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科普之窗

生物入侵防控的中國方案

馮杰

2022-09-26 01:53

萬方浩
光明日報( 2022年09月20日 07版)

生物安全向來是國家安全的核心組成部分,國家通過有效防范和應對危險生物因子及相關因素威脅,完善生物安全立法,能夠保證生物技術的穩定健康發展,保護人民生命健康,維護國家安全。外來生物入侵作為一種健康風險和生態風險,是對我國生物安全的極大挑戰。

外來生物入侵指外來物種傳入我國并在入侵地建立種群并繁衍的生態過程,并導致嚴重的經濟損失和生態災難、威脅人類健康,制約國際貿易發展。目前全球生物入侵呈快速增長趨勢,遠未達到飽和狀態,防控外來生物入侵刻不容緩。防范外來物種入侵和保護生物多樣性是生物安全法的核心主題之一,具有基礎性、綜合性、系統性和統領性的作用。防范外來生物入侵是維護國家安全的需要,也是構建國家生物安全體系的需要。其有利于提升國家生物安全能力建設,增強生物安全的技術研發與基礎設備建設,提高自主創新能力,也有利于維護世界和平、履行國際承諾。

因此,我們必須要建立好生物安全的風險防控體制,實行“協調機制下的分部門管理體制”,明確各方的生物安全責任,有效應對外來生物入侵。

生物入侵是一個有序的生態學過程,歷經個體傳入、種群定殖、潛伏時滯、群落擴散和系統暴發共多個環節,因此針對每個環節所采取的行動計劃也有所不同。目前,我國已經形成了能夠有效應對生物入侵的中國方案,即4E行動。從早期的預防預警(E1, Early Warming & Prevention)和檢測監測(E2, Early Monitoring & Rapid Detection),到中期的撲滅攔截(E3, Early Eradication & Blocking),再到后期聯控減災(E4, Entire Mitigation),涉及多個環節。

E1行動指預防預警,包括數據智能預測、定量風險預警、定殖區域評判和早期擴張預判四個環節。我國目前已經建立了1000余種數據庫,記錄了物種的數據信息、影像信息和圖片信息等內容,結合農產品國際貿易數據等信息進行數據智能預測,判斷外來入侵物種的分布概率,截止到現在,我們已完成了200種外來入侵物種的適生性分布區分析。典型的應用案例包括廣東省紅火蟻防控指揮中心系統,能夠對廣東省紅火蟻防控面積進行監測。

E2行動指檢測監測,包括分子識別檢測、圖像甄別診斷、遠程智能監控和區域追蹤檢測四個環節。我們目前已完成了700余種(含本地種)分子檢測與智能識別技術的研發。針對難以識別的外來入侵物種,如薊馬類、實蠅類昆蟲,可以通過提取待測物種DNA在中國主要外來入侵昆蟲DNA條形碼識別系統中進行分子識別,達到鑒定的目的。通過野外圖像采集、后端數據處理與分析,廣大公眾能夠在手機客戶端應用中對入侵物種進行圖像智能甄別。通過性誘劑、食誘劑、光誘、紅外計數、高清圖像甄別、信號發射等技術與方法,組合成智能監測設備,通過后臺數據分析處理,可對30多種入侵昆蟲進行遠程無人監測;利用高清/高光譜圖像,通過無人機可在復雜環境下,同時監測多目標入侵植物,目前,已完成120多種入侵植物的智能監測平臺。最后是區域追蹤檢測,以長芒莧為例,作為世界超級雜草,長芒莧嚴重威脅到了我國的農業生產和人畜健康,我們通過對長芒莧的傳入地點和擴散方向進行貿易追蹤和物流追蹤,能夠對潛在發生區進行有效監測。

E3行動即撲滅攔截,包括早期根除滅絕、廊道節點攔截、生態屏障阻隔和疫區源頭管控四個環節。我們目前已經完成了對50余種入侵生物的滅除與攔截。以惡性入侵害蟲番茄潛葉蛾為例,目前其主要分布在新疆、云南、貴州、四川、甘肅等地區,具有生殖力大、擴散速度快、抗藥性強等多種特性。我們主要采用點面結合的方式,對番茄潛葉蛾的擴散前沿的發生點,采用高效物理清除、化學防控等措施,開展應急處置。針對大面積分布區域,采用物理防治、生物防治和化學防治等多種措施結合的綜合治理,達到有效抑制該物種的快速擴散和持續減災。

E4行動即聯控減災,包括傳統生物防治、生態替代修復、區域聯防聯控和跨境協同治理四個環節。區域減災的控制技術主要有人工拔除、物理防治、化學防治、替代控制和生物防治。典型的物理防治手段包括水葫蘆打撈船、智能除草機器人等;化學防治包括噴射防治、無人機飛防等;替代控制指的是利用有價值植物替代被入侵植物占領的生態區域,例如使用象草替代豚草改造江西荒灘。

在4E行動基礎之上,我們還結合了基于組學的顛覆性防控技術和人工智能技術,組建國際實驗室群,解決跨境傳播的入侵生物難題,即“4E+”行動。在黨和國家的高度重視下,我國生物入侵防控工程將傳統領域與后基因時代技術相融合,構建起穩固與完善的生物入侵防控工程體系。

(作者系中國農業科學院植物保護研究所研究員,國家重點研發計劃“生物安全”重點專項專家組成員、農業農村部GEF項目“生物入侵防控與生物多樣性保護”首席技術顧問、全國外來入侵物種普查專家組副組長)


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2022-09-26 09:53
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