第26卷第4期 海岸工程
文章编号:100223682(2007)[1**********]007年12月
中国外来海洋生物入侵的现状、
危害及其防治对策3
刘芳明1,23,缪锦来1,2,郑 洲1,2,王以斌1,2
(1.国家海洋局第一海洋研究所,山东青岛266061;
2.,青岛摘 要:全球经济一体化逐步发展,,同关心的问题。,但对海洋生物入侵却关注很少,,,对其危害的程度和,就我国外来海洋生物入侵现状作一概述,希望引起,预防重大海洋生物入侵灾害的发生,并为我国外来海。
关键词:外来海洋生物;生物入侵;危害;防治对策
中图分类号:Q143 文献标识码:A
如今生物入侵引起了公众和媒体的广泛关注,成为一个全球化的重要问题。所谓生物入侵是指非本地物种由于自然或人为因素从原分布区域进入一个新的区域(进化史上不曾分布)的地理扩张过程。典型的入侵过程包括四个阶段:侵入、种群建立、扩散和造成危害[1]。当非本地种,即外来种,已经或即将对本地经济、环境、社会和人类健康造成损害
[2]时,称其为“入侵种”。
我国生物入侵的相关研究正逐步展开,但多集中于陆地生物入侵的研究,对海洋生物入侵关注很少。我国海岸线长32000km,主权管辖海域面积473×104km2,跨越5个气候带,生态系统类型多,这种自然特征使我国容易遭受入侵种的侵害。另外,随着我国海洋运输事业的发展和海水养殖品种的传播和引入,外来海洋物种数量越来越多,使得我国海洋环境面临的入侵压力越来越大,防治形势越来越严峻。
近年来,我国生物入侵又呈现出数量多、传入频率加快、蔓延范围扩大、危害加剧和经济损失加重的趋势[3]。因此,我们需要更好地了解外来海洋物种入侵对区域海洋生态系3收稿日期:2007209211
基金项目:国家科技部社会公益研究专项基金项目———外来海洋物种入侵影响及其风险评估和应用
(2004DIB3J085)
作者简介:刘芳明(19782),男,硕士研究生,主要从事海洋微生物的研究.
3通讯作者:[email protected]
(杜素兰 编辑)
50海 岸 工 程第4期统的影响和危害,以期能更好地保护我国海洋生物多样性,实现海洋事业的健康可持续发展。
1 我国外来海洋生物入侵的生态危害
海洋外来生物入侵、海洋污染、渔业资源过度捕捞和生境破坏已成为世界海洋生态环境面临的四大问题。入侵物种通过改变环境条件和资源的可利用性而对本地物种产生致命影响,不仅使生物多样性减少,而且使系统的能量流动、物质循环等功能受到影响,严重者会导致整个生态系统的崩溃。
1.1 破坏生态安全,威胁生物多样性
海洋外来入侵生物对入侵海域特定生态系统的结构干扰与破坏[4]。,样性的地理隔离。,组分改变,即导致生物多样性的丧失、功能退化和生物多样性丧失愈加严重,,关于外来物种入侵对当地海洋生态系统的影,缺乏一个全面系统的了解,现有的数据资料也比较片断和零散,无从对海洋外来物种入侵风险进行有效准确和客观清晰的评估和评价[5,6]。
米草属的大米草(Spartinaanglica)是我国引入的最典型海洋生物入侵种,是列入2003年我国首批16种外来入侵物种名单中唯一的海洋入侵种[7]。大米草原产于美国东海岸,20世纪60年代引入我国后,表现出良好的滩涂改良作用,但它会严重排挤其它物种,干扰甚至威胁了当地生态系统。如福建霞浦县东吾洋沿海滩涂,1983年引种该草,7年后成为优势植物,使得原来生活在这里的200多种生物现仅存20多种,导致近岸海洋红树林生态系统的破坏,滩涂的鱼虾贝藻等海洋生物大量死亡[8]。近40a的引种、驯化和栽培使得米草分布在北起辽宁锦西,南到广西北海,遍布整个东部沿海滩涂[9]。但是目前仅有米草对养殖扇贝的危害观察和记录,没有深入研究评价米草对其它海洋生物的影响和对当地生态系统破坏的程度。
1990年和1993年,在厦门马銮湾和福建东山相继发现一种原产于中美洲的海洋贝类———沙筛贝[10]。这些海域的海岸基石和养殖设施表面几乎全被它占据,把当地原有数量很大的藤壶、牡蛎等都排挤了。目前,沙筛贝在福建一些海湾已大量繁殖,已造成虾贝等本土底栖生物的减少,甚至绝迹,对当地生态系统造成巨大打击。但是至今没有对其入侵造成海洋生态环境影响进行详细研究和风险评估[8,11]。
近年来,大幅的引种养殖也加大了外来海洋物种影响本地生态系统的可能。据统计,2001年前我国已从国外引进海洋鱼类10种、虾类2种、贝类9种、棘皮动物1种、藻类4种进行海水养殖,无意中带入了几百种外来海洋生物[8],对本地生态系统造成很大危胁。
我国北方从日本引进的虾夷马粪海胆(Strongylocentrotusintermedius),从养殖笼中逃逸到自然海域环境中,能够咬断海底大型海藻根部而破坏海藻床。同时,它在自然生态系统中繁殖起来,与土著光棘球海胆(Stronglocentrotusnudus)争夺食物与生活空间,对
第26卷刘芳明,等:中国外来海洋生物入侵的现状、危害及其防治对策51土著海胆生存构成了危害[8],严重干扰了本土海洋生态平衡。但是至今同样没有对其入侵造成的海洋生态环境影响进行任何研究和风险评估。
另外,引种养殖还会伴随引入一些有害种。2000年大连旅顺海域裙带菜养殖浮筏上发现一种原产于日本的舌状酸藻(Desmarestialigulata),就是伴随着当地从日本引入的裙带菜苗绳进入该海域的,在我国藻体可长至1m,远高于其原产地的的记载长度(30～50cm)。该藻死亡后会分泌硫酸,如在我国大量繁殖,必严重影响当地生态系统和物种多样性[6]。
有关部门在沿海各地进行一些外来物种放流工作,比如在山东省开展的大菱鲆(Scophalmusmaximus)、日本对虾(Penaeusjaponicus)等外来物种的放流,生态系统具有深远影响,物种本来已经脆弱的恢复能力,1.2 破坏遗传多样性,造成遗传污染
遗传多样性是进化和适应的基础,越强,。由于人类对海洋资源的开发[12]。其中,海洋外来物,它通过船底附着生物、船只压舱水,与当地物种杂交或竞争,影响或改变原生态系统的遗传多样性[13,14]。
我国近年引入许多外来海洋生物进行养殖,如凡纳对虾、大菱鲆、海湾扇贝、虾夷扇贝等[8],开展了不同程度和范围的杂交育种,使海洋生物遗传污染问题非常严重。游泳生物鱼虾等的移动能力较强,在人工放养、放流以及由于人为或自然原因造成的逃逸中,外来的养殖个体很容易进入野生自然群体,对其遗传结构和多样性产生影响[15]。例如美国红鱼,中文学名眼斑拟石首鱼,原产北大西洋沿岸及墨西哥湾,由于其生长速度快、适应能力强、食性广泛等特性,1991年引进后在我国海水养殖业迅速得到了推广,但由于缺乏有效管理,逃逸事故不断发生,目前在我国沿岸自然海域中均发现其踪迹[6]。非游泳生物中贝类的遗传污染情况也很严重,尤其是皱纹盘鲍、扇贝和牡蛎。利用引进的日本盘鲍与我国的皱纹盘鲍杂交生产的杂交鲍,使我国衰退的鲍鱼养殖业重新振兴并快速发展。但初步评价发现由于杂交鲍的底播增殖使青岛和大连附近主要增殖区的鲍群体97.3%为杂交后代,遗传影响的个体几近100%,原种皱纹盘鲍种群基本消失,宝贵的遗传资源永远丢失[16]。
异地养殖的遗传污染问题也非常严重,如菲律宾蛤仔(Venerupisphilippinaram)和缢蛏的异地养殖规模很大,仅青岛红岛每年就需要从福建辽宁购买约1亿多人民币的种苗,对当地种群的遗传结构造成极大的影响,甚至使本土种群丧失[17]。
1.3 带入病原生物
外来物种在迁移的过程中极可能携带病原生物,而由于当地的动植物对它们几乎没有抗性,因此很容易引起病害流行,甚至可能对人类造成严重的伤害[18]。
从1993年起,我国海水养殖对虾开始流行大规模病毒病害,主要原因之一就是当时从台湾等虾病流行地区引进的带病毒的苗种。1996年起,我国北方传统优势贝类养殖品
52海 岸 工 程第4期种栉孔扇贝也开始大规模死亡,可能与大规模引进外来养殖贝类有关。2000年我国北方滩涂养殖菲律宾蛤仔爆发性大规模死亡,主要原因是一种世界性的海洋污染生物———帕金虫的危害[8]。近年来的北方养殖海参爆发疾病,病因尚未明确,可能与引种带来的病毒有关。我国对外来海洋物种可能带入的病原生物至今没有进行风险评价的研究工作报道。
由于病原微生物形体微小,极易通过各种途径入侵、扩散,而目前的检疫、检测措施又难以及时发现和阻隔,因此,对人类健康、经济发展乃至社会稳定和国家安全均构成的威胁更严重。
1.4 引发赤潮
由于外来赤潮生物对生态适应性强,只要环境适宜,[8],我国沿海赤潮频发,1997年秋至1998,赤潮原因种是球形棕囊藻(Phaeocystis,。作为我国赤潮的新记录种,。1999年夏广东饶平、南澳海域再[。渤海,如何由其他海区传播扩散到的渤海地区,尚未明确目前,仅我国船舶压舱水带来的外来赤潮生物,已知的就有洞刺角刺藻、新月圆柱藻、方格直链藻等16个藻种之多。这些外来赤潮生物一旦引发赤潮,导致海洋生态系统的结构与功能几乎彻底崩溃,对海域原有生物群落和生态系统的稳定性构成极大威胁[21]。2 经济和社会危害
外来海洋生物入侵,不仅对我国海洋生物多样性和海洋生态系统安全带来严重影响,对我国人民健康、社会文化和经济发展也间接造成了严重危害[14]。外来海洋生物入侵造成的本地海洋生态环境污染和引入的病原微生物会对人类健康造成威胁。外来海洋生物入侵带来的本地物种减少、景观丧失、养殖退化、经济生物病害、赤潮频发等会直接造成渔业、养殖业、旅游业、运输业和其它基层海洋产业的经济损失,间接引发劳动就业、保险福利等一系列社会问题[22]。据统计,2002年,仅对虾白斑病、托拉病等外来入侵病害造成的直接损失就多达40亿元[23],其它间接损失更是数目惊人。外来海洋生物入侵对经济社会发展造成的危害之大可见一斑。
3 外来海洋生物入侵的治理和修复技术
不断发生的外来海洋生物入侵使我国海域外来物种的种类和数量越来越多,对本地物种的生存和生态系统完整性的威胁不断加剧。而且,海洋生态系统相较其它生态系统更开放,因此,外来生物入侵途径更多样,传播速度更快,入侵生物繁殖力更大。因此,开展对外来海洋生物入侵的危害控制和生态修复研究势在必行。目前,我国对于海洋外来物种入侵治理技术还是空白,可参照农业林业等治理入侵生物的已有经验,尽早分区域、分阶段地进行探索性研究[6]。
第26卷刘芳明,等:中国外来海洋生物入侵的现状、危害及其防治对策53几种传统的治理方法有人工治理、化学治理、生物治理、综合治理等。这些常用方法各有优缺点,根据国内外众多的事例,采用以生物防治为主,辅以化学、机械或人工方法的综合体系是解决外来有害物种入侵最有效的方法。
3.1 生物治理
入侵物种在原生长地无危害,但在陌生区域取得巨大成功形成物种入侵。除去这些物种本身具有较大的繁殖能力和扩散能力外,其中最重要的原因是在新的栖息地,外来物种在一定程度上摆脱了原有天敌、寄生虫的危害和相关物种的生态竞争,从而异常繁荣起来。这是采用生物手段进行生态修复的理论基础,非海洋生态系统中已有一些成功案例。海洋生态系统的修复可考虑采用生物治理(),但海洋生态系统的高度开放性及潜在的二次效应的危险性,学论证,并分阶段性开展,以防引发新的生态灾难另外,,,应科学地制定本地物种的恢复方案,,如引入入侵生物的本地竞争种,[24]。加强对本地,,达到长期控制外来入侵物种、杜绝[]。
3.2通过人工、机械等物理手段消除入侵外来物种,如用福建农业大学设计的“割草机”控制大米草,取得了一定成效[26]。但此方法对扩散能力较弱的物种,作用于入侵初期前期,短时间内消灭控制有一定意义,而要控制消除扩散能力强、扩散面积大的海洋生物,人力物力需求过大,效果不佳。
另外,通过化学手段防除入侵外来物种,特点是效果迅速,使用方便,易于控制大面积爆发的灾害,但费用大,对本地环境和生物的副作用大。特别是对海洋系统而言,流动性过大,波及较广,有时效果也不明显,且可能造成想像不到的污染。巴西曾针对入侵贻贝做过化学防治,代价大,收效小,对水质也造成一定程度的危害[21]。可见,此方法在海洋领域中的实际应用还有待进一步研究。
3.3 新型生物技术改造
现代生物技术发展迅速,人们已经能够利用现代手段在分子水平上改善和优化某些物种的性状,得到经遗传修饰的生物体,尤其是在微生物领域。这种遗传修饰技术是把双刃剑,可能造成入侵种,但同样也可能被应用于改良入侵种,使其具备某种特性或丧失入侵特征,从而实现入侵控制和修复。
这种技术现在还未在生物入侵治理领域应用,因需要大量的科研理论支持和全面的可行性分析,实验期间和实验后还要进行有效监测管理,对细节控制要求严格,因此,生物技术的应用,需慎之又慎,以免造成更大的危害。
3.4 综合治理
综合治理是将上述各项技术针对不同的入侵物种进行有机结合,正越来越多地被用于外来入侵物种的防治。此法在我国对水葫芦的治理中体现了其协调作用的优势[6]。
这种把单一方法组合应用和取长补短的综合治理,在海洋外来生物入侵的防治中也
54海 岸 工 程第4期很有参考价值和应用前景。如治理典型的大米草,可在初期采用人工、机械、化学方法,在长期维持上,则进行有效的生态学治理技术,利用天敌进行生物防治,选用竞争力强的本地物种与米草竞争,加速米草的自然演替,寻求新的生态平衡。由于目前国内外有关米草生物防治和生物替代方面的技术还不够成熟,已采用的综合治理多是将物理方法和使用除草剂相结合综合防治,随着米草生态学防治技术的研究和发展,其综合治理技术也将进一步得到发展和完善。
3.5 开发利用,辅助治理
外来海洋入侵生物本身对生态系统有一定的积极作用,具备一定的经济价值,加强对其的开发利用,相对而言,即是减少了其危害,间接地控制了其大范围蔓延入侵仍以大米草为例,它有促淤造陆、消浪护堤、净化水质功能,还能作为大牲畜的优良饲料。微量元素,可从中提取丰富的多糖,,能间接补偿其造成的经济损失,,应作为辅4一个物种的成功入侵是生物学、生态学和人类活动的共同作用结果。而人类活动使得一些不可能的入侵成为可能,使得一些本需要几十年或更长时间形成的入侵在短时间内完成,或者使一些潜伏着的入侵突然爆发。外来物种的入侵中,经济和社会因素常常与生物学因素同样重要。因此,预防和治理入侵种的蔓延和爆发,必须首先注意人类行为[27],着力于国家能力、监测与管理能力和研究能力三大体系的建设。完善相关立法,强化国家管理职能,健全管理体系,加强执行能力,系统化研究体系[23]。
4.1 完善法律体系
国家能力首先体现在法律基础上,必须加快制定符合国际惯例和我国实际的、针对海洋外来生物入侵的预防和控制法规,确定指导原则和行动指南,建立健全有效的预防和控制外来海洋生物入侵的国家防御体系。
目前,我国与海洋外来物种有关的法律法规主要是从关注人类健康和农业安全生产的角度出发,未充分包含入侵物种对生物多样性和生态环境破坏的相关内容,与从保护生物多样性角度控制外来物种的目标相差甚远,对预测、监视和早期控制这一关键也未充分重视。现有法律体系范围迫切需要延伸至有关生物多样性保护的领域,并将生态系统健康观念引入外来物种控制的法律体系[6]。
其次,发挥国家优势,加强科普教育,通过各种途径提高公众意识,唤醒全民防范海洋生物入侵的自觉性和主动性,这对预防、控制和治理海洋生物入侵具有重大意义。
4.2 健全监测管理能力体系
加强各部门各层次的监测能力,部门间责任分明,分工合作,加强对专业人员的系统培训,形成快速有效的立体网络监测体系。完善执法管理体系,有法必依,执法必严,保证国家能力体系的实现。
第26卷刘芳明,等:中国外来海洋生物入侵的现状、危害及其防治对策55同时,外来海洋生物入侵不是单独一个国家可以解决的,而是全球性的问题,技术性较强。监测管理系统不仅要健全国内网络,也要注重国际合作和交流,达成相关信息共享,形成国家地区间的预警系统,共同寻求有效的解决方法。
4.3 提高研究能力体系
外来海洋入侵种种群的时空动态及调控机制极其复杂,因此,必须重点建设系统化的研究体系,这也是外来海洋生物入侵管理政策制定和执行的科学基础。
通过深入研究入侵个案的动态规律和调控机制,上升为理论或建立预测模型[2]。从危害严重、国内外高度关注的外来海洋入侵种成功入侵我国的典型个案入手,明确入侵种的生物学和生活史特征与入侵能力的关系,了解其分布和扩散情况,点,评估入侵生物对生态系统危害程度及相互作用关系,、控制和治理技术,寻找最合适的风险评估指标、,为[],侵的程度(如沙筛贝)对本土生物(藤壶、牡蛎等)遗传多(如日本盘鲍、海湾扇贝等)对我国本土相应经,通过对调查数据的系统分析,作出精确的评价,进而提出可行的防治、控制和修复对策。
在海洋领域,系统开展外来微生物入侵的专项研究,包括鱼类(如牙鲆)带入淋巴囊肿病毒、压舱水生物带入病原生物、新赤潮藻种等,形成一整套分子水平的海洋外来有害微生物分子鉴定、检测等技术体系,提高检疫的准确性、灵敏度和效率,并建立对入侵微生物可能造成的危害的预测和防控体系。
建立外来海洋物种信息系统。全面掌握海洋外来入侵种的综合信息,编制入侵物种目录,建立与国际研究机构交流合作的渠道[23],共建或链接海洋外来入侵种数据库和信息系统。对典型海洋外来入侵种(如大米草、沙筛贝、棕囊藻和淋巴囊肿病毒等)进行入侵风险和影响评估。将生物安全风险评估的模式引入外来海洋物种风险评估,使用归纳风险评价方法和物种入侵的统计学模型,建立定性定量评估方法,对海洋入侵种进行预测,较为客观地体现外来海洋物种入侵实际危害与评估值的相互关系。将评估体系和评估模式与软件程序化结合,利用环境数据和地理信息系统,采用层次分析法模型化系统,对可能的入侵分析区进行预测,从而为管理者提供可视化的外来海洋入侵种的入侵风险区域[24,29]。
5 结 语
我国海洋环境的复杂性和经济快速发展的特点,使海洋具备了比以往更多的机会遭受外来入侵。对此,我们必须引起高度警惕,积极开展对外来海洋生物入侵的全面深入研究,尽早做好预警、检测和评估,并进行有效的长期的管理控制,减少其对我国生态环境、国民经济和人民健康造成的危害。
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第26卷刘芳明,等:中国外来海洋生物入侵的现状、危害及其防治对策57PresentSituation,HazardsandPreventionandControl
MeasuresofMarineInvasiveAlienSpeciesintoChina
LIUFang2ming1,2,MIAOJin2lai1,2,ZHENGZhou1,2,WANGYi2bin1,2
(1.FirstInstituteofOceanography,SOA,Qingdao266061,China;
2.KeyLabofMarineBioactiveSubstances,SOA,Qingdao266061,China)
Abstract:Thebiologicalinvasionhasbecomeamatterofa2longwiththedevelopmentofglobalizedtofgoodsandpeople.Thestudiesonhavegrad2uallybeencarriedout,butthemarinebiologicalinva2sionintoChina,intbasedongeneraldataanalysiswithoutdata,andthereisalackofbasicdatafores2proposingthepreventionandcontrolmeasuresofmarinebio2logicInthispaper,thepresentsituation,hazardsandpreventionandcontrolmea2suresofmarineinvasivealienspeciesintoChinaaresummarized,whichwillprovidetechnicalsupportforstudyingthepreventionandcontrolofmarinealienbiologicalinva2sionintoChina.
Keywords:marinealienorganism;biologicalinvasion;hazard;preventionandcontrolmeasures