27.常见的几种生物入侵方式
1) 抗逆性强,适应性广。如空心莲子草抗逆性超强,演化出水生、陆生两种生态型。 2) 强大的繁殖能力。如水葫芦拥有极其强大的繁殖能力,甚至能以有性和无性两种方式繁
衍后代,水葫芦依靠匍匐枝与母株分离的方式,每5天就能生出一个新植株,能铺满整个水域。
3) 选择单调薄弱的生态系统。是生物入侵者惯用的策略。 例:给三北防护林造成毁灭性
危害的天牛虫正是由于三北地区大部分树木品种单一的人工林、生态系统结构简单、很难抵抗疯狂虫害,才乘虚而入的。
4) 两个入侵种从原产地结伴而来,相互配合共同入侵。一个比较典型的例子是松材线虫,
光靠它自己是无法进行远征的,扩散速度会慢得多,所以它就选取了松墨天牛作为自己的运输机;而松墨天牛呢,它在松材线虫的帮助下,当然更容易在树林中泛滥成灾了。 5) 分泌抑制其他植物生长的化学物质。如加拿大一支黄花的根系能分泌抑制其他植物生长
的化学物质,通过方式去挤占原属于土著种的领地。
6) 尽量避开天敌。 这也是外来入侵种最常用的方式之一。如空心莲子草在南美大陆有一
种专门对付它的莲草直胸跳甲。但来到我国以及世界其他地区以后,由于没有天敌,一下就泛滥成灾了。
7) 外来物种的遗传侵蚀。所有的入侵策略中最可怕的是许多入侵种会采取与土著近缘种
“杂交”的策略来实现入侵。使得入侵种不费吹灰之力,占据了原先土著种的领地,并且入侵种与土著种的杂交后代也具备了两个祖先的全部遗传信息,所以可以在以后不断的繁殖过程中,挑选自己合适的基因型,产生新的表型变异,将大大增强它的入侵性。
28.生物入侵的适应性进化
外来物种入侵最主要的选择压力来源于环境条件的变化,任何入侵生物几乎都要经受适应和驯化阶段。适应(adaptation):是结构和功能上可遗传的改变。驯化 (acclimation) :是指发生在生物个体生命史中无法遗传的生理修饰,主要是逐渐暴露在逆境中诱发的生理改变。
29.生物入侵的适应性进化的遗传学基础
自然选择可以在源种群的遗传基础上通过变异、重排或杂交而速生物入侵。包括遗传基因漂变、加性遗传变异、杂交、特殊基因、外来种基因与环境的相互作用, 基因组重排等方面。 遗传基因漂变:基因漂变可以推动外来种的入侵成功,但这可能是偶然现象, 而非规律。 加性遗传变异:增进外来种群对环境的适应能力,提高其竞争性,有利于成功入侵。 入侵种源种群的AGV程度越高,入侵成功的可能性越大。
杂交: 杂交行为有助于入侵,可导致生长更快、种群数目更多、适应性更好、入侵性更强等。
如:一些杂草通过与转基因农作物杂交而成为超级杂草。 特殊基因:20世纪40年代从南美入侵美国东南地区的火蚂蚁,其中一个基因影响该入侵种的社会组织能力。
外来种基因与环境的相互作用: 环境与基因型的相互作用会导致外来种在入侵不同环境时出现多样化选择。 如:苹果蝇幼虫的培养温度26℃;山楂蝇幼虫的培养温度26℃。
基因组重排是入侵事件中适应性进化的基础。 如:有些果蝇的特定染色体重排的频率同温度适应性有关。
30.外来种入侵的适应性生理生化特牲 入侵植物种的适应性主要表征为:
对资源的吸收与利用能力,包括新陈代谢、气体交换、叶结构和功能、营养、生物量分配、冠层组成结构和生长等生理生态特征。
适应的内容:
1) 对环境梯度的适应性(如:温度、湿度、光周期、气候、土壤等) 2) 在定居、建群、繁殖、扩展过程中对竞争者、捕食者、牺牲者所作出的适宜响应。(如:形态、生理、物候、习性以及可塑性发生的改变或变异)
3) 对于突发环境胁迫的生理耐受力及其散布能力往往与入侵成功直接相关。 耐受范围:耐受范围是指物种能够应对环境变化的程度,也是存活的范围。 耐受限度宽和表型可塑性强是入侵种能适应新的生态环境的重要手段。 31.外来种的繁殖适应性可分为:
1)入侵植物的无性繁殖适应性:入侵植物中能进行无性营养繁殖的比例高达45%左右。如:喜旱莲子草、 风眼莲、薇甘菊、加拿大一枝黄花等。一般情况下,入侵植物的无性繁殖只要5~7天就可生出新植株。
2)入侵植物的有性繁殖适应性:入侵植物的共同特点是:营养生长期短、快速生长后进入有性繁殖期、开花结实量大、花期长、花数多,种子成熟时间短。在物种竞争中倾向于采取“r”对策(体型小、生命周期短、繁殖快)。 32.入侵种适应性进化的后果
直接后果:1)入侵种与被入侵区的生物进化调整, 如:形态上的适应变化形成渐变群 基因漂流而表现出染色体定位差异,导致地理遗传格局分异。2)本地种也可对入侵产生响应, 如:杂交与基因渗入,杂交常是导致本地种濒危或灭绝的原因。 非直接后果:1) 行为和性状改变 如:蚂蚁入侵的适应性进化使其个体变大。
2) 生态位替代,这是生物入侵的后果之一, 如:美洲灰松鼠入侵欧洲落叶混
交林后替代了原有的红松鼠,使本地种濒危。
3) 竟争排斥,外来种通过竟争排斥减少本地种, 如:火蚂蚁入侵可使本地蚂
蚁生物多样性降低70%,使当地蚂蚁个体减少90%以上,甚至被驱逐出去。
4)互利共生:入侵种与本地种重新组建新的互利共生。
33.生物入侵对土著种的影响
1)竞争、占据本地物种生态位,使本地种失去生存空间:如在广东,薇甘菊往往大片覆盖香蕉、荔枝、龙眼、野生桔及一些灌木和乔木致使这些植物难以进行正常的光合作用而死亡
2)与当地种竞争食物或直接杀死当地物种,影响本地物种生存,如: 桉树引自澳大利亚,是一种生命力极强的高大乔木树种,它的根系极为发达,在争夺养分、水分和阳光的“中间斗争”中往往令其它的植物无立足之地!
3)通过形成大面积单优群落,降低物种多样性,使依赖于当地物种多样物种生存的其他物种没有适宜的栖息环境,如水盾草是作为水族箱观赏植物引进而逸生的,在浙江北部、江苏南部和上海西部的许多水域成片或成丛生长成为群落的优势种,其进一步的成长可能对本地物种苦草、菹草、黑藻构成威胁,进一步影响与之相关的生物,也值得注意。 4)分泌释放化学物质,抑制其他物种生长(化感作用),如豚草可释放酚酸类、聚乙炔、倍半萜内脂及甾醇等化感物质,对禾本科、菊科等一年生草本植物有明显的抑制、排斥作用。
5)大量利用本地土壤水分,不利于水土保持,如桉树素有“抽水机”、“耗肥机”之称,在广西省、海南岛和雷洲半岛的很多林场都有种植,由于它大量吸收水分,对水土保持十分不利,造成生物多样性的退化;同时由于其强大的生命力,使得在成片的桉树林里,其它的物种难以生存。这种现象在广西的沿海地区表现的尤为突出,北海、合浦的一些桉树区土地严重退化、板结,有的甚至进入轻度沙漠化状态。
6)影响遗传多样性,有些入侵种可与同属近缘种,甚至不同属的种杂交。入侵种与本
地种的基因交流可能导致后者的遗传侵蚀。
7)随同外来种入侵带来的病原菌危害,互利共生作用可以促进入侵过程或增强抵御入侵的能力
8)控制外来种入侵而引入天敌对土著种的影响,生物入侵是很复杂的链式过程,有时即使成功引入天敌也不能有效控制入侵种,甚至引起其他副作用或负效应。
33. 防止生物入侵的理念思维与原则 一个重要概念:外来物种≠外来入侵种
预防为主原则和“事先知情同意”(AIA)程序,防止出现“逆向选择”。(防重于治) 优先的正确防治原则:最简单、最有效、最廉价、最适宜。
外来入侵实质上是“生物污染”,应遵循“污染者承担和付费”原则,绝不允许把生物入侵造成的“污染破坏损失”转嫁给生态环境,转嫁给社会和公众。
防范生物入侵的控制策略:
1)从战略高度防止外来入侵物种; 2)建立对抗外来入侵种的防御体系; 3)认真开展外来物种入侵的风险评估; 4)建立外来入侵物种早期预警体系; 5)建立生物安全防范的道德规范。
34.立法是防止外来生物入侵的根本,目前我国现有的涉及外来生物入侵的法律、法规及条例有18部。这些法规中都涉及到了对外来物种的管理的具体条文。 如:《农业法》、《进出境动植物检疫法》、《植物检疫条例》、《渔业法》、《森林法》、《种畜禽管理条例》、《野生植物保护条例》、《水生野生动物保护实施条例》、《农业转基因生物安全管理条例》、《环境保护法》、《海洋环境保护法》、《自然保护区条例》、《野生动物保护条例》等。
35. 对生物入侵如何加强检疫、监测?
第一步,加强监测,从海关源头把住关,不让外来生物有进入的机会;
第二步,入侵生物一旦被发现,就要严格加强疫点控制。 如:对于“红脂大小蠹”、“美国白蛾”疫区,目前控制的方法是,在疫区周边设几条警戒线,在线上设若干个点,进行观察,如果发现了这种害虫,就启动治理预案。
第三步,对于已造成较大损害的外来生物,更要严格治理。 如:对还在继续扩散的已经危害600万株油松的“红脂大小蠹”,要加大人力、物力、财力,进行大面积治理。
36. 通过货物夹带是有害生物传入的主要途径:
为尽可能减少生物入侵现象发生,市民应培养抵御外来物种入侵的公众意识,并积极杜绝可能引起生物入侵的行为。 应慎重引进物种,不能只片面追求经济效益而忽略了环境和生态因素;市民从国外回国不要随便携带水果、龙虾、观赏鱼等入境。
37.为了提早防止压载水给我国带来的外来有害生物入侵以及避免我国航运业受到影响,应: 1)在外籍船舶的管理上和近海水域的实时监控上加大力度,并尽快制定相关法律规定,把压载水的监管和治理问题提到日程上来。
2)对我国沿海海域的生态环境尽快进行全面监测研究,了解船舶压载水中带来外来水生物和病原体对我沿海生态系统的具体影响,及早采取相应对策。
3)尽快制定船舶压载水携带有害水生物和病原体的突发性应急预案,重点做好防治工作。 4)尽早向国内相关单位和企业宣传介绍有关压载水的国际公约,以便为公约的 实施做好相应的准备工作。
38.农业部、国务院三峡办和共青团中央在重庆江津市联合召开的“保护三峡、铲除外来入侵生物”现场会上获悉:目前,入侵我国的外来有害生物多达400多种,每年造成经济损失高达数千亿元,其中,对农业和林业的损失达500亿元以上。 39.外来物种预警评估系统的职能有哪些?
1)建立外来物种的档案,密切跟踪一些外来物种的行踪;
2)建立一个完善的对外来物种进行科学评估的体系,分析对本地物种及物种多样性、自然生态和社会经济等将造成的影响;
3)要建立起对外来物种的防范体系,如海关、动植物检疫、环保、农林牧业等都要加强防范。
4)要建立起法律体系。
40.外来物种引入的名录制度,分为几级?
分为三级:1)黑色名录,已知的引起严重危害的入侵种,限制引入; 2) 白色名录,已知具有极低入侵可能性的物种,可以引入; 3)灰色名录,不知入侵危害程度大小的物种,必须认真评估。 41.外来物种入侵的风险评估体系
每项指标分为低风险、中风险、高风险、不可接受4个等级进行评分;
入侵风险指标可按:繁殖与扩散特征、遗传特征、有害特征、适应性特征、物种特征、被控制特点及入侵历史等来建立。
42. 我国“外来有害生物鉴定与预警技术中心”主要任务是什么?
1)建立技术中心网站,为外来有害生物和动物疫病的疫情资料、疫区动态管理和传播媒介的分布与控制的信息交流、远程鉴定和预警提供技术平台;
2)组织专家为外来有害生物的鉴定和风险评估等工作提供技术支持; 3)加强标本交换,促进科学研究和交流;
4)开展外来有害生物和动物疫病的控制与检测技术研究,为国家有关部门提供技术咨询和决策服务;
5)联合开展技术攻关研究与科普宣传。 43.国际上对入侵物种扩散速率如何定义?
国际上对入侵物种扩散速率的定义为,每3年扩散距离超过3米,在北京实际的扩散速率已超过这个值,达到每3年6.2米~7.5米。 44.火炬树在北京的主要危害表现在几个方面? 1)危害农田 2)危害果园 3)危害公路
4)危害本地生态
45.火炬树为什么有如此强大的入侵能力?
1) 根蘖繁殖力惊人,根系盘根错节,很难彻底去除;
2)自我保护能力强大,分泌物以及密集的绒毛,几乎使其“刀枪不入”,没有昆虫吃它,也没有天敌控制它;
3)“火炬”(果实)能产生大量种子,虽然难以自然萌发,但仍潜藏着巨大的威胁。 46.生物入侵的有哪些综合治理方法
1)化学防治: 包括诱铒、驱赶剂、毒杀等。化学防治具有效果迅速、使用方便、易于大面积推广的特点。
2)机械防治:
A.人工防治,依靠人力捕捉外来害虫或拔除外来植物。
人工防治适宜于那些刚刚传入、定居、还未大面积扩散的入侵物种。
B.利用专门设计和制造的机械设备来防治有害植物。如:机械打捞船控制水葫芦,黑光灯诱捕,用火烧控制有害植物等。但大多数外来入侵物种(如小昆虫、地穴动物)无法用机械防治,设备成高。
3)生物防治:基本原理是依据有害生物-天敌的生态平衡理论
4)综合防治: 将生物、化学、机械、人工、替代等单项技术协同结合起来,发挥各自优势,弥补各自不足,达到综合治理的目的。 47. 为何天敌引入弊大于利 ?
1)因为引进的天敌除对入侵生物有控制作用外,也对当地其他物种造成破坏。在当地环境中,如果没有与之相抗衡或制约它的生物,这个引进物种可能成为了真正的入侵者,打破平衡,改变或破坏当地的生态环境。
2)因为一对一的天敌太少,从生物学角度说,像薇苷菊,它没有固定的一种天敌,而是有近百种的天敌。引入一种或几种后,并不能对控制薇苷菊产生好的效果。
3)生态系统是经过长期进化形成的,系统中的物种经过上百年、上千年的竞争、排斥、适应和互利互助,才形成了相互依赖又互相制约的密切关系,物种间相互制约的关系非常复杂,这种复杂的关系不能靠引入天敌来解决。 48. 实验室生物安全有关术语与定义
实验室生物安全是指在以微生物、重组DNA技术为对象的实验工作中,预防生物危害,保障操作对象、操作者和环境的安全。
实验室生物安全保障(laboratory biosecurity):是指单位和个人为防止病原体或毒素丢 失、被窃、滥用、转移或有意释放而采取的安全措施。
《实验室生物安全手册》(Laboratory Biosafety Manual,第 3 版),WHO 发挥其在国际生物安全领域的领导作用,阐述新千年所面临的生物安全和生物安全保障问题。自始至终强调了工作人员个人责任心的重要作用,并在下列几个方面增加了新的内容:危险度评估、重组 DNA 技术的安全利用以及感染性物质运输。增加了生物安全保障的概念——保护微生物资源免受盗窃、遗失或转移,以免因微生物资源的不适当使用而危及公共卫生。 1)生物因子( biological agents): 一切微生物和生物活性物质。
2) 病原体( pathogens): 可使人、动物或植物致病的生物因子(包括微生物、寄生虫等)。 3) 危害废弃物( hazardous waste): 有潜在生物危险、可燃、易燃、腐蚀、有毒、放射和起破坏作用的对人、环境有害的一切废弃物。
4) 危险( risk): 伤害发生的概率及其严重性的综合。
5) 气溶胶( aerosols): 悬浮于气体介质中的固态或液态微小粒子(粒径一般为 0.001-100μm)形成的相对稳定的分散体系。 ▽
6) 高效空气过滤器 [ high efficiency particulate air filter(HEPA )] : 通常以滤除≥0.3μm 微粒为目的,滤除效率符合相关要求的过滤器。
7) 安全罩( safety hood ): 置于实验室工作台或仪器设备上的负压排风罩,以减少实验室工作者的暴露危险 ,排风经高效过滤。
8) 缓冲间( buffer room ): 设置在清洁区、半污染区和污染区相临两区之间的缓冲密闭室,具有通风系统,其两个门具有互锁功能,且不能同时处于开启状态。 9) 实验室分区( laboratory area): 按照生物因子污染概率的大小,实验室可进行合理的分区。 10) 气锁( air lock):气压可调节的气密室,用于连接气压不同的两个相邻区域,其两个门具有互锁功能,不能同时处于开启状态。在实验室中用作特殊通道。
11) 定向气流( directional airflow ): 在气压低于外环境大气压的实验室中,从污染概率小且