生物多样性丧失产生的生态影响研究综述-

1、生物多样性丧失产生的生态影响研究综述摘要:阐明了生物多样性的概念与含义,在介绍生物多样性的概念及其丧失现状的基础上,重点分析了生物多样性丧失产生的生态影响。分别为引起水土流失、滑坡和泥石流;导致土地沙漠化;CO2增多导致全球气候变暖;降低了清洁环境的作用。关键词:生物多样性、生态系统、影响、损失Abstract:Illustate the concept and the definition of Biodiversity, on the basis of the introdecedbi odiversity and its lost situation, emphasizes the ec

2、ological impact by the lost biodiversty.They are soil erosion, hill-creep, mud-rock flow ; caused desertification; increasing carbon dioxide lead to global warming; reduces the effect of clean environment .Keyword:Biodiversity; ecosystem; influence; damage一、引言全球据科学家估计有1 400 ×104种生物,但其丧失速度非常惊人。今

3、天,由于世界人口的不断增长和消费水平的不断提高,人类向大自然索取的规模、强度和速率与日俱增,造成了资源短缺、物种锐减、环境恶化、气候异常、灾害频繁、生态危机等一系列世界性问题。这些问题已经对全球经济的持续发展和地球的长期可居住条件造成了相当大的影响。生物多样性是维持生态系统平衡和生产力持续发展的重要条件,也是人类社会赖以生存和发展的物质基础,它提供各种与人类生存与生活水平、生活质量改善有关的功能与服务,且其未知潜力为人类生存发展显示了不可估量的作用。然而,随着人口的迅速增长,人类经济活动的不断加剧,尤其是盲目地大量向自然界索取生物资源,作为人类生存最为重要的基础生物多样性受到了严重的威胁。当人

4、类调整某个生态系统以改善它提供的服务时,往往会影响其他生态系统的服务。例如,为粮食增产而采取的行动,可能会导致其他用途的水供应量减少以及水质下降等问题。从长远来看,生态系统服务损失的价值,可能远远超过改变生态系统所获得的的短期经济利益。在地球历史时期,由于地质和气候的变迁,生物多样性在各层次上均有一些类型不断产生,一些类型不断消失,但总的来讲,还是处于相对的平衡状态。然而,作为重要生物类群的人类,当其从“自然人”进化为“智能人”,即从自然生态系统的一个普通成员进化为单优势种以后,就对地球上的生物多样性产生了愈来愈大的影响,打破了生物多样性相对平衡的格局。特别是今天的生育过度和滥用资源,不但使生

5、物多样性本身不断丧失,而且还导致水土流失、土地沙化、CO2增多等,阻碍了人类社会经济的持续发展。可见,生物多样性丧失带来的生态影响是当今人类社会面临的一类重大灾害。二、正文(一生物多样性的概念生物多样性的概念,至今还没有一个严格、统一的定义1。其中Jutro 在1993 年至少发现了14种定义。而目前广泛使用的定义是由联合国(UN负责制定的,并被写入到生物多样性公约中1。根据这个定义,生物多样性是指“所有来源的形形色色的生物体,这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体;还包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。”1,2,3-11。生物多样性包括:遗传多样、物种多样性和生

6、态系统多样性2,12-14。1、遗传多样性是指种内基因的变化,包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变异。种内多样性是物种水平以上各水平多样性的最重要来源。遗传变异、生活史特点、种群动态及其遗传结构等决定或影响着1个物种与其他物种及其环境相互作用的方式。而且,种内的多样性是1个物种对人为干扰进行成功反应的决定因素。种内的遗传变异程度也决定其进化的潜势。所有的遗传多样性都发生在分子水平,并且都与核酸的理化性质紧密相关。新的变异是突变的结果。自然界中存在的变异源于突变的积累,这些突变都经受过自然选择。一些中性突变通过随机过程整合到基因组中。上述过程形成了丰富的遗传多样性。2、物种多样性物种多样

7、性是指地球上所有生物物种及其各种变化的总体,它是一定空间范围内物种的丰富性及其优势与均匀性来衡量的,用测定种的不均匀性来划分种的优势或均匀性所得出的指数表达1。它是指动植物及微生物种类的丰富性,也是人类生存和发展的基础。物种资源为人类提供了必要的生活物质,特别是在医学方面,许多野外生物种属的医药价值对人类健康具有重大意义12。3、生态系统多样性生态系统多样性是指不同生境、生物群体以及生物圈生态过程的总和12。它表现了生态系统结构多样性以及生态过程(能流、物流和演替等的复杂性和多变性。地球上的生态类型极其繁多,但是所有生态系统都保持着各自的生态过程,这包括生命所必需的化学元素的循环和生态系统组成

8、部分之间能量流动的维持。不论是对一个小的生态系统而言或是从全球范围来看,这些生态过程对于所有生物的生存、进化和持续发展都是至关重要的。生态系统多样性的保护直接影响全球变化和物种多样性及其基因多样性。(二生物多样性丧失的现状与趋势目前,全球的生物大约在200万一1亿种之间,而其中只有140万种被鉴定注册,说明人类对整个生物圈还知之甚少。据联合国环境规划署在1991年世界环境报告中预测,19902000年间,由于生态环境的破坏将使5%15%的物种消失。这比地球历史上任何时期的灭绝速率都快。另据许多专家预测,可能在未来20一30年中将有25%的物种处于灭绝的危险,鸟类和哺乳类动物的灭绝速度几乎要比过

9、去快1001000倍。全球热带森林的面积大约有812亿公顷,生长了半数以上的物种。据联合国粮农组织和联合国环境规划署估计,每年至少有1100万公顷的热带森林被彻底毁灭,另有1000万公顷遭到严重破坏,致使每年有0.5%1%生长在其中的物种绝灭。就热带封育森林而言,年砍伐率高达0.6%,如此下去,在大约180年内将全部丧失。由于人类活动的影响,在非洲南撒哈拉地区,野生生物栖息地的丧失率高达65%;在亚洲热带地区达67%,其中孟加拉国和香港高达90%以上;而我国虽野生生物栖息地占国土面积的比例不大,但丧失率也高达61%。由于栖息地面积缩小和片断化,导致野生生物种内遗传多样性严重丧失,出现近亲交配,

10、种群萎缩,致使野生生物种对疾病、气候变化和栖息地变迁的抵抗力降低,从而使驯化物种的品种迅速减少,抗病虫害的能力大大降低。如世界每年由于作物单一型种植导致病虫害所造成的损失就高达250亿美元。(三生物多样性丧失产生的生态影响生物多样性丧失是当今人类社会面临的一类重大灾害。与其它灾害相比,生物多样性丧失是一种慢性或积累性的灾害,在初发期往往不被人们重视。现就对生物多样性丧失本身及其所引起的各种后果分析评估如下:1、减少了人类赖以生存的食物、药物和部分工业原料目前,人类的食物几乎全部取自野生物种及其驯化品种。生物多样性往往是一个“安全网”,能够提高粮食安全,增强一些地方社区适应外部经济和生态干扰的能

11、力。均衡的饮食取决于食物的供应情况,而这又有赖于生物多样性的保护。据统计,地球上大约有78万种植物可食用,其中可供大规模栽培的约有150余种,而迄今被人类广泛利用的仅20多个物种,却已占世界粮食总产量的90%,仅小麦、水稻和玉米就提供了70%以上的粮食。可见,其中绝大多数物种还来不及被人类开发利用就将伴随着生物多样性的快速丧失而丧失。同样,人类生存需要的许多药物和工业原料也有赖于生物多样性。传统医药维护了发展中国家大约80%的人口的基本健康,仅中药就用到5100多个物种。在美国,40%以上的药物仍然依赖于植物、动物和微生物。另外,现存的和早期灭绝的生物支撑着当今的某些工业,如石油、天然气和煤炭

12、等就是数千万年前死亡生物的遗骸,木材、纤维、橡胶、造纸原料、天然淀粉、油脂等来自当今现存的生物。然而,伴随着生物多样性的不断丧失,其中许多药物和工业原料都会减少或消失。2、引起水土流失、滑坡和泥石流我们知道,不同的生态类型,保持水土的能力也不同。据中国科学院西北水土保持研究所观测:在降雨量为346毫米时,每公顷林地的泥沙冲刷量为60公斤,草地为93公斤,农耕地为3570公斤,而农闲地高达6750公斤。可见,生物多样性越丰富其水土保持能力越强。然而,由于不合理人类活动的干扰所导致的生物多样性丧失致使全球每年约250亿吨土壤流失,其中我国就约50亿吨,相当于全国耕地剥去1厘米厚的肥土层(形成1厘米

13、厚的土壤需要几百年时间,损失的N、P、K养分含量相当于4000多万吨标准化肥。目前,我国的水土流失面积已达160多万平方公里,占国土面积的1/6。此外,生物多样性的丧失还会引起滑坡和泥石流。例如:50年代四川的森林覆盖率达30%,有泥石流的县只有16个;80年代森林覆盖率降到13%,有泥石流的县增加到100多个。1981年陕西南部调查表明,森林覆盖率为31.6%的巴山区仅360多处滑坡,而森林覆盖率为18.5%的代家坝就达2900多处滑坡。物种的多样性影响生态系统的生产力及其功能,当一个生态系统的物种多样性发生变化时,生态系统对污染的吸收和分解、土壤肥力和小气候的维持、水的净化以及其他功能同样

14、也发生变化15 ,16。最近的研究4表明:随着区域生物多样性的下降植物生产力也随之下降;随着生物多样性的丧失生态系统抵抗干旱等灾害的能力下降;生物多样性的下降引起土壤氮水平、水分利用、植物生产力、病虫害等生态过程更加不稳定。随着植物多样性的下降,草地稳定性和生物多样性也急剧下降。当植物种类从25种减少到5种或更少时,草地抗干旱能力下降;并且总生物量下降4倍多,结果草地对干旱更加敏感,恢复其原有生产力所需时间更长17,18。3、导致土地沙漠化土地沙漠化是一项全球性重大自然灾害,它是在人类破坏了生物多样性的条件下产生和蔓延的。例如,美国中西部大平原过去是林草茂密、土壤肥沃之地,因19世纪的无节制开

15、垦,导致了生物多样性丧失,破坏了生态平衡。致使本世纪30年代以后连续发生“黑风暴”,造成2000万公顷农田弃耕。1993年5月5日在我国西北地区发生的特大“黑风暴”也是同样的道理,造成数十人死亡和5亿多元的直接经济损失,目前,全球沙漠化面积已达35.8亿公顷,占全球陆地面积的1/4,涉及到89个国家和地区(其中发达国家8个,发展中国家81个,影响到世界1/6的人口,每年造成的全部损失约12100亿美元。我国沙漠化面积为20.1万平方公里,年扩大面积达2100平方公里,危及到我国400万公顷农田和467万公顷草场,每年造成的全部损失约783918亿元。4、CO2增多导致全球气候变暖植物通过光合作

16、用每天都在不停地吸收大量的CO2并释放出大量的O2,据测算,1公顷阔叶林每天可吸收1吨的CO2。这对于全球生物的生存和减缓气候的变暖有着相当关键的作用。然而,今天的CO2却增多了,从工业化前的280PPm增加到1990年的353PPm,预计到2030年,将增至450PPm。CO2及其它温室气体浓度的增加将导致全球气候变暖。估计到2030年全球的气温将增加24.2,从而给人类带来巨大的灾难。CO2浓度增加的原因除了主要来自燃烧煤和石化燃料之外,还与生物多样性丧失有关,待别是与毁林和烧林有关。据估计,毁林输出的CO2达到425亿吨,而石油燃烧为56亿吨。所以我们必须保护全球的生物多样性,特别是热带

17、雨林,这将对减缓全球气候变暖有着至关重要的作用。许多社区过去几十年来经历了越来越多的自然灾害。例如,红树林和珊瑚礁是优良的自然防洪防风缓冲地带,它们的损失使得沿海社区遭受日益严重的水在。这些都是气候脆弱性的相关表现。5、降低了清洁环境的作用 在分解有机废物方面,生物发挥重要作用,同时还可以分解许多潜在病原体。 粗 略估算全球每年产生有机物废物约 1 300 ×108t19,各种土壤微生物象生产线工 人一样加工特殊的化合物,摄取有机废物中化学健能并使之沿着食物链传递。许 多工业废品,包括肥皂,去污剂、杀虫剂、石油、酸和纸,如果其浓度没超过系统的 承载能力,都能通过各种生物有机体解毒和分

18、解。各种植物不仅是人类食物和药 材的来源,还是净化空气,制造氧气的天然“氧吧” 。通过光合作用和呼吸作用与大 气交换 CO2 和 O2,使大气中 CO2 和 O2 的动态平衡得以维持；如果没有植物的光 合作用，大气中的 O2 含量可能会逐渐下降并最终消耗殆尽。有些植物还可以减 少空气中硫化物、氮化物、卤素等有害物质的污染,滞留和滤过粉尘,1km2 阔叶林 可以吸收 SO288.165kg、滞尘 10.11t20。当前地球上的极端气候事件的不断出现 都在一定程度上与大片草地和森林的破坏有关。 生物多样性是人类生存环境的伟大清洁工。 它能吸收和分解环境中的大部分 废物和污染物。如邻近都市的湿地是有

19、效的天然污水处理中心,起到高效氧化塘 的作用。森林具有吸尘、过滤、杀菌、净化空气和水源的作用。如 1 平方米的榆 树叶面一昼夜能滞留 3.39 克灰尘;1 立方米的空气中,林外有 34 万个细菌,而林内 却只有 300 一 400 个,闹市区每立方米空气中的细菌含量比绿化区可以高出 7 倍 之多。可见,生物多样性起着消减污染、美化环境的重要作用。然而,今天快速丧 失的生物多样性却把这种清洁作用降低了,使人类社会面临着严峻的挑战。 在清洁水方面， 森林的不断丧失和流域的破坏，减少了生活和农业用水的质 量和可得性。在纽约市为例，与建立并经营水过滤设施相比，通过保护生态系统 确保持续提供情节饮水据哟

20、高得多的成本效益。 6、其他潜在的影响 生物多样性还具有游乐、美学、文化、教育和科学研究等诸多方面的社会 精神价值,并成为旅游业和科学研究中的一大领域。例如,全球每年因自然观光性 质的旅游就创造 120 亿美元的税收,同时有数十万科学家在研究和保护生物多样 性,并给人类留下了宝贵的科学遗产。 随着时间的推移 ,生命多样性的最大价值可 能还在于为人类提供适应当地和全球变化的机会。基因、物种、生态系统未知的 潜力展现出一个永无休止的、 不可估量的但肯定是很高价值的生物学前沿。 然而, S. Li. Biodiversity en2 hances ecosystem reliabilityJ .Nature,1997,390: 507509. 17 Tilman D,J A Downing.草地生物多样性与稳定性J .自然,1994 ,36