第13章 植物与人类的生态关系.ppt

1、第13章 植物与人类的生态关系,1 人类优化植物生存环境，扩大植物分布 2 环境污染与植物的生态关系 3 植物生物入侵与生物安全 4 转基因植物的释放及生态风险,植物的引种 1万年前就开始了植物进行人工种植。 5千年前开始广泛引种 300年前地球上任何区域可以种植任何植物植物引种的基本原则,人类优化植物生存环境，扩大植物分布,植物引种是人类为了满足自己的需要，把外地植物的种类品种引入到新的地区，扩大其分布范围的实践活动。它不仅是古老农业中不可缺少的组成部分，而且对农业生产的发展和栽培植物的进化都起到了重大作用。在发展现代化农业中引种仍然是潜力很大的领域。,引种 ( Introduction )

2、 凡是从外地或外国引进栽培植物或由本地、外地或外国引入野生植物，使他们在本地栽培，这项工作就叫引种。,中国栽培的农作物有600多种，其中373种来自世界其他地方。 小麦、玉米、水稻、咖啡、马铃薯、西红柿、椰子、香蕉等 龙柏、黑松、赤松来自日本，池杉、落叶松、湿地松、香柏、绿干柏、广玉兰、刺槐来自北美，桉树、银桦、木麻黄来自大洋洲，橡胶树、金鸡纳树、来自热带北美。,中华十大名花的引种梅花、牡丹、菊花、月季、杜鹃花、兰花、山茶、荷花、桂花、水仙花。,植物引种的基本原则,气候相似性原则温度：最低温度，最高温度，积温，温周期 安全原则 不能带来重大病虫害,环境污染对植物的影响 污染对植物光合作用的影响

3、 污染对水分代谢的影响 污染对植物营养代谢的影响 利用植物防治环境污染,环境污染与植物生态关系,植物转换太阳能的能力降低 有机物的合成减少 二氧化硫的影响： 抑制相关的酶，抑制光反应，从而影响ATP合成，光合速率降低。 重金属的影响： 破坏叶绿体的结构，影响光合作用。,环境污染对植物光合作用的影响,缺锰 引起花卉叶脉间变成枯黄色，叶缘及叶尖向下卷曲，花呈紫色。症状由上向下扩展。一般发生在碱性土壤中。 锰毒 引起叶脉间黄化或变褐。,百日菊缺锰,向日葵缺锰,香豌豆缺锰,百日菊锰毒,紫罗兰锰毒,菊花锰毒,根部的水分外渗 污染引起根部Ph值升高或降低影响水分吸收 污染导致呼吸障碍，不能产生足够能量物质

4、 污染损伤叶片，影响蒸腾作用 污染与细胞膜表面蛋白结合，导致生物膜的通透性发生变化。,环境污染对水分代谢的影响,影响环境Ph值，减低环境中营养物质的有效性。 污染物质抑制根系的呼吸作用，减低营养物质吸收。 污染物质抑制菌根形成，减低了植物吸收器官的有效面积。,环境污染对植物营养代谢的影响,植物对环境污染的粘附和固定 植物对污染物的吸收和同化 植物对污染物的分解 植物对污染物质提取 生长快生物量大 污染物质较低时也有较高的积累能力 体内能够积累较高浓度的污染物 具有较高的抗逆性质,利用植物防治环境污染,植物的入侵与生物安全,外来入侵植物的编目中国农业科学院 1995: 入侵植物数据库 李振宇等中

5、国外来入侵种2002年.11月, 90 种徐海根等 (2004): 中国100种主要外来入侵物种名录, 其中有植物 60 种。 农业部外来入侵生物预防与控制研究中心：己入侵的主要农业外来物种基本数据库 中国农业科学院 中国杂草信息网 131种, 王应政等 245 种,植物的入侵与生物安全,生物入侵Biological Invasion 外来种Alien Species 入侵种Invasive species,基本概念,外来种：指那些本来不属于某一生态系统、但通过人为或非人为的方式被引入到这一特定的生态系统中的物种。 入侵种：那些对当地生态环境、生物多样性、人类健康和经济发展造成或可能造成危害的

6、外来种，有时候也叫做“外来入侵种”。对于入侵种而言，特指那些有害的外来种。 生物入侵：外入侵种的形成过程：传播、定居、扩散、暴发危害等。,生物入侵和外来入侵种是如何形成的？,人为方式： 主动：有意引入转变为入侵种、饲养逃逸等； 被动：国际贸易产品、交通工具、旅客携带等； 自然方式：逐步扩散蔓延到达新的区域。,确定入侵种的标准,外来种 借助人类活动进入非本源地区 在当地自然或人工生态系统中定居，并且可以自行繁殖扩散。 对当地的生态系统和景观造成了明显的影响。,3 植物入侵带来的生态问题,入侵杂草的生态属性 生物安全 生态经济问题,具有r-选择者或杂草种的生活史策略 进化灵活度高，能适应各种环境

7、传播体的产量大，且传播力强 无性再生能力强 具有较强的竞争能力 具有他感作用，能抑制其他生物生长,入侵杂草的生态属性,吃得苦中苦，方为人上人,空心莲子草,请你想象一下：如果一种生物既能够在冰天雪地里生长，又能在炎炎烈日下定居；无论是面对盐碱的土壤还是干燥的沙漠都毫不介意；对于食物更是从不挑肥拣瘦，又特别能挨饿那么它在哪儿不能“出人头地”呢？空心莲子草正是凭借这一横练多年的“铁布衫”功夫，才能如此得意地作威作福：它抗逆性超强，不但不畏严寒酷暑，而且就算死亡了，只要植株没有完全腐烂，待到时机成熟，依然,会复活为害；为了侵占尽可能大的地盘，它更是演化出水生、陆生两种生态型，入侵时可以由陆至水，顺水而

8、下，再由水至陆，是地地道道的“水陆两栖江洋大盗”,水葫芦,多子多福,水葫芦采用的又是另外一种策略了。水葫芦拥有极其强大的繁殖能力，甚至能以有性和无性两种方式繁衍后代，而在入侵的早期，无性生殖更是主要的：每逢春夏之际，水葫芦依靠匍匐枝与母株分离的方式，每5天就能克隆出一个新植株，用不了多少时间它就能铺满整个,水域，在江南水域为祸不小。有诗语：“接天莲叶无穷碧”，只可惜此“莲”非彼“莲”。水葫芦手拉手、根连根，喜欢“聚众滋事”，形成绵延数十公里长的“绿岛”，淤塞河道、影响通航，所以是当之无愧的“河道杀手”。,策略五：卑鄙的肉搏招术,策略五：卑鄙的肉搏招术,卑鄙的肉搏招术,加拿大一支黄花,有时候，入

9、侵种为了成功地在新殖民地安家落户，必须与土著种作直接的“武力对抗”。这时候就不能不提北美入侵性杂草Centaureadiffusa了。它采取的是“种间抑制”的手段来完成征服历程的。科学家们发现，这种杂草在原产地亚欧大陆不会造成大的影响，进入北美后却泛滥成灾，排挤了许多土著种。原因就在于在原产地，与C.diffusa共存的植物，其根系分泌物可以抑制C.diffusa根系对磷的,吸收并抑制其生长；然而，新栖息地的类似植物，其生长反被C.diffusa根系的分泌物所抑制。目前，我国的科学家们也发现，加拿大一支黄花的根系同样能分泌抑制其他植物生长的化学物质，通过这种卑劣的手段去挤占原属于土著种的领地。

10、,破坏自然生态系统和景观的完整性 外域病虫害的入侵使得本地植物收到严重危害 影响植物的遗传性。,生物安全,破坏自然生态系统和景观的完整性,水葫芦（凤眼莲）,生态杀手： 加拿大一枝黄花,三裂蟛蜞菊,外域病虫害的入侵使得本地植物受到严重危害,美洲斑潜蝇,松材线虫,松材线虫,松材线虫,松材线虫,松材线虫,耕地上的杂草导致农作物减产成本上升 杂草破坏水域生态系统 把外来植物引进到天然区域以外的区域，使得景观受到破坏，减低旅游观光价值 农作物、畜牧和森林病虫害造成减产和防治费用增加。,生态经济问题,转基因植物的释放及生态风险,本身可能变成杂草 转基因植物可能使其野生近缘种变成杂草 转基因作物非目标效应

11、“终止子”技术的生物安全问题 对当地生物多样性的影响,转基因植物的潜在影响,对农业生态系统 增加杀虫剂的使用 产生新的杂草 产生新病毒 产生新的作物害虫 对非目标害虫产生伤害,讨论：转基因植物释放的风险评估,对自然生态系统 侵入新的栖息地 丧失物种遗传多样性 对非目标生物的伤害 生物多样性丧失 营养循环和地球化学过程的改变 初级生产力的改变 增加土壤流失,讨论：转基因植物释放的风险评估,基因一旦被改动，一方面可能引起生物体内一系列未知的结构与功能的变化；另一方面，转基因操作对生物体的影响会通过遗传传递。,转基因技术的安全性问题,外源基因引入后，是否会影响其他重要的调节基因，甚至会激活原癌基因？

12、 转基因技术广泛应用是否会导致难以消灭的新病原物出现？ 是否会造成生态学灾难？ 人类摄食大量转基因食品是否会影响人类及其后代的健康？,a.引起生物安全的理由,b.不引起生物安全的理由,转基因植物可能会扩散到种植区以外，成为杂草,转基因生物可能成为“入侵的外来物种”威胁生态其他生物的生存,外源基因可能与感染转基因生物的某些细菌获病毒杂交，重组出对人类或其他生物有害的病原体。,有可能使杂草成为除不掉的“超级杂草”,扩散到种植区以外的转基因农作物很快死亡。,转基因农作物要表现出新性状，必须有一定的水、肥等条件，以及配套的种植技术。,由于存在生殖隔离，转基因农作物很难与其他植物杂交。,花粉传播的距离有

13、限，时间有限。,a.引起环境安全的理由:,b.不引起环境安全的理由:,打破自然物种的原有界限,改变了生态系统中能量流动和物质循环。,重组微生物在降解某些化合物过程中所产生的中间产物，可能对人类的生活环境造成二次污染。,重组DNA与微生物杂交,可能产生有害的病原微生物。,转基因植物花粉中的有毒物质可通过蜜蜂进入蜜蜂,再经过食物链传递，有可能进入其他动物和人体内。,转基因不会改变生物原有的分类地位,不会破坏生态系统的稳定性。,转基因抗虫作物的种植,减少了农药的使用量。,抗除草剂农作物的种植,减轻了农田管理的负担,保护了农田的土壤环境。,新闻报道不实，增加了公众对转基因农作物的恐惧感。,理性看待转基因技术,1、首先认识到转基因技术的应用前景是非常广阔的，以基因工程为代表的一大批生物技术成果，进入人类的生产和生活，特别是在医药和农业生产上发挥了极大的作用。,2、要正视转基因技术带来的安全性问题，切实认识到个别有害转基因生物的危害性，要趋利避害，而不能因噎废食。,3、完善相应的法令法规，利用法制手段确保转基因生物的安全性。 如我国1993年制定的基因工程安全管理办法和2002年颁布的农业转基因生物标识管理办法。,4、增强科学家的法制意思，提高科学家的研究道德水平。,