第五章 外来物种入侵、扩散过程与机制

1、第五章第五章 外来物种入侵、扩外来物种入侵、扩散过程与机制散过程与机制v战争的敌人不是恐怖分子，而是一些外来的生物病害。形成生物污染，危害土著群落的生物多样性并影响了农业生产，造成了巨大的经济损失生物入侵是一场没有硝烟的战争，正在世界范围内打响生物入侵是一场没有硝烟的战争，正在世界范围内打响 随着国际贸易的发展和人类交往的增加以及全球环境的变化，生物传播、入侵、扩散的种类和数量在全球范围内呈现增加的趋势。由外来种所导致的生物入侵已成为一个世界性的生态和经济问题。主要内容主要内容外来物种入侵过程与途径外来物种入侵过程与途径 影响外来物种入侵的因素影响外来物种入侵的因素21入侵生物学的核心科学问题

2、入侵生物学的核心科学问题3第一节第一节 外来物种入侵过程与途径外来物种入侵过程与途径v外来种（外来种（alien species）：指那些出现在）：指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩展潜力意外其过去或现在的自然分布范围及扩展潜力意外的物种、亚种或以下的分类单，包括所有可能的物种、亚种或以下的分类单，包括所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。生物入侵生物入侵：原本生活在异国他乡、通过非自然：原本生活在异国他乡、通过非自然途径迁移到新的生态环境中，并给当地生态系途径迁移到新的生态环境中，并给当地生态系统和人类社会造成很大危害。统和人类社会造成很大危

3、害。 有益种：对生态系统有益的物种有益种：对生态系统有益的物种v入侵种（入侵种（invasive species）：那些对当地生）：那些对当地生态环境、生物多样性、人类健康和经济发展造成态环境、生物多样性、人类健康和经济发展造成危害的外来物种。危害的外来物种。入侵种入侵种一、外来物种入侵途径一、外来物种入侵途径外来物种入侵的途径是多样化外来物种入侵的途径是多样化自然入侵自然入侵人类无意间带入人类运输引起的意外入侵动植物园逃逸、人造物种释放人为有意的引入自然入侵：紫茎泽兰、飞机草、环颈鸽、自然入侵：紫茎泽兰、飞机草、环颈鸽、美洲斑潜蝇美洲斑潜蝇4人类运输引起意外入侵假高粱（假高粱（Sorghum

4、 halepense）吉普赛飞蛾吉普赛飞蛾人类无意间带入小叶冷水花（小叶冷水花（Pilea microphylla）人类无意间带入草胡椒（草胡椒（Peperomia pellucida）松材线虫松材线虫动植物园逃逸、人造物种释放 圆圆叶叶牵牵牛牛海海州州常常山山人为有意的引入v中国从国外或外地引入优良品种有着悠久的历史。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、养殖单位几乎都在从国外或外地引种，现在种植、养殖单位几乎都在从国外或外地引种，其中大部分引种是以提高经济效益、观赏和环保其中大部分引种是以提高经济效益、观赏和环保为目的的，但是也有部分种类，由于引种不当成为目的的，但是也有部

5、分种类，由于引种不当成为有害物种。为有害物种。大米草保护沿海滩涂大米草保护沿海滩涂二、外来物种的入侵过程二、外来物种的入侵过程1、 外来种的引入外来种的引入 非本地种从远距离以外的区域被引入到新的区域。在这个过程中，非本地种从远距离以外的区域被引入到新的区域。在这个过程中，社会、经济的因素与生物因素同样是至关重要的。社会、经济的因素与生物因素同样是至关重要的。2、定居与成功地建立种群、定居与成功地建立种群 初期定居者总是少数。即使少数个体能够找到配偶并且成功地进行初期定居者总是少数。即使少数个体能够找到配偶并且成功地进行了繁殖，形成了一个小种群，这个小种群仍然面临着很大的生存危了繁殖，形成了一

6、个小种群，这个小种群仍然面临着很大的生存危机。这个阶段是生物入侵过程种群发展的机。这个阶段是生物入侵过程种群发展的瓶颈时期。3、时滞阶段、时滞阶段 生物入侵过程中经常会出现一个时滞阶段。也就是说，在初始种群建生物入侵过程中经常会出现一个时滞阶段。也就是说，在初始种群建立以后，到种群的扩散和大爆发，往往经历一个较为漫长的时期。立以后，到种群的扩散和大爆发，往往经历一个较为漫长的时期。4、扩散及爆发、扩散及爆发 作为一个成功的入侵种，有能力造成显著或严重的经济和生态影响，作为一个成功的入侵种，有能力造成显著或严重的经济和生态影响，那么种群必须经历扩散及爆发，以达到高密度和大尺度的空间分布。那么种群

7、必须经历扩散及爆发，以达到高密度和大尺度的空间分布。 Williamson（1996）提出了一个）提出了一个“十分之一法则”（tens rule）第一次转移引入引入第二次转移建群建群第三次转移入侵种入侵种第二节、影响外来物种入侵的因素第二节、影响外来物种入侵的因素v外来物种到达一个新地点是人类活动的直接和间外来物种到达一个新地点是人类活动的直接和间接的结果，其所入侵的生境通常是人类干扰比较接的结果，其所入侵的生境通常是人类干扰比较强的地方。由于外来物种的奠基种群强的地方。由于外来物种的奠基种群（founder population）常常很小，小种群）常常很小，小种群要能在高强度、高频度干扰的生

8、境中存活，并实要能在高强度、高频度干扰的生境中存活，并实现种群的增长、扩张，必须具有能应付现种群的增长、扩张，必须具有能应付环境、种环境、种群统计学和遗传不确定性群统计学和遗传不确定性的能力。的能力。外因外因内因内因一、影响外来物种入侵的外部因素一、影响外来物种入侵的外部因素光照光照水分水分土壤营养土壤营养金属元素金属元素新栖息地的干扰程度、群落新栖息地的干扰程度、群落生物多样性、全球变化生物多样性、全球变化全球变化全球变化v全球变化也促进了生物入侵的发生，从整个生物全球变化也促进了生物入侵的发生，从整个生物圈的角度来看，全球变化会使气候带发生改变，圈的角度来看，全球变化会使气候带发生改变，这

9、必然会改变物种与资源的分布区域，结果促进这必然会改变物种与资源的分布区域，结果促进入侵。入侵。全球变化全球变化v全球变化促进了生物入侵，反过来生物入侵在全全球变化促进了生物入侵，反过来生物入侵在全球范围内影响了生物群落的结构与功能继而反馈球范围内影响了生物群落的结构与功能继而反馈性的影响全球环境，因而全球变化对生物入侵的性的影响全球环境，因而全球变化对生物入侵的促进会对地球的环境产生长远影响。促进会对地球的环境产生长远影响。干扰体系干扰体系的变迁的变迁贸易贸易交通格局交通格局气候变化气候变化土地利用变化土地利用变化生境破碎化生境破碎化二氧化碳浓二氧化碳浓度的升高度的升高紫外辐射紫外辐射的增加的

10、增加环境污染环境污染二、影响外来物种入侵的内部因素二、影响外来物种入侵的内部因素v外来物种的自身特性对入侵、生存和发展极为重外来物种的自身特性对入侵、生存和发展极为重要。就植物而言，有些物种的适应性、耐性强，要。就植物而言，有些物种的适应性、耐性强，意味着它们入侵的入侵潜力主要是靠地下茎等进意味着它们入侵的入侵潜力主要是靠地下茎等进行无性繁殖，这样可以避免火等干扰，有利于扩行无性繁殖，这样可以避免火等干扰，有利于扩展。展。大米草保护沿海滩涂大米草保护沿海滩涂三裂叶豚草三裂叶豚草（一）、外来物种的生物学特性（一）、外来物种的生物学特性1、外来物种的生态福、外来物种的生态福2、外来物种的繁殖和传播

11、特性、外来物种的繁殖和传播特性褐云玛瑙螺褐云玛瑙螺沙漠玫瑰沙漠玫瑰3、入侵种遗传结构、入侵种遗传结构（一）、外来物种的生物学特性（一）、外来物种的生物学特性阿根廷蚂蚁阿根廷蚂蚁(Linepithema humile)（二）、入侵种与土著种间的相互作用（二）、入侵种与土著种间的相互作用1、缺乏天敌的控制、缺乏天敌的控制2、外来种与土著种的克生、竞争、外来种与土著种的克生、竞争白纹伊蚊（白纹伊蚊（Aedes albopictus）（二）、入侵种与土著种间的相互作用（二）、入侵种与土著种间的相互作用3、外来种的协同入侵、外来种的协同入侵4、杂交在入侵种的意义、杂交在入侵种的意义一枝黄花与假蓍紫苑杂交

12、一枝黄花与假蓍紫苑杂交（三）、生物间相互作用的改变（三）、生物间相互作用的改变v由于人类活动极大的改变了全球生物多样性格局，由于人类活动极大的改变了全球生物多样性格局，自然也影响了生物群落中的许多重要生态关系。自然也影响了生物群落中的许多重要生态关系。第三节、外来物种扩散机制第三节、外来物种扩散机制v当入侵种群分布面积达到一个阈值后，就可能发当入侵种群分布面积达到一个阈值后，就可能发生爆炸性的扩展（吴兆录和闫海忠，生爆炸性的扩展（吴兆录和闫海忠，1996）。）。一、扩散途径一、扩散途径通过种群的扩大向周围通过种群的扩大向周围空间扩散，这一方式是空间扩散，这一方式是短程的，可能是短程的，可能是“

13、流流”式的传播。即从某一个式的传播。即从某一个点沿某些特定的通道传点沿某些特定的通道传到另一个点，而没有一到另一个点，而没有一个明显的扩张面。个明显的扩张面。借助于某些媒体传借助于某些媒体传播，距离较长，且播，距离较长，且可以是跳跃式的，可以是跳跃式的，主要通过动物或人主要通过动物或人的活动等途径携带的活动等途径携带外来种扩展。外来种扩展。扩散体类型扩散体类型这这4个因素中，传播机制最为重要个因素中，传播机制最为重要扩散体数量扩散体数量扩散体寿命扩散体寿命传播机制传播机制M1M2M4M3生物的空间扩张能力取决于生物的空间扩张能力取决于4个因素个因素二、扩散体二、扩散体 定义定义生物体任何一个部

14、分，在其离开母体后仍能保持活生物体任何一个部分，在其离开母体后仍能保持活力并在适宜条件下形成新的个体时就成为扩散体力并在适宜条件下形成新的个体时就成为扩散体 类型类型有性扩散体和无性扩散体有性扩散体和无性扩散体散布体量和大小散布体量和大小v散布体的量与大小是生物体在适应传播和幼体建散布体的量与大小是生物体在适应传播和幼体建立之间协调的结果。立之间协调的结果。大瓶螺及其卵大瓶螺及其卵扩散体的寿命扩散体的寿命v扩散体的寿命指扩散体离开母体后能保持活力的扩散体的寿命指扩散体离开母体后能保持活力的时间。繁殖体周期短、扩散体寿命长，产量高且时间。繁殖体周期短、扩散体寿命长，产量高且传播机制有效的物种更有

15、可能在较短时间内占据传播机制有效的物种更有可能在较短时间内占据较大的分布空间，外来物种尤其是入侵种更是如较大的分布空间，外来物种尤其是入侵种更是如此。此。褐云玛瑙螺卵寿命长达褐云玛瑙螺卵寿命长达7年年三、扩散的方式和机制三、扩散的方式和机制v扩散机制指扩散体离开的方式和方法。扩散机制指扩散体离开的方式和方法。（一）、自动扩散（一）、自动扩散（autochorou）个体的迁移、迁个体的迁移、迁飞、成虫的飞翔飞、成虫的飞翔 无性生长扩散无性生长扩散 动物动物 张力机制张力机制 膨压机制膨压机制 吸涨和失水机吸涨和失水机制制（气流扩散）（气流扩散）风滚型风滚型扩散体扩散体气流弹气流弹射扩散射扩散具翅扩具翅扩散体散体尘状扩散体尘状扩散体囊状扩散体囊状扩散体羽毛或绵羽毛或绵毛扩散体毛扩散体（三）、重力扩散（三）、重力扩