水葫芦的入侵及应对机制-晋琼楠

外来物种水葫芦对中国的入侵及应对机制外来物种水葫芦对中国的入侵及应对机制 晋琼楠 00428088 北京大学光华管理学院 北京 100871 摘要 生物多样性是人类赖以生存和发展的物质基础 但是外来物种入侵已成为现在威胁摘要 生物多样性是人类赖以生存和发展的物质基础 但是外来物种入侵已成为现在威胁 生物多样性的主要原因之一 本文对外来生物入侵进行了介绍 并以水葫芦为例 对其对生物多样性的主要原因之一 本文对外来生物入侵进行了介绍 并以水葫芦为例 对其对 中国进行的生物入侵进行了研究 并综述了常用的水葫芦的防治措施 中国进行的生物入侵进行了研究 并综述了常用的水葫芦的防治措施 关键词 生物入侵 水葫芦 外来物种 云南滇池 生物防治 在自然界 由于地理 地貌和气候等因素的影响 每一个物种都被限 制在一定的区域内生存发展 这些物种即本地种 虽然物种自身可发生迁 移 但如果没有人类活动的影响 这种自然迁移速度很慢 而着第二次世 界大战以后 全球化进程快速推进 于是有关学者提出了与经济全球化相 对应的另一种全球化概念 生物全球化 biological globalization 陈 昌笃 2002 外来种是指在一定区域内历史上没有自然发生分布而被人类活动直接 或间接引入的物种 丁建清 解焱 1996 然而 在自然 半自然生态系 统或生境中 建立种群并影响和威胁到本地生物多样性的外来种就被称为 外来入侵种 invasive alien species 也就是说 当外来物种构成入侵行 为 与本地物种竞争生态位 破坏原有生态系统时 外来物种就被称为 外来入侵物种 而这个过程被称为 生物入侵 外来入侵种很多是被人们有意识或无意识引进的 由此产生的生物入 侵问题如今已经具有世界性 不仅威胁着生物多样性 同时甚至导致物种 的灭绝和生境的消失 为人类造成了不可估量的损失 表 1 可说明生物入 侵的严重性 即造成的经济损失 表一 部分外来入侵物种所造成的经济损失 李恩敬 2002 单位 美元 物种经济变量 地区经济影响参考文献 高雪松 Salt cedar 美国西部生态系统 服务价值成本 70 160 亿 55 年Zavaleta 2000 矢车菊和叶状大戟 Knapweed and Leafy spurge 美国三个州的经济 影响 4050 万 年 直接损 失 8900 万 年 间接损 失 Bangsund 1999 Hirsch and Leitch 1996 斑马贻贝 zebra mussel 对美国和欧洲工业 植物的危害 7 5 亿 10 亿 1998 2000 年 National Aquatic Nuisances Species Clearinghouse 2000 外来入侵植物 most 英国除草剂的控制3 44 亿 年 12 个 Williamson 1998 serious invasive alien plant species 成本 1983 1992 物种 六种杂草 six weed species 澳大利亚农业生态 系统投入成本 1 05 亿 年 CSIRO 1997 dited in Watkinson Freckleton and Dowling 2000 松属 哈克木属植 物 阿拉伯树胶 Pinus Hakeas and Acacia Pristine 洲恢复南 非植物王国投入成 本 20 亿 Turpie and Heydenrych 2000 水葫芦 Water hyacinth 非洲七国投入成本2000 5000 万 年Joffe Cooke cited in Kasulo 2000 兔子 rabbits 澳大利亚投入成本3 73 亿 年 农业损 失 Wilson 1995 cited in White and Newton Cross 2000 Varroa Mite 新西兰养蜂经济损 失 2 67 6 02 亿Wittenberg et al 2000 下面我们就通过水葫芦来谈生物入侵下面我们就通过水葫芦来谈生物入侵 生物入侵给人类造成了巨大的损害 目前它可以说是无处不在 中国 更是由于生物入侵而损失巨大 中国政府已经开始重视生物入侵的问题 并公布了中国的第一批外来入侵物种 林亚茗 2004 下面 本文以水葫 芦为例讨论生物入侵对我国造成的影响 1 水葫芦简介水葫芦简介 水葫芦 如图 1 拉丁学名 又称凤眼兰 凤眼莲 属雨久花科 凤眼莲属 多年生水生植物 浮水草本或根生于泥中 茎极短 具长匍匐枝 与母株分离后长成新植株 叶基生 莲座状 叶片卵形 倒卵形至肾圆形 光亮 叶柄基部略带紫红色 膨大呈葫芦状的气囊 花紫兰色 上面一片 较大 中部具黄斑 整株水上部分可高达 1 m 以上 水葫芦的繁殖方式分 有性和无性两种 以无性为主 依靠匍匐枝与母株分离这种方式 在最适 合条件下 水葫芦的植株数量在 5 天内可以增加一倍 水葫芦的一株花穗 可产生 300 粒种子 种子沉积水下可存活 5 20 年 Forna and Wright 1981 水葫芦在很多生境中均可生长 水库 湖泊 池塘 沟渠 流速缓 慢的河道等是其最为适宜的生境 它在稻田也常发生而成为害草 另外 在沼泽地及其它低湿的地方 水葫芦也可生长繁殖 水葫芦的生长对水中 的养分和 pH 值的要求并不高 但如水中盐分含量超过 0 06 时即死亡 最 适合的生长条件为 pH 值为 7 磷含量 20ppm 并有足够的氮 最适宜温度 为 28 30 霜冻可使水葫芦植株死亡 但在很多地区 只有叶部受霜冻 影响 植株基部仍保持绿色并不死亡 因此可顺利越冬 Waterhouse 1994 水葫芦是一种很美丽的植物 可是谁又能想到 正是这种看似纤弱 婀娜的水草 有着极强的繁殖力 并在我国各个地区泛滥 为当地造成了 巨大的生态损失和经济损失 图一 水葫芦 2 水葫芦的入侵 水葫芦的入侵 在南美洲 也就是水葫芦的老家 由于环境条件以及其天敌的限制 水葫芦并没有成为大问题 但是当水葫芦来到了新的环境中 如中国的南 方 由于南方气候极其适宜于水葫芦生长 为水葫芦的繁殖提供了良好的 环境条件 如空间 营养等 所以水葫芦开始进行对数增长 在整个新环 境中 并没有天敌来威胁水葫芦的生长 再加上水葫芦本身顽强的生命力 以及惊人的繁殖能力 使水葫芦在本地的生态系统中疯狂的扩张自己的势 力范围 在和当地的物种所进行的种间竞争中 水葫芦占据了绝对的优势 于是与水葫芦生态位相似的物种 就会被迫压缩和限制自己的生态位 甚 至灭绝 特别是随着工业化进程加快 水体富营养化加剧 水葫芦的生长越加 旺盛 由于水葫芦的过度繁殖 使水葫芦在我国南方泛滥 其他的水生植 物减少甚至灭绝 水葫芦淤塞河道 由于其会降低光线对水体的穿透能力 所以会影响水底生物的生长 而且大量的水葫芦植株死亡后与泥沙混合沉 积水底 抬高河床 使很多河道 池塘 湖泊逐渐出现了沼泽化 有的因 此而被废弃使用 由此对周围气候和自然景观产生不利变化 并加剧了旱 灾 水灾的危害程度 而且水葫芦植株大量吸附重金属等有毒物质 死亡 后沉入水地 构成对水质的二次污染 又加剧了污染程度 丁建清 解焱 1996 于是水葫芦 近年来被视作是一种 毒草 被视为一种污染环 境的有害生物 困扰着我国绝大多数的南方城市 人们为如何消除它们而 伤透了脑筋 3 水葫芦的具体危害举例水葫芦的具体危害举例 以云南滇池为例 昆明市本来建了一条水上旅游线路 游人可以从昆明市 内乘船游滇池和西山 但自大观河和滇池中的水葫芦疯长成灾后 这条旅游线 路就被迫取消了 滇池内连绵 1000 公顷的水面上全部生长着水葫芦 如图 2 盖度近 100 而由于水质污染和因此而导致的水葫芦的疯长 滇池内很多水 生生物已处于灭绝的边缘 吴克强 1993 据资料记载 20 世纪 60 年代以前 滇池主要水生植物有 16 种 水生动物 68 种 但到 20 世纪 80 年代 大部分水 生植物相继消亡 水生动物仅存 30 余种 丁建清 张国良 2002 年 图二 水葫芦在滇池泛滥 与此同时 各地政府对水葫芦的治理也花费了大量的人力和物力 据了解 珠三角地区水葫芦如果不加控制 一个月可繁殖上千万吨 珠海地区的水葫芦每年的生长量也在 300 万吨以上 各级政府每年要花大 量的人力 物力和财力打捞水葫芦 以解决河道堵塞 水葫芦携带传播大 量病毒病菌 以及水葫芦对水体的破坏所导致的水中动植物的生存问题 例如上海 2001 年用于打捞水葫芦的费用超过 6000 万元 浙江年打捞费 1000 万元 全国年打捞成本达 1 亿元 邹汉青 张劲 黄植琳 楚天都市报 4 对水葫芦的应对机制 对水葫芦的应对机制 水葫芦的入侵带来严重的后果 一直以来 人们研究了各种方法对其 进行防治 其中最原始的也是历史最悠久的便是人工打捞 以往每年各个 水葫芦泛滥区都要花费大量的人力物力来打捞水葫芦 随着技术的进步 以及对水葫芦越来越多的关注 一些新的防治方法也应运而生 如一些地方运用打捞船和河道割草机对其进行机械防治 有的地方用 水葫芦象甲对其进行生物防治 还有利用除草剂所作的化学防治也是一种 很普遍的方法 特别是近年来 利用象甲 如图 3 与除草剂配合治理水葫芦的研究取 得了重要进展 丁建清 王韧等 1995 我认为这是一种很好的方法 以下 对其进行重点说明 综合利用天敌昆虫和化学除草剂治理水葫芦的策略融合了化学和生物 防治的优势 同时又弥补了各自的不足 具有以下特点 1 速效性 在防治前期 有选择地使用一定品种和剂量的除草剂 可在 短期内迅速抑制水葫芦种群的扩散蔓延 从而加快控制速度 2 持续性 由于除草剂只能取得短期防效 难以持久 因此 使用除草 剂后 释放一定数量的水葫芦象甲并使象甲建立种群定居 长期自我繁殖 并逐渐达到和保持水葫芦和象甲之间的种群动态平衡 取得持续控制水葫 芦的结果 3 安全性 与单一应用化学除草剂相比 本项措施对化学除草剂的品种 使用浓度 剂量及应用次数都有严格的限制 所选择的除草剂对水生生物 安全 使用浓度 剂量 次数都大大低于常规用量 因此具有较高的安全 性 对环境影响不大 4 经济性 本项措施以生物防治为主 在释放水葫芦象甲后 象甲可自 我繁殖 建立种群 在达到一定数量后基本上不再需要人工增殖 因此具 有一次投资 长期见效的优势 防治成本相对较低 图三 水葫芦象甲 与此同时 很多科学家正在研究开发水葫芦的有利生态价值和经济价 值 比如现在许多专家提出水葫芦可入菜 还可治疗多种疾病 有些公司 制造出水葫芦作的家具 有些学者正在研究用水葫芦治理水污染 甚至水 葫芦还进入家庭 成为观赏植物 现在对水葫芦到底是应该治理还是利用 还存在着很大的争议 水葫 芦或许确实在某些方面有一定的利用价值 但是利用的成本或许很高 或 者是难以持久的 生物入侵严重的影响了生物多样性 目前已成为全球关注的问题 但 是对生物入侵的研究仍需要我们高度重视 而对水葫芦的治理目前也有了 新的进展 相信在不久的将来 水葫芦的困扰会得到控制和缓解 参考文献参考文献 曹瑞钰 环境经济学 上海 同济大学出版社 1993 陈昌笃 警惕全球化对生物多样性的威胁 2001 年生物多样性主体会议论文集 北京 环境 科学出版社 2002 陈灵芝 生物多样性保护现状及其对策 见钱迎倩 马克平主编 生物多样性研究的原理和 方法 北京 中国科学技术出版社 1994 13 35 丁建清 1995 生物防治 杂草综合治理的重要内容 杂草学报 9 1 60 64 丁建清 解焱 1996 中国外来种入侵机制及对策 保护中国的生物多样性 二 汪松 谢彼 德 解焱编辑 北京 中国环境科学出版社 107 128 页 丁建清 付卫东 1996 生物防治 利用生物多样性保护生物多样性 生物多样性 4 4 222 227 丁建清 王韧 王念英 付卫东 1998a 四种化学除草剂对水葫芦的控制效果 植物保护学 报 25 4 373 374 丁建清 王韧等 1995 恶性水生杂草水葫芦在我国的发生危害及防治 杂草学报 9 1 49 52 林亚茗 2004 水葫芦 10 年疯长 10 倍致珠江发臭 南方日报 2004 年 2 月 4 日 李敬恩 2002 我国生物入侵经济损失评估初探 北京大学学位论文集 吴克强 1993 初谈滇池流域的生态平衡 国内湖泊 水库 协作网通讯 1 47 49 邹汉青 张劲 黄植琳 2004 楚天都市报 无名氏 生物防