华中师范大学研究生课程论文论文题目生物入侵机制研究完成时间2016年6月11日课程名称现代生态学原理专业自然地理学年级2015级生物入侵机制研究摘要：生物入侵是指生物由原生存地经自然的或人为的途径侵入到另一个新环境，对入侵地的生物多样性、农林牧渔业生产以及人类健康造成损失或生态灾难的过程。
随着人类活动对自然界影响的日益加剧，生物入侵已成为全球关注的问题。
生物入侵改变了原有的生物地理分布和自然生态系统的结构与功能，对环境产生了很大的影响，危及土著群落的生物多样性，并影响农林业生产。
目前，生物入侵已成为生态环境领域的研究热点。
本文从生物入侵的过程、途径、机制、危害等方面对生物入侵进行论述，并以薇甘菊为例，具体介绍了薇甘菊在我国的入侵情况及主要治理措施。
关键字：生物入侵、机制、薇甘菊自“动物生态学之父”Charles Elton的The Ecology of Invasion by Animals and Plants一书出版以来，全球对外来种入侵的关注度与日俱增。
一方面，受人类干扰后的多数生态系统的抗入侵能力弱，大量现有入侵种扩散和暴发趋势严重，生态系统的完整性受到了极大的破坏；另一方面，全球化进程使得众多新的外来种传入速度进一步加快，新的生物入侵风险不断加大，社会经济发展不断面临新的威胁。
1.生物入侵的过程外来种入侵可分为几个阶段：引入、逃逸、种群建立和危害，相邻两个阶段间的成功率约为10%。
但是，一些有目的引入的群体如引种作物等，其成功率要高得多。
此外受干扰明显的地区两阶段间的成功率也高于10%。
一些疾病与昆虫方面的研究表明，某些生物入侵的最初阶段可能经历了一个难以检测的时期，此时入侵种群数量稀少且分布分散，一般手段根本无法对其检测。
以后是一段较长的潜伏期。
潜伏期过后，当入侵种群被发现时已具有相当规模，甚至十分巩固了。
当入侵种群分布面积达到一个域值后，就可能发生爆炸性的扩展。
扩展主要依靠两种途径：第一种方式是通过种群的扩大向周围空间扩散，这一方式是短程的，可能是“流”式的传播，即从一个点沿某些特定的通道传到另一个点，而没有一个明显的扩张面；第二种方式是借助某些载体传播，距离较长，且可以是跳跃式的，主要是通过动物或人的活动等途径携带外来种扩展。
2.我国生物入侵的途径2.1自然传入外来入侵种通过栖息地扩张、风力、水流等自然力传播，鸟类等动物还可远距离传播杂草的种子。
例如紫茎泽兰从中缅、中越边境自然扩散入我国；稻水象甲是借助气流迁飞到中国大陆；薇甘菊通过气流从东南亚传入广东。
2.2人为的引进物植物引种为我国的农林业等产业的发展起到了重要的促进作用，为了发展经济，从国外引进优良动植物品种是必要的，但由于缺乏全面综合的评价体系，人为引种也导致了一些严重的生态学后果。
使滇池变成臭水塘的水葫芦是作为饲料和观赏植物及防治重金属污染植物引入我国。
为保护沿海滩涂，我国最初从英美引进大米草。
目前，它在沿海地区疯狂扩张，覆盖面积越来越大，使局面难于控制；与沿海滩涂本地植物争夺生长空间，使大片红树林死亡。
它还破坏了近海生物的栖息环境，影响海水交换能力，导致水质下降并引起赤潮，使大量的沿海生物因此而窒息死亡。
目前已知的外来有害植物中，超过50%的种类是人为引种的结果。
2.3随人类活动无意传入近年来，随着国际贸易的不断增加、对外交流的不断扩大和国际旅游业的迅速升温，外来入侵生物借助多种途径越来越多地传入我国。
1)进出口贸易。
我国检疫部门每年在进出口贸易产品的木质包装和铺垫材料中都能截获大量的有害物种。
2)入境旅游。
随着我国改革开放，旅游者越来越多，也加速了外来物种的入侵。
3)随交通工具带入。
随着我国对外贸易增多，船舶、火车等都可能成为一些外来物种的迁移工具。
4)动植物引种中带入。
在动植物引种过程中，有些入侵植物是混杂在作物种子或其他货物中偶然引入的。
3.生物入侵的机制3.1外来种的生物学特性3.1.1外来种的生态幅一般认为，成功的外来种对各种环境因子的适应幅度较广，对环境有较强的忍耐力，如耐荫、耐贫瘠土壤、耐污染等。
这些特性使外来种在一些环境中获得对土著种的竞争优势，或能占据土著种不能利用的生态位，从而成功入侵。
3.1.2侵入种具有顽强的生命力，传播和扩散力强许多入侵种具备强大的竞争能力、入侵种一般都具有繁殖率高、扩展蔓延速度快等特点；可以在很短的时间内渡过适应期，依靠自己的繁殖优势和扩张能力，极大地扩大自己的种群，使之很快挤入生态系统，占据重要生态位，扰乱生态系统原有的食物链条和系统内的物流、能流秩序。
3.2外来种与本地种之间的相互作用3.2.1缺乏天敌的控制由于长期地理隔离，世界各地均有原产的生物种类在原产地的天敌与原产生物长期协同进化，并相互制约某种生物数量的剧烈变动，处于动态平衡状态。
侵入种进入到一个新的栖息地区，长期共存的天敌因素大幅度减少，而新的侵入地区往往没有合适的天敌种类，其作用程度也需要一定时间的积累和适应。
在失去自然天敌调控的情况下，生物控制机制丧失，导致外来种的种群数量大幅增加，最终暴发成灾；而种群数量的骤增又加速了入侵种的入侵速度。
3.2.2外来种与本地种的竞争研究发现，成功的外来种在新栖息地的环境条件下竞争能力往往强于处于相似生态位的土著种，在这种情况下外来种可以通过排挤土著种而获得成功。
3.3外来种的协同入侵很多生物入侵过程中存在着外来种之间的协同作用，即通过几种外来种的相互配合而入侵。
例如一个外来种携带着病原体或寄生虫侵入新栖息地，结果疾病在对病原体或寄生虫更为敏感的相似土著种中流行。
入侵种因失去竞争对手而得到扩展，这样该外来种与它的病原体或寄生虫都发生了成功的入侵。
4.生物入侵的实例—薇甘菊薇甘菊是世界十大重要的害草之一，为菊科假泽兰属植物，原产南美、中美洲，现广泛分布于南亚、东南亚。
主要生长于林缘、溪流、河流岸边，及受干扰破坏的路边，尤其喜好低洼潮湿的空旷地，在海拔2000～3000m的陡坡上也发现其踪影。
这种植物因其生命力强和匍匐生长的特性而著称，是多分枝、攀援类的草质藤本，因其营养生长非常迅速，故极易危害稀疏林地、果园、荔枝林和竹林，严重地区可造成成片果树死亡的现象。
4.1薇甘菊的生物学特性4.1.1能快速生长覆盖其他植物薇甘菊生长极其迅速，虽然其幼苗初期生长缓慢，30d内苗高仅1.1 cm，但随苗龄增长而显著加快，在光照、水分充足的条件下，薇甘菊的茎尖，夏季一天可伸长20cm，一个节每年可萌生155个节，从一个茎节上长出的枝条在一年内总长度达1007m。
薇甘菊喜光、喜湿，在适宜环境下迅速生长、繁殖和扩散，攀缘、缠绕于其它植物之上并形成厚覆盖层，导致其下的植物因缺乏光照及受到重压而生长不良后死亡。
4.1.2残株断枝易成为独立生长的新个体薇甘菊的茎匍匐或攀援生长，分枝多，节和节间都有很强的长出不定根的能力，因此匍匐于地的残株或清理时遗落于地的断枝极易长出不定根和新枝成为独立的个体，且此营养繁殖体较由种子形成的苗生长得快。
4.1.3种子量巨大且极易扩散薇甘菊种子数量巨大，重量轻，千粒重仅为0.08929g；萌发率高，在适宜的实验室条件下，萌发率为 83.3%—95.3%；种子具冠毛，极易随风传播，也易随现代交通工具远距离传播。
4.1.4喜入侵次生植被在热带南亚热带适于薇甘菊生长的区域，其原生植被皆为森林，野外调查发现薇甘菊只入侵原植被受到较严重破坏的地段，并不侵入原生林和郁闭度高的次生林。
常见薇甘菊从林缘、林窗开始蔓延，危害小乔木和灌木，其为害在潮湿生境尤其严重。
广东深圳内伶仃岛全岛植被为次生植被，薇甘菊在2000年已大量分布于海拔6—340 m范围内；在珠江三角洲，薇甘菊常见大量生长于洼地、水沟边、路旁、农田、菜地和弃耕地；也常成片生长于海岸滩涂、红树林林缘滩地、公园、苗圃等地；在台湾中、南、东部，海拔1000 m以下的平地、农田、果园、山坡地及人造林地，薇甘菊蔓延致被覆盖植物死亡。
可见，原生植被破坏是薇甘菊得以入侵为害的首要条件。
4.2薇甘菊的传播和分布薇甘菊在20世纪80年代末传入中国海南岛、香港地区及珠江中的内伶仃岛，现已在珠江三角洲广泛扩散，并有进一步蔓延的趋势。
近年来，有关学者对相关项目进行研究时，曾在广东沿海地区进行考察，发现薇甘菊已在惠州、深圳，珠海，香港，中山，顺德，阳江，新会、湛江等地分布，并确定全省已蔓延达35个县市，其中临近香港的深圳、东莞等地最为严重。
调查发现，薇甘菊的分布以香港、深圳、东莞为中心，东部向潮汕方向，北部向增城及花都方向，西部向肇庆及湛江方向。
薇甘菊的分布趋势是：数量由多至少，频度由高到低，覆盖厚度由厚至薄，由连续分布到间断分布再至偶然分布，所见的薇甘菊分布面积也逐渐减少，几万或几千平方米、几平方米甚至单丛，表现明显的进一步扩散趋势，且扩散的速度明显加快。
4.3薇甘菊的危害过程薇甘菊的危害过程主要为：入侵定居---与其它植物竞争逐渐占优---攀援其它植物---覆盖其它乔、灌木---部分乔、灌木死亡后出现“小丘”---乔灌木死亡后出现薇甘菊与其它藤本及禾草类共生---草地及藤本群落面积逐渐扩大。
4.4薇甘菊入侵的危害4.4.1对当地土著种的影响1)竞争、占据本地物种生态位，影响本地物种生存。
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的生长地，致使这些植物难以进行正常的光合作用而死亡，使猕猴面临严重的食物短缺。
2)分泌释放化学有毒物质，抑制其他物种生长。
薇甘菊会分泌具有“他感”作用的物质，通过根系渗入土壤，抑制其他植物的生长，在几年间就能让整座山的植被全部萎缩甚至死亡，所以素有“植物杀手”的名声。
4.4.2对当地生态系统的影响1)通过形成大面积单优群落，使依赖于当地多样物种生存的其他物种没有适宜的栖息环境。
2)生态破坏和环境污染。
薇甘菊成功入侵后，大量繁殖，迅速生长，难以控制，造成生态环境破坏，形成生物污染。
3)生物多样性消失。
生物多样性丧失的第一位因素是生境的破坏和破碎化，第二重要因素则是生物入侵。
薇甘菊生存和繁殖能力强，压制和排挤本地物种，形成优势种群，导致生物多样性消失。
4.5薇甘菊的防治4.5.1薇甘菊的物理清除利用人工清除的方法在深圳地区对薇甘菊的进行清理，这种方法在短期内可使薇甘菊的覆盖度明显减少，但在3～6月内，防除地的薇甘菊又很快恢复，因此，必须反复不断加以清除。
4.5.2薇甘菊的化学清除化学除草是指用化学除草剂杀灭或控制薇甘菊。
化学除草使用方便，见效快，是薇甘菊规模化除治的重要技术组成部分，在我国受害区域广泛应用，深圳地区已大面积使用此法近10年。
4.5.3薇甘菊的生态防治菟丝子是旋花科寄生植物，为一年生寄生草本植物，无根，茎缠绕，纤细，黄色或红色，借助吸器固着寄生，无叶，可进行有性繁殖和无性繁殖。