生物多样性的概念、价值和保护-3小时教材课件

生物多样性的

概念、价值和保护解焱中国科学院动物研究所问题一什么是生物多样性？Thisisbiodiversity有问题吗？理解生物多样性的价值和重要性为什么要保护生物多样性？TheMilleniumEcosystemAssessmentModel文化多样性精神和宗教价值知识系统教育价值美学价值社会关系感知文化遗产价值休闲旅游文化功能初级生产泥炭积累氮循环水循环提供生境支持功能生态系统服务功能（千年生态系统评估，2005）食品和纤维淡水水能燃料药品观赏和环境用植物遗传基因库供给功能气候调节水资源调节侵蚀控制水质净化废弃物处理人类疾病控制生物控制调节功能直接经济价值生产使用价值（野外收获进入贸易市场）纸浆、树脂、松香、橡胶、木柴和木炭等燃料、木材、食品、布料和医药等通常可以在国家的经济统计资料，如GDP中体现直接经济价值生产使用价值1988~1996年间中国每年的商品木材生产量平均为6230×104m3。根据1999年进口原木的价格（每立方米1020元）计算，中国商品原木价值约每年635×108元。竹子90年代，中国每年生产约1000×104t竹竿和近200×104

t竹笋，总价值为57.9×108元。以竹子为主要原料的建筑板材，到1994年，其年产量达到225000m3，价值8.27×108元。间接经济价值间接价值包括：水土保持气候调节控制污染控制生物灾害种间关系休闲和生态旅游可更新能源Value(perhectare)0$2000$4000MangroveShrimpFarmCoastalProtection(~$3,840)TimberandNon-timberproducts($90)Fisherynursery($70)Net:$2,000(Gross$17,900lesscostsof$15,900)PollutionCosts(-$230)Lesssubsidies(-$1,700)Restoration(-$8,240)MangroveConversionPrivateNetPresentValueperhectareMangrove:$91ShrimpFarm:$200019871999PublicNetPresentValueperhectareMangrove:$1,000to$3,600ShrimpFarm:$-5,400to$200Source:MillenniumEcosystemAssessment;SathirathaiandBarbier2001Source:UNEP森林可以提高发电效率森林覆盖至少可使水力发电的效率提高10%~30%

（20%）森林相当于贡献了每年868亿kW/h的电力，相当于价值每年434亿元（以年发电量4340亿kW/h、每kW/h0.5元计）河流水流量与发电效率的关系图种间关系问题：种间关系为什么有价值？物种之间的生态交互作用是生态系统自我更新和维持能力的基础授粉或传播种子的媒介动物

控制病虫害的天敌动物分解枯枝落叶，加速土壤营养循环的动物农作物和昆虫授粉75%世界主要作物和80%开花植物都依赖于动物传粉。15%是由家养蜜蜂，80%是由野生蜜蜂和其他野生动物授粉。估计大约有25,000个种的蜜蜂，所有传粉动物的数量超过40,000种。仅美国的农业，估计一年的当地传粉者（非蜜蜂类）提供的传粉服务所获得的收益价值41亿美元。传粉动物对于全球所有主要依赖于传粉的作物的贡献价值估计超过540亿美元。

备择价值新药的发明食品：de-Coffee用于扩增DNA的多聚酶链式反应（PCR）技术是数十亿美元生物技术产业的最重要工具之一。其中基础的高温下稳定的酶最初是从黄石公园天然温泉特有的一种细菌中获得的存在价值关注野生动植物私人捐助政府投资ThetotaleconomicvalueofconservationSource:Pagiolaetal.(2004)对生物多样性的精神需求“大自然是治疗人类疾病的医生”“爱情”、“友情”、“亲情”代表人与人之间的精神世界。另一个精神世界——人类和其他万物生灵之间的精神交流，使人类的精神和灵魂能够通过其他生灵而得到延展人类和万物生灵之间的这种交流是相互的、天生的、真实存在的，也是人类精神世界中需要、渴望和从中能够获得愉悦和心灵解放的每一个人——无论富裕还是贫穷，在城市还是农村——都完全依赖于生物多样性所提供的无价服务。这包括从清洁的水到食物，从风暴防御到文化特征……有问题吗？生物多样性的危机和保护这里有天灾，更多的是人祸Wherearewetoday?世界生物多样性濒危状况物种的自然灭绝速率大约是每年1种，而现在由于人类活动所引起的物种灭绝速率至少增加了1000倍渡渡鸟1665Raphuscucullatus大隆鸟1650Aepyornismaximus黄嘴垂耳鸦1907Heteralochaacutirostris卡罗来纳鹦鹉1914Conuropsiscarolinensis生物多样性迅速丧失根据2004出版的《中国物种红色名录》中国受到不同程度威胁和接近受威胁的比例哺乳类39.82%和10.69%鸟类7.36%和7.36%爬行类26.04%和15.3%两栖类39.88%和19.63%裸子植物69.91%和21.23%杜鹃花科55.44%兰科78.26%和21.24%致危因素机制什么原因造成物种濒危？生境丧失和片断化植物和动物物种的过度利用外来入侵种全球气候变化生境丧失和片断化原因边缘农业Marginalagriculture商用木材的采伐荒漠化片断化效应碎片面积小栖息地异质性减少拥挤效应边际效应地理隔离效应生物多样性要如何保护？本世纪初，中国野生虎不足50只孟加拉虎15印支虎10东北虎20虎的社会组织结构

TheSocialstructureoftigers

虎的食物需求

一只老虎一般一周捕食一次，一年捕食大约50只鹿

雌性繁殖虎一年约捕食70只

需要其领域有500鹿类动物东北虎在远东地区需要的面积雌性是种群生存的关键雌性是领域性的雌性平均需要的领域范围=450km2印度热带森林中，需要10－20平方公里

1993-1997根据印度的研究，最小独立种群是15－18头雌性繁殖虎，维持一个能够长期维持的东北虎种群需要的面积1雌性(x450) 450km24雌性 1800km28雌性 3600km212雌性 5400km218雌性 8100km2俄罗斯东北虎保护景观规划与栖息地保护网络428-502tigers中国东北及俄罗斯东北虎分布现状2005年俄罗斯远东，有430-500头野生东北虎，中国20头左右需要大范围的栖息地保护避免栖息地的分割不仅仅是老虎藏羚羊、黄羊——大量迁徙性有蹄类雪豹、豹——所有大型猫科动物大熊猫、黑熊、狼白鳍豚、江豚——大量迁徙性水生动物大量迁徙鸟类……大量鱼类……合理规划道路、游览路径、水坝面积减小生境片断化还导致很多其他问题？限制物种扩散和迁移降低动物的捕食能力：许多动物需要在由不同资源组成的生境中自由移动。导致某些资源的过度利用。动物的自由移动会有利于资源的均衡使用造成小种群的一系列问题河流没有连通性就没有鱼！通过封山育林育草扩展天然生态系统内蒙古典型草原区，以冷蒿、针茅、羊草、冰草为主的退化草原，经过7年的自然恢复，生物量增加73%，禾草类和豆科植物比例明显增加，菊科类植物比例明显降低，草地质量明显提高退化至冷蒿+小禾草阶段的草原生态系统经过约10年可以恢复到退化以前以针茅和羊草为主的草原群落生态恢复通过人工方法，按照自然规律，恢复天然的生态系统。“生态恢复”的含义远远超出以稳定水土流失地域为目的种树，也不仅仅是种植多样的当地植物，“生态恢复”是试图重新创造、引导或加速自然演化过程。生态恢复的目标不是要种植尽可能多的物种，而是创造良好的条件，促进一个群落发展成为由当地物种组成的完整生态系统。或者说目标是为当地的各种动物提供相应的栖息环境。一、尽可能提高人工植被的异质性（或称多样性）天然生态系统有多种异质性物种组成空间结构年龄结构资源利用目前的植被恢复忽略了异质性的作用人工纯林的特点是均一单一物种同年龄结构成行成列间隔相等树木之间难以形成自然竞争，难以形成高低错落，层次丰富的结构。这些树木长大后，树冠层一样高，很容易阻挡大部分阳光，不利于林下其它植物的生长。有问题吗？过度利用如今贸易对野生动物是最大的威胁Itiscausinglocalandregionalextinctions,andthreateningglobalextinctions.带来了区域性的灭绝，也威胁到全球的物种Itinvolvestradeinanimalsformeat,andalsotrophies,pets,andmedicines.野生动物贸易包括了：肉类、旅游纪念品、宠物和药物Globalcommercialwildlifetrade全球的商业性野生动物贸易鳕鱼中医药依赖于自然资源

我国已知药用动物超过1500种，其中脊椎动物占60％以上。有5,000多种植物在中国较正规地用于医疗中国保护动物名录中有40%的动物被认为可入药在被列入《中国植物红皮书》388种濒危植物中，有77种是较为典型的中药材，占总数的19.86%。有问题吗？全球气候变化和生物多样性ImpactsofclimatechangeonbiodiversitySpecies

distinction物种灭绝AspeciesofGoldenToadinCostaRicaPhysiology/

phenology生理/物候Theaverageweightofadultfemalepolarbearshasdecreasedby>20%overlast25yrsLifehistory/Behaviorchange寿命/行为Gothicmarmotsemergefromhibernationaboutamonthearlierthan30yrsagoPopulation

delineation种群Coralbleachingdie-offsofupto50%intheIndianOcean新西兰大蜥蜴是目前地球上所知的恐龙时代唯一存活下来的一种爬行动物，数量已经非常稀少。但由于全球持续变暖，这种被称为新西兰活化石的大蜥蜴正面临着灭绝的危险。研究表明，温度升高促使大蜥蜴的雄性比例大幅提高，最后可能因为缺少雌性无法繁衍而灭绝。气候变化对生物多样性的影响—生理InoceanTheleatherbackturtle,thelargestseaturtle,inhabitsalloceansexceptArcticandAntarctic.InthePacificithasbeeninsteepdeclinefor20yearsduetohumanactivitiesandclimatedriveneffectsonreproductivesuccess.Increaseoftemperaturereducedreproductiveeffortandalteredsexratio.性别比例Almosttotallossofeggstohumansfrom1970to1990andtoby-catchinlonglineandgillnetfisheriesintheEquatorialandSouthPacific.((J.Spotilaetal.2010)全球气候变化改变了生物生长的节奏，进而影响生态系统内与之有食物链关系的生物的进食、繁衍和迁徙模式。气候变化对生物多样性的影响—物候改变ChangesinPhenologyofplants

inGreaterVirungaLandscapePhenologystudiesinKibaleNationalParkbyRichardWranghamandColinChapmanRainfallandtemphasincreasedsinceearly1900sinFortPortal-KibaleregionSometreesthatfruitedeveryyearnowrarelyfruit(eg.Mimusopsbagshawei)结实率下降Fruitingiscorrelatedwithminimumtemperatureinpreviousdryseason.气候变化对生物多样性的影响—地理分布生活在北美洲和欧洲的斑蝶分布区已经向北迁移了200千米，或者向高海拔迁移。数以百计的物种——从蝴蝶到鸟类，植物，蝙蝠，甚至老鼠，都向极地迁移了300公里。这些惊人的数字只是一个序幕，它只是上世纪0.6摄氏度这一极小的温度升高引发的结果

美国的大部分鸣禽转移其分布区，并提早迁飞，常常导致食物缺乏，如很难找到足够的食物如昆虫、花卉和浆果。全球气候变化和生物多样性分布区转移，同时携带着疾病转移转移到更高海拔的地区，以前从来没有疟疾(Malaria)或其他蚊子传播的疾病，也开始发生1997年坦桑尼亚和印度尼西亚的热带高地第一次爆发了疟疾。登革热（DengueFever）以前只在1000米以下的地区发生，现在在墨西哥近2000米地区也有报道。在哥伦比亚超过2000米的地区发现了登革热和黄热病（YellowFever）的媒介昆虫蚊子

出现在更高海拔OnBirdDistributionResearchfoundgalliformesmightbeparticularlyvulnerabletoclimatechange,astheyhavelowdispersalability.Galliformesathigherelevationsarelikelytoexperiencesgreatershiftsinrangeasclimatechanges海拔越高影响越大InChina,29speciesofgalliformesmayhaverangeshiftsofover50%(Lietal.2010)29个雉鸡类29个种分布范围转移了50%8.6°CApriltemperatureKBTKGT/aln(BluetitCyanistescaeruleus)ln(GreattitParusmajor)KGTKBT/aln(N1,t+1)= a10(TMar,t)+(1+a11)ln(N1,t)+a12ln(N2,t)a20+(1+a22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t) ln(N2,t+1)= b20+(1+b22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t) otherwise wherea10(TMar,t)isgivenasthefollowinglinearmodel:a10(TMar,t)=a’10+a13TMar,t

ifTApr,t<θa20+(1+a22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t)气候变化对生物多样性的影响—物种间关系变化1964-2006Ghent,BelgiumEcology-Climatestudiesbaseduponlong-termdataOnEco-structureTemperatureincreasecausedintrusionsofpooroxygenwatersinflowfromthewesternGulfofFinlandDestroyedthelocalbenthicanimalcommunitiesandenergytransferfromzoobenthostofish.底栖动物群落崩溃DeteriorationoffishpopulationinturnaffectedlocalpopulationofBalticringedseal鱼类种群崩溃影响到海豹种群4000–5000individualsin1970-80s,currentlyonlyabout300leftAnotherreason:increaseofhumanactivities,suchasice-breakersandconstructionofoilterminals(SGOLUBKOV,2010)Brandt’svoles(Microtusbrandti)aresmallnativemammalsthatinhabitthegrasslandsofInnerMongolia,China.Thespeciesisconsideredapest,particularlyduringpopulationoutbreaks,whichhaveincreasedinfrequencysince1970from1every7yearsto1every3to5years.7年一次，增加到3~5年1次Brandt’svoles布氏田鼠气候变化对生物多样性的影响—生物灾害Fig.3.PopulationdensityofvolesinNorthFinlandandSOI.Thecatchindices(%)before1978wereestimatedfromLaineandHenttonen(1983),andthecatchindices(10xrodents/100traps)after1978wereestimatedfromVirtanenetal(1997).Forsakeofcomparison,thepopulationdensityinFig.3aisplusby20.TheyearlySOIvalueswerecalculatedfromQDPI.OnBiologicalInvasionAnumberofcasestudiesshowwarmingtendstoresultinremovingorrelocatingbarriersthatlimitpresentspecies’rangesChangestotheclimatearelikelytofacilitateestablishmentandspreadofinvasivealienspecies(Robinet&Roques2010)气候变暖会促进外来入侵种的定植和扩散ThreatstobiodiversityfromclimatechangeTemperatureIncreaseIncreaseExtremeWeatherPrecipitationChangesSeaLevelRiseIncreasedHeatStressSaltWaterIntrusion/floodingHabitatDestructionChangeinHydrologyLossof:biodiversityecosystemfunctionslivelihoodsfoodsourcesInappropriatepolicyresponsesSub-optimaluseofecosystemservices世界野生动物基金会的研究员杰夫约克说“气候的变化迫使北极熊离开了海上的浮冰，选择长途游泳去寻找食物和栖息之地。”过去6年来，这种长途游泳一共进行了50次，包括20只北极熊，距离最长达到265公里，最久持续了12.7天。研究表明，在这20只北极熊里，有11只熊带着幼仔，其中5只熊妈妈在游泳中失去了它们的孩子，死亡率达到了45%。威胁生存哥斯达黎加的MonteVerde森林最后一次见到是198770年代以来，由于温度上升，云层升高导致鸟类、爬行和两栖类种群的变化，有21种蛙类消失MonteVerde特有种MonteVerdeGoldenToad

Bufoperglenes

绝灭Climatechangecoulddriveamillionspeciestoextinctionby2050到2050年，气候变化可能导致百万物种灭绝CO2浓度上升对海洋生物多样性的影响CO2浓度升高海水pH值降低海水碳酸钙饱和程度降低IPCC-AR4全球气候变化评估报告特别指出,CO2

浓度的上升已经导致海洋表层水体的酸性增加了三成。直接影响到贝类、石珊瑚、浮游有孔虫、球石藻、翼足类以及珊瑚礁钙质藻等钙化物种的钙化速率。目前已经有近20%的珊瑚礁是由于白化现象所破坏Effectofbiodiversityconservationonclimatechange生物多样性保护对气候变化的影响CutGHGemission减少排放Biologicaladaption生物适应Biodiversity

refuges避难所ForestsaccountformorethanhalfoftheglobalstockofcarbonstoredinterrestrialvegetationandsoilLocalracesofmanycropsareprovidinggeneticmaterialforthedevelopmentofdrought-resistantcropvarietiesThevalueofmangrovesascoastalprotectionhasbeenestimatedat$25–$50perhectare有问题吗？入侵种已经出现在各种生态系统中森林,湿地,草地,淡水水域，海洋和海岸,农业区城市几乎所有的生物类群都有入侵种植物300-400种动物70-80种微生物或病害有20多种几乎所有的生物类群都有入侵种入侵动物约有40余种哺乳类（麝鼠，松鼠，海狸鼠等）鸟类（小葵花凤头鹦鹉、虹彩吸蜜鹦鹉、加拿大雁、爪蛙禾雀）爬行类两栖类（牛蛙）鱼类（草鱼、鲢、鳙、太湖新银鱼、麦穗鱼、子陵吻鰕虎鱼、波氏吻鰕虎鱼等）昆虫（美国白蛾、松突圆蚧、湿地松粉蚧、稻水象甲、美洲斑潜蝇、松材线虫、蔗扁蛾、苹果绵蚜、葡萄根瘤蚜、二斑叶螨、马铃薯甲虫、小楹白蚁、红脂大小蠹等）甲壳类（大瓶螺、褐云玛瑙螺）;已经对我国当地的

自然和人工生态系统

造成了显著威胁或破坏三裂蟛蜞菊TrilobeWedelia(Wedeliatrilobata)

淡水水域受到入侵杂草的破坏引进的鱼类导致当地渔业的损失和特有物种的绝灭牧场被引入的禾本和灌木破坏森林被引入的灌木所破坏引入的藤本植物覆盖和破坏当地植被引进的两栖类威胁到当地的物种引进的螺给当地农业带来严重损失褐云玛瑙螺

Achatinafulica

大瓶螺

Pomaceacanaliculat

许多城市害虫是入侵种一些引入的鸟类变成城市或农田的有害生物海洋中外来入侵种问题也十分严重沙筛贝

Mytilopsissallei

互花米草造成当地渔业的巨大损失4~5年生的紫茎泽兰通常有15~20个生殖枝，每个枝条平均有1252个花序，每个花