生物入侵和生态安全以水葫芦为例黄毅斌省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、生物入侵与生态安全以水葫芦入侵生态危害与防治为例以水葫芦入侵生态危害与防治为例福建农科院农业生态研究所黄毅斌第1页序言,多年来在许多大中城市花草虫鱼市场和海洋馆颇受青睐一个观赏鱼一下子成了被无情封杀“水中狼族”这就是原产于南美洲亚马逊河流域、经过非法渠道流入我国食人鲳(又名食人鱼)。就此,生物入侵这一学术名词成为新闻热点。那么什么是生物入侵?第2页食人鲳食人鲳 科别:脂鲤科科别:脂鲤科 原产地:亚马逊河、圭亚那、委内瑞拉等原产地:亚马逊河、圭亚那、委内瑞拉等地。地。特征:卵圆型侧扁。前身灰绿色,腹部大特征:卵圆型侧扁。前身灰绿色,腹部大片红色,臀鳍鲜红色,有锐利牙齿。片红色,臀鳍鲜红色,有锐利
2、牙齿。体长:体长:20-3020-30厘米厘米食性:肉食食性:肉食活动水层:中低层水域活动水层:中低层水域喂养水温:喂养水温:20-2620-26摄氏度摄氏度喂养难度:轻易喂养难度:轻易第3页生物入侵生物入侵生物入侵(生物入侵(bio-invasionbio-invasion)也称外来种入侵,是指因为人)也称外来种入侵,是指因为人类活动有意或无意将产于外地生物引到当地,这些生物快类活动有意或无意将产于外地生物引到当地,这些生物快速地生长繁衍,危害当地生产和生活,改变当地生态环境,速地生长繁衍,危害当地生产和生活,改变当地生态环境,带来巨大危害。带来巨大危害。牙齿尖锐、生性残暴食人鲳轻易识别,最
3、可怕是那些牙齿尖锐、生性残暴食人鲳轻易识别,最可怕是那些温温柔杀手柔杀手,如近年来引发广泛重视松材线虫、水葫芦、紫,如近年来引发广泛重视松材线虫、水葫芦、紫茎泽兰等。茎泽兰等。第4页与生物入侵相关两个概念与生物入侵相关两个概念外来种(外来种(alien speciesalien species):相对于当地种,是指对某一区相对于当地种,是指对某一区域或特定生态系统而言,不是该区域或生态系统当地任何域或特定生态系统而言,不是该区域或生态系统当地任何物种(包含其种子、卵、孢子或其它能够使该物种繁衍物物种(包含其种子、卵、孢子或其它能够使该物种繁衍物质)。质)。入侵种(入侵种(invasive sp
4、ecies invasive species):指因为其引入已经或将使指因为其引入已经或将使经济或环境受到损害,或危及人类健康外来物种。经济或环境受到损害,或危及人类健康外来物种。第5页生物入侵作为生态问题已日益引发公众和媒体广泛关注,生物入侵作为生态问题已日益引发公众和媒体广泛关注,其原因首先在于生物入侵所带来巨大经济损失。其原因首先在于生物入侵所带来巨大经济损失。19991999年美国政府预计生物入侵每年对美国造成高达年美国政府预计生物入侵每年对美国造成高达1 2301 230亿美元损失。亿美元损失。在我国,仅粗略统计几个主要入侵种所造成损失即高达每在我国,仅粗略统计几个主要入侵种所造成损
5、失即高达每年年574574亿元,生物入侵造成总损失可能达数千亿元人民币。亿元,生物入侵造成总损失可能达数千亿元人民币。然而,生物入侵更严重后果是对生态和环境破坏。然而,生物入侵更严重后果是对生态和环境破坏。生物入侵在个体、遗传、种群、群落、生态系统等各个水生物入侵在个体、遗传、种群、群落、生态系统等各个水平上产生影响,造成物种濒危、灭绝,生物多样性丧失,平上产生影响,造成物种濒危、灭绝,生物多样性丧失,并严重影响原有生态系统结构和功效。并严重影响原有生态系统结构和功效。第6页生态安全生态安全生态安全(生态安全(ecological safetyecological safety)是近年来新提出
6、)是近年来新提出概念,还未有普遍定义。普通有广义和狭义两种概念,还未有普遍定义。普通有广义和狭义两种解释。前者以国际应用系统分析研究所解释。前者以国际应用系统分析研究所(IASA(IASA,1989)1989)提出定义为代表:生态安全是指在人生活、提出定义为代表:生态安全是指在人生活、健康、安乐、基本权利、生活保障起源、必要资健康、安乐、基本权利、生活保障起源、必要资源、社会次序和人类适应环境改变能力等方面不源、社会次序和人类适应环境改变能力等方面不受威胁状态,包含由自然生态安全、经济生态安受威胁状态,包含由自然生态安全、经济生态安全和社会生态安全,组成一个复合人工生态安全全和社会生态安全,组
7、成一个复合人工生态安全系统。系统。第7页狭义生态安全是指自然和半自然生态系统安全,即生态系狭义生态安全是指自然和半自然生态系统安全,即生态系统完整性和健康整体水平反应。其包含两重含义,一是生统完整性和健康整体水平反应。其包含两重含义,一是生态系统本身是否安全;二是生态系统对人类是否安全,即态系统本身是否安全;二是生态系统对人类是否安全,即生态系统所提供服务是否满足人类生存需要。生态系统所提供服务是否满足人类生存需要。生态安全问题能够从纵向即可能造成生物危害主体生态安全问题能够从纵向即可能造成生物危害主体(转基)因生物体、病原体和入侵型外来生物角度,也能(转基)因生物体、病原体和入侵型外来生物角
8、度,也能够从横向即可能受到生物危害对象够从横向即可能受到生物危害对象人体健康和生态环人体健康和生态环境两个角度来研究。境两个角度来研究。所以,生物入侵是生态安全一个主所以,生物入侵是生态安全一个主要研究领域。要研究领域。第8页生物入侵主要方式生物入侵主要方式有意引进即引入用于农林牧渔业生产,生态环境改造和恢复、景观美化等目标物种,即引入用于农林牧渔业生产,生态环境改造和恢复、景观美化等目标物种,之后演变为入侵物种。如我国之后演变为入侵物种。如我国20世纪世纪60、70年代广泛推广年代广泛推广“三水植物三水植物”(水葫芦、水花生、水浮莲)。(水葫芦、水花生、水浮莲)。无意传入是因贸易、运输、旅游
9、等活动而无意识地传入。如松材线虫是因贸易、运输、旅游等活动而无意识地传入。如松材线虫1982年首先在年首先在我国南京中山陵被发觉,以后相继在江苏、安徽、广东、浙江和香港成灾。我国南京中山陵被发觉,以后相继在江苏、安徽、广东、浙江和香港成灾。它就是进口设备时,伴随木材制包装潜入我国。它就是进口设备时,伴随木材制包装潜入我国。自然入侵自然入侵是生物靠本身扩散传输或借助自然力量传入,如飞机草自然入侵是生物靠本身扩散传输或借助自然力量传入,如飞机草(Chromolaenaodorata)、紫茎泽兰、紫茎泽兰(Eupatoriumadenophorum)这两种植这两种植物大约于物大约于20世纪世纪50年
10、代末从中缅、中越边境传人我国,现已广泛分布于云年代末从中缅、中越边境传人我国,现已广泛分布于云南、广西、贵州、四川等省许多地域南、广西、贵州、四川等省许多地域.第9页入侵生物对生态安全危害及影响入侵生物对生态安全危害及影响1 改变物种组成,破坏生物多样性在自然界长久演变过程中,生物与其天敌相互制约,各自在自然界长久演变过程中,生物与其天敌相互制约,各自种群都极限在特定区域内,当一个生物传人新区之后,因种群都极限在特定区域内,当一个生物传人新区之后,因为缺乏足够生态阻力,极易扩散蔓延,形成单优群落,与为缺乏足够生态阻力,极易扩散蔓延,形成单优群落,与本土物种竞争生存空间,造成本土物种数量降低乃至
11、灭绝。本土物种竞争生存空间,造成本土物种数量降低乃至灭绝。第10页2 改变种群结构,破坏生态平衡外来有害生物侵入新区后,在生态系统中占据适宜生态位,外来有害生物侵入新区后,在生态系统中占据适宜生态位,种群快速增殖,发展成为当地新优势种,进而影响本土生种群快速增殖,发展成为当地新优势种,进而影响本土生态系统结构和功效,打破原有生态系统平衡,对当地生态态系统结构和功效,打破原有生态系统平衡,对当地生态系统产生不利影响。系统产生不利影响。3 污染生态环境,威胁人畜健康许多入侵生物是人类病原或病原传输媒介,一旦它们入侵许多入侵生物是人类病原或病原传输媒介,一旦它们入侵成功,可能会造成大范围疾病流行,严
12、重影响人类健康和成功,可能会造成大范围疾病流行,严重影响人类健康和生存。如豚草花粉就是人类变态反应症主要致病源之一,生存。如豚草花粉就是人类变态反应症主要致病源之一,空气中飘浮大量脉草花粉会引发过敏体质者患枯草热病空气中飘浮大量脉草花粉会引发过敏体质者患枯草热病.第11页4 造成巨大经济损失外来生物一旦入侵成功,要彻底根除是极为困难。用于控外来生物一旦入侵成功,要彻底根除是极为困难。用于控制其危害、扩散蔓延防治代价极大,费用极为昂贵。为了制其危害、扩散蔓延防治代价极大,费用极为昂贵。为了降低外来种危害,需要采取各种耗资不菲防除办法,比如降低外来种危害,需要采取各种耗资不菲防除办法,比如各种形式
13、检疫、控制和根除等。各种形式检疫、控制和根除等。第12页据不完全统计,我国外来杂草共有107种,外来动物40余种。,中国国家环境保护总局公布了首批入侵中国外来物种名单(植物9种,动物7种)。1.紫茎泽兰;2.薇甘菊;3.空心莲子草;4.豚草;5.毒麦;6.互花米草;7.飞机草;8.凤眼莲;9.假高梁;10.蔗扁蛾;11.湿地松粉蚧;12.强大小蠹;13.美国白蛾;14.非洲大蜗牛;15.福寿螺;16.牛蛙第13页紫茎泽兰(解放草、破坏草)(Eupatorium adenophorum)原产中美州,现分布于我国云南、广西、贵州、四川、台湾,排挤当地植物;侵入经济林和农田;全株有毒,危害畜牧业等薇
14、甘菊(Mikania micrantha)原产中美洲,现广泛分布于我国香港、澳门、和广东珠江三角洲地域,严重危害68米以下天然次生林、人工速生林、经济林和风景林 第14页豚草(Ambrosia artemisiifolia)为一个恶性杂草,原产北美洲,1935年发觉于杭州,在我国见于东北、华北、华东和湖北。花粉会引发人类过敏反应。空心莲子草(水花生、喜旱莲子草)(Alternanthera philoxeroides)原产南美洲,现几乎遍布我国黄河流域以南地域。第15页毒麦(Lolium temulentum)原产欧美洲地中海地域,现广布世界各地,是我国限制检疫对象,我国除西藏和台湾外,各省(
15、区)都曾有过报道。互花米草(Spartina alterniflora)原产美国东南部海岸,1979年引入我国,分布于我国上海、浙江、福建、广东、香港 第16页飞机草(香泽兰)(Eupatorium odoratum)原产中美洲1934年在云南发觉,现分布于我国台湾、广东、香港、澳门等地,危害各种植物和牧场。假高梁(石茅、阿拉伯高粱)(Sorghum halepense)原产地中海地域,现分布与我国16个省(自治区、直辖市),是30各种家作物杂草 第17页凤眼莲(水葫芦)(Eichhornia crassipes)原产巴西,见于我国华北、华东、华中和华南19个省(自治区、直辖市),作为猪饲料推
16、广后大量逸生,堵河道、破坏水生态系统等。第18页蔗扁蛾(香蕉蛾)(Opogona sacchari)原产非洲,1987年随巴西木进入广州,现传入我国10余个省、直辖市、威胁农作物、果树、名贵花卉等。强大小蠧(红脂大小蠧)(Dendroctonus valens)原产非洲,现分布于我国山西、陕西、河北、河南等地,严重危害松树。第19页非洲大蜗牛(褐云玛瑙螺)(Achatinafulica)原产非洲东西部,19在福建厦门发觉,现已扩散到我国香港、台湾、海南、广西等地,已成为危害农作物、蔬菜和生态系统有害生物 湿地松粉蚧(Oracella acuta)原产美国,1988年随湿地松无性系穗进入我国,广
17、东、广西、福建等地有报道,严重危害松林 第20页美国白鹅(秋幕毛虫、秋幕蛾)(Hyphantria cunea)原产北美洲,现分布于我国辽宁、河北、山东、天津、陕西、等地,危害果树、林木、农作物及野生植物等200各种植物。福寿螺(大瓶螺)(Pomacea canaliculata)原产亚马逊河流域,1981年引入,现广泛分布于我国广东、福建、云南、浙江等地,危害水稻,威胁水生贝类、植物,也是一些寄生虫病中间宿主。牛蛙(美国青蛙)(Rana catesbeiana)原于北美洲,1959年引入我国,现遍布我国北京以南地域。适应性强,使当地两栖类面临降低和绝灭危险。第21页当前在本省发觉入侵物种多达
18、几十种,因为缺乏当前在本省发觉入侵物种多达几十种,因为缺乏广泛调查和深入研究,其发生范围和危害程度还广泛调查和深入研究,其发生范围和危害程度还难于估算。难于估算。其中影响较大物种有水葫芦(学名凤眼莲)、水其中影响较大物种有水葫芦(学名凤眼莲)、水浮莲、米草、福寿螺、美洲斑潜蝇、水花生、银浮莲、米草、福寿螺、美洲斑潜蝇、水花生、银胶菊、微甘菊等。胶菊、微甘菊等。第22页外来物种,银胶菊,惠安紫山。第23页水花生危害稻田,农林大学。第24页受大米草威胁红树林(龙海紫泥)第25页其中水葫芦是为害最为严重世界性问题。在我国,近几年水葫芦大面积发生造成水产养殖危害和对水库安全威胁时有报道,并引发各界关注
19、,据预计当前我国每年因水葫芦造成经济损失靠近亿元。第26页1水葫芦生物学特征1.1 形态特征水葫芦水葫芦 Eichhornia crassipesEichhornia crassipes(Mart.)(Mart.)Solms Solms 原产南美洲,属雨久花科凤眼莲属,原产南美洲,属雨久花科凤眼莲属,为多年生、漂浮性、宿根、大型水生草本为多年生、漂浮性、宿根、大型水生草本植物,学名名凤眼蓝。俗称水荷花和植物,学名名凤眼蓝。俗称水荷花和“猪猪耳朵耳朵”,英文名,英文名water hyacinth(water hyacinth(水风仙水风仙子子)。自然条件下能够生长到。自然条件下能够生长到lmlm
20、。第27页图图1 凤眼莲植株形态凤眼莲植株形态A风眼莲生长型;风眼莲生长型;B花蕾;花蕾;C老分株;老分株;D新分株新分株1侧根;侧根;2花苞;花苞;3花;花;4叶鞘;叶鞘;5叶片;叶片;6花梗;花梗;7基叶;基叶;8叶柄;叶柄;9根茎;根茎;10佛焰苞佛焰苞第28页叶基生,广肾形或阔卵形,宽叶基生,广肾形或阔卵形,宽515cm,长,长2030(40)cm,微弯,常呈波浪状,簇生于短缩茎上,微弯,常呈波浪状,簇生于短缩茎上,斜出向上生长,成株普通含有斜出向上生长,成株普通含有67片叶。片叶。叶深绿有光,叶肉肥厚,柔嫩多汁,叶面略有蜡叶深绿有光,叶肉肥厚,柔嫩多汁,叶面略有蜡质,有光泽,叶长质,
21、有光泽,叶长2030cm,自然群落中有时,自然群落中有时甚至可达甚至可达lm以上。以上。叶脉多而密、纤细、纵向分布,叶脉多而密、纤细、纵向分布,叶柄中部膨大如叶柄中部膨大如葫芦状,主要为海绵组织,内贮有很多空气,使葫芦状,主要为海绵组织,内贮有很多空气,使整个植株得以漂浮水面整个植株得以漂浮水面。第29页根为须根,似柔软羽毛,根为须根,似柔软羽毛,丛生于短缩茎基部,向丛生于短缩茎基部,向下分散,悬垂水中,吸收营养,新根蓝紫色,老下分散,悬垂水中,吸收营养,新根蓝紫色,老根紫黑色。根紫黑色。花为穗状花序,有小花花为穗状花序,有小花610朵,蓝紫色,花茎中朵,蓝紫色,花茎中部含有鞘状苞叶;花呈漏斗
22、状,花瓣部含有鞘状苞叶;花呈漏斗状,花瓣6,藏蓝、淡,藏蓝、淡紫或桃色,最上一片花瓣中部有一鲜黄色斑点,紫或桃色,最上一片花瓣中部有一鲜黄色斑点,雄蕊雄蕊6枚,雌蕊枚,雌蕊1枚,子房上位。枚,子房上位。一个花序大约可结一个花序大约可结300粒种子,种子极小,千粒重粒种子,种子极小,千粒重为为04g左右,左右,呈枣核状,黄褐色。呈枣核状,黄褐色。第30页1.2 繁殖特征无性和有性两种繁殖方式,以无性繁殖为主。无性繁殖经过匍匐茎增殖,即从其缩短茎基部叶腋中横出抽生匍匐枝,匍匐枝伸到一定长度后,其先端芽形成新分株,分株很快再生分株,进行自然无性繁殖,每一叶腋都可能抽生一新植株。种子生命力极强,在水中
23、可存活5,在温暖、浅水和高光照条件下萌发出实生苗而进行有性生殖。先是沉水种子根伸入基质中,随即形成45片515mm长线状叶,第6片及随即叶片含有大量通气组织,当含有充分浮力时候,幼苗就脱离初生主根而浮出水面。在自然生境中,因为种子萌发和幼苗生长条件难以满足,故实生苗难以见到。王东于在我国海南省发觉了其实生苗,说明其在我国已经归化,能行有性繁殖。第31页1.3 生态适应性在淡水生境中都能生长繁殖,包含浅水季节性池塘、沼泽、在淡水生境中都能生长繁殖,包含浅水季节性池塘、沼泽、迟缓流动水体以及大湖泊、水库和河流。迟缓流动水体以及大湖泊、水库和河流。地理上,普通分布在冬季气温为地理上,普通分布在冬季气
24、温为1亚热带地域至夏季温亚热带地域至夏季温度超出度超出40C干热带地域。在地球北纬干热带地域。在地球北纬40(葡萄牙葡萄牙)至南纬至南纬45(新西兰新西兰)之间大部分热带、亚热带都有之间大部分热带、亚热带都有分布分布。水葫芦对水体营养情况适应范围很广泛,能够是清水贫营水葫芦对水体营养情况适应范围很广泛,能够是清水贫营养湖泊和水库,能够是含大量营养和有机物高度污染水体,养湖泊和水库,能够是含大量营养和有机物高度污染水体,也能够是含大量有机、无机和重金属物质工业污水。在高也能够是含大量有机、无机和重金属物质工业污水。在高酸性和高碱性水体中水葫芦仍能存活。酸性和高碱性水体中水葫芦仍能存活。第32页第
25、33页普通在气温达普通在气温达13C或水温或水温10C时开始生长,气温为时开始生长,气温为3035C或水温为或水温为2730C时生长最为旺盛,但当水温在时生长最为旺盛,但当水温在35C以上并连续以上并连续56h就萎蔫。就萎蔫。可耐可耐5C低温,低温,7C以上可安全越冬,以上可安全越冬,5C以下需保护越冬,以下需保护越冬,水温下降到冰点,则几小时就死亡。不耐霜冻,遇霜即枯水温下降到冰点,则几小时就死亡。不耐霜冻,遇霜即枯死。死。生长适宜光照强度为生长适宜光照强度为240002400001xh。水葫芦生长适宜氮浓度为水葫芦生长适宜氮浓度为23100mg/l,最适值为,最适值为40mg/l;适宜磷浓
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