2022年高中生物研究性学习--生物入侵-.doc

2022年高中生物研究性学习-生物入侵|研究性学习报告 学 科：物课题名称： 生物入侵组 长：成 员：指导老师：日 期： 基本简介 外来物种引进是与生物入侵密切联系的一个概念。任何生物物种，总是先形成于某一特定地点，随后通过迁移或引入，逐渐适应迁移地或引入地的自然生存环境并逐渐扩大其生存范围，这一过程即被称为外来物种的引进（简称引种）。毋庸置疑，正确的行种会增加引种地区生物的多样性，也会极大丰富人们的物质生活，如美国于20世纪初从中国引种大豆，其种植面积从6000多万亩增加到现在的4亿多亩，目前，美国已成为大豆的最大生产国、出口国。就中国而言，早在公元前126年张骞出使西域返回后，中国历史便揭开了引进外来物种的一页，苜蓿、葡萄、蚕豆、胡萝卜、豌豆、石榴、核桃等物种便开始源源不断地沿着丝绸之路被引进到了中原地区，而玉米、花生、甘薯、马铃薯、芒果、槟榔、无花果、番木瓜、夹竹桃、油棕、桉树等物种也非中国原产，也是历经好几百年陆续被引入中国的重要物种。相反，不适当的引种则会使得缺乏自然天敌的外来物种迅速繁殖，并抢夺其他生物的生存空间，进而导致生态失衡及其他本地物种的减少和灭绝，严重危及一国的生态安全。此种意义上的物种引进即被称为“外来物种的入侵”。由此，这种对等地生态环境，造成严重危害的外来物种即被称为“入侵种”（invasive species）、主要原因学术界对外来种入侵发生的原因并不清楚，大致可以分两个方面来讨论。一是从入侵者的角度分析，二是从被入侵的生态系统去考察。生物入侵要经历传播、定居、生长繁衍几个阶段。外来物种通过人们的活动，被有意或无意地带到以前没有生存过的地方。一部分成功地扎下了根开始生长，而有些就因“水土不服”等原因落得个“出师未捷身先死”。建立了根据地的物种渐渐适应了当地的环境，慢慢地开始利用其自身的优势不断扩大占领区，有效利用资源，排斥和驱逐本地物种。一般说来入侵性强的物种都具有一些相应的特征，例如：繁殖能力强，植物能产生大量的种子，动物则产卵量大或产仔量大，这样不仅提高其后代存活的绝对数量，也提高了其传播的几率，在入侵的第一个阶段就占有了优势。为了解释这些现象，科学家们提出了以下几点假说：生态位空缺假说、生物因子失控假说、群落物种丰富度假说、以及迁入前后干扰假说。生物因子失控假说的中心思想是，外来入侵种在新区域得以生存和繁殖，不是因为入侵种本身具有的特性所致，而是由于它们偶然到达了不具备天敌或其它生物限制的新环境，因而快速扩散造成灾害。也就是说外来生物之所以在其原产地没有什么危害，是因为在原产地有天敌或其它的生物因素限制了它的灾难性爆发，而在被入侵地恰恰少了这些讨厌的克星，于是这些外来者不失时机地为所欲为了。该假说是解释外来种成功入侵最直接的假说，并促使人们在入侵种原产地去寻找其天敌以进行生物控制。此外，在外来生物入侵中还有一个重要的现象，那就是“时滞”。就是指入侵性外来生物从开始在新的环境里定居到种群开始快速增长和迅速扩大“占领区”之间的时间延迟期（潜伏期）。就是入侵者在最初的时间不会大量繁殖、扩展领域，它们安安静静地在新到达的地方生长。如巴西胡椒在十九世纪被引入美国的佛罗里达，但是直到二十世纪六十年代早期，它们并不为人所知。现在，在佛罗里达它们已经占据了280，000英亩的面积，并且群落密集，没有别的植物能与之竞争。还有一种叫千里光的植物，它原先在十八世纪末仅生长在牛津植物园，但到十九世纪中叶很快蔓延到英国许多地方。外来生物入侵过程中的时间延滞，或有或无，或短或长，从短短的几年到几十年或上百年，更有甚者可以持续几个世纪。这样就使得外来生物入侵更加难以琢磨，说不定在我们周围默默无闻存在了很长时间的某种什么外来生物会突然爆发性生长，给人类带来许多麻烦。至于“时滞”产生的原因，至今还不清楚。其可能的原因有以下几点：由于外来种最初定植的生境并不适于其生存，需要时间扩散到适于其生长的环境；由于道路、河流、山谷等天然屏障的阻挡，或人为的限制，使之不能扩散到其它有利于生长的地区；因为种群太小没有引起人们的注意，但种群却是一直在增长的。这与人们对外来种的认识程度、重视程度有关；潜在入侵者的数量和分布状况。一个种群要想快速繁殖，需要达到一定的种群大小，在突破这个临界点以前，入侵者不会大规模的爆发；产生适应新环境的新基因型的遗传变异所需的时间；等待生境的变化。有的外来种在不利的生存条件下可以维持自身的生存，但不能爆发，一旦生长条件适宜将迅速扩增，伺机爆发。相关分类总体来看，生物入侵的渠道包括以下三种自然入侵折叠这种入侵不是人为原因引起的，而是通过风媒、水体流动或由昆虫、鸟类的传带，使得植物种子或动物幼虫、卵或微生物发生自然迁移而造成生物危害所引起的外来物种的入侵。如紫茎泽兰，薇甘菊以及美洲斑潜蝇都是靠自然因素而入侵中国的。无意引进折叠这种引进方式虽然是人为引进的，但在主观上并没有引进的意图，而是伴随着进出口贸易，海轮或入境旅游在无意间被引入的。如“松材线虫”就是中国贸易商在进口设备时随着木材制的包装箱带进来的。航行在世界海域的海轮，其数百万吨的压舱水的释放也成为水生生物无意引进的一种主要渠道。此外，入境旅客携带的果蔬肉类甚至旅客的鞋底，可能都会成为外来生物无意入侵的渠道。有意引进折叠应当说，这是外来生物入侵的最主要的渠道，世界各国出于发展农业、林业和渔业的需要，往往会有意识引进优良的动植物品种。如20世纪初，新西兰从中国引种猕猴桃，美国从中国引种大豆等。但由于缺乏全面综合的风险评估制度，世界各国在引进优良品种的同时也引进了大量的有害生物，如大米草、水花生、福寿螺等。这些入侵种由于被改变了物种的生存环境和食物链，在缺乏天敌制约的情况下泛滥成灾。全世界大多数的有害生物都是通过这种渠道而被引入世界各国的。防治外来物种入侵的国际合作及他国的立法实践 外来物种入侵作为一种全球范围的生态家现象已逐渐成为导致牺牲多样性丧失、物种灭绝的重要原因。根据国际自然资源保护联盟提供的数据，目前全球濒临灭绝危险的野生动物共有10954种，全球鱼类的1/3，哺乳类的、鸟类的、爬行类的1/4，都已高度濒危，如果照此速度发展到2100年，地球上1/3到2/3的植物、动物以及其他有机体将消失，这些物种大规模死亡的现象和6500万年前恐龙的消亡差不多。如此严峻的形势，使得越来越多的国家逐渐意识到单靠一国的力量根本无法阻挡外来物种的肆意入侵，而积极的国际合作才能更有效地解除外来物种对生物多样性的危胁。其他资料入侵案例折叠首先，外来物种包括：入侵微生物：主要是指对农作物、林木及经济鱼虾类带来危害的病原微生物，未包括人类和家畜疾病。 入侵植物：主要是指在农业、林业、湿地、草原、淡水、海洋等不同生态系统中带来危害与威胁的有害植物，如草本、藤本、灌木、藻类等植物及部分有明显危害性的乔木。入侵动物：主要是指对农林牧渔业生产带来危害的有害昆虫、螨、鱼、两栖爬行类等。德国小蠊（Blattella germanica）德国小蠊，原产于德国，故称“德国小蠊”。因国际间的贸易往来，在商品流通运输的过程中输入中国，由于其体态与美洲大蠊极为相似，个体的大小如美洲大蠊四分之一，属蟑螂的一个品种。小蠊的繁殖速度比一般蟑螂要快数千倍，经半个月左右其幼卵即可长成成虫，群体数量比一般蟑螂多几倍乃至几千倍。小蠊的生活习性与一般蟑螂相似，喜在宾馆、酒店的中西厨房、酒吧、餐厅、包房等场所活动。它对人们造成的危害与蟑螂类似，主要是它们在活动其间将许多有害物质及病菌等传播到人们的食品及用具中，对人们的生命健康造成危害。德国小蠊是室内蟑螂中最小的一种，体长在15毫米以下。成虫为棕黄色。在前胸背板上有两条平行的褐色纵纹。德国小蠊一年能经历4-5个世代。德国小蠊卵鞘一直拖在雌虫的尾端，直至孵出若虫才脱落。若虫因此随母体到处扩散。若虫经57次蜕皮后成为成虫，若虫期为30-56天。德国小蠊正式大规模入驻中国有近二十年的时间，已经从开始的少数大城市蔓延到几乎中小城市甚至小集镇和农村地区，据国家疾控中心相关资料显示，一只雌性德国小蠊一年最多可以繁殖出一百万只后代。随着防治用杀虫剂的大量使用，德国小蠊已经具备了极强的抗药性，多数杀虫剂对其无效。因德国小蠊的存在和难以防治，导致目前蟑螂已取代老鼠成为四害之首！随着国家、地区间经济、文化交往的日益频繁密切，随着全球环境不稳定因素的不断增多，一切没有硝烟的生态战争“生物入侵”正在全世界范围悄悄打响，其造成的生态灾难正严重威胁着世界各国的经济发展及全球的生态安全。被喻为“紫色恶魔”的凤眼莲（Bichhornia crassipes即中国人俗称的“水葫芦”）在全世界水域的肆虐繁殖即是外来物种入侵最典型的一个例子。1884年，原产于南美洲委内瑞拉的凤眼莲被送到了美国新奥尔良的博览会上，来自世界各国的人见其花朵艳丽无比，便将其作为观赏植物带回了各自的国家，殊不知繁殖能力极强的凤眼莲便从此成为各国大伤脑筋的头号有害植物。在非洲，凤眼莲遍布尼罗河；在泰国，凤眼莲布满湄南河；而美国南部沿墨西哥湾内陆河流水道，也被密密层层的凤眼莲堵得水泄不通，不仅导致船只无法通行，还导致鱼虾绝迹，河水臭气熏天；而中国的云南滇池，也曾因为水葫芦疯狂蔓延而被专家指称患上了“生态癌症”。此外，美国曾经引进葛藤，葛藤不仅有极强的生长力，而且可以改善土壤环境。1930年从美国再从日本引进后，使许多被破坏的农地和沙坡变成草木繁盛的肥沃土地，被人誉为“大地的医生”。50年代中期，全美繁衍葛藤近万棵。然而，葛藤像猛兽一样“野火烧不尽，春风吹又生。”短短二十年间，便从“大地的医生”沦为全美通缉的“绿怪”，亚拉巴马州政府宣布葛藤成为非法移民。此外，澳大利亚的“兔灾”，地中海的“毒藻”，美国五大湖的“斑马贻贝”，夏威夷的“蛙声”以及入侵中国的“紫茎泽兰”、“大米草”、“松材线虫”，“加拿大一枝黄花”、“克氏螯虾”、“美国白蛾”等等外来物种入侵的事例举不胜举。由于缺少自然天敌的制约，这些外来入侵者不仅破坏食物链，威胁其他生物的生存，而且还给全球带来了巨大的经济损失。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。入侵情势折叠农业部总经济师朱秀岩说，目前已有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。朱秀岩是在此间举行的“亚太经合组织外来入侵生物防治国际研讨会”上作上述表示的。他介绍说，随着国际贸易的不断扩大和全球经济一体化的迅速发展，外来生物入侵日益加剧，造成原有生物群落的衰退，破坏生物多样性，导致农、林、牧、渔业损失严重，威胁全球的生态安全、经济安全和人民生命健康。外来生物入侵已成为世界各国政府和公众广泛关注和高度重视的热点问题。农业部科技教育司司长张凤桐接受记者采访时说，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。外来入侵生物的有效控制与农业丰产休戚相关。朱秀岩表示，中国高度重视外来入侵生物防治工作，积极采取措施，认真做好外来入侵生物的管理和防治工作。农业部成立了外来物种管理办公室，会同有关部委，建立了分工负责、密切配合的工作机制，按照“广泛发动、除防并举、突出重点、综合防治”的方针，组织各地开展了以紫茎泽兰、豚草、红火蚁、水花生等外来入侵生物为重点的集中灭除，通过发动群众，群防群治，取得了明显成效。这次研讨会由中国农业部和美国国务院联合举办，旨在加强APEC成员间的技术交流与合作，探讨外来入侵生物防治的对策措施，共同抵御外来生物入侵的威胁。经济损失折叠在中国，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。20012003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。严重后果折叠加速物种灭绝折叠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，具体而言，其导致的恶果主要有以下几项：第一，外来物种入侵会严重破坏生物的多样性，并加速物种的灭绝 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。2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。而外来物种入侵却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。破坏生态平衡折叠外来物种入侵，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。危害折叠会因其可能携带的病原微生物而对其他生物的生存甚至对人类健康构成直接威胁。如起源于东亚的“荷兰榆树病”曾入侵欧洲，并于1910年和1970年两次引起大多数欧洲国家的榆树死亡。又如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79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。外来物种入还会给受害各国造成巨大的经济损失。 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19891992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510亿元，由于水葫芦造成的直接经济损失也接近100亿元。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。4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。国际法规折叠目前，外来物种入侵作为全球性问题已经引起世界各国和国际组织的广泛关注，国际自然资源保护联盟，国际海事组织（IMO）等国际组织已制定了关于如何引进外来物种、如何预防、消除、控制外来物种入侵等各方面的指南等技术性文件。而美国、澳大利亚、新西兰等国家也先后建立了防治外来物种入侵的各种技术准则及指南，并进行了相应的立法，努力加强该国对外来入侵物种的防御能力及综合治理能力。1982年1988年，众多科学家开始在环境问题科学委员会（SCOPE）的组织下就外来物种入侵的本质开展讨论。1992年在巴西里约热内卢召开的世界环境与发展大会上，与会各国签署了“国际生物多样性公约”（包括中国），这是有关生物安全的一个最重要的全球性公约。对于外来物种的入侵，公约第8条明确规定：“必须预防和控制外来入侵物种对生物多样性的影响。”同时公约还要求每一缔约国应直接或要求其管辖下提供公约所规定生物体的任何自然人和法人，将该缔约国在处理这种生物体方面有关使用和安全的任何现有资料以及有关该生物体可能产生的不利影响的任何现有资料，提供给将要引进这些生物的缔约国。此外，与控制外来物种密切相关的两个国际规则：SPS协议（即关于卫生和植物卫生措施协议）以及TBT协议（即贸易技术壁垒协议）也都明确规定，在有充分科学依据的情况下为保护生产安全和国家安全，可以设置一些技术壁垒，以阻止有害生物的入侵。事实上，对于抵御海洋外来生物的入侵早在1982年的联合国海洋公约里已明确规定，各国必须采取一切必要措施以防止、减少和控制由于故意或偶然在海洋环境某一特定部分引进外来的新的物种致使海洋环境可能发生重大和有害的变化。总的来看，为防治外来物种入侵，目前已通过了40多项国际公约、协议和指南，且有许多协议正在制定中。虽然许多公约在一定程度上还缺乏约束力，虽然各国在检疫标准的制定上还存在着一些差距和矛盾，但这些文件仍在一定范围内发挥着日益重要的作用，而国际海事组织、世界卫生组织、联合国粮农组织也正在更加积极致力于加强防治外来物种入侵的国际合作。放眼世界各国，美国和澳大利亚对于防治外来物种入侵立法举措值得借鉴。作为世界上遭受外来物种入侵最严重的国家之一，美国政府早在90年代初期就展开了相应的立法工作。1990年美国国会通过了非本地物种法，旨在对美国航运实践进行研究以帮助掌握如何引进外来物种以及如何防止有害物种的引进。当1999年1月首届海洋生物入侵国际会议在美国马萨诸塞特理工学院如期举行后，总统克林顿签发总统命令，成立由各部门代表组成的入侵种理事会，该理事会必须与联邦、州、有关科学家、大学、航运业、环境机构和农场组织等不同单位共同合作，相互协助，开展工作，抵御外来入侵种。澳大利亚其特殊的地理位置，使得其防治外来物种入侵的工作主要集中在两个方面：一是如何防治对农业、林业造成严重影响的220多种有害杂草；二是如何解除通过轮船压舱水携带的海洋外来物种入侵的威胁。基于此，1996年，澳大利亚首先从总体上制定了澳大利亚生物多样性保护国家策略，旨在通过制定各种环境影响评价计划以及建立防治有害外来物种的生物学和其他方法，最大限度地减小外来物种引进的风险。1997年国家杂草策略（1999年最新修订）由澳大利亚和新西兰环境与保护委员会、澳大利亚和新西兰农业与资源管理委员会以及澳大利亚林业部共同发布。国家杂草策略主要规定了外来杂草管理的3个目标，并明确了政府、社区、土地所有者和土地使用者各自的义务、责任，最终提出相应的行动策略。此外，针对杂草的引进，澳大利亚还建立了一套杂草风险评价系统（WRA），通过问题和评分标准的制定，对将有意引进的外来植物进行风险评价。为了防治海洋有害物种的入侵，澳大利亚检疫与检验局在1991年发布了世界上第一部强制执行的有关压舱水的规范性文件压舱水指南（1999年最新修订），要求对所有进入澳大利亚水域的船只必须服从强制的压舱水管理。此外，关于压舱水的排放、报告和检疫方面的问题在此文件中也行出了详细规定。第 15 页 共 15 页