1、第4章 生物入侵 biological invasion,沈 显 生中国科学技术大学生命科学学院,主要内容,一、什么是生物入侵 二、生物入侵的过程 三、生物入侵的适应性进化 四、入侵事例 五、生物入侵与快速进化,一、什么是生物入侵,生物入侵（biological invasion）某种生物从原产地扩展到一个新的地区后，通过繁殖和扩散，出现了暴发的现象。生物入侵带来的损失：美国1999年损失1230亿美元；中国2002年损失1亿元。,二、生物入侵的过程,外来物种的引入（入侵）定居与成功地建立种群时滞阶段扩散与暴发Williamson1996年提出：十分之一法则第1次转移，从原产地引入到野外定居，
2、叫逃逸；第2次转移，从定居到建立稳定的种群，叫建群；第3次转移，从建立种群到经济上有害的生物（叫入侵种）。每个阶段的有效发生概率是5-20%（10%）。,思考问题,什么样的物种很容易成为入侵种？对于某个特定的入侵种，什么样的群落更容易被侵入？,三、生物入侵的适应性进化 遗传学基础,遗传漂变：桡足类动物 加性遗传变异：（additive genetic variance AGV多基因的累加效应）银色蚂蚁 杂交：杂草 外来种基因型与环境的相互关系：-苹果蝇（苹果与山楂） 特殊基因：火蚂蚁 基因组重排：果蝇,生物入侵的适应性进化 生理生态特征体现,耐受范围的变化很快对环境作出反应 对捕食的影响缺乏天
3、地，能量用于繁殖 可促进物种的形成基因漂流引起的,生物入侵的适应性进化 繁殖适应特性与对策,无性繁殖适应水葫芦（凤眼莲），水花生，喜旱莲子草 有性繁殖适应豚草，加拿大一枝黄花，微甘菊，紫茎泽兰 无性繁殖适应兼有性繁殖适应加拿大一枝黄花，紫茎泽兰,生物入侵的适应性进化 产生影响的结果,（一）直接影响 1入侵种与被侵入地区的生物的进化调整 2本地种对入侵产生的响应 3杂交与基因渗入 （二）间接影响 1生态位替换 2行为和性状改变（角色互换） 3竞争排斥 4互利共生,思考问题,对于外来物种的入侵，当地土著种会产生哪些反应？ （提示：空间，营养，化感作用，病原菌，天敌，遗传侵蚀等）,凤眼莲的入侵,凤眼
4、莲（Eichhornia crassipes）又称水葫芦，雨久花科凤眼莲属。 1823年被首次发现于巴西，1844年在美国的博览会上引起人们的注意。20世纪40年代，由于强富集作用和净化能力，各地广泛引种，遍布北纬40南纬45之间。 我国1901年以观赏植物从日本引到台湾，后逃逸，20世纪60-70年代，作为饲料推广，80年代后作为净化污水的植物，对N,P Ca需求量大。,四、入侵事例,1963年南京大学从欧洲引进大米草，当时作饲料和造纸原料。从江苏向南北扩展，现在北到大连，南到广西。 事实证明它已经成为“害草”。,大米草 Spartina anglica,紫茎泽兰（飞机草，恶草）Eupato
5、rium odoratum 菊科泽兰属。原产中美洲。20世纪50年代，从中越、中缅传入云南。70年代，四川凉山发现。牲畜误食有毒。目前，在我国西南地区蔓延。,微甘菊Mikania micrantha菊科假泽兰属，原产中南美洲。20世纪40年代，印度为了覆盖茶园专门引进该植物。,1919年，在我国香港出现。20世纪80年代入侵深圳。现在，成为世界热带和亚热带的有害杂草。群众叫“疯长”。,生物防治的例子,喜旱莲子草Alternanthera philoxeroides苋科，莲子草属。原产巴西。20世纪30年代引入我国，作猪饲料，后来逃逸为野生。现在，成为入侵植物。在澳大利亚，它不开花；在我国，开花
6、，但未见实生苗。,斑潜蝇 Liriomyza的入侵,斑潜蝇是双翅目潜蝇科，1894年命名后，已经发现300多种，我国有15种。其中4种是危害性最大的都是外来种，美洲斑潜蝇（1993年海南出现）、南美斑潜蝇（1995年云南出现）、番茄斑潜蝇、三叶草斑潜蝇（1999年昆明世博会截获，台湾已经出现） 美洲斑潜蝇和南美斑潜蝇对我国花卉和蔬菜的危害很大。入侵范围几乎遍及全国。,地理种群分化,我国云南8个地区的南美斑潜蝇的系统树,通过细胞色素氧化酶基因1和基因2，在DNA序列上的差异来不同地区种群的变异。,松材线虫的入侵,松材线虫Bursaphelenchus xylophilus是滑刃线虫科，松材线虫病
7、叫松树萎焉病。 1905年，松材线虫病首次发现于日本长崎。1972年，才鉴定出来是松材线虫为病原。 松材线虫病是以松墨天牛为传播媒介。 1982年，首次在南京中山陵发现。现在，蔓延到华东和华南8个省。,松材线虫病症状（浙江）,五、生物入侵与快速进化,在极端特殊的环境、急剧变化的环境，生物出现了可遗传的变化特征。（一般是几年或几十年时间）包括形态学、生物学、生理学、行为学、物候学，都带有定向选择的特点。,入侵过程中的快速进化事件,（一）入侵种本身的快速进化 1形态学方面果蝇在北美10年出现翅长随纬度增加 2生活史方面早熟禾 3生理学方面加拿大魁北克的稗子 4物候学方面一枝黄花，荠菜 5行为学方面火蚂蚁到北美后内讧少了。 （二）导致本地种的快速进化 1形态学性状的进化无患子甲虫的喙长 2行为习性的进化鲑鱼到新西兰 3生物学性状的适应进化qiong麻在北美,思考问题,在生物入侵过程中，都有时滞阶段。为什么要经过这个漫长的潜伏时期之后，才出现大暴发的现象？,参考文献,徐汝梅 叶万辉，生物入侵数据集成、数据分析与预警，科学出版社，2003 徐汝梅 叶万辉，生物入侵理论与实践，科学出版社，2003 李文华，生态学研究回顾与展望，气象出版社，2004,
