生物多样性公开课件

第15章应用生态学

第一节生物多样性及其保护一、什么是生物多样性?

联合国“生物多样性公约”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；这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性．”1.生物多样性的层次遗传多样性物种多样性生态系统多样性景观多样性遗传多样性指每个物种内基因和基因型的多样性.任何物种的个体都保持着大量的遗传类型,均是一个基因库.

遗传多样性包括分子、细胞和个体三个方面的遗传变异的多样性.

物种多样性指物种水平的多样性.一个地区物种的多样化,可以从分类学、生物地理学角度开展研究物种多样性的规模、形成、演化,物种多样性受威胁的现状及保持物种的永续性等.

物种多样性编目生态系统多样性指生境类型与生物群落多样性和生态过程的多样性.生境多样性主要指地形、地貌、气候、水文等无机环境;生物群落多样性是群落组成、结构和功能的多样性;生态过程指生态系统组成、结构和功能在时间、空间上的变化,主要包括物种流、能量流、物质循环、生物间的竞争、捕食、寄生等.景观多样性指不同类型的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化与变异性.景观是大尺度系统,要素有斑块patchness

廊道corridor和基质matrix.斑块是最小的均质单元,其大小、数量、形状和起源对景观多样性有重要意义;廊道是联系斑块成线形或带状的纽带;基质是景观中面积较大连续性高的部分,往往形成景观的背景.地球表面的景观多样性是人类与自然综合作用的结果.斑块斑块2.全球物种数目(Heywoodetal.1995)类群

已描述数(万种)

估计数(万种)病毒0.440细菌0.4100真菌7.2150原生动物4.020藻类4.040高等植物27.032线虫2.540甲壳动物4.015蜘蛛类7.575昆虫95.0800软体动物7.020脊椎动物4.55其他11.525总计

175.0

1362

3.生物多样性的价值“生物多样性公约”明确，生物多样性归所在国所有．«Nature»(1997)估计，生物多样性每年为人类创造了约33X104亿美元的巨大价值，美国为3X104亿美元，中国约4.6X104亿美元(据中国生物多样性国情研究报告,1994).BiodiversityAgricultureproducts,foodMedicine,drugsFuels,fibers,shelter,energyIndustrialmaterialsEthical,aesthetic,religionEcological(weather,air)生物多样性与人类活动的关系

«环境项目和评价指南»

(经济合作与发展组织OECD,1995)关于生物多样性价值估价框架使用价值：

直接使用价值－－指直接利用的资源，如木材、粮食、药材、纤维、能源、野味、旅游等，以及利用这些资源做成产品；

间接使用价值－－指生态系统的服务功能所带来的价值，如固定太阳能、净化空气、涵养水源、保护土壤、调节气候、促进元素循环、吸收分解污染物质等，还有文学、绘画等艺术资源．非使用价值:选择价值：指人类对生物多样性潜在用途的将来利用，包括直接利用、间接利用、选择利用和潜在利用．如在自然界寻找害虫天敌昆虫、抗生微生物、抗癌植物等．存在价值：指潜在的教育、科学价值,如维持生物进化;对未来人类的价值,以及人们对野生动物植物的关注，愿意捐献大笔经费确保它们的存在．如大熊猫、狮子、大象、野猪等．西方每年有几十亿美元捐献给环境和野生动植物保护组织．太平洋红豆杉(紫杉醇原料）红豆杉湿地生态系统二.关键种keystone-species

１定义:

一些珍稀、特有、庞大的对其它物种具有不成比例disproportionately影响的物种,在维护生物多样性和生态系统稳定中起重要作用,因其消失或削弱,整个生态系统就可能发生根本性变化,这样的种即关键种.２关键种类型：

关键捕食者keystonepredator

关键被捕食者keystoneprey

关键植食动物keystoneherbivore关键竞争者keystonecompetitor

关键互惠共生种keystonematualists

关键病原体keystonepaphogen

关键寄生物keystone

parasite

关键改造者keystonemodifier３关键种与优势种差异优势种多指多度占优势的种.关键种与优势种的区别在于它们的影响远大于多度所显示的．即关键种是一个对其所在生态系统产生巨大影响，这种影响相对于多度而言是很不成比例的种．(Poweretal.1996)三．冗余种speciesredundancyorecologicalredundancyWalker(1992)最早提出冗余种假说：群落中有些种是冗余的，它们被去除不会引起群落其他种丢失，也不会对生态功能发生大的影响．这并不意味着冗余种不必要，冗余是对生态系统的一种保险．

１铆钉假说river-popperhypothesisEhrlich&Ehrlich提出铆钉假说，他们把生态系统中的每个种比作飞机上的一个铆钉．任何一个种的消失都会导致生态系统的变故．２冗余假说

Walker指出，生态系统中物种的作用是不同的，有如司机、司售员和乘客．生态系统中的物种可分为不同的功能群Functionalgroup.同功能群物种有的生态位很相似，在食物网中功能位子相同，去除某一个或几个物种并不影响食物网的特征．近200个食物网研究发现，同群落中的捕食和被捕食种共享一个食物网结构，不涉及食物网中物种数．

上表是澳大利亚新南威尔士半干旱稀树草原维管束植物９个功能群的研究．重要的功能群都有深根高抗旱能力、高水利用率和长的种子寿命．一年生禾草和杂草展示着不同季节的生长格局．功能群中只一或几个关键种，大多数是“乘客”种；另有第三类种，目前对生态系统影响很小，当生态系统受破坏或环境恶化时，就会成为“司机”种．Walker(1995)强调，促使一个生态系统的灵活性，增加冗余种是很重要的，它不但抵御不良环境，还提供了进一步发展的机会．短时期看，冗余种似乎是多余的，但它是物种进化和生态系统继续进化的基础．经过在环境变化中长期发展，冗余种就可能变成优势种或关键种．因此，不能忽视冗余种的存在，应保护所有物种长期共存．

四．生物多样性的现状、危机和原因1.现状和危机野生动植物的物种、遗传及相关的生态系统多样性下降；物种的局部灭绝（哺乳动物和鸟类的比例最高〕；生境丧失和破碎化；外来种入侵、环境污染、全球变化等．生物多样性丰富的绝大多数是发展中国家，由于经济和人口的压力，这些国家环境遭到破坏，生物多样性丧失严重。在过去的2亿年中，自然界每27年有一种植物从地球上消失；每世纪有90多种脊椎动物灭绝。随着人类活动的加剧，物种灭绝的速度不断加快，现在物种灭绝的速度是自然灭绝速度的1000倍．到2010年,地球物种的15%--20%将会消失。据哈佛大学生物学家Wilson估计，每年最少有5万种无脊椎动物，每天几乎有140种由于热带雨林破坏而灭绝。由于毁林，每年至少有1种鸟和哺乳动物或植物被灭绝。种内变异和整个自然生态系统的消失速度比物种灭绝速度更快。热带雨林比原有面积减少了一半，世界温带森林1/3已被砍伐，温带雨林已成为濒危生态系统。湿地、红树林、珊瑚礁等急剧消失。

自从生命在地球上形成以后，各种动物和植物就不断地生成和消失。新物种的生成和老物种的消失，本身是一种自然现象。可是，由于种种原因，目前地球上物种的消失速度大大加快，本来要过几百万年才会自然灭绝的物种，现在只要几十年就濒临绝种的危险。全球1/8鸟类濒临灭绝

国际鸟类保护组织«2004年世界鸟类状况»报告,全球1/8鸟类,即1211种面临灭绝.其中966种的数量不到1万只,502种的数量不到2500只,77种的数量不到50只.究竟是什么原因造成那么多动物和植物濒临绝种呢？2.物种濒危的自然原因

地质气候灾难竞争和捕食生物进化等地质史上已发生过6次自然大灭绝(Wilson,1989)原因：

地质变化和大灾变

地球又一次进入大灭绝时期 原因：人类活动当代物种灭绝速度比自然灭绝速度快100～1000倍．1个物种灭绝影响约50个物种的生存3.物种濒危的人为原因生态环境遭到侵犯和破坏环境污染外来物种的引入病毒和虫害的流传商业利益驱动下的滥捕、滥猎等人口的增长对生物资源无止境的索取，使生物资源破坏严重。首先是栖息地的丧失和片断化，全球各类生态系统遭到严重破坏使很多生物失去栖息地，片断化的森林被退化土地所围绕，损坏了森林维持野生生物种群生存和重要生态过程的能力；掠夺式的过度利用，过度采伐，滥捕乱杀，也是造成物种受威胁的原因；

环境污染，城乡工农业污水大量排放，大气污染特别是酸雨的危害，重金属以及难以降解的化学品富集于土壤，引起水域、大气和土壤污染，污染物沿着生态系统的食物链转移，使一些敏感物种种群数量减少或消失．海洋，特别是近海的海岸污染是物种减少的主要原因；

农业和林业的品种单一化，即在农业上为了达到更高的收获量，往往就种植单一的高产品种，许多古老的名贵品种正在绝迹．林业上，毁去物种丰富的林地，只种植单一树种，使各类生物失去原有栖息地．因此栽培植物、家养动物及其野生近缘种的遗传资源正面临严重威胁．外来种对地方种的威胁．任意引入外来种，特别是动物，这样往往导致整个或部分陆生植物或动物灭绝。全球气候变化、水坝和水库建设、围湖造田、新矿区开发以及各种自然灾害均威胁着陆生和水体的生物多样性。可见，生物多样性丧失的根本原因在于人口爆炸造成的资源、环境的破坏，即全球性的环境危机。反之，这些危机的解决也都与地球上的生物多样性有着密切的关系。五、我国生物多样性特点中国是生物多样性较高的国家，居世界第八位，北半球的第一位。

1.物种多样性高度丰富

植物区系的种类数有30000种，仅次于马来西亚（45000种)和巴西（40000种），居世界第三。其中：

苔藓植物106科，占世界科数的70%；

蕨类植物52科2600种，分别占世界科数的80%和种数的26%；

木本植物8000种，其中乔木约2000种；全世界裸子植物共12科71属750种，中国有11科34属240种；

针叶树的总种数占世界同类植物37.8%；

被子植物占世界总科、属的54%和24%．是世界上野生动物资源最丰富的国家：

陆栖脊椎动物约2340种，占世界的10%；

鸟类约占世界13%，其中雁鸭类全世界共有166种，中国有46种，占28%；全世界鹤类15种，中国有9种，占一半以上；

兽类449种，占世界兽类约11%，灵长类在中国至少16种；在40余个海洋生物门中，中国海几乎都有其组成种类，且所占比例很大。2.中国生物物种具高特有性拥有大量特有珍稀的物种和孓遗物种，如素有活化石之称的大熊猫、白鳍豚、水杉、银杉等；还有许多特有科属，分布局限在很小的特定生境中。3.生物区系起源古老中国古地理的优越环境成为古老物种赖以生存的避难所，或是新生孤立类群的发源地，许多古老物种都有明显的区域特征。4.经济物种异常丰富重要的野生经济植物3000多种，纤维类植物440余种，淀粉原料植物150余种，

蛋白质和氨基酸植物260种，油脂植物370余种，芳香油植物290余种．

药用植物5000余种．

用材树种300多种，还有树脂树胶类植物，橡胶类植物，鞣料植物等．

杀虫植物500种．

经济动物资源也极其丰富：有经济价值的鸟类330种，哺乳动物190种，鱼类60种．具经济价值的微生物：包括700种野生食用真菌，380种药用菌．野生动物具有肉用、毛皮、药用、观赏等多种价值；许多种野生动物进入养殖业，如蛇、龟、鳖、鹿、麝、熊、鼠、豹、鸵鸟、孔雀等。4.中国生物多样性受威胁现状

61%的野生生境丧失．

40%的生态系统严重退化．

15-20%的物种处于濒危状态．水体污染达80％以上，水生生态系统濒于解体．遗传多样性大量丧失．我国植物物种处于濒危状态者占全国植物种的15%--20%，即4000--50000种，估计在最近数十年中有5%的植物种被灭绝．大约398种脊椎动物濒危，占总数的7.7％．许多水域中，某些经济价值高的种和敏感种正逐步减少以至消失，大量的水生生物处于濒危或受威胁状态．如长江的“三鲟”、小黄鱼等。

2000年前中国的森林覆盖率达50%，如今约为13.8%,(包括人工林)。远低于世界平均水平（31.3%）．生态系统退化还表现在草原退化、农田土地沙化和退化、水土流失、沿海水质恶化、赤潮发生频繁，经济资源锐减和自然灾害加剧等。另外，中国的栽培植物资源正面临严重威胁，各农业区生态环境正遭到严重破坏，由于推广优良品种，许多古老的品种及其野生近缘种正在绝迹。野生稻大熊猫白暨豚（Bai-Ji)藏羚羊扬子鳄CrestedIbis(Nipponia

nippon)

凤头鹮东北虎银杉(Cathaya

argyrophylla)

金花茶红大马哈鱼很多物种未被定名即已灭绝，大量的基因丧失，不同类型的生态系统面积锐减，无法再现的基因、物种和生态系统正以人类历史上前所未有的速度消失，如果不立即采取有效措施，人类将