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1、2020 6 15 1 生物入侵2012 02 21 黄开胜 09127008 Tel 13385696510 2020 6 15 2 主讲内容 1 外来物种的入侵途径 2 影响外来物种入侵的因素 3 外来物种扩散机制 2020 6 15 3 一 外来物种的入侵途径1 自然入侵完全没有人为影响的自然分布区域的扩散 植物种子或繁殖体可以通过风力 水流自然传入或繁殖体靠鸟类和动物的力量实现自然扩散 例如 紫茎泽兰 飞机草主要通过交通工具的携带扩散入我国 薇甘菊可能是通过气流从东南亚传入广东的 2020 6 15 4 2 人类运输引起的意外入侵依赖于人类的运输 例如 船只携带 海洋垃圾 随进口农产品
2、或货物带入等 如假高粱的颖果出现在20世纪70 80年代的从美国进口的粮食中 2020 6 15 5 3 人类无意间带入在人类改变了的环境中传播并扩散分布区域 如人们在农田 林场工作的时候 交通工具 工作工具 鞋底的泥土 运输的苗木等都可以带入外来物种 例如 小叶冷水花 草胡椒 松材线虫等 2020 6 15 6 4 动植物园逃逸 人造物种释放主要指那些从栽培植物和种植园中逃逸出来后 逸生的种类 如荞麦 南苜蓿 圆叶牵牛 多花黑麦草 海州常山等 5 人类有意的引入中国从国外或外地引入优良品种有着悠久的历史 现在种植养殖单位几乎都从国外或外地引种 其中大部分是以提高经济效益 观赏和环保为目的的
3、但是也有部分种类由于引种不当成为有害物种 如作为饲料引进的来自南美的凤眼莲 2020 6 15 7 从以上5类入侵途径可以看出 绝大部分的生物入侵是由于人类活动直接或间接造成的 因而生物入侵完全可以看成是人类所造成的全球变化之一 2020 6 15 8 二 影响外来物种入侵的因素 一 影响外来物种入侵的外部因素1 光照植物的外来种受光照的影响 群落的林冠层透光率的强弱 影响植物外来种的生存 林内的光线弱 只有那些耐阴种可能入侵存活 2 水分土壤的含水量 水质 水位的高低会影响植物的入侵生存 土壤的PH也会影响植物的入侵 在干旱和半干旱地区 这些地方的水中含盐多 耐盐的植物可入侵生存 如大米草
4、2020 6 15 9 3 土壤的营养土壤肥沃或贫瘠影响植物的生长和种群的物种构成 植物的外来种常出现于肥沃的栖息地如落叶林 草地和开放的灌丛地 土壤肥力提高有利于外来种的入侵和扩散 4 金属元素有些地方金属元素的含量很高 会抑制植物的生长 但是这些地方还是长植物 这些植物多是外来种 这些外来种有平衡体内外金属离子的功能 如豚草和三裂叶豚草生长的土地铅的含量的背景值远高于中国的土壤铅的平均含量 可见豚草和三叶裂豚草对铅具有较强的耐受性 2020 6 15 10 5 新栖息地的干扰程度一般认为栖息地受到干扰有利于生物入侵的发生 人类进入生态系统的频率与外来物种入侵的机会存在相关性 人类的频繁活动
5、常常会干扰生态系统 从而给外来物种的入侵带来机会 今年来已有实验证据表明干扰越强烈 入侵越易发生 6 新栖息地群落生物多样性群落的生物多样性对抵抗外来种的入侵起着关键性的作用 物种组成丰富的群落较物种组成简单的群落对生物入侵的抵抗能力要强 如在云南和四川已造成严重危害的外来物种紫茎泽兰 其入侵的就是大面积的退化草地 2020 6 15 11 7 全球变化 1 二氧化碳浓度的升高由于植物有不同光合作用途径 当大气中的CO 的浓度发生变化时 具有不同固碳途径之间的竞争关系自然会发生变化 2 紫外辐射的增加紫外线的升高会刺激 尤其是单子叶植物 的形态和叶伸展的变化 因而可能会对单 双子叶混合的群落里
6、的竞争有强烈的作用 进而促进生物入侵 3 环境污染大气中硫化物和其他酸沉降代表了大气污染的一个侧面 当酸沉降超出碱性土壤中的缓冲能力时 本地植物将面临适应性更广的外来物种是竞争 2020 6 15 12 4 土地利用变化和生境破碎化土地利用的模式与生物入侵有诸多联系 比如生境的斑块化产生边界 这些边界本身可能为外来物种的入侵 定居提供适宜的环境 或者至少扩大了可借以侵入内部的机会 已有研究表明 公路和铁路是入侵种传播的主要途径 而港口和主要农业中心是许多外来物种的突破口 5 干扰体系的变迁干扰是许多自然生态系统的有机组成部分 而改变自然干扰体系将为入侵提供机会 6 贸易和交通格局随着人口数量的
7、增长和经济的全球化 自由贸易和经济活动日益频繁 随之而来的是人与物资日益增长的跨国界活动 这不可避免的会引进更多的生物入侵 2020 6 15 13 7 气候变化Peter 1992 总结了有关物种地理分布区域随气候变迁而变化的预测 他指出 气候的变化和随之而来的迁移预示着许多物种将面临 外来种 或至少是陌生的相邻物种种群的影响 他同样提到干旱和火将提高入侵的可能性 温度是物种分布的限制因子之一 热带亚热带入侵者更容易向北扩散 2020 6 15 14 二 影响外来物种入侵的内部因素1 外来物种的生物学特性 1 外来物种的生态幅一般认为 成功的外来种对各种环境因子的生态适应性幅度较广 可以在多
8、种生态系统中生存 其中许多物种可以跨越热带亚热带和温带地区有的则可以某种方式度过度过干旱 低温 污染等不利条件 一旦条件适合就大量滋生 2020 6 15 15 2 外来物种的繁殖和传播特性入侵种的繁殖特性对其在新栖息地的种群建立具有很大的作用 通常成功的外来种都有很强的繁殖能力 能迅速产生大量的后代 传播能力强 入侵种能迅速大量的传播 以便有更多的机会找到适宜的生存环境 3 入侵种的遗传结构入侵种群一般由入侵种少数个体发展而来的 由于入侵种数量较小 因此入侵种群具有明显的奠基效应 与原生地种群相比 遗传多样性会降低 2020 6 15 16 2 入侵种与土著种之间的相互作用 1 缺乏天敌的控
9、制外来种在新栖息地的成功入侵的主要原因是失去其天敌的控制 但最近的研究表明 生物入侵是一个复杂的过程 缺乏天敌的控制是某些外来种成功的主要原因 对另一些外来种来说则不是 有时即使成功的引入天敌 也无法控制外来种 如紫茎泽兰 2020 6 15 17 2 外来种与土著种间的克生 竞争外来种与土著种之间往往存在相互抑制作用 这类影响在动植物中都存在 有时候是导致入侵成功的重要因素 有些物种能够产生毒素或其他克生物质以抑制其他物种的生长 研究发现成功的外来种在新栖息地环境条件下的能力往往强于处于相似生态位上的土著种 在这种情况下外来种可通过排挤土著种而获得成功 3 外来种的协同侵入很多生物入侵的过程
10、中存在着外来种之间的协同作用 即通过几种外来种的相互配合而入侵 4 杂交在入侵种的意义杂交也被认为是生物入侵成功的原因之一 外来种与土著种杂交产生的后代可兼具有双亲的有利性状 还可能产生双亲不具备的新特征 他们可以入侵并存活于双亲不能生存的环境中 2020 6 15 18 3 生物间相互作用的改变由于人类活动极大地改变了全球生物与多样性的格局 自然也影响了生物群落中的许多重要生态关系 如动物对植物的啃食 传粉和传播 根菌的共生与固氮 动 植物内以及它们之间的竞争与互助等 继而改变了入侵的效率与效应 2020 6 15 19 三 外来物种扩散机制 一 自动扩散1 无性生长扩散有许多植物具有发达的
11、无性繁殖方式 无性系在生长过程中不断向外扩张 从而达到扩散目的 2 膨压机制有些植物的果实在生长过程中会在果实内产生大量蛋白质和碳水化合物 这些化合物吸收大量的水分后 在果实内产生很大的膨压 当果实成熟脱落时 膨压在果柄处释放 果实内包含种子的物质自果柄处喷射出可将种子扩散到离母株几米远的地方 2020 6 15 20 3 张力机制有些植物的果实在果皮上产生弹性组织 这些组织在果实生长过程中向某个方向不断积累张力 当张力达到一定阈值时 突然释放 从而将果实内的种子弹射出 并得到扩散 4 吸胀和失水机制有些植物常具有富含纤维素的后果皮 当潮湿果皮失去水分或干燥果实吸收水分时 会在果实上产生不均匀
12、的应力 当应力达到一定阈值时 果皮在缝线上突然打开 将种子弹射和散布出去 5 动物的个体迁移 迁飞 成虫的飞翔举例 原产于东半球的热带或亚热带的四纹豆象 通过成虫飞翔进行近距离传播 还有美洲斑潜蝇 2020 6 15 21 二 气流扩散1 尘状扩散体在依赖气流散布的生物中 有很多是通过产生微小散布体来实现的 这些植物的种子的质量一般在0 003 0 01mg之间 2 囊状扩散体在一些具小种子的植物中 疏松的种皮常形成气囊 有些气囊的形成也常和果实有关 如喜旱莲子草的胞果 3 具羽或绵毛扩散体有很多生物常在果实或种子上形成羽毛或绵毛状构造 从而有利于在空中飞翔 羽毛或绵毛可由各种器官形成 202
13、0 6 15 22 4 具翅扩散体扁平的翅为散布体提供了滑翔能力 翅可由各种器官形成 5 风滚型扩散体有些生物散布体扩散不是靠在空中飞翔或滑翔 而是为了在地表滚动 在滚动过程中使繁殖体得以扩散 6 气流弹射扩散这种散布机制常与生物体的一些特殊结构有关 许多具有干燥果实和较小种子的生物常采用这种散布机制 2020 6 15 23 三 重力扩散在所有的扩散机制中重力扩散常被忽视 其实很多植物的果实或种子首先是在重力作用下跌落到地面后再通过其他方式进行二次分布 然而纯粹的重力散布在生物中较少见 较常见的是 重力散布与其它散布机制如动物散布 水流散布等结合在一起 四 水扩散对陆生生物来说 水对这些生物
14、的作用较小 但仍有很多生物是由水流来完成扩散 水流散布是一种常见的扩散机制 如豚草 北美车前 其中北美车前种子遇水产生粘液 借人和动物以及交通工具传播 2020 6 15 24 五 动物扩散动物与植物不同 动物生活时具有很大的能动性 因此植物常以动物媒介来完成散布 动物为植物提供散布 提高了散布体存活的可能性 植物为适应动物散布而进化出了一系列的适应特征 如果实与种子的颜色 大小 形状 展现方式 化学成分 成熟时间等 哺乳动物也是植物的主要传播者 有许多果实或种子常形成一些特殊的附着机制 使它们附着在动物的体表而得到传播 2020 6 15 25 六 人类扩散1 人类的主动传播人类主动引种和训化各种经济植物 动物 鱼类和鸟类的例子不胜枚举 如凤眼莲 互花米草等 2 人类的无意传播这类生物可以通过以下途径进行传播 对人体的附着 对移动交通工具的附着 混入农作物种苗而得到传播 2020 6 15 26 混入其它生物得到传播 由于混入矿物或土壤而得到传播 其它的传播途径 如从生药店逃逸出的种子 被人随意丢弃的种子等 2020 6 15 27 Theend 祝大家学习愉快
