物种多样性研究进展2014

1、讲座：物种多样性保护研究中的讲座：物种多样性保护研究中的若干问题若干问题赤斑羚赤斑羚毛冠鹿毛冠鹿滇金丝猴滇金丝猴物种多样性保护研究中的若干问题物种多样性保护研究中的若干问题一一 物种在生物多样性保护中的地位物种在生物多样性保护中的地位二二 物种多样性及其影响因素物种多样性及其影响因素三三 物种保护的优先原则物种保护的优先原则四四 物种多样性的保护物种多样性的保护三三 物种多样性的变化与维持物种多样性的变化与维持四四 物种保护的优先原则物种保护的优先原则五五 物种多样性的保护物种多样性的保护物种是生物多样性的表现形式物种是生物多样性的表现形式尽管生物多样性包括了遗传多样性、物种多样性尽管生物多样

2、性包括了遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次，但是遗传多样性和生态和生态系统多样性三个层次，但是遗传多样性和生态系统多样性并不像物种多样性那样直观和易于度量。系统多样性并不像物种多样性那样直观和易于度量。因此因此生物多样性的丰富程度通常以物种数来表达。生物多样性的丰富程度通常以物种数来表达。物种、特有物种、珍稀物种及其分布形式均被用来物种、特有物种、珍稀物种及其分布形式均被用来作为表示某一地区生物多样性的重要指标。作为表示某一地区生物多样性的重要指标。该地区的生物多样性是否亟待保护也取决于其物种该地区的生物多样性是否亟待保护也取决于其物种的生存状况和受威胁的程度。的生存状况和受威胁的

3、程度。人们认识生物多样性首先是从物种多样性开始的。人们认识生物多样性首先是从物种多样性开始的。物种是生物多样性研究的主要对象物种是生物多样性研究的主要对象在物种多样性水平上在物种多样性水平上: :研究物种的分类、分布、起源与进化。研究物种的分类、分布、起源与进化。在遗传多样性水平上：在遗传多样性水平上：研究物种内不同个体间和物种间研究物种内不同个体间和物种间遗传物质的差异遗传物质的差异及这种差异及这种差异在生物进化中的意义，由此推测物种进化的途径与速度。在生物进化中的意义，由此推测物种进化的途径与速度。在生态系统多样性的水平上在生态系统多样性的水平上研究生态系统内各种间的相互关系，物种与非生物

4、因子间的研究生态系统内各种间的相互关系，物种与非生物因子间的关系。关系。? 离开了物种离开了物种, ,生物多样性的研究将无法进行。生物多样性的研究将无法进行。三三 物种多样性变化与维持物种多样性变化与维持物种多样性的变化（无论是增加还是减物种多样性的变化（无论是增加还是减少），都会引起群落结构的变化，也必然少），都会引起群落结构的变化，也必然引起群落的动态变化。引起群落的动态变化。 由于人类对资源无节制的索取，致使许多物种由于人类对资源无节制的索取，致使许多物种处于不断减少、濒危、直至灭亡。处于不断减少、濒危、直至灭亡。这个变化过程包含这个变化过程包含遗传多样性（遗传多样性（genetic d

5、iversitygenetic diversity）；）；物种多样性物种多样性(species diversity)(species diversity)；生态系统多样性生态系统多样性(ecosystem diversity)(ecosystem diversity)；以及；以及景观多样性景观多样性(landscape diversity)(landscape diversity)的变化。的变化。1 1、物种多样性减少的原因、物种多样性减少的原因（1 1）自然淘汰）自然淘汰自然界的所有物种都有它发生、发展、衰老、死自然界的所有物种都有它发生、发展、衰老、死亡的过程。这个过程是自身的生物学特性及

6、系统亡的过程。这个过程是自身的生物学特性及系统发生的历史必然发生的历史必然, , 这就是正常绝灭过程。这就是正常绝灭过程。物种除正常灭绝外，还有由于生存条件的变更物种除正常灭绝外，还有由于生存条件的变更和破坏，气候变迁和灾变事件等导致的物种灭和破坏，气候变迁和灾变事件等导致的物种灭绝。绝。 在地质历史的化石记录中有在地质历史的化石记录中有9 9次高灭绝率时期，次高灭绝率时期，其中奥陶纪、泥炭纪、二叠纪、三叠纪和白垩其中奥陶纪、泥炭纪、二叠纪、三叠纪和白垩纪堪称自然大灭绝的例证。纪堪称自然大灭绝的例证。 （2 2）人类经济活动的干扰）人类经济活动的干扰由于人类活动导致的生境片断化、生境退化等，由

7、于人类活动导致的生境片断化、生境退化等，其中对生物多样性下降威胁最大的是生境的丧其中对生物多样性下降威胁最大的是生境的丧失。因此，保护生物多样性最关键的是保护物失。因此，保护生物多样性最关键的是保护物种赖以生存的生活环境。种赖以生存的生活环境。 生境片断化所形成的生境破碎，使得一个大种生境片断化所形成的生境破碎，使得一个大种群被分割成许多比较小的种群斑块。群被分割成许多比较小的种群斑块。小种群会发生以下后果：小种群会发生以下后果：(1)(1)小种群对灭绝的敏感程度高于大种群；小种群对灭绝的敏感程度高于大种群；(2)(2)小种群对种群遗传退化的影响很大，近亲繁小种群对种群遗传退化的影响很大，近亲

8、繁殖增加了遗传基因的同质性，会使有害隐性基殖增加了遗传基因的同质性，会使有害隐性基因表达的机会增加，异质性变小，降低了适应因表达的机会增加，异质性变小，降低了适应环境的能力，致使在环境发生突然变化时，存环境的能力，致使在环境发生突然变化时，存活的机会减少活的机会减少。 2、物种多样性减少产生的生态效应、物种多样性减少产生的生态效应 （1 1）. .影响生态系统的稳定性影响生态系统的稳定性 不同物种在生态系统中的地位不同，某些物种不同物种在生态系统中的地位不同，某些物种的减少会影响到生态系统的稳定性。的减少会影响到生态系统的稳定性。 一般，对一个生态系统所造成影响的大小取决一般，对一个生态系统所

9、造成影响的大小取决于所增加或减少的物种在该生态系统功能过程于所增加或减少的物种在该生态系统功能过程中的作用或地位。中的作用或地位。 （2 2）影响生态系统的生产力）影响生态系统的生产力 生物多样性极为丰富的生态系统能够保持土壤生物多样性极为丰富的生态系统能够保持土壤肥力的理想结构，一旦将这一多样性的生态系肥力的理想结构，一旦将这一多样性的生态系统转变为单一的人工生态系统，土壤肥力急速统转变为单一的人工生态系统，土壤肥力急速下降，直至全部丧失其生产力。下降，直至全部丧失其生产力。 （3 3）. .对气候变化的影响对气候变化的影响生物多样性在基因与物种水平的改变会导致生物多样性在基因与物种水平的改

10、变会导致生态系统的结构、功能，及其与水、碳、氮生态系统的结构、功能，及其与水、碳、氮等生物地球化学循环相互作用的改变，进一等生物地球化学循环相互作用的改变，进一步影响到地区或全球的气候。步影响到地区或全球的气候。例如例如, ,森林可以固碳、调节气候，而森林的减森林可以固碳、调节气候，而森林的减少必定会减弱固碳、释氧的作用，导致大气少必定会减弱固碳、释氧的作用，导致大气湿度和温度的改变，从而影响当地和全球的湿度和温度的改变，从而影响当地和全球的气候。气候。四四物种保护的优先原则物种保护的优先原则怎样利用有限的资源、人力、经费及土地或水域怎样利用有限的资源、人力、经费及土地或水域保护尽可能多的物种

11、多样性？保护尽可能多的物种多样性？如何测度某一地区的物种多样性？如何测度某一地区的物种多样性？一些物种是否比其他物种更值得保护一些物种是否比其他物种更值得保护？怎样尽量利用数量有限的保护区尽可能多地怎样尽量利用数量有限的保护区尽可能多地保护物种多样性？保护物种多样性？（2 2）IUCN IUCN 濒危物种等级定义濒危物种等级定义 灭绝灭绝（EXEX ） 野生灭绝（野生灭绝（EWEW ）极危极危（CRCR ）濒危濒危 （ENEN ）易危易危 （VUVU ） 低危（低危（LRLR ） 数据不足（数据不足（DDDD ） 未评估（未评估（NENE ）IUCN：世界自然：世界自然保护联盟保护联盟（2 2

12、）IUCN IUCN 濒危物种等级定义濒危物种等级定义灭绝灭绝（EXEX ）最后的个体已经死亡。最后的个体已经死亡。野生灭绝（野生灭绝（EWEW ）仅生活在栽培和圈养条件下或仅作为一个或多个仅生活在栽培和圈养条件下或仅作为一个或多个驯化种群，远离其过去的分布区生活。驯化种群，远离其过去的分布区生活。IUCN：世界自然保护联盟：世界自然保护联盟（2 2）IUCN IUCN 濒危物种等级定义濒危物种等级定义? 极危极危 （CRCR ）在野外随时灭绝的几率极高。在野外随时灭绝的几率极高。? 濒危濒危 （ENEN ）未达到极危，但在不久的将来野生灭绝的几率很高。未达到极危，但在不久的将来野生灭绝的几率

13、很高。? 易危易危 （VUVU ）未达到极危或濒危，但在未来野生灭绝的几率较高未达到极危或濒危，但在未来野生灭绝的几率较高。（2 2）IUCN IUCN 濒危物种等级定义濒危物种等级定义 低危（低危（LRLR ）经评估不符合列为极危濒危或易危任一等级的标准。经评估不符合列为极危濒危或易危任一等级的标准。可分为可分为3 3 个亚等级：个亚等级：依赖保护依赖保护接近受危接近受危略需关注略需关注（1 1 1 1）种群数量；）种群数量；）种群数量；）种群数量；（2 2 2 2）种群分布区或占有面积；）种群分布区或占有面积；）种群分布区或占有面积；）种群分布区或占有面积；（3 3）种群成熟个体估计数；）

14、种群成熟个体估计数；）种群成熟个体估计数；）种群成熟个体估计数；（4 4 4 4）未来）未来）未来）未来野生灭绝的几率。野生灭绝的几率。野生灭绝的几率。野生灭绝的几率。IUCN 濒危物种的等级濒危物种的等级标准标准（参考资料）（参考资料）极危极危CR 、濒危濒危EN 、易危易危VU 物种物种中国濒危动物红皮书中国濒危动物红皮书采用的物种濒危等级采用的物种濒危等级A A、野生绝迹、野生绝迹( Ex )( Ex )B B 、绝迹、绝迹( Et )( Et )C C 、濒危、濒危( En )( En )DD 、渐危、渐危( V )( V )E E 、稀有、稀有( R )( R )F F、不定、不定(

15、 I )( I )内蒙古一级保护动物内蒙古一级保护动物豹、虎豹、虎 、雪、雪豹豹 、貂、貂熊、熊、梅花鹿梅花鹿、蒙古野马、野骆驼、蒙古野马、野骆驼、蒙古野驴蒙古野驴 、斑嘴鹈鹕、斑嘴鹈鹕、白鹳、黑鹳、中华秋沙鸭、白尾海雕、游隼、白鹳、黑鹳、中华秋沙鸭、白尾海雕、游隼、丹顶鹤、白鹤、白头鹤、白枕鹤丹顶鹤、白鹤、白头鹤、白枕鹤（4 4）物种濒危机制的研究）物种濒危机制的研究生态因子及其变化对于濒危物种作用的程度；生态因子及其变化对于濒危物种作用的程度；物种物种进化史、生活史以及遗传多样性水平进化史、生活史以及遗传多样性水平与物种濒危与物种濒危和绝灭的关系；和绝灭的关系；提出物种濒危的评价指标（生态

16、学、生殖生物学和提出物种濒危的评价指标（生态学、生殖生物学和种群遗传学），为濒危物种的保护提供指导性原则。种群遗传学），为濒危物种的保护提供指导性原则。物种濒危机制物种濒危机制及其基于科学研究基础上的及其基于科学研究基础上的保护原理和策略的制定保护原理和策略的制定是当今生物多样性保护是当今生物多样性保护的核心问题之一。的核心问题之一。3 3关键种（关键种（ keystone specieskeystone species ）（1 1 ） 关键种定义关键种定义关键种定义（关键种定义（ 1 1）一些物种，由于它们在营养结构上的地位，一些物种，由于它们在营养结构上的地位，例如生产食物资源或其他的交互

17、作用，在群落例如生产食物资源或其他的交互作用，在群落结构中扮演着异乎重要的角色，这些物种被结构中扮演着异乎重要的角色，这些物种被称为关键种。称为关键种。关键种定义（关键种定义（2 2）物种在生态系统中所居的地位不同，一些物种在生态系统中所居的地位不同，一些珍稀、特有、庞大的物种，对其他物种具有与珍稀、特有、庞大的物种，对其他物种具有与其生物量不成比例的影响，在维护生物多样性其生物量不成比例的影响，在维护生物多样性和系统稳定性方面起着重要作用。和系统稳定性方面起着重要作用。如果他们消失或被削弱，整个生态系统可能如果他们消失或被削弱，整个生态系统可能要发生根本性变化，这些种称为关键种。要发生根本性

18、变化，这些种称为关键种。关关键键种种的的可可视视表表达达上图中的上图中的斜线表示物种对群落的总影响与它们的斜线表示物种对群落的总影响与它们的丰富度成比例。丰富度成比例。图中关键种包括：图中关键种包括：淡水鲈鱼（淡水鲈鱼（B B ）、海星（）、海星（P P）食肉海螺（）食肉海螺（C C ）海獭（）海獭（ O O ）这些物种在其群落中所起的作用超出其应有的比例。这些物种在其群落中所起的作用超出其应有的比例。图中优势种包括：图中优势种包括：珊瑚（珊瑚（CrCr）、牧草（）、牧草（GG ）、树（）、树（ T T ）它们在群落中生物量占优势，但不是超乎比例的重要。它们在群落中生物量占优势，但不是超乎比例

19、的重要。3 3、关键种的类型、关键种的类型关键种的鉴定目前比较成功的研究多在关键种的鉴定目前比较成功的研究多在水域生态系统，而陆地生态系统的成功实例水域生态系统，而陆地生态系统的成功实例相对较少相对较少( ( MengeMenge 等等 ,1994 ) ,1994 ) 。依功能或作用不同，将关键种分为依功能或作用不同，将关键种分为7 7类。类。表表1 1 关键种的类型关键种的类型粘液瘤菌、采采蝇粘液瘤菌、采采蝇抑制捕食者、抑制捕食者、食草动物竞争者食草动物竞争者3 3 病原体和病原体和寄生物寄生物大象、兔子大象、兔子抑制竞争者抑制竞争者2 2 食草动物食草动物海洋：海獭、海胆海洋：海獭、海胆陆

20、地：依大小选择性陆地：依大小选择性采食种子的动物采食种子的动物抑制竞争者抑制竞争者1 1 捕食者捕食者实实 例例作用方式作用方式关键种关键种类类 型型粘液瘤菌、采采蝇粘液瘤菌、采采蝇抑制捕食者、抑制捕食者、食草动物竞争者食草动物竞争者3 3 病原体和病原体和寄生物寄生物大象、兔子大象、兔子抑制竞争者抑制竞争者2 2 食草动物食草动物海洋：海獭、海胆海洋：海獭、海胆陆地：依大小选择性陆地：依大小选择性采食种子的动物采食种子的动物抑制竞争者抑制竞争者1 1 捕食者捕食者实实 例例作用方式作用方式关键种关键种类类 型型固氮菌、菌根真菌分解者固氮菌、菌根真菌分解者影响养分影响养分传输速率传输速率7 7

21、 系统过程系统过程调控者调控者兔子、地鼠、白蚁、河狸、兔子、地鼠、白蚁、河狸、河马河马物理干扰物理干扰6 6 掘土者掘土者关键的共生种依赖的植物关键的共生种依赖的植物资源传粉者、传播者。资源传粉者、传播者。有效的繁殖有效的繁殖5 5 共生种共生种演替中的物种更替，例如演替中的物种更替，例如森林中的优势树种和杂草。森林中的优势树种和杂草。抑制竞争者抑制竞争者4 4 竞争者竞争者实实 例例作用方式作用方式关键种关键种类型类型固氮菌、菌根真菌分解者固氮菌、菌根真菌分解者影响养分影响养分传输速率传输速率7 7 系统过程系统过程调控者调控者兔子、地鼠、白蚁、河狸、兔子、地鼠、白蚁、河狸、河马河马物理干扰

22、物理干扰6 6 掘土者掘土者关键的共生种依赖的植物关键的共生种依赖的植物资源传粉者、传播者。资源传粉者、传播者。有效的繁殖有效的繁殖5 5 共生种共生种演替中的物种更替，例如演替中的物种更替，例如森林中的优势树种和杂草。森林中的优势树种和杂草。抑制竞争者抑制竞争者4 4 竞争者竞争者实实 例例作用方式作用方式关键种关键种类型类型表表1 1 关键种的类型（续）关键种的类型（续）（1 1）关键的捕食者）关键的捕食者示例示例A PaineA Paine 的海星去除实验：的海星去除实验：在北美海岸潮间带岩石群落中，海星以捕食在北美海岸潮间带岩石群落中，海星以捕食无脊椎动物为生。无脊椎动物为生。去除海星

23、后发现，贻贝就会独占这一空间，去除海星后发现，贻贝就会独占这一空间，并把附着在这里的其它无脊椎动物和藻类全部并把附着在这里的其它无脊椎动物和藻类全部排除掉。排除掉。海星的捕食作用可以消除贻贝的竞争优势，海星的捕食作用可以消除贻贝的竞争优势，使得其他物种得以生存。使得其他物种得以生存。贝属动物、蜗牛及其它的礁岩海岸栖息物种贝属动物、蜗牛及其它的礁岩海岸栖息物种的丰富度在海星存在时为的丰富度在海星存在时为1515种；而捕食性海星种；而捕食性海星消失后，减至消失后，减至8 8种。种。因此海星被认为是一种关键的捕食者。因此海星被认为是一种关键的捕食者。示例示例B B大量捕食海胆的海獭似乎是另一种关键的

24、大量捕食海胆的海獭似乎是另一种关键的捕食者。在捕食者。在2020世纪初，由于对其毛皮的需求，世纪初，由于对其毛皮的需求，海獭种群数量开始下降，海胆种群迅速扩展，海獭种群数量开始下降，海胆种群迅速扩展，海藻和巨藻被过度利用。在有些地方海胆有效海藻和巨藻被过度利用。在有些地方海胆有效地毁坏了全部的巨藻，使得其中的其他动植物地毁坏了全部的巨藻，使得其中的其他动植物物种的多样性降低。物种的多样性降低。海獭的重新引入扭转了这一局面，巨藻床开始海獭的重新引入扭转了这一局面，巨藻床开始恢复（恢复（K rebs 1988K rebs 1988）。）。（2 2）关键的食物资源种）关键的食物资源种Terborgh

25、Terborgh（19861986）描述了关键种的另一种类型：）描述了关键种的另一种类型：关键的食物资源种关键的食物资源种。在中南美的热带森林中生活着多种不同动物，包括在中南美的热带森林中生活着多种不同动物，包括多种灵长类，蝙蝠，鸟类和有袋类等，这些动物种群多种灵长类，蝙蝠，鸟类和有袋类等，这些动物种群依存于各种依存于各种水果和种子的植物储量水果和种子的植物储量。该生态系统每年都有一个约该生态系统每年都有一个约3 3个月长的食物淡季，个月长的食物淡季，在这段时间内，食物的产量降至低于消耗需求的水平。在这段时间内，食物的产量降至低于消耗需求的水平。大多数动物必须进行迁移或拓展它们日常的食谱。大多

26、数动物必须进行迁移或拓展它们日常的食谱。低于植物物种多样性低于植物物种多样性 1% 1% 的的无花果、花蜜和无花果、花蜜和一些水果成为关键资源种一些水果成为关键资源种，因为它们几乎支持，因为它们几乎支持了整个以果实为食的动物群落度过食物匮乏的了整个以果实为食的动物群落度过食物匮乏的时期。时期。若没有这些少数的植物资源种，以果实为食若没有这些少数的植物资源种，以果实为食的动物群落在食物淡季的生存将有更多的困难。的动物群落在食物淡季的生存将有更多的困难。（3 3）关键的栖息地改造者）关键的栖息地改造者河狸可以河狸可以建造妨碍鱼类运动的堤坝建造妨碍鱼类运动的堤坝，水坝不仅改变，水坝不仅改变水流速度，

27、阻碍河水的自由流动，创造出平静的池塘水流速度，阻碍河水的自由流动，创造出平静的池塘和湖泊，而且还改变了很多其他的栖息地特征，包括和湖泊，而且还改变了很多其他的栖息地特征，包括营养物质的动态、沉降的速度，河道的地形以及生物营养物质的动态、沉降的速度，河道的地形以及生物地化循环地化循环 。此外河狸通过毁灭大面积的陆地森林还改变了陆地此外河狸通过毁灭大面积的陆地森林还改变了陆地种群和两栖类种群栖息地的可用性，同时为水生物种种群和两栖类种群栖息地的可用性，同时为水生物种和半水生物种创造生存的机会和半水生物种创造生存的机会. .河狸从根本上改变了水生系统的特征，它通过改造河狸从根本上改变了水生系统的特征

28、，它通过改造栖息地而成为关键种。栖息地而成为关键种。非洲象是一种主要取食各种木本植物，辅食各种非洲象是一种主要取食各种木本植物，辅食各种草类的食草动物。它以灌木或小树为食时通常会剥光草类的食草动物。它以灌木或小树为食时通常会剥光树皮，折断树枝，有时甚至将整棵树连根拔起。树皮，折断树枝，有时甚至将整棵树连根拔起。（4 4）关键的微生物）关键的微生物例如，菌根与多种树的根系有关，它能增强例如，菌根与多种树的根系有关，它能增强植物吸收土壤中矿物质的能力，对于树木生长植物吸收土壤中矿物质的能力，对于树木生长和生产力都十分重要，并且可以产生抗生素，和生产力都十分重要，并且可以产生抗生素，保护树根免受传染

29、病的侵害。保护树根免受传染病的侵害。在热带许多树种对菌根菌有很强的依赖性；在热带许多树种对菌根菌有很强的依赖性；菌根菌对于温带的植物也很重要，尤其是菌根菌对于温带的植物也很重要，尤其是对于裸子植物的生存。对于裸子植物的生存。在大规模的农业活动和自然干扰后，由于在大规模的农业活动和自然干扰后，由于土壤中缺乏适当的真菌，会严重影响重新造林。土壤中缺乏适当的真菌，会严重影响重新造林。 在广西龙川大青山在广西龙川大青山见到苏铁在野外直接见到苏铁在野外直接长在石灰岩上。苏铁长在石灰岩上。苏铁根部共生的藻类分解根部共生的藻类分解石灰岩，使之释放出石灰岩，使之释放出苏铁生长所需的养分。苏铁生长所需的养分。

30、表表1 1 关键种的类型关键种的类型粘液瘤菌、采采蝇粘液瘤菌、采采蝇抑制捕食者、抑制捕食者、食草动物竞争者食草动物竞争者3 3 病原体和病原体和寄生物寄生物大象、兔子大象、兔子抑制竞争者抑制竞争者2 2 食草动物食草动物海洋：海獭、海胆海洋：海獭、海胆陆地：依大小选择性陆地：依大小选择性采食种子的动物采食种子的动物抑制竞争者抑制竞争者1 1 捕食者捕食者实实 例例作用方式作用方式关键种关键种类类 型型粘液瘤菌、采采蝇粘液瘤菌、采采蝇抑制捕食者、抑制捕食者、食草动物竞争者食草动物竞争者3 3 病原体和病原体和寄生物寄生物大象、兔子大象、兔子抑制竞争者抑制竞争者2 2 食草动物食草动物海洋：海獭、海胆海洋：海獭、海胆陆地：依大小选择性陆地：依大小选择性采食种子的动物采食种子的动物抑制竞争者抑制竞争者1 1 捕食者捕食者