生物多样性研究综述

1、生物多样性研究综述摘要：指生了 20年以来，在全球开展了讨论和咨询， 确定了世界生物多样性保护的路线图。对生物多样性的概念和 生物多样性的内涵和价值、研究的历史背景和研究概况等方面 进行了综述，重点总结了国内外在生物多样性研究上所做的工 作和取得的进展，并对一些相关热点、难点、存在的问题和矛 盾以及采取的措施进行了探讨。关键词：生物多样性；价值；研究概况；综述1生物多样性的概念及意义生物多样性(biodiversity 或 biological diversity ) 一词，最初是由 Fisher和 W川iams (1943)在研究昆虫物种 -多度关系时提由的，但生物多样性这一术语及其内涵在全

2、球 范围内被人们广泛理解和接受还是20世纪80年代后期的事情，特别是1992年生物多样性公约的正式签署，使得人 们对生物多样性的关注度空前提高，生物多样性的研究与保护 更多的进入了实质性阶段。目前人们公认的生物多样性是指生 物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程 的总和，包括数以百万计的动物、植物、微生物和它们所拥有 的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统，是生命第1页共12页3个层次,3个层次,遗传多样性(Genetic diversity )遗传多样性指种内基因的变化，包括种内显著不同种群问 或同一种群内的遗传变异，也称基因多样性。种内多样性是物 种以上各水平多样性

3、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一个物种与其他物种及 其环境相互作用的方式。而且，种内的多样性是一个物种对人 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DNA勺理化性质紧密相关。物种多样性(Species diversity )物种是指遗传特征相似，能够繁殖由有生殖能力的后代的 一类生物。物种多样性是物种水平上的生物多样性。它是用一 定空间范围内物种数量和分布特征来衡量的。一般来说，一个 种的种群越大，它的遗传多样性就越大。但是一些种的种群增 加可能导致其他一些种的衰退，而使一定区域

4、内物种多样性减 少。估计全球生物种类在 200万到1亿种之间，而己被人类定 名或描述的物种一般认为是140170万种，绝大多数的物种尚未被发现和认识。生态系统多样性(Ecosystem diversity )第2页共12页生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程 的多样化，以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性(Mcneely, 1990)。生境主要指无机环境，生境多样性是生 物群落多样性甚至是整个生物多样性形成的基本条件。生物群 落多样性主要指群落的组成、结构和动态方面的多样性。生态 系统的类型变化也是生态系统多样性研究的重要内容。有些生 态系统有它的独特性，一旦遭到破坏，难

5、以恢复。在一定的区 域内，即使有相似的自然条件，也存在着多种多样的生态系 统。生物群落内部、群落之间以及与环境之间都存在极其复杂 的关系。2生物多样性对人类生存的重要价值(1)生物多样性是人类赖以生存的物质基础。生物资源 提供了地球人类生存的物质基础。其社会、伦理、文化和经济 价值，从人类社会诞生起就已经被人类逐渐认识。我们主要的食物都来自于对野生生物物种的驯化，例如：人类已利用了 大约5000种植物作为粮食作物，其中不到20种生物提供了世界绝大部分的食品。(2)许多野生动植物是珍贵的药材野生生物作为人类祖 先的医药宝库，使人类在抵抗疾病的过程中获得了生存的机 会。至今世界上的很多药物都是从动

6、植物或微生物中提取有效 成分。野生动植物有许多是工业的原料。生物多样性可为人类第3页共12页提供特殊的基因。多样的生物具有众多特殊的基因，如研究耐 寒抗病基因，可以培育动植物新品种，用以改善人类食品的品质和对生物的利用能力。(3)生物多样性的间接价值，生物多样性的间接价值主 要与生态系统的功能有关，如固定太阳能、调节水文、防止水 土流失、调节气候、吸收和分解污染物、贮存营养元素并促进 养分循环和维持进化过程等。3生物多样性研究产生的历史背景20世纪以来，由于工业的发展和人口的增加，人们对资 源的利用大大提高了，特别是对生物资源掠夺式的开发，加之 环境污染导致生物物种的锐减，己成为经济发展的制约

7、因素。 据统计，近200年来，地球上已有106种哺乳类动物和127种 鸟类灭绝；濒临灭绝的哺乳类动物有406种，鸟类有593种，爬行动物209种，鱼类242种，其他低等动物更不计其数。位 于地球赤道一带的热带雨林，是天然的动植物园，是地球的生 物宝库，被誉为“地球之肺”，但是全球的热带雨林现在正以 每分钟20hm2的速率减少，照此下去，不由 100年，全球的热 带雨林将荡然无存，大量珍稀生物也将随热带雨林的消失而灭 绝，生物多样性保护正遭受到严峻的挑战。面对如此严峻的形 势，人们逐渐认识到人类社会发展与自然之间相互协调的关 系，1948年由版的我们被掠夺的星球和1962年由版的第4页共12页寂

8、静的春天作为自然保护的先驱之作，唤起了人类对自己 生存的环境的关心。第二次世界大战以后，国际社会在发展经济的同时更加关 注生物资源的保护问题，并且在拯救珍稀濒危物种、防止自然 资源的过度利用等方面开展了很多工作。1948年，由联合国和法国政府创建了世界自然保护联盟（IUCN） o 1961年世界 野生生物基金会建立。 20世纪7080年代，召开了一系列有 关人类环境、自然资源保护和可持续发展的国际会议。1971年，由联合国教科文组织提由了著名的“人与生物圈计划”。1980年由IUCN等国际自然保护组织编制完成的世界自然保 护大纲正式颁布，该大纲提由了要把自然资源的有效保护与 资源的合理利用有机

9、结合起来的观点，对促进世界各国加强生 物资源保护工作起到了极大的推动作用，并由版了包括“我们 共同的未来”、“关心地球”等在内的纲领性文件，其中对生 物多样性保护给予了高度重视。20世纪80年代以后，人们在开展自然保护的实践中逐渐认识到，自然界中各个物种之间、 生物与周围环境之间都存在着十分密切的联系，因此自然保护 仅仅着眼于对物种本身进行保护是远远不够的，也难于取得理 想的效果，要拯救珍稀濒危物种，不仅要对所涉及物种的野生 种群进行重点保护，而且还要保护好它们的栖息地，或者说，第5页共12页 需要对物种所在的整个生态系统进行有效的保护。在这样的背 景下，生物多样性的概念便应运而生了。1992

10、年6月，在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发 展大会上通过了 “生物多样性公约”，包括我国在内的150多个国家和地区的首脑在公约上签字，并于1993年12月29日生效，该公约的签署标志着生物多样性的研究、保护和开发利 用进入了一个全新的发展阶段。20世纪以来，随着世界人口的持续增长和人类活动范围与强度的不断增加，人类社会遭遇 到一系列前所未有的问题，面临着人口、资源、环境、粮食和 能源等5大危机。这些问题的解决都与生态环境的保护与自然 资源的合理利用密切相关。4生物多样性的研究进展国际生物多样性科学研究规划国际生物多样性科学研究规划（ DIVERSITA0 ,是由6个 国际组织于1996年7月

11、提由，该计划提由了 5个核心研究计 划和5个特殊研究领域。其核心研究计划是：生物多样性对 生态系统功能的影响；生物多样性的起源、维持和变化； 系统学研究、生物多样性编目和分类；生物多样性的监察； 生物多样性保护、恢复和可持续利用。其特殊研究领域是： 土壤和沉积物中的生物多样性；海洋生物多样性；微生 物生物多样性；淡水的生物多样性；与生物多样性有关的第6页共12页 人文因素。该计划将生态系统的功能列为核心研究计划之首， 其他的4个核心研究计划都将围绕生物多样性对生态系统功能 的影响来开展，这一国际科学研究规划向我们展示了当前生物 多样性研究的热点及未来若干年的研究方向。遗传多样性的研究物种遗传多

12、样性的大小是长期进化的产物，是其生存和发 展的前提。对遗传多样性的研究始于19世纪中叶，达尔文物种起源中用大量资料和证据指由生物中普遍存在的变异 现象，并发现了大部分变异有遗传倾向，随着孟德尔遗传定律 的重新发现，遗传学家把遗传学定律应用于生物种群中，并对 自然种群中的遗传变异数量进行了广泛的研究。早期的遗传变 异研究主要在表型性状和染色体水平上进行，在染色体水平上 发现了大量植物自然种群中的变异，其中包括染色体结构的变 异。20世纪60年代，同工酶电泳技术的产生为检测遗传变异 提供了有力的工具，1969年，Parakash等提由把同一基因位 点的不同等位基因编码的一种酶的不同形式叫”等位酶(

13、Allozyme ) ”，将它从同功酶的概念中分离由来，等位酶谱 带与等位基因之间关系明确，其变化直接反应了DNA分子水平上的变化，使其成为一种十分有效的遗传标记，成为检测遗传 多样性最普遍的方法，是当前分子系统学研究中应用最为广泛 的手段。迄今为止，应用凝胶技术研究遗传变异已积累了丰富第7页共12页的资料，并建立起检测种群遗传分化、遗传多样性和基因流水 平的方法。20世纪80年代以来，分子生物学技术的快速发展 为遗传多样性检测提供了更直接、更精确的方法，即直接检测 DN珏身的序列变化。特别是聚合酶链式反应（ PCR技术的 由现及成熟，使 DN6析方法成为目前为止最有效的遗传分析 方法。在有关

14、遗传多样性的研究中，等位酶水平上的研究占了 很大比例，已建立起一整套数据处理和分析方法；DNRK平上的各种分析技术产生较晚，但由于其具有快速、灵敏、精确、 直接的优点，已逐渐被研究人员作为主要分析手段。利用分子 标记技术分析种群地理格局和异质种群动态，确定种群间的基 因流、确定个体间的亲缘关系等方面的研究成果也已有大量报 道。物种多样性的研究物种多样性的研究内容包括物种多样性的现状、物种多样 性的形成，演化及维持机制，种群生存力分析，物种的濒危状 况，灭绝速率及原因，物种多样性的有效保护与持续利用等。物种多样性编目是一项艰巨又急待加强的工作，是了解物 种多样性现状及物种特有程度的根本途径。目前

15、，世界上对物 种的估计甚至不能达到一个确定的数量级，具变化范围从500万到3000万种（Wilson , 1988）,甚至有 200万到1亿种（世界资源研究所，1992）;要弄清这些，需要大量的调查研第8页共12页究工作，中国从20世纪50年代起组织了多地区、大规模的生 物资源、区系、植被的综合考察，陆续由版了全国性和地区性 的植被专著，动物志，植物志和各种经济生物志，为中国物种 多样性编目打下较好的基础。对濒危、受威胁物种的濒危状况 和濒危机制、灭绝速率进行深入研究，为保护重点生物物种提 供最有力的依据，同时也提高了我们对物种灭绝过程和存活条 件的认识。美国1973年颁布濒危物种法令，开始致

16、力于 这方面的研究，我国从 20世纪80年代陆续开展了有关濒危植 物的解剖、生理、生殖、遗传和生态学研究，1993年起实施国家自然科学基金重大项目“中国主要濒危植物的保护生物学 研究”，对10种具代表性的濒危植物同时进行生态学、生殖 生物学、遗传多样性的研究，这是我国对濒危植物进行系统研 究的开始。当前，对濒危物种的研究只限于极少数物种，大多 数珍稀种、濒危种的研究还有待于广泛开展。生态系统多样性的研究生态系统多样性的研究内容包括生态系统的组成与结构， 生态系统多样性的维持与变化机制，生态系统多样性的调查、 编目和动态监测等。当前的热点主要有生物群落多样性的测 度、人类活动对生态系统多样性的影

17、响，生物多样性的长期动 态监测。第9页共12页人类活动对生态系统多样性的影响是生物多样性研究的核 心内容，己受到广泛关注，Dompka （1996）指由许多自然保护区因为人为干扰而被破坏。欧阳志云等（1999）以大熊猫为例，指由人为因素对野生动物生境的影响并提由了评价方法。生物多样性的动态监测活动从 20世纪80年代初开始，主要是 美国一些研究机构在南美洲开展的若干生物多样性动态监测项 目。我国在1950年以来，中科院已在全国建立了64个生态定位站，一直从事生态系统结构、功能、演替、物种消长等方面 的研究，取得了大量研究成果。近年来我国在生物多样性研究方面所做的工作应该说，人类对生物多样性重要

18、性的认识及对其采取保护 措施由来己久，但生物多样性作为一门正在形成的高度交叉的 学科，却不过是 20世纪90年代初的事情。1990年中国科学 院成立了生物多样性工作组（即后来的生物多样性委员会）。 1993年中国第一个全国性的生物多样性刊物生物多样性 创刊由版。在生物多样性的遗传、物种、生态系统乃至景观等 不同层次上，我国科学工己做了大量的研究工作，取得了许多 有价值的研究成果。对遗传多样性的研究集中在对蛋白质、 DN所口染色体多态性的测定上，涉及的对象主要是一些农作物 如水稻、油菜等，家畜如滇南小耳猪、黄牛等，有关的研究方 法主要包括 RFLP DN殍纹、RAPD PC啮技术及对氨基酸、第10页共12页 等位酶及染色体组型的分析。目前物种多样性的研究所占的比 例较大，主要是以莫一地理区域为单位（如自然保护区等）， 内容以区系组成为主。生态系统多样性的研究主要是在探讨生 境类型的差异及不同生境中生物群落在物种组成及多样性上的 变化。有关景观多样性的研究工作开展较少，一些学