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生物入侵的入侵途径、影响因素和外扩散机制
4.金属元素
有些地方金属元素的含量很高,会抑制植物的生长。 但是这些地方还是长植物,这些植物多是外来种,这 些外来种有平衡体内外金属离子的功能。如豚草和三 裂叶豚草生长的土地铅的含量的背景值远高于中国的 土壤铅的平均含量,可见豚草和三叶裂豚草对铅具有 较强的耐受性。
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5.新栖息地的干扰程度
生物入侵
2012.02.21
黄开胜(09127008)
2021/4/8
Tel:13385696510
主讲内容:
1.外来物种的入侵途径; 2.影响外来物种入侵的因素; 3.外来物种扩散机制。
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一、外来物种的入侵途径
1.自然入侵
完全没有人为影响的自然分布区域的扩 散,植物种子或繁殖体可以通过风力、水流 自然传入或繁殖体靠鸟类和动物的力量实现 自然扩散。例如,紫茎泽兰、飞机草主要通过 交通工具的携带扩散入我国,薇甘菊可能是通 过气流从东南亚传入广东的。
(3)外来种的协同侵入
很多生物入侵的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。
(4)杂交在入侵种的意义
杂交也被认为是生物入侵成功的原因之一。外来种与土 著种杂交产生的后代可兼具有双亲的有利性状,还可能 产生2021双/4/8亲不具备的新特征,他们可以入侵并存活于双亲 不能生存的环境中。
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The end!
祝大家学习愉快!
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(2)外来物种的繁殖和传播特性
入侵种的繁殖特性对其在新栖息地的种群建立具 有很大的作用。通常成功的外来种都有很强的繁 殖能力,能迅速产生大量的后代。传播能力强, 入侵种能迅速大量的传播,以便有更多的机会找 到适宜的生存环境。
(3)入侵种的遗传结构
入侵种群一般由入侵种少数个体发展而来的,由 于入侵种数量较小,因此入侵种群具有明显的奠 基效应,与原生地种群相比,遗传 多样性会降低。
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(2)外来种与土著种间的克生、竞争
外来种与土著种之间往往存在相互抑制作用,这类影响 在动植物中都存在,有时候是导致入侵成功的重要因素。 有些物种能够产生毒素或其他克生物质以抑制其他物种 的生长。研究发现成功的外来种在新栖息地环境条件下 的能力往往强于处于相似生态位上的土著种,在这种情 况下外来种可通过排挤土著种而获得成功。
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2.人类运输引起的意外入侵
依赖于人类的运输。例如,船只 携带、海洋垃圾、随进口农产品或货 物带入等,如假高粱的颖果出现在20 世纪70~80年代的从美国进口的粮食 中。
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Hale Waihona Puke 3.人类无意间带入在人类改变了的环境中传播并扩散 分布区域。如人们在农田、林场工 作的时候,交通工具、工作工具、 鞋底的泥土、运输的苗木等都可以 带入外来物种。例如,小叶冷水花、 草胡椒、松材线虫等。
温度是物种分布的限制因子之一。热带亚热 带入侵者更容易向北扩散。
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(二)影响外来物种入侵的内部因素 1.外来物种的生物学特性 (1)外来物种的生态幅
一般认为,成功的外来种对各种环境因子的生 态适应性幅度较广,可以在多种生态系统中生存, 其中许多物种可以跨越热带亚热带和温带地区有 的则可以某种方式度过度过干旱、低温、污染等 不利条件,一旦条件适合就大量滋生。
有许多植物具有发达的无性繁殖方式,无性系 在生长过程中不断向外扩张,从而达到扩散目 的。
2.膨压机制
有些植物的果实在生长过程中会在果实内产生 大量蛋白质和碳水化合物,这些化合物吸收大 量的水分后,在果实内产生很大的膨压,当果 实成熟脱落时,膨压在果柄处释放,果实内包 含种子的物质自果柄处喷射出可将种子扩散到 离2021母/4/8株几米远的地方。
3.生物间相互作用的改变
由于人类活动极大地改变了全球生物与多样性的 格局,自然也影响了生物群落中的许多重要生态 关系,如动物对植物的啃食、传粉和传播,根菌 的共生与固氮,动、植物内以及它们之间的竞争 与互助等,继而改变了入侵的效率与效应。
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三、外来物种扩散机制
(一)自动扩散 1.无性生长扩散
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(六)人类扩散 1.人类的主动传播
人类主动引种和训化各种经济植物、动物、鱼类 和鸟类的例子不胜枚举。如凤眼莲、互花米草等。
2.人类的无意传播
这类生物可以通过以下途径进行传播: ①对人体的附着; ②对移动交通工具的附着; ③混入农作物种苗而得到传播;
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④混入其它生物得到传播; ⑤由于混入矿物或土壤而得到传播; ⑥其它的传播途径,如从生药店逃逸出的种 子,被人随意丢弃的种子等。
2.水分
土壤的含水量、水质、水位的高低会影响植物的入 侵生存,土壤的PH也会影响植物的入侵。在干旱和 半干旱地区,这些地方的水中含盐多,耐盐的植物 可202入1/4/8侵生存,如大米草。
3.土壤的营养
土壤肥沃或贫瘠影响植物的生长和种群的物种构成。 植物的外来种常出现于肥沃的栖息地如落叶林、草地 和开放的灌丛地,土壤肥力提高有利于外来种的入侵 和扩散。
5.动物的个体迁移、迁飞、成虫的飞翔
举例:原产于东半球的热带或亚热带的四纹豆象,通 过成202虫1/4/8飞翔进行近距离传播。还有美洲斑潜蝇…
(二)气流扩散
1.尘状扩散体
在依赖气流散布的生物中,有很多是通过产生微小 散布体来实现的。这些植物的种子的质量一般在 0.003~0.01mg之间。
2.囊状扩散体
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4.动植物园逃逸、人造物种释放
主要指那些从栽培植物和种植园中 逃逸出来后,逸生的种类。如荞麦、 南苜蓿、圆叶牵牛、多花黑麦草、海州常山等。
5.人类有意的引入
中国从国外或外地引入优良品种有着悠久的历史 。现 在种植养殖单位几乎都从国外或外地引种,其中大部分是 以提高经济效益、观赏和环保为目的的,但是也有部分种 类由于引种不当成为有害物种,如作为饲料引进的来自南 美的202凤1/4/8眼莲。
在一些具小种子的植物中,疏松的种皮常形成气囊, 有些气囊的形成也常和果实有关。如喜旱莲子草的 胞果。
3.具羽或绵毛扩散体
有很多生物常在果实或种子上形成羽毛或绵毛状构 造,从而有利于在空中飞翔。羽毛或绵毛可由各种 器官形成。
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4.具翅扩散体
扁平的翅为散布体提供了滑翔能力,翅可由各 种器官形成。
(3)环境污染 大气中硫化物和其他酸沉降代表了大气污染的一个侧面, 当酸沉降超出碱性土壤中的缓冲能力时,本地植物将面 临适202应1/4/8性更广的外来物种是竞争。
(4)土地利用变化和生境破碎化
土地利用的模式与生物入侵有诸多联系,比如生境的 斑块化产生边界,这些边界本身可能为外来物种的入 侵、定居提供适宜的环境,或者至少扩大了可借以侵 入内部的机会。已有研究表明,公路和铁路是入侵种 传播的主要途径,而港口和主要农业中心是许多外来 物种的突破口。
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7.全球变化
(1)二氧化碳浓度的升高 由于植物有不同光合作用途径。当大气中的CO₂ 的浓度 发生变化时,具有不同固碳途径之间的竞争关系自然会 发生变化。
(2)紫外辐射的增加 紫外线的升高会刺激(尤其是单子叶植物)的形态和叶 伸展的变化,因而可能会对单、双子叶混合的群落里的 竞争有强烈的作用,进而促进生物入侵。
5.风滚型扩散体
有些生物散布体扩散不是靠在空中飞翔或滑翔, 而是为了在地表滚动,在滚动过程中使繁殖体 得以扩散。
6.气流弹射扩散
这种散布机制常与生物体的一些特殊结构有关。 许多具有干燥果实和较小种子的生物常采用这 种散布机制。
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(三)重力扩散
在所有的扩散机制中重力扩散常被忽视,其实很多植 物的果实或种子首先是在重力作用下跌落到地面后再 通过其他方式进行二次分布,然而纯粹的重力散布在 生物中较少见,较常见的是,重力散布与其它散布机 制如动物散布、水流散布等结合在一起。
一般认为栖息地受到干扰有利于生物入侵的发生。人类 进入生态系统的频率与外来物种入侵的机会存在相关性。 人类的频繁活动常常会干扰生态系统,从而给外来物种 的入侵带来机会,今年来已有实验证据表明干扰越强烈, 入侵越易发生。
6.新栖息地群落生物多样性
群落的生物多样性对抵抗外来种的入侵起着关键性的作 用,物种组成丰富的群落较物种组成简单的群落对生物 入侵的抵抗能力要强。如在云南和四川已造成严重危害 的外来物种紫茎泽兰,其入侵的就是大面积的退化草地。
从以上5类入侵途径可以看出, 绝大部分的生物入侵是由于人 类活动直接或间接造成的,因 而生物入侵完全可以看成是人 类所造成的全球变化之一。
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二、影响外来物种入侵的因素
(一)影响外来物种入侵的外部因素
1.光照
植物的外来种受光照的影响。群落的林冠层透光率 的强弱,影响植物外来种的生存,林内的光线弱, 只有那些耐阴种可能入侵存活。
(5)干扰体系的变迁
干扰是许多自然生态系统的有机组成部分,而改变自 然干扰体系将为入侵提供机会。
(6)贸易和交通格局
随着人口数量的增长和经济的全球化,自由贸易和经 济活动日益频繁,随之而来的是人与物资日益增长的 跨202国1/4/界8 活动,这不可避免的会引进更多的生物入侵。
(7)气候变化
Peter(1992)总结了有关物种地理分布区域 随气候变迁而变化的预测。他指出,气候的变化 和随之而来的迁移预示着许多物种将面临“外来 种”或至少是陌生的相邻物种种群的影响。他同 样提到干旱和火将提高入侵的可能性。
3.张力机制
有些植物的果实在果皮上产生弹性组织,这些组织在 果实生长过程中向某个方向不断积累张力,当张力达 到一定阈值时,突然释放,从而将果实内的种子弹射 出,并得到扩散。
4.吸胀和失水机制
有些植物常具有富含纤维素的后果皮,当潮湿果皮失 去水分或干燥果实吸收水分时,会在果实上产生不均 匀的应力,当应力达到一定阈值时,果皮在缝线上突 然打开,将种子弹射和散布出去。