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请论述外来生物入侵研究的发展趋势
入侵外来生物(invasive alien species)对生态系统、生物多样性、农林牧渔业的巨大危害与经济损失无可置疑地得到国际社会(CBD,IUCN,UNEP-GEF,UNESCO,ICSU等)与科学家的高度重视(Mooney Hobbes, 2000; Perrings et al, 2000; Lovei, 1997; Schmitz, et al. 1997)。外来生物的入侵的生态代价是造成本地物种多样性不可弥补的消失以及种的灭绝,构成对生物多样性保护与持续利用及人类生存环境的重要威胁因素。其经济代价是农林牧渔业产量与质量的惨重损失与高额的防治费用(万方浩等,2002)。美国科学家的研究表明外来物种的入侵对生态环境的危害和经济损失每年高达1370亿美元(Pimental, et al, 2000),我国几种主要外来农林昆虫和环境杂草造成的经济损失每年达574亿人民币(万方浩等,2001,网上发表资料)。
1.国内外研究概况
对于生物入侵的研究,国外科学家早在1958年就出版了动植物入侵的生态学一书(Elton,1958)。此后,各国科学家陆续开展了许多有关外来动物(Johnson,1996; Moller, 1996; Thingstad, 1999)、植物(Higgins et al., 2001, Callaway Aschehoug, 2000)、微生物、海洋生物等各个方面的研究。但真正引起科学家广泛关注与研究的则是在20世纪80年代后期。特别是近20年来,对外来入侵生物的研究从宏观的预防与控制策略(McNeely et al., 2001; Zalba et al., 2000; Haltuch Berkman, 2000)与有效可行的控制和管理技术体系(Shine, et al, 2000)到微观的分子生物学与生态学(Mack, et al., 2000; Cohen, et al., 1998 )、生态遗传学(Sakai et al., 2001; Carroll Dingle, 1996)、协同进化(Levine, 2000; Christan, 2001; Ludsin Andrea, 2001; Thompson, 1998)及控制技术与生态修复的机制(Driesche Driesche, 2000)等,均成为广泛研究的热点与焦点,并有较高层次和较深水平的研究。在国际生物多样性公约(CBD)原则的指导下,GEF针对各缔约国对外来入侵生物的预防与管理提出了9条指导性原则。1996年由SCOPE(the Scientific Committee on Problems of the Environment)、IUCN 和CAB International共同组织的全球入侵生物项目(GISP,Global Invasive Species Programme)开始实施以来,在发展外来入侵生物的最佳预防与管理策略与指南、组织实施国际合作项目的研究等方面取得了卓有成效的成果(Writtenberg Cock, 2001)。
我国对外来入侵生物的研究主要体现在以下几个方面:(1)对外来种的检疫、除害处理研究较多,但对病原微生物的快速检测技术、外来生物狙击的系统技术研究较少;(2)在文献资料的基础上,对外来入侵生物的综合风险分析研究较多,但对实际的个案试验风险评估模式和体系的研究较少;(3)对外来入侵种(如美洲斑潜蝇Liriomyza sativae、烟粉虱Bemisia tabaci、马铃薯甲虫Leptinotarsa decemlineata、红脂大小蠹Dendroctonus valens)的危害性研究较多,对潜在的危险外来种入侵的预警、扩散与传播机制研究较少;(4)对外来的主要病虫害(如松材线虫病Bursaphelenchus xylophilus、松突圆蚧Hemiberlesia pitysophila、湿地松粉蚧Oracella acuta、美国白蛾Hyphantria cunea、稻水象甲Lissorhoptrus oryzophilus、甘薯黑斑病Ceratocystis fimbriata)分布、危害、生物生态学特性、控制技术等研究较多,对入侵生物学、入侵生态学及爆发的机制研究较少;(5)对外来入侵种的种群时间动态研究较多;但从微观水平(分子生物学)和宏观水平(群落及系统)的研究较少;(6)对外来入侵的环境有害杂草(如豚草Ambrosia spp.、空心莲子草Alternanthera philoxeroides、水葫芦Eichhornia crassipes、薇甘菊Mikania spp.、紫茎泽兰)的生物防治与综合治理技术较多,对入侵种的遗传变异、对群落结构的影响与生态调控和修复的研究较少(参阅:万方浩等,2002)。总之,我国对外来入侵生物的研究处于刚刚起步、积累经验和资料、单一方向的水平阶段,有待于向不同层次(基因、个体、种群、群落、生态系统)和更高水平(分子生物学、分子生态学、生态遗传学)、多学科交叉的实验与理论研究的方向发展。
2.研究与发展的趋势及核心问题:
危险性外来入侵生物研究过程有别于本地有害生物的研究。一般来讲,外来物种指超出其自然分布范围以外种群。但就大多数物种种群而言,“自然分布”的概念在进化的时间尺度及生态的空间尺度上难以准确认定(Carlton, 1996)。因此,大部分个案研究范围将外来物种定义于:无意识的传入/引进、在空间上以国土疆界或以地理障碍生态区(外来,空间尺度)、时间上近期发生(时间尺度)、后果上导致生态与经济损失(入侵)为范围。外来生物的入侵一般分为传入、定居与种群建立、潜伏、传播/扩散、成灾几个阶段(Ehler, 1998 )。由于外来生物的入侵呈现出一个有序的过程,因此各个阶段的研究应根据各个阶段的特点各有侧重(表1)。
1.传入前或传入过程中的预防与预警:阻止外来有害生物的建立种群是防御外来生物入侵的第一道防线(Ehler, 1998)。有效地防止外来生物入侵的首要问题是如何进行科学的预测。由于传入途径的多样化,以及不同生物种具有不同的生物学特性,很难用某一通用模式来预测和解释各类外来生物入侵的方式和潜在的危害(Kolar Lodge, 2001)。 20世纪90年代后期,对预测植物、大型动物入侵的研究文献激增,大多数研究指出:物理屏障不再是外来种入侵的重要因素,而会随着国际贸易往来的增加而增加。因而,预警能力的建设在预防和预测外来种的入侵中就显得更具有重要的科学地位和更具现实意义。众多研究表明,依据物种的系统发育限制因子:生活史特征、入侵种原产地与入侵地生物气候相似性、入侵种的生物学特性和遗传多样性在原产地与入侵地的分化特性、入侵种与本地种种群/近缘种间存在的差异、入侵种的传播方式等因子可预测入侵种可能的分布范围与危害,因此,发展早期预警系统(风险识别、危害识别、地域识别、变异识别)是提高预防与预测准确性的首要关键科学问题;在早期预警系统的引导下,发展快速的检测技术,建立快速的狙击系统是防御不可缺少的一部份,这在实践上,是一种积极的、需要优先考虑的防御技术体系。
2.定殖与种群建立过程中的入侵生物生态学过程与遗传的“前适应性”机制:对有详细记载的外来物种成功传入的分析表明:大部分的传入或引进是不成功的,传入种只有1/10的概率建立种群成为偶见种,偶见种中又只有1/10的概率称为常见种,在此之中,又只有1/10机会成为有害生物(实际上1/10原则中10的范围为5-20,二项式分布的上下限)(Willliamson,1996)。传入过程中繁殖体的存活与死亡、入侵种群的环境忍耐程度、环境的可容纳性、本身所具有遗传特征等共同决定是否成功入侵。其中,遗传特性是影响定殖与建立种群的一个重要因素。
遗传差异决定入侵成功与否及入侵效应,是遗传特性与入侵生物学特征相互作用的结果。有关这方面的研究充满前景,但目前的研究并不令人满意(Williamson,1996)。因为,迄今为止,还没有研究证实或鉴别到有利于入侵的单个基因,或者入侵后发生改变的基因。回答某个特性的改变是由多个基因还是单个基因控制也无有太多的证据。
然而,有研究表明在初始入侵与定殖过程中,生态过程的影响比遗传过程更重要。因此,在定殖与建立种群的过程中,遗传过程与生态过程哪一个更具相对的重要性?成功入侵如果受遗传变异的影响,遗传差异在多大程度上决定其入侵效应?如果外来种丧失其遗传多样性与变异,是否会限制定殖及其入侵成功?但目前的研究还不能完全回答这些问题。因此,外来种是否具有遗传的“前适应性”以及如何与生态学过程相互作用,即外来种入侵应力(Invasive pressure)的综合研究,是成功定殖与建立种群过程中的关键问题。
3.潜伏与扩散传播过程中的入侵生物生态学与遗传的“后适应性”机制:外来物种定殖后到扩散传播及其后的爆发成灾一般均有几年甚至几十年或更长时间。如引进的天敌昆虫释放后几年查不着踪影,经过一旦时间后,突然发现种群激增。但没有证据说明其原因:是遗传变异与生态适应能力的结合所致,抑或是由于Allee效应使种群构建的速度太慢。不过,在一定的遗传特性背景下,生态学特性(生态环境适应性、后代的繁殖力和扩散能力),特别是繁殖特性是决定种群快速构建的重要因素(Holt, 1996)。当然,最初的潜伏期可能需要遗传上的调整,一个小的遗传变异可产生很大的生态影响(Bazzaz,1986)。已经有证据表明杂交在入侵中遗传改变是很重要的,杂交可导致入侵后快速的遗传变化。但其他的遗传变化是否同样快速发展,则很难回答。其一,遗传变异在生态时间内常常是不可测定到的;其二、遗传改变是很小的,生态上的重要变化是可测的;其三,进化是在一个很长的时间期内发生的(最快的估计是1% /100年)。对昆虫而言,如果在最初建立种群的几个世代内有很强的选择压力,则可能导致快速进化。从比较生态遗传学的角度研究已入侵种与原产地种的遗产差异有可能解释一些遗传学上的问题。建立种群后的扩散传播:一方面取决于外来种的扩散能力(扩散方式、速度)与繁殖对策(内禀增长力是一个很重要的因素),另一方面取决于快速的生态“后适应性”(适应性进化)。
因此,外来种生态适应的调整能力是研究其潜伏与爆发成灾机制的关键。其核心点在于:(1)生态学特征的差异能否反映出遗传学的背景?(2)种群扩展的生态适应机制,(3)直接选择作用可否导致快速进化?
4.暴发成灾过程与生态系统的可入侵性机制:美国科学家对外来生物入侵的分析资料表明,外来入侵种中只有很少部分产生严重的生态影响(tens role);所有群落都是可入侵的,但大部分是人为造成( Nanako Kohkichi, 1997 );入侵种在原产地并一定是重要有害生物,但在入侵地往往引起巨大的生态与经济损失。如美洲斑潜蝇在我国的分布与危害就是典型的例证。Brown(1989)提出了成功入侵的五条生态学规则(具有较低多样性的孤立环境对入侵有不同的敏感性、成功的入侵者大多是陆地上的本地种和非孤立陆地环境中的种类、原产地与入侵地的物理条件具有相似性、本地种不占据与入侵种类似的生态位、栖息于受干扰环境的种类和那些与人类活动相关的种类易于在人工生态系统中入侵)。这些研究表明:不同生境中的群落,其抵御或接受入侵的生态学过程存在极大的差别。新近提出的生态位机会(niche opportunity)理论从资源机会、逃避天敌的机会、环境机会的角度讨论了三者之间相互作用的关系。但无论如何,这些机制的研究是相当复杂的,涉及到:入侵种是否缺乏恰当的遗传变异(协同进化)、是否具备系统发育特征的生态位保守性特征、种间的相互作用是否导致快速进化、这种快速进化对生物群落的生态过程(动态)具有何种潜在的影响等。
综上所述,外来物种的入侵机制的研究是相当复杂的,不是一个简单的生物学、抑或生态学特性就能解释的问题,而是在不同层次上的多学科(生物学、生态学、遗传学、生物物理学、生物地理学、生物气候学、种群动态学、群落学、系统学等)相互融汇、相互交织、共同影响和作用的学科群理论。其深入研究不仅能对外来生物入侵过程中的预测与预防、根除与灭绝、控制与管理、生态控制与修复的实践提供坚实的理论基础和依据,而且也可对转基因生物的环境释放与应用、传统生物防治中引进天敌的释放提供借鉴。同时有可能完善“生物群衰老理论”、“生物群不协调论”、“生态释放”的理论体系。
为什么要治理入侵的灰松鼠?
昨天看到讲灰松鼠入侵英国并逐渐取代本土的红松鼠的故事,其中入侵机制可能是新武器假说,即入侵种携带的病菌可导致本地种适合度的下降,而入侵种与该病菌经过长期的协同进化已不受到病菌的影响。红松鼠的形象在英国具有重要的意义,1900年左右出版的一本有关红松鼠的自然观察故事是当代很多英国人孩童时期的重要读物,因此他们对红松鼠具有着特殊的感情。也正是因为如此,在英国本土成立了以保护红松鼠为目的的消灭灰松鼠组织,该组织主要通过人工狩猎的方法控制灰松鼠,消灭灰松鼠的方法听起来还有点“残忍”,比如“手动去头”等。
做入侵生物学研究的人可能主要关注的是入侵这一自然现象背后的生态学机制,做这一研究的意义是回答为什么这种现象会发生的问题。而与入侵生物学相关的社会活动则是代表着一定的价值取向,红松鼠的案例体现了这一点,即做保护的那些人认为红松鼠对于他们具有很高的价值而灰松鼠的价值较低(基于他们自身的成长经历和因此受到影响的价值判断)。然而,今天成长起来的、受到当年红松鼠科普著作影响较少的孩子们对此的认同度可能并不会太高,因为如果哪一天有人写了本灰松鼠的科普读物并广受大家欢迎,则可能要展开灰松鼠保护运动了。从这一点来讲,人们对于自然界不同组分价值的判断可能会受到文化和传统的影响,而文化和传统是不断动态变化的。
做生物入侵相关工作的人员设计科学家、文化学者、管理者和普通民众等等,大家各自的原始目的和价值判断不尽相同,但为了同一件目标聚到了一起,达成合作。可能,在一件事情上不需要让所有人秉持完全相同的观点和价值判断,求同存异并以具体目标为目的达成合作,可能才是正确的处事方式吧。
种群扩散的意义
种群扩散的意义如下:
1、种群扩散可防止长期近亲繁殖而产生的不良后代;
2、使种群能适应不宜的气候环境条件;
3、可以扩大种群分布,寻找合适的生活环境,避免局部恶劣条件造成的全军覆灭;
4、有益于保持种群结构的稳定。
5、减少种群压力和进攻行为。
扩展资料:
扩散分为主动扩散和被动扩散,其中,植物的扩散方式是通过繁殖体(孢子、种子、茎等),动物则是通过迁出、迁入、迁移。
种群扩散的结果:种群散布是生物适应性的一种表现,其意义有:种群密度过大时,可扩大它的分布区域,不同种在不同季节找到新的环境和食物,适应环境变化,通过种群内和种群间个体的交换,防止近亲繁殖产生不良后果。
散布的类型:散步可以是一去不回的离开一个生境和不再返回地进入一个生境,前者就称为迁出,后者就称为迁入。从一个地区的迁出自然就会转化为对另一个地区的迁入,而不返回原地的散布就称之为迁移,如鸟类的迁飞。
外来生物都是有害的物种吗?
有意无意地,在过去的千百年来,人类一直在不断地将物种传播到世界的每一个角落。事实上,许多我们司空见惯的,被认为是自然一部分的物种,却是外来物种。比如说蜜蜂吧,几乎三分之一的美联邦州政府将它列为他们的本土昆虫,然而蜜蜂却是在17世纪由欧洲传入北美大陆的。
博物学家早就意识到了这种物种全球化进程,但是对外来物种的广泛研究却直到20世纪八十年代早期才展开。在过去的岁月里,关于外来物种,生物学家的观点变得简单而明确:所有的外来物种都是有害的。它们被当作侵入者、外星人、外来异族,甚至是被当作了“生物污染”。一种普遍的观点是,外来物种是构成对本地物种灭绝的最大威胁之一,仅次于对生物栖息地的破坏。
毫无疑问,一些外来物种带来了巨大破坏。例如,在二十世纪中期被引入关岛的棕色树蛇,导致了岛上绝大部分原生鸟类的灭绝。其他的许多栖息在岛屿和湖泊中的物种,也因为食肉类物种的入侵而濒临灭绝。全球每年由外来物种带来的,在农业、林木、渔业和航运方面的损失,估计超过了1000亿美元。许多最令人关注的人类疾病是由于病毒的跨界入侵而引起的,比如说SARS、西尼罗病毒、埃博拉病毒、H1N1流感病毒和HIV病毒。
然而,你可能感到奇怪,只有那么一小部分的外来物种是有害的。相对来说,大多数外来物种都是良性的;一些物种,比如蜜蜂,甚至还对人类很有益处。
尽管如此,许多人坚持这样的观点,认为外来物种都是有害的。在我和他人讨论保护和修复方案的时候,我发现了这样的一种观点,很多人从本质上认为本地物种比外来物种更有益。许多土地管理和生态学家也持有这样的观点。
如果大多数外来物种并不是有害的,那么为什么会有这么多人接受这样的本土主义泛论呢?我认为可以作这样的两种解释。第一,在过去的三十年里,生物学家们关于外来物种的论断在人们的心中根深蒂固。第二,是一些我们作为人类所共享的基因素使然。
一些人类学家说欲将万物归类的渴望似乎是人类的本性,因为我们渴求一种秩序感。同样的,最新研究表明,人类天生地喜欢划定一种集体的界线,并将外在世界视为一种威胁。我们不放过任何机会,划清本地疆域、本地种族、本地宗教和本地团队,而将除此一切的事物视作敌人。这种对身份的辨别延伸到了自然界。大多数镇、州和省将一种动物或植物物种作他们自己所特有的, 并冠之以国鸟、洲花的称号。鉴于这种根深蒂固的倾向,就不会感到奇怪,为什么人们,包括生态学家会对本地物种情有独钟。
我们要与时俱进。科学定律的开端往往只是源于一些朴实而简单的想法。然而随着学科领域的进一步成熟发展,科学家们逐渐意识到学科研究领域的复杂性,他们需要找到一些更加细致入微的切入点。这些就是入侵生物学领域需要解决的问题。
哲学家、社会学家,以及一些入侵生物学家质疑那些所选择的,用来描述外来生物的语言。并认为对他们的结论有时更多的是偏见而不是真正的科学。另一些人则批评那些不科学的,对于本地物种所持有的特殊偏好。他们认为外来物种并不代表一种单独的类别,不论从进化层面、生物地理方面还是生态环境层面来说。其他人则指出,那些认为外来物种对当地物种威胁仅次于栖息地破坏的论调,是存在缺陷与不足的。事实上,除了岛屿与湖泊等特殊环境外,只有极个别的例子表明外来物种会引起本地物种的灭绝。
尽管有了这样令人信服的事实,我的许多入侵生物学同事依旧很难抛弃本地物种主义观念。有些人告诉我,加深固有的观念是一种很必要的策略,来应对公共管理和政策抉择者,以获得他们的注意。
我认为这一策略存在着极大的风险。如果观念中掺杂着过多夸大的成分,它们将招致原本出于好意却及其错误的决定,比如将稀缺资源花费在那些无关紧要的工程上。一切由外来物种引起的破坏将会有据可查。我们没有必要来加深固有的观念。
不管我们喜欢与否,世界生物多样性正在实现全球化。我们可以称他们为外星人、外来物种或者是生物污染,但事实是,它们已然成为了我们的新邻居。抵制变革对于人类来说是很正常的,特别是当变革来得迅速而深刻,如同文化与生物的全球化一样。在某些情况下,经济实体、社会和生态遭到了破坏。当危害很严重的时候,社会需要调动人力、财政资源,作出迅速且有效的回应。
但是资源终究是有限的。至关重要的是,我们必须分清楚单纯的变化与危害,这样我们才能实现有限人力与财力资源的高效配置。作为我们科学家,应该确保我们的指导思想是易懂的、有趣和有意义的,而不是与科学相悖。只要破坏是真实存在的,一切笼统的概括、夸大、煽动性语言的使用或者是数据的歪曲,以此来引起公众的关注,这些对于我们都是没有必要的
求网络弊大于利的事例或观点,急!!!
弊:
1.过多的使用互网对人们的健康和社交不利。卡耐基?梅隆大学的罗伯特?克劳特和他的同事对一些实验对象在开始使用互联网及之后的一两年进行了人格评估,发现:人们花在网上的时间越多,与亲人的沟通越少,实际生活中的朋友就越少,同时感到孤独和沮丧。
2.将大量时间用于网上聊天,游戏等方面,没有时间用于学习,与朋友交往,甚至连睡觉的时间都没有,就会逃课,熬通宵,成绩直线下降。
3.有关专家说,长时间上网,容易把精力,脑力耗到极点,进而诱发一系列诸如经常性头痛,偏头疼,视力损坏,"鼠标手","电脑脸"等毛病。
4.青少年上网首先的一大危害就是会影响视力。据统计,经常上网的学生中近视的比例大约占60%。第二大危害就是电脑所释放出来的辐射,具有相当强烈的危害。
反方第一辩手:
我方之所以认为上网的弊大于利,是认为有很多不适宜我们的地方.我们经过讨论总结出了以下几个上网的弊端:首先,电费和电话费的急速上升是现在家庭普遍的问题。经过调查,长期上网的家庭电话费都在200元以上,不仅如此,上网还有可能引起家长和孩子之间的矛盾,而且如果上一些不健康的网站,会严重影响到青少年的身心健康,容易使学生误入歧途,不务正业,荒废学习,还会引起视力下降,睡眠不足等一些相关的疾病,在此再次明确我方的观点那就是上网弊大于利。
反方第二辩手:
网络游戏影响我们的正常学习,它会使我们着迷,最后玩物丧志,放弃自己的学业,这就是因为我们青少年还没有很强的自控能力,还需要家长的帮助和辅导,所以青少年上网是弊大于利的!
反方第三辩手:
青少年上网会浪费很多时间,导致学习成绩下降,不要说上网可以帮助学习,如果上网真的能帮助你们提高成绩的话,为什么国家还要投入那么大的人力和物力去完善我国的教育机构呢?即使网上可以学到知识,那么你们为什么还要每天背着书包来学校上课呢?干脆回家上网自学不是更好吗?省得每年还要家长花上千元来供你们上学!
反方第四辩手:
过多的使用互联网对人们的健康和社交不利。卡耐基?梅隆大学的罗伯特?克劳特和他的同事对一些实验对象在开始使用互联网及之后的一两年进行了人格评估,发现:人们花在网上的时间越多,与亲人的沟通越少,实际生活中的朋友就越少,同时感到孤独和沮丧。所以,上网的弊大于利。
总结:
上网,这一新兴网络,是给人们带来了一定的利益,但它的弊始终是大于利的。首先,是主观的身体和心灵的双重打击,大量的辐射带来视力下降,网络上的许多不良的网站,无时无刻的不再催残着我们的心灵。其次,客观的电话费的猛增,时间的不断浪费,甚至是通宵玩乐,睡眠不足已经成为很普通的问题了!当然,还有着许多别的问题,金钱的大量“挥霍”,这一切的一切都归功于“上网”的功劳。所以,上网对于我们来说是弊大于利。