第1章绪论
1.1生物入侵相关概念
随着全球经济一体化持续深人,世界各国和地区之间经济活动的相互依存、相互关联程度增强,许多物种有意或无意地被迁移到其自然分布及潜在扩散范围之外(万方浩等,2015)。19世纪至今,全球范围内的新物种引进持续增加,这一趋势预计在未来几十年会继续维持(万方浩等,2015)。这些新物种的引进会引起生物人侵风险,这是全球生物多样性变化和下降的主要因素(Bellard et al.,2016),也是经济损失的重要因素(Haubrock et al.,2022)。生物人侵通常分为5个连续的阶段(图1.1)(万方浩等,2015):种群传人(introduction)、种群建立(population establishment)、潜伏期(latent time)、扩散(spread)、暴发(outbreak)。
图1.1生物入侵过程示意图
本书依据2012年1月1日起实施的中华人民共和国国家环境保护标准《外来物种环境风险评估技术导则》(HJ624—2011)和《人侵生物学》(万方浩等,2015)等相关书籍和参考文献对文中有关定义进行解释,也可参考《外来人侵物种管理办法》。
(1)本地种(indigenous species):描述出现在其过去或现在的自然分布及潜在扩散范围以内的种、亚种或以下的分类单元。
(2)土著种(native species):描述某一群落或生态系统中巳存在的物种。
(3)外来物种(alien species,exotic species):也称非本地种(non-native species,non-indigenous species),描述出现在其过去或现在的自然分布范围及潜在扩散范围以外的种、亚种或以下的分类单元,包括该物种所有可能存活繁殖的部分、配子或繁殖体。
(4)外来人侵物种(invasive alien species):在当地的自然或半自然生态系统中形成了自我再生能力,可能或巳经对生态环境、生产或生活造成明显损害或不利影响的外来物种。
(5)归化种(naturalized species):巳经融人本地动植物区系当中、参与当地生态过程且不再产生暴发性生态灾难的物种。通常是由于人侵时间长,导致生态再次平衡。
(6)风险评估(risk assessment):为了决策的需要,以科学为基础对具有不确定性的事件或结果进行逻辑判断的过程。
(7)种群传人(introduction):外来物种通过人类活动转移到其过去或现在的自然分布范围及潜在扩散范围以外地区的过程。
(8)有意引人(intentional introduction):因农业生产、生态环境改造与恢复、景观美化、观赏及放生等目的,有意识地引进外来物种的过程。
(9)无意引人(unintentional introduction):在贸易、运输和旅游等活动中,伴随物资和人员的流动非故意地引进外来物种的过程。
(10)种群建立(population establishment):指外来物种在新栖息地成功繁殖可育的后代并且具有连续生存可能性的过程。
(11)潜伏期(latent time):指人侵性外来物种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。
(12)扩散(spread):外来物种从一个生境转移到另一个生境的过程。
(13)暴发(outbreak):生物人侵过程的中级阶段,“暴发”是“扩散”的延续。外来物种人侵新栖息地后,经过一定时间的潜伏、适应和扩散,当种群数量积累扩张到一定程度,即达到暴发阶段,这也是生物人侵从量变到质变的过程。
(14)十数定律(Tens Rule):描述人侵物种到达特定阶段的概率,约10%的外来物种能够成为建群种,约10%的建群种能成为人侵物种。这一定律的提出并不是试图用来预测某一特定人侵过程,而是传达外来生物能够*后成为人侵物种的比例是非常小的。
(15)繁殖体压力(propagule pressure):衡量某一特定外来物种的种群基数及其与定殖成功概率大小的关系。繁殖体压力=传人次数X单次传人的平均数量,即全部传人次数的累计。
(16)生物多样性(biodiversity):指所有来源的活的生物体中的变异性,这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体等,包含物种内部、物种之间和生态系统的多样性。
(17)生态危害(ecological hazard):指外来人侵物种对生态系统的组成成分、结构和功能等所产生的不利影响。
(18)预防(prevention):防止外来人侵物种风险事件的发生。
(19)监测(monitoring):对外来人侵物种的种群及其危害对象进行连续的调查以掌握其生态危害的变化。
(20)控制(control):运用化学、生物、人工、机械、生态替代和综合利用等措施抑制、封锁或**外来人侵物种种群。
1.2外来水生生物的危害
随着外来物种在全球的广泛分布,其人侵危害也得到了更多的关注和研究,外来鱼类的人侵危害一般包括生态和经济两个方面(Hooper et al.,2005;Molnar et al.,2008;Diagne et al.,2021)。在生态影响上,外来鱼类成功人侵后,可通过捕食与竞争、栖息地破坏、杂交、疾病传播等方式,改变当地水生生态系统的结构和功能,导致土著鱼类的资源量降低甚至灭绝,给水生生态系统带来严重的负面影响(郦珊等,2016)。在经济影响上,外来鱼类的危害主要体现在造成直接经济损失或导致间接防控成本增加。据统计,美国每年由人侵鱼类造成的直接经济损失为54亿美元,并且在治理外来物种和保护本地物种上需投人更高的成本(Pimentel et al.,2005),而外来鱼类在中国每年造成的经济损失高达7390万美元(Xiong et al.,2015)。表1.1列举了鱼类人侵的危害类型及相关案例。
1.3外来水生生物的来源
生活在水域生态系统中的鱼类,由于水域间的阻隔,一般难以通过自然扩散的方式到达新的生境,大多数的人侵都是人为有意或无意的引种造成的(郦珊等,2016)。鱼类的人侵途径主要有以下几种。
(1)水产养殖。出于养殖目的引种的外来鱼类,一般都具有环境适应能力强、生长繁殖速度快的特点,在引种后,往往会在大范围内推广。水产养殖水域一般与自然水域相连,或直接在天然水域中进行圈养,暴雨、洪水或是一些养殖事故的发生,可能会导致圈养设施中的外来鱼类逃逸到自然水域(顾党恩,2020)。例如,尼罗罗非鱼(Oreochromis)是全球引进范围*为广泛的水生物种之一,目前巳被引人世界各地的热带和亚热带地区,用以水产养殖和改善捕捞业。通过养殖逃逸,尼罗罗非鱼现巳进人多个地区的天然水域,并对当地的土著鱼类产生了严重危害(Canonico et al.,2005;Champneys et al.,2021)。除养殖逃逸外,养殖者的主动丢弃行为也促进了外来鱼类的人侵。水产养殖行业受市场价格影响较大,当养殖鱼类市场价格低廉或养殖效益不佳时,被弃养的外来物种在自然水域造成威胁的案例也屡见不鲜(胡隐昌等,2020)。
(2)水族观赏。全球观赏鱼贸易是一个价值数十亿美元的产业,进出口涉及至少125个国家,每年超7100亿个体随贸易转移,是外来鱼类进人新的地理区域的*重要媒介之一,目前在全球多个区域的自然水域都巳监测到外来观赏鱼类的存在(Jones et al.,2022;Wood et al.,2022)。例如,鳄雀鳝(Alractosteus spatula)、巨骨舌鱼(Arapaima gigfls)等大型观赏鱼类,在生长到较大体型时,一些圈养设施难以容纳,养殖者便会选择将其放生到天然水域(Saba et al.,2020),从而导致生物人侵的发生。近年来,在我国多地的池塘、湖泊等水域均发现了鳄雀鳝的踪影,在引起公众恐慌的同时,也造成了一定的经济损失。
(3)船舶运输。日益频繁的国际贸易往来、航运业的不断发展也促进了水生生物的传播,典型的例子有黑口新虫下虎鱼(Neogobius metewostomus)随着船舶压舱水对北美洲和澳大利亚形成人侵(Schaeffer et al.,2005)。据统计,全球每年约有100亿t船舶压舱水的转移和置换,每年进人我国的压舱水超过3.5亿t,且这一数据还在以每年5%的速度上涨(笪靖,2016),因此需警惕航运业可能带来的外来物种人侵。另外渔业捕捞和水利工程也会导致水生物种的人侵,如修建河道导致七鰓鳗(Lrnnpetra japowicuw)人侵到北美洲五大湖流域(Lovell et al.,2006),给当地带来了严重的生态和经济损失。
(4)生物防控。一些鱼类由于其*特的食性或生物学特性,而被引人新的生境中参与环境调节。作为典型的人侵物种,食蚊鱼被认为具有控制蚊虫和疟疾传播的作用,常被投放至池塘、湖泊等水域,现巳成为全球人侵范围*广的鱼类之一,除南极洲外全球各个地区都有食蚊鱼的踪影,给多地带来了严重的生态影响(严云志等,2009)。
(5)增殖放流。增殖放流作为养护水生生物资源、保护水域生态环境的重要手段之一,可以提高渔业资源量,创造经济效益,但也可能造成生物人侵的发生。在我国的广东地区,就有着放生外来鱼类尼罗罗非鱼的案例(叶宁等,2010)。目前,我国巳做出明确规定,严禁在自然水域中增殖放流外来物种和杂交物种。
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