[林学]十一 迁地保护.ppt

第十一章 迁地保护 *1 两个概念： 就地保护护(in situ或on-site preservation)： 指保护护在野外的自然群落和种群。 是生物多样样性长长期保护护的最好策略。 迁地保护护(ex situ)或易地保护护(off-site preservation) ：指在人类类控制的条件下维维持种群个体。 许许多物种在野外灭绝灭绝 了，但还还存活在笼养侨侨居地 (captive colonies)，例如麋鹿和野马马。 Date2 一、迁地保护的目的 迁地保护是为了增加濒危物种的种群数量，而不是 用人工种群取代野生种群。 当迁地种群数量增加时，通过不断地释放迁地种群 的繁育后代补充野生种群，能增加野生种群的遗传 多样性。迁地保护中主要采用调整遗传和种群结构 、疾病防治和营养管理等方面的措施。 第一节 迁地保护的目的、意义和原则 Date3 一、迁地保护的目的 迁地保护是利用现代科学技术作为辅助手段,在有限的空间 内创造濒危动植物生存的必要条件,通过保证其食物供应 ，治疗受伤、生病个体，采取节育或人工受精，淘汰某一 年龄段个体等进行人工管理,调整种群的遗传结构和种群 结构,减少随机因素对小种群的影响,使迁地种群的有效种 群数量达到最大,并处于最佳年龄结构。 第一节 迁地保护的目的、意义和原则 Date4 当迁地种群数量上升到一定量时,通过对人工驯 养个体进行野化训练,在适宜的生境中不断地释 放迁地种群的繁育后代,补充野生种群,以增加野 生种群的遗传多样性。 建立起自然状态下可生存种群是迁地保护的最终 目标。 Date5 迁地保护护种群的个体能定期地放到野外以维维持自 然种群的数量和遗传变遗传变 异性。 对对笼养种群的研究能透彻彻了解该该物种的基本生 物学特性。 迁地保护护的种群能自我繁殖而减少为为了展览览和 研究目的从野外收集个体的需要。 展览览个体有助于教育公众了解保护护其野外种群的 重要性。 迁地保护是生物保护中不可缺少的一个方面,是对就 地保护的重要补充,与就地保护是相辅相成的关系。 Date6 二、迁地保护的意义 在野生状态下的物种即将灭绝时，迁地保护无疑提供了最 后一套保护方案,例如普氏野马、 麋鹿、 阿拉伯大羚羊 、 黑足鼬和加州秃鹫等物种的保护即是成功的例子。目 前许多物种只有在维持野生种群的同时,维持一个人工保 护的迁地种群才能保证物种不会灭绝。 1）迁地种群在生物学和社会生物学基础础研究中,可以作为为 野生个体的代用材料。 2）对对迁地种群的管理可以取得管理野生种群的经验经验 。 Date7 3）迁地种群是野生种群遗传遗传 多样样性提高的途径之一。 4）迁地保护为护为 原生境己严严重破坏的物种提供最后的避难难所 。 5）迁地保护对重要经济植物(特别是重要的药用植物)的保护 具有巨大的现实意义。 6）迁地保护能为在新的生境中创建新的生物群落提供物种资 源。 7）迁地保护设施是进行公众生物多样性和生物保护教育的主 要基地。 Date8 三、迁地保护的原则 1）物种原有的生境破碎呈斑块状，或原有生境 消失。如东北虎。 2）物种的数目下降到极低的水平，种内难以进 行交配。 IUCN曾指出：当一个濒危物种的野生种群数量低 于1000只时，应当进行人工繁育，迁地保护作为保护 该物种的一项措施。目前迁地保护手段常常是等到物 种的数量极低、濒临灭绝时才应用,其效果显然不如 当它种群数量尚多但已面临生存危机时,提前对它进 行迁地保护时为好。所以,对于那些个体数目虽然较 多,但已经出现生存危机的物种,也应该考虑进行迁地 保护。 Date9 3）物种的生存条件突然恶化。 这类物种常常具有极窄的生态位阈值,适 应能力较差,当生境条件的某一个或某几个生 态因子突然恶化时,将导致该物种的灭绝。如 在20世纪80年代中期,四川大熊猫栖息地突然 发生竹子大面积开花枯死,大熊猫由于食物短 缺而面临生存危机,此时进行迁地保护是必要 的,待环境状况恢复后再可进行野放。 Date10 第二节 迁地保护与小种群问题 小种群问题的相关概念： 小种群：个体数量接近或低于种群最小可生存数量的种群。 种群最小生存数量：对于任何一个生境中的任何一个物种，不 论可预见的统计因素、环境因素、遗传随机性和自然灾害如何影响 它，种群最小生存数量是能使该孤立种群在1000年内有99的几率 保存下来的数量(Shaffer,1981)。 种群生存力分析：用分析和模拟技术估计物种在一定时间内灭绝 概率的过程，是种群统计分析的一种延伸。利用统计、遗传、环境 和自然灾害的资料来估计一个种群在某一环境中生存的可能性。 Date11 小种群问题的相关概念： 遗传漂变：随着种群变小，仅仅由于机遇而逐渐丧失遗传变异性 的现象称为遗传漂变。 遗传瓶颈：由于环境中偶然事件的发生，使一个种群中大部分个 体死亡而只剩几个个体，导致该种群的数量偶然明显下降的现象。 50-500法则：要维持濒危种群的遗传变异性，其种群个体数量不 能低于50个，最好是有500个个体。 灭绝漩涡：种群变小与种群遗传变异性的丧失、种群对随机变化 的脆弱，三者在种群灭绝过程中相互推动，相互加深，发挥着共同 的效应，形成恶性循环，这种循环不断加快，种群就像卷入不断下 降的漩涡，一步步走向灭绝。 Date12 濒危物种的遗传学和种群生物学特征决定了迁地保 护种群的大小，有些种群需要在很长的时间内维持 一个较大的种群，而另一些种群可能仅需要一个较 小的核心种群即能达到保护目的。 迁地保护中常常遇到小种群的管理问题，无论是野 外还是人工饲养下都必须按照遗传学和种群生物学 规律进行管理，才能使迁地种群长时间生存。一个 封闭小种群在繁育中，群体水平和个体水平的遗传 多样性会逐代下降。群体的遗传杂合性提供了适应 环境变化的潜力，近交导致个体的遗传杂合性下降 ，产生近交衰退，表现为存活率和繁殖力下降。 Date13 迁地种群的最小可生存种群的确定关系到迁地保护 的资金投入和可行性，以及种群和环境的随机性， 并且还与种群的下列生物学特征有关： 迁地种群的存活率、繁殖率以及世代间隔； 有效种群大小； 种群的破碎程度； 奠基者效应； 种群结构的变化速率； 作用于种群是遗传、漂变、选择还是突变？种群间 迁徙是否减轻了遗传漂变的作用？ Date14 并不存在一个对所有物种都适用的最小可生存种群，甚 至对于一个特定的种群来说，在某一特定环境之中或某一特 定时刻最小可生存种群都可能不一样。一旦确定了最小可生 存种群，则物种存活计划的目标是使种群在大于或等于最小 生存种群的数量上达到结构稳定。 麋鹿在野外灭绝后仅剩下当时人工饲养于英国乌邦寺的 18 头麋鹿，种群明显低于50头这样一条最小有效种群大小标 准，由于麋鹿的后宫式交配制度，其有效种群甚至小于18头 ，但今天麋鹿已经在世界上20 多个国家繁衍，由英国引入我 国的两小群麋鹿也建立了繁殖群体。 Date15 迁地种群在人工管理下的寿命较野生个体长，因为人工管理 消除了疾病、营养不良、捕食、自然灾害对迁地个体的影响 。迁地个体能繁殖较多的后代，并且这些后代的生存概率较 高，一般也能繁殖许多后代。于是，在迁地种群中基因重组 配对的机会较多，这样一来增加了奠基者效应，二来降低了 基因型选择强度。与野生种群相比较，迁地种群有较高的增 殖潜能和较长的世代间隔。 对迁地种群进行遗传管理的主要措施有： 在繁育配对时，尽可能将无亲缘或亲缘关系较疏的个体配对 ；让每一对繁殖个体产生数目大致相当的后代； 保持繁殖群的相同性比。 Date16 第三节 迁地保护的环境 大灵猫(Viverra zibetha) 是我国热带亚热带分布的中 型猫科动物,其阴部有香腺,分泌灵猫香膏.大灵猫将 香膏涂在活动地区的草茎树干和岩石上以标志活动 范围和识别个体。灵猫香是世界上20 种最重要的香 料之一,为持续利用灵猫资源,中国科学院昆明动物 所曾进行了大灵猫驯养试验。 Date17 第三节 迁地保护的环境 在人工驯养环境中大灵猫经常处于恐惧状态，由于 长期处于紧张恐惧之中，人工饲养的大灵猫普遍不 能生育。个别大灵猫即使受孕，胚胎在妊娠早期也 被吸收或者流产，一些野外自然受孕的大灵猫在人 工舍饲环境中产下幼仔后，母灵猫会吃掉幼仔。 Date18 第三节 迁地保护的环境 野外大灵猫栖息于远离居民点的茂密灌丛、草丛以 及大树洞之中，它们在洞穴和树洞中产仔，除觅食 外，大灵猫一般不在隐蔽条件差的农耕地活动。大 灵猫的野外行为规律说明大灵猫需要隐蔽环境。于 是研究人员为大灵猫开辟了一片面积为900m2 模拟 野外环境的灵猫园，园内有乔木、灌丛和草丛并挖 掘了一些大灵猫栖息的洞穴。 Date19 第三节 迁地保护的环境 在这种半自然环境中，大灵猫表现出正常行为，食量增 加，生长正常。在交配季节，半数以上大灵猫进行了自 然交配。园中自然交配的大灵猫产下了后代后仍存在吃 仔现象，而圈养时大灵猫则完全不能正常交配。 这个例子说明为迁地种群提供类似其野外生境的环境能 减少环境胁迫，使个体表现正常行为。在规划迁地保护 时，应将设计模拟野外环境之迁地保护场所的问题放在 重要位置。 Date20 第四节 迁地保护的策略及其局限性 （一）、动物园 古代中国、古埃及以及世界各地的帝王和贵族，都 有收集和饲养野生动物的历史，并建有各种皇家“ 灵囿”或“苑囿”。现代动物园的历史开始于欧洲， 早期为笼养动物园，目前各国多为拥有一定生境的 动物园，今后动物园将发展为自然保护中心。 动物园传统上是把重点放在大型脊椎动物特别是哺 乳动物上，因为这些种类能引起一般公众的极大兴 趣。这有忽视昆虫和其他无脊椎动物的巨大危险。 一、迁地保护的策略 Date21 然而，它能激发公众对野生动物保护的热情。如果 对保护野生动物有兴趣，就会捐钱，就会对政府施 加压力。结果，终于促使设立了这些物种的保护区 ，并使其它数千种分布于这些环境的动物和植物也 得到保护。部分动物可称为“旗舰种(flag species)” 。通常，“旗舰物种”是指那些对资源消耗比较大的 大型高等动物，如虎、大象等。在自然生境中，只 要保护了这些物种的生存环境，其他物种也相应受 益。 *22 l动物园的广义概念是向公众展出野生的或非 家养的动物的场所。据此推算，全世界的动 物园远远超过1万座。已经参加各种国家、地 区和世界动物园组织的动物园数量为1200多 个。 l现代动物园的使命主要有以下三项：野生动 物迁地保护、从事与动物有关的科学研究以 及向公众进行保护动物等宣传教育。 Date23 l讨论：动物园对公众进行保护动物等宣传 教育的举措有哪些？如何进行动物保护的 宣传教育？ l你所参观的动物园，存在哪些方面的不足 ？ l你理想的动物园是什么？ Date24 l目前，国际上有世界动物园组织（IUDZG，亦称国际动物园 园长联合会），还建有大区的动物园协会，如美洲动物园和 水族馆协会（AAZPA，会员有175个动物园）、中美洲动物 园协会（会员有125个动物园）、欧洲动物园和水族馆协会（ 会员有300个动物园）、泛非洲动物园、水族馆和植物园协会 （PAAZAB，会员有25个动物园）、东南亚动物园协会（ SEAZ，会员有545个动物园）及澳洲动物园和水族馆协会（ ARAZA，会员有30个动物园）。此外，国际上还建有国际物 种信息网（ISIS，为全球提供饲养动物数据库）、国际动物 园教育工作者联盟（IZE，开展动物园教育的国际合作）等与 动物园有关的组织。 Date25 据统计，全世界每年到 1200个国际核心动物园游览参观的总 人数大约为6亿多人，展出的动物有3000多种，总存栏数超过 100万只。全世界参观动物园的人数已经超过了世界总人口的 110，是任何其他公共设施和保护机构所望尘莫及的。在北 美，几乎全部人口的一半每年都要光顾动物园。中国是世界 上动物园年游人量最多的国家之一，每年可达14亿人。 全世界动物园现今保持有50万头陆生脊椎动物，包括3000种 哺乳动物、鸟类、爬行类和两栖类。 现在全球12%鸟类、1/4哺乳动物和1/3 鱼类已濒临灭绝。 仅在美国，约有5千万只猫被养作宠物。 Date26 l 中国目前建有各类动物园 180余座，其中纯动物园有 40多 个，饲养着哺乳动物、鸟类、两栖爬行类、鱼类等600余种 约10万只动物。北京、上海、广州三城市动物园饲养的动 物种类都超过了400种。中国成立了中国动物园协会、全国 动物园科技情报网等机构，建立了4个大型濒危动物繁育基 地即成都大熊猫繁育研究基地、广西黑叶猴繁殖研究基地 、青海扭角羚繁育研究基地和沈阳珍稀鹤类繁育研究基地 。与世界发达国家相比中国动物园的现有水平有待提高。 Date27 宗旨： 建立不再容易从野外捕捉到的稀有种和 濒危种的活的种群。如果它们的自然环境 已被人类活动严重破坏，动物园养殖可能 是许多种类存活的唯一机会存活的唯一机会。 Date28 繁殖： 世界各地动物园中的274种稀有哺乳动 物中仅约10%的种是能自我持续的圈养种 群。 动物园从事的一项主要工作是设计和 发展为建立(含繁殖)稀有和濒危种群所 需要的设备和技术，为在野外重新定殖 物种发展新的方法和研究项目。 生物学家已研究出一些新的技术来提 高这些种类的低繁殖率。如： Date29 人工孵卵(artificial incubation)。将采集的卵放在标 准的孵化条件下，在孵化幼仔的早期易受攻击阶段， 人工仔细照料和喂食，稍大后释放到野外或笼养。 交叉抚抚养(cross-fostering) 。兀鹫每年仅产一窝 蛋，但如果这窝蛋被移走，母鸟将产下并饲养第 二窝蛋，如果将这第一窝蛋给另一近缘种鸟抚养 ，则每年每只雌兀鹫会产两窝蛋。 Date30 l人工授精(artificial insemination)：当动 物园仅有一头或很少几头稀有个体时，可以采 用此法。 胚胎移植(embryo transfer)：能增加一些稀有 动物的繁殖量。 其它方法：单性别培育物种(当仅残留一个个体 时)、种间杂交 (当一个种的残留成员不能在它 们自己中繁殖时)、诱发冬眠和滞育技术、遗传 检测技术、亲缘谱系技术和克隆技术。可还通 过建立野生动物救护中心和繁育中心来增加目 标物种的人工种群。 Date31 （二）、水族馆 公开的水族馆传统上都趋于展览一些稀有的 和有引诱力的鱼类，再辅以海豹、海豚和其 他海洋哺乳动物表演。 当前的主要任务务是发发展繁殖技术术，以便稀 有种类类能在水族馆馆中维维持，在某时时候放回 到野外，而且水族馆馆的种类类不需到野外采 集。 Date32 饲养海洋哺乳动物和大型鱼类的一个实 际问题是它们需要庞大水体。一种可能的方 法是利用小的、有保护的天然水体建设介于 野生和人造条件之间的生境。 例子：白鳍豚现仅保留野生个体约？个 ，原因： 水质污质污 染、渔业过渔业过 度发发展、水上交通太过频过频 繁加 上水利工程越建越多（回游被切断）。目前，在湖 北天鹅鹅洲淡水湖，已经经建成了中国首个白暨暨豚和江 豚保护护基地，然而10多年来，由于从未捕获获成对对 的白暨暨豚，根本无法进进行白暨暨豚的人工繁殖。 Date33 l植物园的主要目的是搜集、培育珍稀濒濒危植 物。 （三）、植物园 世界上最大的植物园英国皇家植物园，栽培了2.5 万种植物，约占世界植物种类的10%，其中2 700 种植物是IUCN红皮书上的受威胁种类。 目前世界上已建立有约1600个植物园和树木园，收 集栽培了约75000种植物，占世界植物区系成分的 25%，其中有1200015000种濒危植物。 Date34 l植物比动动物较较容易保持在控制条件下 。植物能容易地通过过种子、扦扦插、根 茎和组织组织 培养定植。 大多数植物都有对对光照、水分和矿矿物质质的 共同基本要求，而这这些在温室和花园中都 能容易地供给给。 Date35 l据有关资料统计，在世界上，每年有1.5亿人( 次)参观了植物园，其中我国约有1 500人(次) 。这样，植物园除了继续普及植物学的知识外 ，近年来又发展了包括稀有、濒危植物保护在 内的环境教育内容。 l植物园的科普教育应立足于自己所收集、栽培 的多样化植物，向公众宣传以植物为主的生物 多性保护及其可持续利用的有关科学知识、科 学思想和科学方法。 Date36 （1）科学知识 向公众宣传植物学的有关知识，植物与人类、 与共他生物以及与环境相互作用、相互影响的 知识，植物受胁迫、濒危和灭绝的现状、原因 和发展的趋势等。让公众认识生物样性和环境 保护的重要性和紧迫性，这是涉及到人类生存 与发展的一个重大事情。 Date37 （2）科学思想 向公众宣传人与自然协调发展的科学思想，让 公众了解包括植物在内的生物资源有限性、脆 弱性和解体性等，明白“我们只有一个地球”的 科学道理。使公众认识到必须重新探讨人类的 自然资源政策，减少过度浪费，制止掠夺性的 开发、利用，以保护我们的地球以及生物的受 能力，实施可持续发展。 Date38 （3）科学方法 让公众了解国际、国内和地方在包括植物在 内的生物多样性保护及其可持续发展所作努力 ，了解有关战略和政策，知道生物多样性的就 地保护、迁地保护和对自然资源实行科学管理 等综合保护措施，以及植物园在其中的作用。 使公众认识到环境问题是在发展的过程产生的 ，也一定要通过可持续发展的战略加以逐步解 决，树立信心、学会有关方法和规范自己对待 环境的崭新行为。 Date39 （1）教育要寓于对大自然的欣赏 植物园具有多样性植物是吸引公众的重要条件。但 要通过精心的园林规划、设计,创造优美、多姿和有 趣的自然景观才能吸引公众，使他们在欣赏大自然的 过程中主动或被动地接受科学知识。 （2）教育要满足人们的好奇心理 每个植物园都不乏奇花异木, 奇异在于它们的形态 、颜色、行为、用途或它们与其他生物的关系等。要 对于这些奇异的特征、特性进行发掘，给予适当的布 置、解释，在满足人们的好奇心理下进行有关的科普 教育，潜移默化。 教育的主要方法 Date40 （3）教育要结合人们的求知欲望 虽然人们的衣、食、住、行无不与植物密切相关，但公 众中对于日常生活中所利用和接触的植物的有关知识并不 了解，有很多的疑问。可以构思和布置一些似是而非的教 育现场，让公众去寻求正确的答案，满足其求知欲望。 （4）教育要鼓励人们的自我参与 创造一定的条件以鼓励人们参与实践。如通过看、摸、 尝、嗅和检索等方法去自己鉴别在植物园（或某个区）中 ）所见到的植物及其用途；通过操作实践，学习植物标本 采集方法、掌握一定的园艺技能，如植物的各种植物繁殖 技术、插花知识、阳台或庭院的花卉布置等。 教育的主要方法 Date41 （5）教育要建立多样化的设施 植物园的科普教育最基本的的是对每种植物应有标牌， 注明它所属的科、产地和用途等。此外还应根据教育对象 和植物园的实力开辟必要的科普园地、建立科普廊、陈列 室、博物馆访问中心, 以活植物、标本、样品、图像、表 格、文字或声像等方式去宣传有关的科学知识、科学思想 和科学方法。 (6) 教育必须建立一定的队伍 尽管植物园的各类科技人员都可以为公众教育做出应有 的贡献，但一般还是需要一定的专业人员或设立必要的专 门机构，其人数将取决于植物园希望做什么以及教育的规 模和数量。 教育的主要方法 Date42 1 种子库(seed bank) 任务务：保存作物种类类的变变异性。 依据：在低温下，种子的新陈陈代谢谢下降， 种胚的营营养消耗很慢。大多数植物的种 子都能长时间在冷、干条件下贮藏在种 子库中，以后发芽长成新植株。 优优点：管理工作很少，费费用也低。 （四）、种子库与基因资源库 Date43 问题问题 ：因故障或设备损设备损 坏而毁坏；能量贮备贮备 耗 尽和有害变变化的积积累使之逐渐渐失去发发芽力；对对 于大型的、生活期长长的种类类，恢复种子的活力 可能花费费极大财财力和消耗很长时间长时间 。 约约有 15% “顽顽固的” 种子，既不休眠也不耐低温贮贮 藏条件。 解决方式：种子样样本必须须定期播种、生长长、成 熟结实结实 ，贮贮存新的种子样样本。 Date44 野生种的种子需讲究采集策略，植物保护中心曾提供了 采集植物种子的原则： 应优先采集那些有灭绝危险的、特有的、孑遗的、能重新 回播自然的、有潜在经济价值的种类； 采集植物种子应尽量从植物分布区中央选点采集，同一物 种应采集5 个种群或更多种群中的种子； 每个抽样种群中应采集10-15 株植物的种子，采集数少于 10 株时将失去部分等位基因； 当种子存活率较低时应采集较多的种子，当植物一年中结 实较少时则不应过多采集子实，以免影响植物的生长。 Date45 2.基因资源库(genome resource bank) 目的：保存野生生物的遗传多样性。 意义： 为就地保护和迁地种群保存了遗传多样性 。 减少了饲养个体数目，延长了个体的繁殖 寿命。 为改良家养动物品质和种间杂交提供了野 生种源。 为地理隔离种群之间交流基因提供了途径 。 Date46 基因资源库只是一种保护手段，不能取代 就地和迁地保护的种群。 IUCN保护繁育专家组得出结论：基因资源 库是长期保存野生生物遗传变异的手段 。 Date47 中国科学院在上海细胞生物学研究所和昆明动 物研究所分别建立了细胞库。其中昆明所收集 了170余种野生动物的细胞，如滇金丝猴、黑 麂、毛冠鹿、赤斑羚等。 随着细胞生物学和发育生物学的发展，人们 将能通过细胞培养和核移植技术培育已经灭 绝的野生动物。 Date48 （一）、主观上的局限性 （1）迁地保护的成效,取决于政策和经费的连续性 。 （2）迁地保护场所在数量上和面积上是有限的。 （3）在许多动物园、植物园和野生动物园中,不同 的亚种、不同的生态型个体常常混养在一起,使得物 种的遗传成分混杂。 同时时,迁地保护护的物种有时时会受到有意识识的人工选选 择择的干扰扰,如挑选驯选驯 服的、野性弱的个体进进行繁育 等。 二、迁地保护的局限性 Date49 （二）、客观上的局限性 （1）物种的濒危在宏观上总是和原