生物安全与生物入侵.ppt
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1、第5章 生物安全与外来生物入侵,Bio-safety and Bio-invasion,5,疯牛病,O157事件,1996年6月从日本多所小学发生集体食物中毒事件,即感染上大肠杆菌“O157”,产生剧烈的腹痛、高烧和血痢。病情严重者并发溶血性尿毒症症候群(HUS)和脑炎,危及生命。,甲型肝炎,1987年12月至1988年2月,上海甲型肝炎暴发性流行事件,30万市民染上甲肝。是吃了带微生物的毛蛤引起。,口蹄疫,口蹄疫是由小核糖核酸病毒科的口蹄疫病毒引起偶蹄兽的一种急性、热性和高度接触性的传染病。流行特点:猪对口蹄疫病毒特别具有易感性,有时牛、羊等偶蹄兽不发病,猪还能发病;猪口蹄疫多发生于:秋末、
2、冬季和早春,尤以春季达到高峰。,蹄叉部水肿疱破溃,鼻镜水疱破溃,禽流感,生物安全的概念,狭义生物安全是指防范由现代生物技术的开发和应用(主要指转基因技术)所产生的负面影响即对生物多样性、生态环境及人体健康可能构成的危险或潜在风险。广义:是国家安全问题的组成部分,是指与生物有关的各种因素对社会、经济、人类健康及生态环境所产生的危害或潜在风险。大致分为三个方面:(1)是指人类的健康安全;(2)是指人类赖以生存的农业生物安全;(3)是指与人类生存有关的环境生物安全。,“与生物有关的各种因素”,天然的生物因子主要包括动物、植物和微生物。其中由微生物特别是致病性微生物所导致的安全问题,如生物武器、生物恐
3、怖、重大传染病的暴发流行等,是人类社会所面临的最重要、最现实的生物安全问题。转基因生物主要包括转基因动物、转基因植物和转基因微生物。生物技术人们在利用生物技术造福人类的同时,也可能带来意想不到的安全问题,特别是生物技术的滥用对人类健康、生态环境以及社会、经济都可能造成严重危害。,生物安全所受到的外来威胁,实验室生物危害生物医学的生物危害,主要是人和动植物的各种致病有害生物。生物技术应用的生物危害外来生物入侵,红火蚁是火蚁的一种。它是一种农业及医学害虫,源自南美洲。它在在1930年代传入美国,并于2001年及2002年透过货柜箱及草皮从美国蔓延至澳大利亚及台湾,然后又透过家居垃圾从台湾再传入中国
4、广东省吴川县,继而蔓延至省内其他城市及香港、澳门。,红火蚁入侵住房、学校、草坪等地,与人接触的机会较大,叮咬现象时有发生。其尾刺排放的毒液可引起过敏反应,甚至导致人类死亡。入侵红火蚁同时也啃咬电线,经常造成电线短路甚至引发小型火灾。因此入侵者往往会遭受大量的火蚁以螫针叮咬,大量酸性毒液的注入,除立即产生破坏性的伤害与剧痛外,毒液中的毒蛋白往往会造成被攻击者产生过敏而有休克死亡的危险,若脓泡破掉,则常常容易引起细菌的二次性感染。,红火蚁侵害,听起来像一个恐怖电影里的情节:成群的红火蚁正蜂拥进入美国、澳大利亚和中国台湾的部分地区。上周,这种长着橘红色外壳、嗜血的不速之客又现身香港。红火蚁原产巴西,
5、能吃掉鸟类,杀死家畜,而一旦与人接触,会留下疼痛难忍的创口。它的拉丁语学名为“invicta”,意为“无敌的”。迄今为止,没有一个受灾国能成功地根除这种26毫米长的蚂蚁。“我恨死它们了。”澳大利亚昆士兰红火蚁控制中心主任基思迈卡宾(KeithMcCubbin)说。该中心正发起一个6年灭蚁战,耗费1.36亿美元,用以清除这些横行于澳洲土地、被基思称作“上帝带给地球的最邪恶的东西”。,金钟藤开出漂亮的黄色钟状花朵。漫山遍野的金钟藤如一张网罩住灌木丛乃至高达10余米的大树,被纠缠者不日即“呜呼哀哉”。,金钟藤生长速度非常快,一个星期可以长1-2米,一年可以长成40-50米,枝一年可以长出8-12米,
6、生命力极强。其根茎非常粗壮,五年的根茎直径就有几十厘米。它生长也不用种子,长叶的地方一落地就可以生根,很快就能覆盖大片林地。金钟藤叶子非常肥大,一片叶子最宽的地方有26-27厘米左右。在被缠上的灌木上随手一牵,就能拉出1米多长的枝藤,那些新长出的嫩绿的枝藤还有不少新叶冒出。其花为漂亮的黄色漏斗状花朵,白色花冠。,广州山林“森林杀手”入侵!,生物入侵,物种从自然分布地区(可以是其他国家和中国的其他地区)通过有意或无意的人类活动而被引入,在当地的自然或人造生态系统中形成了自我再生能力,给当地的生态系统或景观造成了明显的损害或影响。这种现象称为“生物入侵”。,第一节 生物入侵,一、基本概念,本地种
7、外来种 外来入侵种 生物入侵,本地种 native species,indigenous species;,指在其过去或现在的自然分布区域和扩散潜力范围内(即物种自然分布,或无直接间接引入或不需要人类干预能够存活繁衍的范围)的物种、亚种或更低级的分类群。,2.外来种alien/non-native/non-indigenous/foreign/exotic species;,指出现在其过去或现在的自然分布范围以外(即在原分布范围以外自然定殖的、或没有直接或间接引进、或没有人类活动就不能定殖)的物种、亚种或更低级的分类群,包括能够存活下来并繁殖的任何部分、配子或繁殖体。美国的生物区系中至少有5万
8、种为外来种,我国外来种的比例可能也较高。广义的外来种包括遗传饰变生物体(GMOs)。,外来种的类型,有益:如玉米、小麦、大麦、马铃薯、辣椒、番茄、棉花、花生、番薯。又称引进种。中性:在一定的条件下维持相对稳定。如广玉兰、桉树属植物等。有害:外来有害种。,3.外来入侵种 alien invasive species;,指在自然、半自然生态系统或生境中定居下来的,对本地生物多样性产生影响并构成威胁的外来种。&如喜旱莲子草、凤眼莲、微甘菊、松材线虫、美洲斑潜蝇、紫茎泽兰等。,外来种成为入侵种的概率约为1/1000。,?问题,本地种、外来种及外来入侵种三者之间的界限并不是显而易见的,如外来种在侵入10
9、00年后就很难从本地种中区分开来,有相当的物种难以判定是本地种还是外来种。,目前我们所定义的外来种中潜伏着一些未来的入侵种,这也常常是外来种管理上的疏漏之处,因为人们通常只注重那些已经产生危害的入侵种,而忽视了即将出现的入侵种。,如:巴西胡椒(Brazil pepper)许多年来被人们栽种于院落作为观赏树种,上个世纪40年代末50年代初突然爆发,至今人们还无法解释其泛滥成灾的真正原因。,至于“时滞”产生的原因,至今还不清楚。其可能的原因有以下几点:由于外来种最初定植的生境并不适于其生存,需要时间扩散到适于其生长的环境;由于道路、河流、山谷等天然屏障的阻挡,或人为的限制,使之不能扩散到其它有利于
10、生长的地区;因为种群太小没有引起人们的注意,但种群却是一直在增长的。这与人们对外来种的认识程度、重视程度有关;潜在入侵者的数量和分布状况。一个种群要想快速繁殖,需要达到一定的种群大小,在突破这个临界点以前,入侵者不会大规模的爆发;产生适应新环境的新基因型的遗传变异所需的时间;等待生境的变化。有的外来种在不利的生存条件下可以维持自身的生存,但不能爆发,一旦生长条件适宜将迅速扩增,伺机爆发,4.生物入侵,当外来种进入一个新的地区并能存活、繁殖,形成野化种群(feral population),其种群的进一步扩散已经或即将造成明显的生态和经济后果,这一事件称生物入侵(biological invas
11、ion)。被认为是新千年三个最棘手的问题之一,另两个为全球变化和生境丧失。,二、生物入侵的模式与机制,(一)、生物入侵的模式 1、自然入侵:完全没有人为影响的自然分布区域的扩展。这在现代史上极其罕见,如环颈鸽(collard dove)的入侵。2、人类辅助入侵:在人类改变了的环境中自然传播并扩张其分布区域。事例不多,如鹭鸶(egret)的入侵。,3、屏障去除后的入侵:由于人类去除天然屏障后,生物体能自然穿越而引起分布扩展。这是淡水生物入侵的常见模式,如七鳃鳗(sea lamprey)的入侵。4、人类运输引起的意外入侵:依赖于人类运输,生物体入侵后能适应新的环境。促进意外运输的因子有:小型或隐性
12、生殖体;有利于传输的进化学和适应;与栽培养殖物种相似;与其他物种共生;船舶的压舱水;货物运输中无意夹带的入侵种。,5、从动植物园或养殖场逃逸出去的入侵物种:依赖于人类的运输。生物体对新环境有至少是中等程度的适应能力才可望定居,然后经过一定时间的逐渐适应性扩张后成为入侵种(如葛藤)。6、有意引入:在大量有意引入的物种中有:狩猎或渔业种(如驯鹿、各种鱼类);林业种(如杨树、桉树、松树等);牧业种(如早熟禾、各种牧草、各种牲畜);渔业促进种(如糖虾);驯化种(如欧掠鸟、舵鸟等);生物控制种(如微型黄蜂)。这6种入侵模式中绝大部分的生物入侵事件都是人类活动直接或间接造成的。生物入侵可以认为是人类活动所
13、引起的全球变化之一,在全球化中有着特殊的地位与作用。,(二)生物入侵的机制,外来物种进入新的生态系统,最后能否成为入侵种有两个因素在起作用:一是进入新环境的外来物种的自身特点;二是该环境是否可被这个物种入侵。,1.外来种的生物学特性(1)传播能力强(关键)(如美国白蛾,薇甘菊,紫茎泽兰,凤眼莲,水盾草)(2)对环境的适应性强(谷斑皮蠹)(3)生命力强(如马铃薯金线虫),铁证如山:我国生物入侵状况,2003年3月6日,国家环保总局公布了首批入侵中国的外来物种名单:植物名称薇甘菊、空心莲子草、互花米草、飞机草、凤眼莲(水葫芦)、紫茎泽兰豚草毒麦和假高粱 动物名称福寿螺、牛蛙、蔗扁蛾、湿地松粉蚧、强
14、大小蠹、美洲白蛾和非洲大蜗牛,农业部最新统计显示,目前入侵我国的外来生物已达400 余种。在国际自然保护联盟(IUCN)公布的全球100 种最具威胁的外来生物中,中国已经有50 余种。近十年来,新入侵我国的外来入侵生物至少有283 余种,平均每年递增种。我国已经成为遭受外来入侵生物危害最严重的国家之一,面临的防治形势越来越严峻(2000亿元)。,北京遭36 种外来有害生物入侵,目前约有36 种有害植物入侵到北京,大多数原产北美、南美、欧洲、亚洲和西亚,90为一至二年生的草本植物,其特点是秋季繁殖最强,传播迅速快,大面积扩散,对农田、果园、林业危害严重。北京入侵较为严重的植物包括三裂叶豚草、豚草
15、、意大利苍耳、毒麦等。,三峡库区遭受53 种外来有害生物入侵,作为我国重要植物资源库和物种基因库的三峡库区目前正遭受以紫茎泽兰为代表的53种外来有害生物入侵,在威胁着库区本土生物发展的同时,对库区的生物种群结构、水土流失控制、土壤营养循环、生物多样性造成严重影响。,海南频遭200 多种外来生物入侵,我国发现的400余种外来入侵生物中,海南省有200多种,成为我国外来生物入侵与危害最为严重的地区之一。1993年至今的10多年间,海南省外来有害生物以美洲斑潜蝇、水椰八角铁甲、蔗扁蛾、椰心叶甲、香蕉枯萎病危害为甚。2002年海南发现椰心叶甲疫情以来,受害的椰子树、大王棕等11种棕榈科植物达182.5
16、4万株,棕榈产业每年损失1.5亿元,至今未得到有效控制。,各省的外来入侵生物,(1)浙江省(8种)植物:空心莲子草、豚草、毒麦、凤眼莲(水葫芦)和假高粱动物:蔗扁蛾、福寿螺和牛蛙(2)山东省(15种)豚草、凤眼莲、车前属、大米草、美国白蛾等(3)广东省(7种)植物:薇甘菊(珠江三角洲所独有)、空心莲子草、互花米草、飞机草、凤眼莲(水葫芦)动物:福寿螺和牛蛙,1、祸起福寿螺,福寿螺,瓶螺科瓶螺属软体动物,个体大、食性广、适应性强、生长繁殖快、产量高,是餐桌上的佳肴。1981年引入中国。其肉质细嫩鲜美,含有丰富的蛋白质、胡萝卜素、多种维生素和矿物质,是餐桌上的佳肴,由于含脂量低,是高血压、冠心病患
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