外来生物入侵——生态系统的癌变
2001年12月17日 10:40 来源：农博网
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外来入侵物种给我国造成的经济损失平均每年达574亿元人民币 应了解外来生物入侵的客观规律，提高全民防范意识，将危害降到最低 大家对外来生物一定很熟悉，因为我们的日常生活与之密不可分。就拿平常吃的东西来说吧，小麦原产地在中亚和近东，石榴、核桃、葡萄、芫荽原产于近东，胡萝卜、菠萝、大蒜原产于中亚，黄瓜、丝瓜、姜、葫芦原产于印度，韭菜原产于西伯利亚，芝麻原产于印度和非洲，薏苡原产于越南，而花生、玉米、甘薯、马铃薯、凤梨、草莓、番木瓜、南瓜、辣椒、西红柿等原产于南美洲，西瓜原产于非洲，甜菜、莴苣原产于地中海……这些外来生物的引入极大地丰富了我们的餐桌。还有，公园里姹紫嫣红的外来花木、动物园里形态各异的外来动物，为我们增加了多少乐趣？再看国外，美国加州70％的树木、荷兰市场上40％的花卉、德国的1000多种植物都来自我国。我们可以想象一下：如果没有了这些外来生物，我们的生活会变成什么样子？ 然而，在全球一体化的进程之中，我们也面临着越来越严重的外来生物的入侵，其对生态环境的危害，不亚于人体细胞癌变对人体的危害。 何谓外来生物入侵 外来生物入侵也简称外来种入侵，它指因为人类的活动有意或无意的将产于外地的生物引到本地，这些生物快速地进行生长繁衍，危害本地的生产和生活，改变当地的生态环境，带来很大的危害。而入侵种定义为： 1、通过有意或无意的人为活动被引进到自然分布范围以外的非原产地区； 2、在当地自然或人为生态系统中建立了可自我维持的种群； 3、造成自然生态系统或景观的明显变化，或给当地的自然或人为生态系统造成损害。 很多人都会记得在澳大利亚泛滥成灾的兔子。澳大利亚本来不产兔子，1859年，好事的移民从英国带来了12只欧洲野兔。这些野兔发现自己来到了天堂：澳大利亚没有鹰、狐狸这些天敌，与兔子生态位相近的小袋鼠对它们也没有竞争能力，于是它们开始了几乎不受任何限制的大量繁殖。到了1907年，兔子已遍布整块大陆。由于兔子和牛羊争夺牧草，澳大利亚的畜牧业遭受了巨大的损失。人们想尽了办法，筑围墙、打猎、捕捉、放毒等等……兔灾仍然无法消除。后来生物学家从美洲引进了一种靠蚊子传播的病毒，这种病毒的天然宿主是美洲兔，能在美洲兔体内产生粘液瘤，却不致命；但是它们对于欧洲兔却是致命的，而且对于人、畜和澳大利亚的野生动物完全无害。 《一支藤的故事》讲的是日本植物克株在美国的入侵。克株的花美丽迷人，并且还能散发出甜甜的葡萄酒的香气，不久就以观赏植物的身份出现在美国。后来，由于克株生长快，并能在极其恶劣的土壤条件下生长，适应性极强，还是优良的绿肥和饲料，美国开始大规模推广，1940年仅在得克萨斯一州就种植了50万英亩。可是由于克株的大量繁殖，给当地带来了极大的灾难。戏剧性的场面发生了：到20世纪60年代，当年致力于研究培育克株的联邦农业部门，来了个180度大转弯，转向了研究如何控制和消除克株。于是美国又开始了轰轰烈烈的清除克株运动，并为之付出了巨大的人力物力。 现在让我们把目光转向欧洲。一种叫做腺凤仙花的生长于喜马拉雅山脉地区的紫花灌木，正在悄悄取代当地植物，占领中欧部分地区半米以上的河岸。腺凤仙花是在一个世纪前引入欧洲的，由于能够分泌出相当于当地其它河岸灌木5倍的花蜜，很容易吸引蜜蜂。蜜蜂在取食花蜜的时候，对腺凤仙花进行了传粉，传粉的机会多，就具有了繁殖优势。 最后，让我们重点看一看国内的情况。薇甘菊是原产于中、南美洲的菊科草质藤本植物，由于其生长极为迅速，繁殖力极强，扩散速度极快，控制也就极其困难，成为热带、亚热带地区危害最严重的杂草之一。薇甘菊的英文名叫 M ile－a－minute weed，翻译成中文就是一分钟一英里草。1英里等于1．632公里，这个名字是个什么概念，大家可想而知。薇甘菊产生蔓生茎，攀缘并缠绕其它植物，可使成片树木枯萎死亡，可以说所到之处别无他草。薇甘菊在1919年已在香港出现，并于八十年代初入侵到深圳，当时深圳的自然植被保存完好，薇甘菊并未引起人们的注意。九十年代以来，由于薇甘菊已适应了深圳的自然环境，加上深圳市正在进行快速建设，自然的生态环境遭到了大规模的破坏，便给了薇甘菊可乘之机。现在薇甘菊正在迅速向珠江三角洲扩散，分布面积正急剧扩增，目前已造成危害的林地面积4万余亩。深圳内伶仃岛是国家级自然保护区，岛上生长着600多只猕猴以及穿山甲、蟒蛇等重点保护动物，这些猕猴依赖香蕉、荔枝、龙眼、野生桔及一些灌木和乔木为生，但是目前，薇甘菊覆盖了全岛7000多亩山林中的40~60％的面积，猕猴面临着严重的食料短缺局面。 水葫芦也叫水浮莲、水凤仙、水荷花等，学名凤眼莲，雨久花科、凤眼莲属植物，原产南美，现已被列为世界十大害草之一。大约于30年代作为畜禽饲料引入我国，并曾作为观赏和净化水质植物推广种植，后逸为野生，广泛分布于华北、华东、华中和华南的大部分省市。水葫芦主要分布于河流、湖泊和水塘中，往往形成单一的优势群落，通常自由漂浮于水面。其无性繁殖速度极快，在适宜条件下每5天就能繁殖一新植株，也能开花结实产生种子而进行有性繁殖，一支花大约结300粒种子。一亩水面的水葫芦约有13万株，合18吨—25吨。水葫芦引入滇池以后，由于滇池水质过肥，水葫芦“疯长成灾”，以至于滇池内连绵1000公顷的水面上全部生长着水葫芦。 飞机草与紫茎泽兰均属菊科、泽兰属，原产中美洲，大约于解放前后从中缅、中越边境传入我国云南南部，现已广泛分布于云南、广西、贵州、四川的很多地区，并以很快的速度向北推移，仅云南目前发生面积即达2470万公顷。紫茎泽兰和飞机草在其发生区总是以满山遍野密集成片的单优植物群落出现，大肆排挤本地植物、侵占宜林荒山、影响林木生长和更新；并侵入经济林地，影响栽培植物生长；堵塞水渠，阻碍交通。目前它们已经严重威胁到我国生物多样性的关键地区之一西双版纳自然保护区内许多物种的生存和发展。 豚草包括普通豚草和三裂叶豚草，属菊科、豚草属，原产北美。30年代传入我国，现广泛分布于东北、华北、华中、华东、华南的15个省、市，并形成了沈阳、南京、南昌和武汉4个扩散中心。据对沈阳等8城市的荒山、河滩、铁路公路两旁等多种栖境调查，豚草对禾本科、菊科等1年生草木植物有明显的排挤作用。在豚草发生区，昆虫的多样性显著降低。除对本地生物多样性构成威胁外，豚草花粉还是人类变态反应症的主要致病原之一，所引起的“枯草热”给全世界很多国家的人类健康带来危害。 大米草是我国60—80年代分别从英美等国引进的用于保护滩涂的植物。30多年来，经过人工种植和自然繁殖扩散，在我国北起辽宁锦西县、南到广东电白共80多个县（市）的沿海海滩上均有生长。在福建宁德，大面积、高密度的大米草破坏了近海生物栖息环境，使沿海养殖贝类、蟹类、藻类、鱼类等多种生物窒息死亡；与海带、紫菜等争夺营养，使其产量逐年下降；堵塞航道，影响各类船只出港，给海上渔业、运输业甚至国防带来不便；影响海水交换能力，导致水质下降，并诱发赤潮；与沿海滩涂本地植物竞争生长空间，致使海滩上大片红树林消失，威胁本地生物多样性。 松突圆蚧“隐藏”在进口的杉材中潜入我国，先是在广东沿海，随后扩散至华南、华东并向北蔓延，其所到之处松树连片枯萎死亡，到20世纪90年代初蔓延达72万公顷。还有一种原产美国的湿地松粉蚧，1988年随进口的一批松树穗条传入我国，此后便四处“安营扎寨”、蔓延扩展，令人防不胜防，1996年统计已损害松林27万公顷。20世纪70年代美国白蛾潜伏在交通工具中进入我国，这种白蛾有贪婪的胃口，能咀嚼几乎所有的绿色乔木，现已在辽、鲁、冀、陕、津、沪等省市发现。 外来生物入侵 带来的危害和损失 最近，对外来入侵物种引起的经济损失的统计中，据美国、印度、南非向联合国提交的报告称，这3个国家每年由此造成的经济损失分别为1500亿美元、1300亿美元和800多亿美元。这还不包括那些无法计算的隐性损失，如外来生物引起的人们的伤害和死亡、导致本地生物物种的灭绝，以及由于改变环境景观带来的美学价值的丧失。还有，在全世界濒危物种名录中的植物中，大约有35—46％是部分或完全由外来生物入侵引起的。 据估计，美国有5000多种植物和动物是从世界其它地方引入的，在夏威夷和佛罗里达，植物外来种的数量分别占45％和40％。专家估计入侵植物已经在美国1亿多英亩土地上蔓延滋生，而且每年以8~20％的速度递增。每年由于入侵植物损失的土地为300万英亩，相当于东部特拉华州面积的两倍。到2002年时，因斑马蚌堵塞水管而关闭电力设施所造成的损失估计达50亿美元；七鳃鳗的入侵造成大湖地区渔业和鲑鱼资源的崩溃，美国和加拿大每年用于控制七鳃鳗的费用达1300万美元；亚洲天牛科的昆虫在布鲁克林州和纽约造成的损失达500万美元；大戟类植物每年引起美国蒙大纳州、北达科他州、南达科他州和怀俄明州牲畜草料的损失达14400万美元等等。 我国也是外来物种入侵造成严重灾害的国家之一，据统计，松材线虫、湿地松粉蚧、松突圆蚧、美国白蛾、松干蚧等森林入侵害虫每年严重发生与危害的面积约在150万公顷左右。稻水象甲、美洲斑潜蝇、马铃薯甲虫、非洲大蜗牛等入侵的害虫，近年来每年严重发生的面积达到140~160万公顷。豚草、紫茎泽兰、飞机草、薇甘菊、空心莲子草、水葫芦、大米草等肆意蔓延，已经到了难以控制的局面。外来生物一旦入侵成功，要彻底根除极为困难，而且用于控制其危害、扩散蔓延的代价极大，费用极为昂贵。1994年入侵我国的美洲斑潜蝇，目前发生面积100多万公顷，每年的防治费用就需4．5亿元。几种主要外来入侵物种造成的经济损失平均每年达574亿元人民币。 外来生物入侵产生的原因 目前，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。 生态位空缺假说的意思是说，在一个稳定的生态系统中，每一个岗位上都已经有了一个物种，就像俗话说的“一个萝卜一个坑”，这样外来的“萝卜”就没有地方去了，因此入侵也就不会发生了。如果某个地方少了一个“萝卜”，而恰好外来的萝卜正好适合这个坑，那么入侵也就发生了。 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：①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；②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；③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；④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；⑤产生适应新环境的新基因型的遗传变异所需的时间；⑥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。 应对措施 面对这些问题我们应当怎么办？在今年5月22日的联合国大会上，“生物多样性与外来入侵物种管理”已被确定为新世纪第一个“国际生物多样性日”的主题。这表明人类开始广泛关注外来入侵物种及其对生物物种多样性的影响，同样也表明了外来生物入侵的危害是多么的巨大。 几十年来，美国有很多控制外来生物入侵的法案，如植物检疫法、动物损害控制法、联邦植物害虫法、国家环境政策法、濒危物种保护法和联邦杂草防治法等等。1999年，美国总统克林顿签署了总统令，要求联邦政府对外来入侵性生物进行控制。命令产生了一个由内务部部长、农业部部长、贸易部部长为主的入侵生物委员会，其中还包括了州政府、财政部、国防部以及运输和环境保护机构。 在我国，第二届中国环境与发展国际合作委员会生物多样性工作组第四年度（2000）工作报告中给出以下建议： 1、高度重视入侵种问题，召集农业害虫、人类健康、渔业、林业、旅游业、交通、贸易和其它行业的专家来共同研究该问题。 2、修订国内立法，确保与所有相关的国际公约和项目保持一致。例如立法禁止在自然保护区内和邻近地区种植外来种；禁止有意引入，除非证明引入对人类健康和环境是安全的，并仅进入到经证明当地物种没有相同作用的地方。 3、在水土流失控制过程中强调使用当地种，所有植树造林项目都必须使用当地种，而非引进的外来种。 4、应当制定新项目，可与全球入侵种项目（ G ISP）合作，以提高国家和省份处理这一问题的能力，包括公众教育、有效的植物病害控制、生态系统监测和风险评估等。 更重要的是，加强科研的投入，尽快找出外来生物入侵爆发的机理，提高对外来种入侵爆发的预测能力。进攻是最好的防守，我们应当主动去了解外来生物入侵的客观规律，才不至于面对入侵无所适从，穷于应付。当然，科学研究不能做独行客，还应该配合教育部门，让全社会都知道了解外来生物入侵的危害，提高全民的防范意识，只有这样才能将外来生物入侵带来的危害降到最低。 作者简介 叶万辉：博士，男，1963年生，中国科学院华南植物研究所研究员、博士生导师。一直从事植物生态学的研究工作，近期侧重于生物多样性生态系统功能、群落物种多样性维持以及外来种入侵生态学的研究。
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