环境生态学---第二十一章有害生物问题及其防治对策.ppt

U1 有害生物问题及其防治对策,要 点,有害生物是 什么？,有害生物和人类竞争食物或空间、传播病原体、以人为食，或用不同方法威胁人类健康、舒适或安宁。野草可能包括在这个定义内。有害生物最重要特征之一，是它们通常被它们的天敌调节到高的水平。有害生物是经常能逃避它们天敌的物种，可能是由于它们迁入世界新的地区。,有害生物“入侵”上海,Although in some instances the aim of pest control is to eradicate the pest species, generally the aim of pest control is to reduce the pest population to a level at which on further reductions are profitable. This is known as the economic injury level (EIL) for the pest, or if social and amenity benefits are included, the aesthetic injury level (AIL). In the case of disease, total eradication can be justified on the basis that the saving of one single life far exceeds any economic costs. In practical pest control ,the EIL is not as important as the control action threshold (CAT) the pest density at which action should be taken in order to prevent an impending pest outbreak.,The aim of pest control,有害生物防治目标,尽管在有些情况下，有害生物防治的目标是根除有害生物种，然而通常有害生物的防治目的总是降低有害生物种群到一个水平上，在这个水平上进一步降低是无利可图的。这被称为有害生物的经济损害水平（EIL），如果考虑到社会的和环境的舒适利益，或许它被称为美学损害水平（AIL）。就疾病而言，根除全部有害生物能够被认为是有理的，这是基于救活一个人远超过任何经济的价值。在实践有害生物的防治中，EIL不像防治活动阈值（CAT）那样重要，在经济活动阈值这个有害生物密度上，其作用应该被理解是阻止即将来临的有害生物的爆发。,Approaches to limit pest damage to food crops have been adopted for thousands of years, particularly using cultural control (e.g.altering the sowing date or avoiding repeatedly replanting the same crop in the same place). Biological control (the use of natural enemies predators and parasites) has also had a long history. This century, chemical control became a key approach, although there are serious toxicity and other problems. The development of pest resistant crop varieties is another valuable strategy.,Types of pest control,Related topics,The nature of predation (J1) Pesticides and problems (U2) Predator behavior and prey Biological control and integrated response (J2) pest management (U3),相关主题,捕食的性质（J1） 杀虫剂和问题（U2）捕食行为和猎物反应（J2） 生物防治和害虫综合 治理（U3）,有害生物防治类型,限制有害生物损伤粮食作物的方法已被采用数千年，特别是用于栽培防治（例如改变播种日期、或避免在同一地区重复种植相同的作物）。生物防治（利用天敌捕食者与寄生物）也具有悠久的历史。本世纪以来，化学防治变成主要的途径，尽管存在着严重的毒性和其他一些问题。抗有害生物的作物品种的培育是另一类有价值的对策。,Inorganic compounds were traditional herbicides, but due to problems with persistence and nonspecificity, compounds such as borates and arsenicals are rarely used. Chemical pesticides are generally used to treat a particular insect pest at a particular location. However, problems arise because these chemicals are toxic to other animals, and because many chemicals persist in the environment.,Key Notes,Chemical insecticides and herbicides,U2 PESTICIDES AND PROBLEMS,U2 杀虫剂和问题,要 点,化学杀虫剂和除莠剂,无机化合物是除莠剂的惯用试剂，但由于具有持久性和非特异性的问题，如像硼酸盐和含砷制剂的化合物是极少应用的。化学杀虫剂一般用于处理特殊地点上的特殊害虫。可是问题出现了，因为这些化合物对其他动物是有毒的，并且很多化学物持续存在于环境中。,Most chemical pesticides are toxic to a range of organisms, beyond the target pest species. Insecticides are particularly problematic, many affecting a wide range of vertebrates and invertebrates. The impact on nontarget species can cause ecological, economic and human health problems. Herbicides are often fairly unspecific in their action, and some may also be mammalian toxins.,Chemical toxicity,化学毒性,大多数化学杀虫剂对一系列有机体有毒，超出了目标有害生物物种。杀虫剂是特别有问题的，很多的杀虫剂影响了广泛的脊椎动物和无脊椎动物。对非目标物种的冲击，能够引起生态的、经济的和人类健康问题。除莠约的作用经常是相当无特异性的，有些也可能毒害哺乳动物。,杀虫剂影响男性生育,A further problem arises, particularly, in the use of chlorinated hydrocarbons, because of their susceptibility to biomagnification. Because these toxins cannot be metabolized or destroyed, they accumulate in the body of an individual. This results in an increasing concentration of insecticide in organisms at the higher trophic levels. These effects threaten natural predator predator populations and may pose a risk to the human food chain (especially if fish are affected).,Biomagnification,生物放大作用,进一步的问题出现了，特别是在使用氯化烃中，这是由于它们对生物放大作用的灵敏性。由于它们的毒素不能代谢，或者不能被破坏，它们就累积在个体的体内。这就导致在更高营养级上的有机体中，农药的浓度增加。这些效应威胁了自然的捕食者种群，并可能对人类食物链形成危险（尤其是当鱼受到影响时）。,有毒有害物质的循环,有毒有害物质的循环是指那些对有机体有害的物质进入生态系统，通过食物链富集或被分解的过程。 有毒有害物质循环的特点： 在食物链营养级上进行循环流动并逐级浓缩富集； 在生物体代谢过程中不能被排泄而被生物体同化，长期停留于生物体内； 有些有毒有害物质不能分解而相反经生态系统循环后使毒性增加。,以DDT、汞为例,1DDT（二氯二苯三氯乙烷） DDT是一种人工合成有机氯杀虫剂，它的问世，对农业的发展起了很大作用，但它是是有机毒物。 生态系统通过两个途径吸入人类喷洒的DDT并通过食物链加以富集： 通过植物茎叶、根系进入植物体 草食动物吃 肉食动物食 逐级浓缩； 喷洒的DDT落入地面经土壤动物吃用富集 陆上动物 逐级浓缩。 营养级越高，富集能力越强，积累量越大。其危害主要是影响生殖，导致人类、动物产生怪胎。,生物放大（Biomagnification） 指在生态系统中，由于高营养级生物以低营养级生物为食物，某元素或难分解化合物在生物机体中浓度随营养级的提高而逐步增大的现象，又称生物学放大。 思考：许多生物外源性物质在环境中的含量很低，通常在ppb级，为什么这么低的浓度还会引起严重的问题？ 这正是由于生物放大作用造成的，这样的生物外源性物质必须满足以下两个条件：一、难以生物降解；二、具有亲脂性。,污染物的生物放大作用产生是根据生态系统食物链的物质流动的原理。 例题 在某水生生态系统中存在物种A 物种B 物种C这一食物链，A中DDT的含量为1mg/kg，假如污染物在食物链转移过程中没有代谢和排泄损失，那么100g A物种沿食物链被物种C取食后， C中DDT的含量为多少？,Insecticides, unless highly specific, may decimate natural enemy populations, leading to a rapid increase in pest numbers after an initial decline this is pest resurgence When natural enemies are destroyed, a number of potential pest species normally kept in check by their natural enemies may increase in number and become secondary pests.,Target pest resurgence and secondary pest outbreaks,目标害虫再起和次生病虫害爆发,杀虫剂，除了高特异性的之外，可能毁掉大部分天敌种群，导致有害生物的数量在开始的下降之后迅速地增加这是“害虫再起”。当天敌被消灭时，通常受天敌牵制的许多潜在的有害生物种，其数量可能增加，变成次发性病虫害。,茄果类病虫害,Evolved resistance to pesticides represents a serious threat to agricultural production. Pesticide resistance provides some of the best examples of evolution in action. Within a large population exposed to pesticide, a few genotypes may be unusually resistant and will possess a huge evolutionary advantage.,Evolution of resistance,Related topics,The nature of predation (J1) Biological control and integrated The nature of parasitism (K1) pest management (U3) The pest problem and control strategies (U1),相关主题,捕食的性质（J1） 生物防治和害虫综合治理（U3）寄生的性质（K1）有害生物问题及其防治对策（U1）,抗性进化,有害生物对杀虫剂产生了进化抗生，使农业生产受到严重威胁。杀虫剂的抗性提供了一些当前作用中的最好进化例证。暴露到杀虫剂中的一个巨大种群内，只有很少的基因型可能有特异的抗性，并具有极大的进化优势。,Biological control is the utilization of a pests natural enemies in order to control that pest. There are four types of pest control. The introduction of a natural enemy from another geographical area is often termed classical biological control or importation. Inoculation is similar but requires the periodic release of a control agent where it cannot persist throughout the year. Augmentation involves the repeated release of an indigenous natural enemy in order to supplement an existing population. Inundation is the release of large numbers of a natural enemy, with etht aim of killing those pests present at the time.,Key Notes,Biological control,U3 BIOLOGICAL CONTROL AND INTEGRATED PEST MAGAGEMENT,U3 生物防治和害虫综合治理,要 点,生物防治,生物防治是利用一个种害虫的天敌去防治那种害虫。生物防治有四种类型。从另一个地理区域引入一种天敌，经常被称为经典生物防治或输入。预防接种是相似的，但需要防治剂的定期释放，因为它不能持续贯穿在一年中。扩大牵涉到土产天敌的重复释放，以便增补存活的种群。爆发是天敌大量的释放，同时伴随着捕杀那些有害生物。,生物防治,据一本古书南方草木状的记载，在南方经常可以看到，有人手提着一种口袋上街叫卖，这种口袋是用席子做成的，口袭中放有许多树枝树叶，枝叶上挂着虫茧，虫茧看上去就象薄絮，里面裹着一种虫蚁，这种虫蚁颜色为赤黄色，比普通的的蚂蚁要大一些，卖的时候连同薄絮一起卖掉，至此，你也许要问，有谁会去买这玩意呢？买它干什么呢？原来，南方盛产柑桔，柑桔树上有一种害虫，专门为害果实，买这种虫蚁就是为了防治这种柑桔害虫，如果没有这种虫蚁的话，桔子会被害虫吃得无一完好。这种利用虫蚁防治柑桔害虫的记载，就是已知最早的生物防治。,生物防治本是一个非常现代化的名词，它是指利用某些能寄生于害虫的昆虫、真茵、细菌、病毒、原生动物、线虫以及捕食性昆虫和螨类、益鸟、鱼类、两栖动物等来抑制或消灭害虫，利用抗生素来防治病原菌，即以虫治虫、以菌治虫、以菌制菌，以菌治病。在中国历史上，除了用蚁防治柑桔害虫以外，还有很多利用益鸟和青蛙防治害虫的例子。,然而对于益鸟和青蛙的利用或多或少具有一定的偶然性。于是，人们又从益鸟吃虫中得到启发，发明了养鸭治虫。 明代有个名叫陈经纶的人就在一个名为治蝗笔记中详细地记载了自己发明养鸭治虫的经过。,陈经纶是个了不起的人物，他曾从菲律宾的吕宋岛把甘薯引种到福建进行试种，以后他和他的子孙们又积极致力于在各地推广甘薯种植，甘薯成为普通大众的食粮在很大程度上要归功于陈经纶和他们一家。养鸭治蝗便是他在推广甘薯种植的过程中发明的。,有一年，陈经纶在教人种甘薯时，看到天边飞来了一群蝗虫，把薯叶全给吃光了，一会儿又飞来了几十只鹭鸟，把蝗虫又给吃掉了。他从中受到启发，认为鸭和鹭的食性差不多，于是便养了几只鸭子，放在鹭鸟活动的地方，结果发现，鸭子吃起蝗虫来，比鹭鸟又多又快，于是就号召当地老百姓大量养鸭。每当春夏之间，便将鸭子赶到田地里去吃蝗虫。后来，这种方法果然成为江南地区治蝗的重要办法之一，不少的治蝗专书中也都提到了这种治蝗办法。,生物防治是利用有益生物或其他生物来抑制或消灭有害生物的一种防治方法。内容包括：（1）利用微生物防治。常见的有应用真菌、细菌、病毒和能分泌抗生物质的抗生菌，如应用白僵菌防治马尾松毛虫（真菌），苏云金杆菌各种变种制剂防治多种林业害虫（细菌），病毒粗提液防治蜀柏毒蛾、松毛虫、泡桐大袋蛾等（病毒），5406防治苗木立枯病（放线菌）微孢子虫防治舞毒蛾等的幼虫（原生动物），泰山 1号防治天牛（线虫）。,（2）利用寄生性天敌防治。主要有寄生蜂和寄生蝇，最常见有赤眼蜂、寄生蝇防治松毛虫等多种害虫，肿腿蜂防治天牛，花角蚜小蜂防治松突圆蚧。,（3）利用捕食性天敌防治。这类天敌很多，主要为食虫、食鼠的脊椎动物和捕食性节肢动物两大类。鸟类有山雀、灰喜雀、啄木鸟等捕食害虫的不同虫态。鼠类天敌如黄鼬、猫头鹰、蛇等，节肢动物中捕食性天敌有瓢虫、螳螂、蚂蚁等昆虫外，还有蜘蛛和螨类。,生物防治的主要方法有： 利用天敌防治， 利用作物对病虫害的抗性防治， 利用耕作方法防治， 利用不育昆虫和遗传方法防治等。,意义,由于化学农药的长期使用，一些害虫已经产生很强的抗药性,许多害虫的天敌又大量被杀灭,致使一些害虫十分猖獗。许多种化学农药严重污染水体、大气和土壤,并通过食物链进入人体,危害人群健康。利用生物防治病虫害,就能有效地避免上述缺点,因而具有广阔的发展前途。,Up until recently, insects have been the main agents of biological control against both pests and weeds, in all rour types of biological control .Recently, increasing attention in the control of insect pests has focused on the use of insect pathogens ,largely as microbial insecticides.The bacterium, Bacillus thuringiensis, is the only microbial pest control agent that has been commercialized worldwide. Viruses, in particular the baculovirus, have also been isolated which cause disease in insects and mites. There aer around 100 genera of fungi which are pathogenic to insects and are potential control agents.,Microbial insecticides,微生物杀虫剂,到目前为止，昆虫是生物防治有害生物和野草两者的主要力量，出现在生物防治的全部4个类型中。近来，在害虫的防治中，把更多的注意力集中在应用昆虫的病原体上，主要地作为微生物的杀虫剂。苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）是防治害虫的惟一微生物因子，它已经成为世界性的商品。病毒，特别是杆状病毒，也已被分离出来，引起昆虫和螨得病。真菌大约有100属对昆虫是致病性的，并是潜在的防治剂。,Bt抗虫基因,苏云金芽孢杆菌（Bacillus thuringiensis）为革兰氏阳性土壤杆菌，它在芽孢形成过程中产生称为-内毒素的杀虫伴胞晶体蛋白，这些蛋白具有很高的杀虫活性。,Autocidal control uses the pest itself to increase its own rate of mortality. This usually involves the release of sterile males, leading to a decrease in birth rate. Another type of genetic manipulation is to select plant varieties resistant to pests (and also herbicides). Resistant varieties have been selected and recently sophisticated genetic manipulations of plants have become possible. There are potential environmental and safety benefits from the development and u