想要彻底根治已入侵成功的外来 物种是相当困难的，实际上，仅仅是用于控制其蔓延的治 理费用就相当昂贵。在英国，为了控制12种最具危险性的 外来入侵物种，在1989～1992年，光除草剂就花费了 3.44亿美元，而美国每年为控制“凤眼莲”的繁殖蔓延就 要花掉300万美元，同样，中国每年因打捞水葫芦的费用 就多达5～10亿元，由于水葫芦造成的直接经济损失也接 近100亿元
• “入侵种”不同于“外来物种”，它特指 的是有害的外来物种，如 “凤眼莲”、 “松材线虫”、“大米草”等，其范畴小 于“外来物种”
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• 狮子鱼 • 10年前，水族爱好者无意间将狮子鱼（又名蓑）引入加勒比海和美
国东南海域。由于没有天敌存在，这一外来物种的数量呈爆炸性增 长趋势。为了保持生态平衡，洪都拉斯当地潜水员正与罗丹国家公 园的工作人员合作，训练鲨鱼捕杀入侵的狮子鱼。
• 尚未普遍关注，尚未成为独立学科（20世纪60-70年代）
第一节 入侵生物学学科的发展历程
• 二、成长期（20世纪80-90年代） • 得到重视（20世纪80年代开始） • 1.科学家开始重视入侵植物的生态学效应 • 2.提出重要科学问题 • Scientific Committee on Problems of the Environment,SCOPE（） • 3.涌现出版物 • Ecology of Biological Invasions of Northe America and Hawaii • Biological Invasions • A Global Perspective (论文集)
• 食人鱼 • 2012年7月，广西柳州市的张先生在柳
江河白沙二队附近亲水平台给小狗洗 澡时，竟然被3条凶猛的鱼攻击。当时 其中一条鱼突然咬住张先生的手掌不 放，张忍痛将鱼摔上岸，才发现自己 的手掌几乎被啃掉一块肉。据渔政部 门透露，攻击张先生的是食人鱼，是 南美洲食肉的淡水鱼。近年来，广西 乃至国内不少江河均有发现食人鱼的 报道见诸报端，跟作为观赏鱼的食人 鱼流入自然界脱不了关系。这种外来 的凶猛鱼种，一旦在某一流域达到一 定的规模时，它们就会大量地“屠杀” 水中其他的鱼类，给当地生态平衡带 来严重的危机。
• 中国已成为外来生物入侵最严重的国家之一，近10年来， 新入侵中国的外来生物至少有20余种，平均每年新增约2 种，外来生物入侵呈现出传入数量增多、频率加快、蔓延 范围扩大、发生危害加剧、经济损失加重的趋势
我国生物入侵现状
• 中国已知的外来入侵物种至少包括300种入 侵植物，40种入侵动物，11种入侵微生物。 其中水葫芦、水花生、紫茎泽兰、大米草、 薇甘菊等8种入侵植物给农林业带来了严重 危害，而危害最严重的害虫则有14种，包 括美国白蛾、松材线虫、马铃薯甲虫、牛 蛙等
• 可怕之处在于，一旦它 们在一个池塘或是湖泊 中大批滋生的话，它们 会吃掉所有能够发现的 目标。蛇头鱼的独特之 处在于，它们拥有一个 特殊的呼吸系统，可以 在水面上呼吸空气。
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• 亚洲鲤鱼 • 2012年3月，奥巴马政府宣布，将斥资5150万美元，防
止五大湖遭到亚洲鲤鱼入侵。在密西西比河，亚洲鲤鱼从 本土鱼口中疯狂抢夺食物，被美国官方称之为“最危险的 外来鱼种”。
(4学时)
• 第四章 入侵物种的种群遗传学
(2学时)
• 第五章 入侵物种表型可塑性与适应性进化的基本理论与研究分析 (4学时)
• 第七章 入侵物种种群的形成、扩张与扩散分布
Байду номын сангаас
(4
学时)
• 第八章 入侵物种与本地物种的相互作用
(4学时)
• 第九章 入侵植物的化感作用
(4学时)
• 第十章 入侵植物与生态环境的相互作用
生物侵入后果
• 威胁健康
• 40年前传入中国的豚草，其花粉导致的 “枯草热”会对人体健康造成极大的危害。 每到花粉飘散的7～9月，体质过敏者便会 发生哮喘，打喷嚏，流鼻涕等症状，甚至 由于导致其它并发症的产生而死亡
课程刚要
• 第一章 入侵生物学学科的形成与发展
（2学时）
• 第二章 入侵物种的生活史和生殖对策
• 据美国、印度、南非向联合国提交的研究报告显示，这三 个国家每年受外来物种入侵造成的经济损失分别为1500亿 美元，1300亿美元和800多亿美元。而据国际自然资源保 护联盟的报告，外来物种在非洲蔓延迅速，已严重破坏了 生物多样性和经济发展，每年造成的经济损失多达数十亿 美元，且报告的起草人霍华德认为，目前所了解到的外来 物种给非洲造成的破坏可能只是冰山一角，其对非洲生态 和经济发展的影响可能要比估计的大得多
• 外来物种的“外来”是以生态系统来定义的
外来种的界定
• 一般而言，一国主动引进加以培养、种植 养殖，以便丰富国人餐桌或用于保护生态、 美化环境等，不归类为生物入侵。
• “不是本国主动引进，对本土农业、生态 环境和人畜健康产生不利影响，才能称为 生物入侵
入侵种 的界定
• 对当地生态环境，造成严重危害的外来物 种即被称为“入侵种”（invasive species）
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• 杀人蜂也叫“非洲化蜜蜂”， 它的毒性很强，甚至可以蜇 死人和动物，杀人蜂的名字 由此而来。杀人蜂事实上是 一种杂交蜜蜂。由于杀人蜂 生命力强，繁殖速度快，它 们已经在世界许多地区大肆 漫延。2007年，人们在美国 新奥尔良地区发现了杀人蜂。 2009年，杀人蜂又开始出现 于犹他州境内。在南美地区， 杀人蜂的漫延速度更是快得 惊人。
• 于特定的生态系统与栖境来说，任何非本地的物种都叫作 外来物种（alien species）[现代生态学] 。
• （外来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。）
• 外来入侵物种具有生态适应能力强，繁殖能力强，传播能 力强等特点；被入侵生态系统具有足够的可利用资源，缺 乏自然控制机制，人类进入的频率高等特点。
Animals and Plants> • 生物入侵问题受到关注
如Baker(1974)--- <Annual Review of Ecology and Systematics>, Burdon and Chilver (1977) ---<Oecologia> <The Evolution of Colonizing Species> <Analysis of Ecological systems
• （生物的多样性是包括所有的植物、动物、微生物种和它们的遗传信 息和生物体与生存环境一起集合形成的不同等级的复杂系统。虽然一 个国家或区域的生物多样性是大自然所赋予的，但任何一个国家莫不 是投入大量的人力、物力尽力维护该国生物的多样性。）
生物侵入后果
• 破坏生态
• 外来物种入侵，会对植物土壤的水分及其他营养 成份，以及生物群落的结构稳定性及遗传多样性 等方面造成影响，从而破坏当地的生态平衡。如 引自澳大利亚而入侵中国海南岛和 雷州半岛许多 林场的外来物种薇甘菊，由于这种植物能大量吸 收土壤水分从而造成土壤极其干燥，对水土保持 十分不利。此外，薇甘菊还能分泌化学物质抑制 其他植物的生长，曾一度严重影响整个林场的生 产与发展
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• “贝蒂”
• 2012年3月，地中海发 现一种可怕的寄生虫， 其外形与科幻电影中的 外星人无异，它们“攻 占”了鲷鱼的舌头，并 一直呆在那里吸寄主的 血。这种寄生虫在地中 海地区迅速繁殖，有些 地区几乎一半的鱼类都 被其感染，研究人员将 其命名为“贝蒂”。
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生物侵入后果
• 物种灭绝
• 外来有害生物侵入适宜生长的新区后，其种群会迅速繁殖，并逐渐发 展成为当地新的“优势种”，严重破坏当地的生态安全
• 外来物种入侵是威胁生物多样性的头号敌人，入侵种被引入异地后， 由于其新生环境缺乏能制约其繁殖的自然天敌及其他制约因素，其后 果便是迅速蔓延，大量扩张，形成优势种群，并与当地物种竞争有限 的食物资源和空间资源，直接导致当地物种的退化，甚至被灭绝
• 2012年4月，日本和南非等7个国家的研究人员通
过共同调查研究发现，许多外来植物正以附着在
游客和科考队员衣服上等方式入侵南极，而现在 每年有超过3万人到南极旅游观光。当前，南极的 生态系统引人担忧。
• 灰松鼠是一种原产于美国东部和 加拿大东部等地区的松鼠，灰松 鼠来到英国后成为了臭名昭著的 入侵者。与灰松鼠相比，英国本 土的红松鼠体型较小，根本不是 灰松鼠的竞争对手。此外，灰松 鼠身上携带了一种致命病毒，这 种病毒只会感染红松鼠，而对灰 松鼠却毫无影响。灰松鼠严重影 响了英国当地生态系统的平衡。 英国人发起了各种不同形式的 “拯救红松鼠”运动。根据英国 法律，灰松鼠被认为是一种“害 兽”。
• 野葛是一种观赏性攀援植 物，野葛在美国获得了两 个外号，第一个外号是 “吃掉南方的攀援植物”， 第二个外号是“绿色危险 物”。野葛在美国南方各 州疯狂蔓延，泛滥成灾， 甚至大有继续北上之势， 触角最北端已伸到新泽西 州。美国土地上的野葛几 乎没有任何天敌……
我国生物入侵现状
• 入侵情势
• 已有400多种外来物种“全面”入侵中国，在国际自然保 护联盟公布的全球100种最具有威胁的外来生物中，入侵 中国的物种有50余种，其中11种主要外来生物每年给中国 造成的经济损失高达570亿元
入侵生物学
生物入侵的概念
• 生物入侵是指生物由原生存地经自然的或 人为的途径侵入 到另一个新的环境，对入 侵地的生物多样性、农林牧渔业生产以及 人类健康造成经济损失或生态灾难的过程。
• 或定义为：生物入侵是指某种生物从外地 自然传入或人为引种后成为野生状态，并 对本地生态系统造成一定危害的现象
外来种的界定
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• 斑马贝
• 最初通过船只的压舱水溜入美 国。自上世纪八十年代以来， 它们已经堵塞了管道。它们堵 塞的都不是细管——修理这些 堵塞的管道总计耗费了数十亿 美元。这些斑马贝不只附着于 管道，还粘在发动机和其它当 地贻贝上，肆虐船主，杀死大 量野生动物。
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• 蛇头鱼
中国最具危险性的20种外来入侵物 种及其分布与危害
生物侵入后果
• 经济损失 • 在中国，从南到北、从东到西，几乎随处可见这些外来生
物入侵者制造的麻烦。“中国是遭受外来物种入侵最严重 的国家之一。 • 2001～2003年，原国家环保总局组织开展了全国外来入 侵物种调查。调查发现，全国共有283种外来入侵物种， 每年对经济和环境造成的损失约1200亿元，而现在损失已 经高达2000亿元。 • 据国际自然资源保护联盟（IUCN）的报告，外来物种入 侵给全球造成的经济损失每年超过4000亿美元。令人担忧 的是，在这些外来入侵物种中，46.3%已经入侵自然保护 区。” • 国家环境保护部自然生态保护司生物安全管理处王捷处长 日前说。环保专家认为，近年来，中国外来生物入侵现象 日益增多，由此造成的生物安全问题也越来越严重，有效 防范外来物种入侵刻不容缓
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• 海蟾蜍 • 1935年，澳大利亚人引入了首
批20只海蟾蜍并投放到昆士兰州 的甘蔗园中，控制甘蔗园中的虫 害。到1937年，总共大约有6万 只海蟾蜍被引入澳大利亚。然而， 海蟾蜍并没有起到灭虫的作用， 反而带来了另一场灾难。首先， 海蟾蜍可以吃掉身边所有的可能 食物，这对当地食物链造成严重 影响。其次，它们身上的毒液可 以杀死许多捕食者，让它们在澳 大利亚成为没有天敌的强者。诸 多原因最终导致了海蟾蜍的泛滥 成灾。
(4学时)
• 第十一章 入侵生物学假说
(4学时)
第一章 入侵生物学学科的形成与发展
第一节 入侵生物学学科的发展历程
• 一、萌芽期（20世纪80年代之前） • 生物转移和引入现象 19世纪，达尔文的《物种起源》，提到了生物转移和传
入现象（1859，Darwin） • 天敌引进控制外来生物 1888年澳洲瓢虫 • 入侵生物学研究的开端 1958年，Charles Elton <Ecology of Invasions by