王蟬娟,宋增福,魯 仙,王 玲,駱 楠,姚立農(nóng),張飲江*
1上海海洋大學(xué)生態(tài)與環(huán)境學(xué)院,上海 201306;2上海海洋大學(xué)水產(chǎn)與生命學(xué)院,上海 201306;3浙江省疾病預(yù)防控制中心,浙江 杭州 310051
福壽螺Pomaceacanaliculata(Lamarck)是產(chǎn)自南美洲亞馬遜河流域的一種大型淡水螺,屬中腹足目瓶螺科。因其含有豐富的蛋白質(zhì)及很高的營養(yǎng)成分,1980年作為一種水生經(jīng)濟(jì)生物引入我國廣東、福建、上海等地(陳嵐等,2004;楊葉欣等,2010),后因其口味不佳被棄養(yǎng)而迅速擴散到稻田、茭白田等水體環(huán)境(Teo,2001)。福壽螺有很高的繁殖能力,每年可多次交配、多次產(chǎn)卵,一只成年雌螺每年產(chǎn)卵超過325000個(梁碧霞,2019;Xiao,2018)。由于適應(yīng)性極強、食性廣泛,福壽螺已在我國多個省份形成暴發(fā)式入侵,對輸入地的生態(tài)系統(tǒng)平衡、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和人類健康都產(chǎn)生重大危害。2000年,福壽螺被外來入侵物種專家委員會列為世界100種惡性外來入侵物種之一(陸慶光和于海珠,2001)。2003年3月,原國家環(huán)境保護(hù)總局也將福壽螺列入首批入侵中國的16種外來物種名單(繆紳裕和李冬梅,2003)。
福壽螺原產(chǎn)地以種植小麥TriticumaestivumL.、大豆Glycinemax(Linn.)Merr.等旱生作物為主,水稻OryzasativaL.不是主要作物,在環(huán)境和天敵的聯(lián)合作用下,福壽螺不危害原產(chǎn)地作物。被引入我國后,由于缺乏天敵,且福壽螺又喜食水稻、茭白Zizanialatifolia(Griseb.)Stapf、菱角TrapabispinosaRoxb.等水生植物,加上生長環(huán)境適宜,在我國迅速擴散(李小慧等,2009)。廣東省受福壽螺危害最嚴(yán)重,該蟲幾乎遍布全省(何銘謙等,2011; 吳睿珊等,2017);浙江、福建、云南的多個縣市受害也較重(刀學(xué)瓊等,2014; 劉令初等,2008;張澤宏等,2014)。在稻田發(fā)生區(qū),其種群密度可達(dá)17只·m-2,水稻受害株率嚴(yán)重時可超過60%(梁碧霞,2019)。同時,福壽螺是引起人類嗜酸性粒細(xì)胞性腦膜炎的廣州管圓線蟲Angiostrongyluscantonensis(Chen)的主要中間宿主,一只福壽螺體內(nèi)寄生的廣州管圓線幼蟲達(dá)6000多條,人類由于食用未充分煮熟的福壽螺而感染廣州管圓線幼蟲(Xiao,2018)。1919—2011年,我國共報道73例感染病例,其中上海、廣東、福建的發(fā)病率較高(Gao,2014)。此外,由于福壽螺在水體繁殖速度快,其排泄物污染水體,降低了水中溶氧含量,影響水生生物多樣性和水體環(huán)境(陶紅群等,2005; 章家恩和方麗,2008)。因此,全面了解我國福壽螺入侵現(xiàn)狀、防控策略及研究狀況,能及時清除福壽螺、盡快遏制其快速蔓延趨勢,對于保障我國生態(tài)安全、農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、食品安全、環(huán)境質(zhì)量、公共衛(wèi)生安全及人類健康等具有深遠(yuǎn)意義與學(xué)術(shù)價值。
福壽螺受水體理化性質(zhì)、棲息地結(jié)構(gòu)、生長因子等多個因素的影響。研究表明,溫度對福壽螺的繁殖、生長、攝食等生命活動有較大影響:溫度過低,福壽螺生長緩慢,攝食活動也逐漸停止,并漸漸進(jìn)入休眠狀態(tài);溫度過高,其生長率及攝食量均與溫度呈反比關(guān)系(劉艷斌等,2011)。水深作為福壽螺生長的重要影響因子,會影響福壽螺的存活率,水位過深或過淺均不利于福壽螺的生存。福壽螺主要生活在水深50 cm以下的淺水區(qū)域(Burlakovaetal.,2010)。在日本,當(dāng)水位高于50 cm時,福壽螺種群數(shù)會迅速減少(Ichinoseetal.,2002);而夏威夷的福壽螺更適應(yīng)水深30 cm以下的水環(huán)境,當(dāng)水深超過0 cm時,福壽螺分布較少(Levinetal.,2006)。光周期對福壽螺也有較大影響,黑暗度很高時,福壽螺的生長發(fā)育會受到嚴(yán)重抑制,且繁殖能力也降低。雖然福壽螺對外界環(huán)境具有很強的自我調(diào)節(jié)能力,但環(huán)境酸堿性過強,會嚴(yán)重影響其生長、繁殖等,當(dāng)食物缺乏時,抑制效果更強(朱麗霞等,2015)。在鹽脅迫環(huán)境下,福壽螺的耗氧率、排氨率均存在顯著差異,高鹽度脅迫下其氧氮比明顯下降(劉鵬遠(yuǎn)等,2020)。福壽螺作為一種外來入侵生物,對環(huán)境的強適應(yīng)性在其迅速入侵?jǐn)U散進(jìn)程中起著非常重要的作用,所以應(yīng)深入分析福壽螺的分布擴散、繁殖生長的主要因素。
福壽螺屬形態(tài)相似種較多,是瓶螺科中最難鑒定的一個屬(冉甄,2019),可通過卵的顏色、螺殼外形及顏色等特征進(jìn)行形態(tài)鑒別。然而,受其食物來源、卵發(fā)育期、環(huán)境因子等因素影響,即使同一個種卵的顏色、螺外形也會發(fā)生變異,造成鑒定困難(周曉農(nóng)等,2009)。分子生物學(xué)技術(shù)具有快速、精準(zhǔn)、易操作等優(yōu)點,可利用線粒體基因12S rDNA、16S rDNA和COI對福壽螺進(jìn)行種類鑒定(Rawlingsetal.,2007)。徐建榮等(2009)通過對福壽螺地理群體進(jìn)行遺傳多樣性分析表明,福壽螺具有較高的遺傳多樣性,因此,福壽螺具有很強的環(huán)境變化適應(yīng)能力,也進(jìn)一步揭示了福壽螺迅速入侵的本質(zhì)。張蒼林等(2019)、Matuskuraetal.(2008)對福壽螺COI基因序列單核苷酸多態(tài)性進(jìn)行分析,發(fā)現(xiàn)了小管福壽螺P.canaliculata和孤島福壽螺P.insularum,并建立可快速區(qū)分小管福壽螺和斑點福壽螺P.maculata的多重PCR技術(shù)。
對于福壽螺,一般采用投放殺螺胺、氯硝柳胺、四聚乙醇等殺螺劑進(jìn)行化學(xué)防治,雖然此法效果較明顯,但若使用不當(dāng),易造成嚴(yán)重的環(huán)境污染,且會導(dǎo)致福壽螺產(chǎn)生抗藥性(陳嵐等,2004);同時會危害到其他生物,影響生物多樣性與生態(tài)環(huán)境。物理方法主要為前期創(chuàng)造福壽螺產(chǎn)卵場所,然后進(jìn)行人工撿螺,摘除卵,再集中進(jìn)行銷毀,因福壽螺繁殖速度快,此防控方法需持續(xù)進(jìn)行,因而人工成本高、時效性差,且福壽螺及其卵塊易隨水流傳播,從而加大了防治難度(唐韻,2005)。
生物方法主要通過“食物鏈”規(guī)則,利用福壽螺螺肉含有豐富的蛋白質(zhì)和微量元素、營養(yǎng)成分高的特點,在福壽螺發(fā)生區(qū)放養(yǎng)鴨、魚、蟹等(李云明,2007)。此法雖然能有效減少福壽螺造成的損失,但需要嚴(yán)格控制家禽放養(yǎng)數(shù)量,避免污染水環(huán)境,且多數(shù)禽類不愛吃福壽螺。另外,可利用夾竹桃NeriumoleanderL.、木荷SchimasuperbaGardn.et Champ.、劍麻AgavesisalanaPerr.ex Engelm.等植物的藥用功能或毒性防治福壽螺(劉芳等,2015; 宋春秀等,2010; 王志高等,2011)。
植物源滅螺劑具有對環(huán)境生態(tài)友好、非靶標(biāo)安全、來源廣泛、成本低等特點,已成為防治福壽螺新的研究切入點。研發(fā)植物提取物作為新型滅螺劑應(yīng)運而生,配合必要的生物、農(nóng)業(yè)措施,將是我國未來防治福壽螺的重要途徑。Archibald(1933)研究表明,果實提取物具有顯著殺螺效果。目前,超過1000種植物已被試驗其滅螺活性(Baptistaetal.,1994)。周兵等(2011)研究了血水草EomeconchionanthaHance提取物對福壽螺的殺螺效果,結(jié)果表明,血水草提取物對福壽螺卵的孵化有抑制作用,血水草不同溶劑提取液對福壽螺幼螺、成螺均有一定的毒殺作用。李林峰等(2012)發(fā)現(xiàn),麻提取物對福壽螺有一定的毒殺效果,且影響福壽螺肝臟組織的酶活性。
由于同一植物的根、果實、種子等不同部位的提取物滅螺活性不同(Baptistetal.,1994),目前,植物滅螺劑的制備主要用不同溶劑提取植物各部位的滅螺活性成分,較少研究植物中何種成分起主要作用,更少有研究提取物對福壽螺體內(nèi)的酶、丙二醛、生殖系統(tǒng)及對其靶標(biāo)器官的影響,以及探究植物滅螺劑毒殺作用機制等。因此,深入探究植物殺螺劑的滅螺機理,找到作用有效成分是未來研究的重點方向,并且應(yīng)深入研發(fā)高效制備工藝與安全利用技術(shù),研發(fā)復(fù)合型植物源綠色農(nóng)藥,并對生態(tài)環(huán)境安全性進(jìn)行評價。
4.1.1 缺乏針對福壽螺防控的預(yù)測機制 我國擁有眾多的海岸線及江河入海口,特殊的河口地理位置形成了從淡水到海水的環(huán)境過渡區(qū)域,為福壽螺的跨鹽度傳播提供了天然環(huán)境。鹽度脅迫實驗表明,福壽螺有逐步適應(yīng)鹽度的生理基礎(chǔ)和特性,為福壽螺的擴散提供了生理條件。目前,淡水區(qū)域已經(jīng)被福壽螺入侵,并形成了擴散的態(tài)勢,給農(nóng)業(yè)生產(chǎn)、生態(tài)景觀以及公共衛(wèi)生安全造成了嚴(yán)重危害。但是,目前有關(guān)福壽螺在咸淡水環(huán)境中的分布缺乏科學(xué)資料,對其從淡水環(huán)境-半咸水環(huán)境-海水環(huán)境的擴散的潛在風(fēng)險認(rèn)識不充分,也未見研究其潛在風(fēng)險的評估資料。
4.1.2 缺乏有效的生態(tài)防控技術(shù) 雖然有少量關(guān)于福壽螺的生物防控技術(shù)應(yīng)用報道,但是由于對福壽螺自身的生物學(xué)規(guī)律與生態(tài)學(xué)特征的認(rèn)識不足,以及缺乏生物防控系統(tǒng)性的研究,福壽螺的生態(tài)防控技術(shù)缺乏系統(tǒng)的集成與創(chuàng)新,防控效果不理想,造成年年防控、年年擴散的被動局面。
4.1.3 缺乏有效的綠色防控機制 綠色防控機制是福壽螺防控的重要手段,但目前研究不夠成熟,推廣應(yīng)用范圍小,缺乏對環(huán)境的安全風(fēng)險評價。因此,需要加大對福壽螺擴散環(huán)境條件、擴散途徑及其風(fēng)險性進(jìn)行科學(xué)評估的力度,并加強綠色生態(tài)防控技術(shù)的研究。
(1)福壽螺具有隨水漂流遷移的特性。如在整個大江大河流域、山區(qū)小流域、平原河網(wǎng)地區(qū)發(fā)生福壽螺的擴散與蔓延,難以有效防控。必須以大江大河上游-中游-下游地區(qū)為紐帶,以小流域為單元,對福壽螺進(jìn)行協(xié)同防控,避免福壽螺通過河網(wǎng)、溝渠、洪澇等隨水流進(jìn)行大范圍、遠(yuǎn)距離遷移。加強未發(fā)生區(qū)域的檢疫監(jiān)控和河道攔截,嚴(yán)格把好農(nóng)田灌溉和河道開閘上進(jìn)水關(guān),采取設(shè)置攔截網(wǎng)等措施,避免因灌溉或進(jìn)水時外河中的福壽螺進(jìn)入。
(2)福壽螺屬于淡水軟體動物,可耐受一定鹽度,耗氧率、排氨率及氧氮比的變化是反映螺類呼吸代謝水平的重要指標(biāo),反映了鹽水環(huán)境對螺類正常生命活動的影響程度,開展福壽螺對鹽度脅迫的生理生態(tài)響應(yīng)研究, 將有助于掌握福壽螺向鹽水環(huán)境的擴散能力,可為防控福壽螺向半咸水生境入侵?jǐn)U散提供早期預(yù)警及防控依據(jù)。不同個體大小福壽螺對鹽脅迫的響應(yīng)差異, 可為進(jìn)一步研究其向半鹽水區(qū)擴散機制、種群擴增策略、風(fēng)險評估和早期防控提供參考。
(3)推進(jìn)篩選適宜于不同土地生境下高效防控福壽螺的專一性或非專一性天敵物種;研發(fā)生產(chǎn)天敵釋放的信息素、分泌物、干擾素等化學(xué)物質(zhì);開展多種天敵在福壽螺防控中的組合應(yīng)用,以及天敵防控與其他環(huán)境友好型技術(shù)的組合性應(yīng)用研究。
(4)將生態(tài)治理放在首位,避免二次污染。遵循“防除并舉,綜合防治”的策略,加強水環(huán)境中的福壽螺防控,在保障農(nóng)產(chǎn)品安全生產(chǎn)和水生態(tài)環(huán)境安全的前提下,將農(nóng)業(yè)栽培與耕作防治技術(shù)、生態(tài)防控技術(shù)與物化防治技術(shù)有機結(jié)合,開展“多管齊下”的研究與實踐,以提高持續(xù)、高效的防控效果。
(5)針對不同發(fā)生區(qū)域,因地制宜、分類施策開展防治,加強河道、溝渠、農(nóng)田等地的防控。在危害嚴(yán)重地區(qū),做好定期監(jiān)測和預(yù)測工作;在數(shù)量較少的季節(jié)和地區(qū),也應(yīng)加強監(jiān)測和防治,從薄弱處著手,嚴(yán)防危害;在農(nóng)田以外的淡水生境要進(jìn)行全面防范,在引水入田前進(jìn)行滅螺處理;對池塘、水溝等與農(nóng)田緊密相連且適宜福壽螺繁殖的生境,應(yīng)加強防控力度。
(6)加強公眾參與意識。對福壽螺的形態(tài)特征、危害性進(jìn)行科普宣傳;福壽螺發(fā)生地區(qū),做到不吃生或半生的福壽螺;制定防控方案,發(fā)動宣傳,開展群防群治、聯(lián)防聯(lián)控,發(fā)放補助獎勵給主動采集福壽螺卵的市民;當(dāng)?shù)卣?、科學(xué)工作者、民眾等多方面積極參與,嚴(yán)格管理,劃分管理區(qū)域,各司其職,協(xié)同合作。