生物多样性保护导论

生物多样性保护导论第1页/共95页内容和时间1．9月14日：生物多样性概念、价值和重要性9月21日：停课一次。9月28日：生物多样性现状和致危因素分析方法10月12日：全球变化和生物多样性停2周课

（InternationalSymposiumonScience,KnowledgeandMarket.GeneralAssemblyof19thWorldFederalofScientificWorkers）11月2日：生物入侵11月9日：物种濒危机制和濒危等级评估标准第2页/共95页内容和时间可能停课两周11月16日：保护现状和国内、国际相关法规体系11月23日：中国生物地理区划和生物多样性特点11月30日：生物多样性信息收集、管理和分析12月7日：生态系统恢复原理和基础12月14日：中国保护地系统分析和保护地管理12月21日：异地保护以及课程总结第3页/共95页授课方式11次课随时穿插提问和回答不用记笔记评分：自定名论文（2000-5000字）第4页/共95页参考资料第5页/共95页第6页/共95页生物多样性保护导论1：生物多样性的概念、重要性和价值解焱中国科学院动物研究所第7页/共95页问题一什么是生物多样性？第8页/共95页生物多样性的定义1生物多样性是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。第9页/共95页生物多样性的定义2Wilson(1992)生物多样性是我们最宝贵的,但极少得到评价的资源。广义地说，生物多样性是遗传差异显著的生物体构成的生物圈的丰富程度第10页/共95页生物多样性的定义3美国国会名词审定办公室(1987)

生物多样性指是生物体的变异和可变异度以及它们发生环境的生态复杂性第11页/共95页生物多样性的定义4Sandlundetal.1993生物多样性是生命形式在分子、种群、物种、群落和生态系统等层次的结构与功能的多样性第12页/共95页生物多样性的定义5延续性与多样性是生命的两大基本特征。生命的延续性指地球上的生命形式从低级到高级，从原始类型到复杂类型,都具有自我复制、繁衍再生的能力。生物多样性则指地球上生物类群层次结构的多样性。生物多样性具有多个层次:遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性以及景观多样性。第13页/共95页生物多样性的定义6《生物多样性公约》所有来源的活的生物体中的变异性，这些来源包括陆地、海洋和其它水生生态系统及其构成的生态综合体；这包括物种内、物种间和生态系统的多样性第14页/共95页生物多样性的组分遗传多样性物种多样性生态系统多样性第15页/共95页第16页/共95页问题二、什么是物种?第17页/共95页物种多样性物种是生物分类的基本单元，代表一群在形态、生理、生化上与其他生物有明显区别的生物。通常这群生物之间可以交换遗传物质，产生可育后代生物种不是逻辑的聚类，是由生殖、遗传、生态、行为以及相互识别系统联系起来的个体集合第18页/共95页物种的概念模式种概念：源于柏拉图和亚里士多德的哲学思想：宇宙的多样性是存在于宇宙中的有限数目的“模”。每一个种有标准的形式，即所谓的形态“模”唯名论种概念：“物种这个名词，我认为完全是为了方便起见用来表示一群相互密切类似的个体的”－－达尔文《物种起源》第19页/共95页物种的概念群体种概念:生物种是一些具有形态和遗传相似性的种群组成，种内个体的相似性大于种间个体的相似性表型种概念：生物种是表型上能识别的生物个体的集合生殖种概念：“种是相互繁殖的自然群体，这个群体与其它群体在生殖上相互隔离”第20页/共95页物种的概念生态种概念:物种是生态系统的功能单元，每个物种占据一个生态位时间种概念：当一个物种的后代随着时间的演化，当表型的差异足以区别于其祖先时，那么，一个新的时间种形成了分支种概念：针对物种在空间上是间断的而在时间中是连续的之悖论，亨尼指出与其将生殖隔离作为种的标准，不如将每个分支事件，即两个线系的衍征产生作为种的识别标准。第21页/共95页物种的概念物种是一个可以随时间变化而变化的个体集合物种是生态系统中的功能单元物种是真实的存在，与种以上分类单元不一样表型是区别种的最重要标志分子水平的区别第22页/共95页物种的概念在实践中以生殖隔离来区分物种有时是十分困难的第23页/共95页问题三物种是如何起源和进化？第24页/共95页物种起源适者生存环境改变地理屏障一般的，自然选择会固定某些基因，降低遗传多样性自然选择有时会保持等位基因的多态性，因为不同的基因型会适应不同的生态环境第25页/共95页物种起源唐纳雀科Honeycreeper夏威夷所特有嘴型的变化适应不同的食物类型第26页/共95页生物分类阶元第27页/共95页生物分类阶元问题四、物种有多少界Kingdom？5个界：植物、动物、真菌、原核单细胞生物、原生生物第28页/共95页物种命名法学名或拉丁名双名法Dendroicafusca标准写法（问题五）HomosapiensLinnaeusHemiechinusauritus(Gmelin,1770)ErinaceusauritusGmelin,1770Dendroicaspp.Dendroicasp.第29页/共95页物种的多样性问题六、世界上有多少物种？据E.O.Wilson1992年的统计资料，估计全世界生物总数在200万种至1亿种之间。全球已记录的生物为141.3万种。昆虫75.1万种，其它动物28.1万种，高等植物24.84万种，真菌6.9万种，真核单细胞有机体3.08万种，藻类2.69万种，细菌等0.48万种，病毒0.1万种。第30页/共95页第31页/共95页遗传多样性问题七：如何理解遗传多样性？遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的基础，是生物多样性的内在形式第32页/共95页遗传多样性定义蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和。McNeely(1990)是指种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间或同一群体内的遗传变异《全球生物多样性策略》1992第33页/共95页遗传多样性我们日常所见到的是生物体表型的变异表型=遗传型+环境第34页/共95页第35页/共95页遗传多样性生物体遗传型的变异来源于基因突变：碱基的插入、缺失等染色体变异：染色体重组、交换、缺失、反转、重复等第36页/共95页检测方法形态学染色体DNA序列第37页/共95页遗传多样性的一般规律遗传多样性与种群大小有关遗传多样性与生境大小有关分布广的物种比分布狭窄的物种遗传多样性高动物的遗传多样性与动物个体大小呈反比濒危物种一般比正常物种的遗传多样性低第38页/共95页生态系统多样性问题八：什么是生态系统多样性？生物群落：占据一个特定地点的所有物种及这些物种间的相互作用生态系统是生物体及其有机和无机环境的复合体物种之间和物种与环境之间的相关性第39页/共95页物理环境和生物群落的关系温度和降水量决定生物群落的类型生物群落影响风速、湿度、温度和土壤等水域和珊瑚礁第40页/共95页第41页/共95页第42页/共95页问题九为什么前两个多样性不能全部涵盖生物多样性的全部内容？生物之间的关系竞争捕食互惠共栖传粉播种第43页/共95页共栖关系第44页/共95页第45页/共95页关键种关键种是指其一旦灭绝将会引起连锁反应，并导致生物多样性减少和某一生态系统功能的紊乱。第46页/共95页高原鼠兔属于关键种①它所挖掘的洞穴可以为许多小型鸟类和蜥蜴提供赖以生存的巢穴；③对微生境造成干扰，从而引起植物多样性的增加；②是草原上大多数中小型肉食动物和几乎所有猛禽的主要捕食对象；④通过加速土壤循环过程对生态系统产生正效应；⑤增加地表及地下（根部）生物量。第47页/共95页关键种北美洲的狼太平洋岛屿上的果蝠第48页/共95页关键资源饮水源盐矿点食果和食蜜动物的食物来源第49页/共95页生物多样性的测量问题十、如何测量生物多样性？多样性：可用于比较不同生态类型中物种的数目和多样性物种丰富度（speciesrichness）物种密度数量丰度Simpson指数（优势度大小）多样性指数（不确定性大小）第50页/共95页生物多样性的测量多样性：描述物种组成随环境梯度改变的程度不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，多样性越大第51页/共95页生物多样性的测量

多样性：适用于更大的地理尺度在不同地点的同一类型生境中，物种组成随着距离或随地理区域的延伸而改变的程度第52页/共95页生物多样性的价值和重要性为什么要保护生物多样性？第53页/共95页环境经济学成本效益分析长远利益公众利益环境经济学：把经济学、环境科学和公共政策制定整合到一起。其主要目标是发展对生物多样性组分进行评估的方法第54页/共95页生物多样性价值评估直接经济价值间接经济价值生态过程生态服务功能教育、科学第55页/共95页直接经济价值问题十一、有哪些直接价值？当地消费使用价值（食物、烧柴、建筑材料、渔业）马来西亚东部Sarawak土著人每年野猪肉的直接使用价值约为4000万美元第56页/共95页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中体现第57页/共95页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。第58页/共95页间接经济价值问题十二、有哪些间接价值？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第59页/共95页间接经济价值教育和科学价值环境监测预警者备择价值存在价值第60页/共95页间接经济价值1.水土保持作用问题十三、如何计算水土保持作用？第61页/共95页1.1水源保持树冠拦截的雨水量一般高达15%~40%。灌木与草本植物层拦截并保留的雨水更多。枯枝落叶层是森林海绵效应最重要的组成部分，最低有效厚度为0.5~1.0cm，效应可达80%以上。缓解雨水的侵蚀作用；吸收雨水；增加地面的粗糙度，过滤、阻断和减缓地表径流；改善土壤结构和肥力，提高持水能力。森林的庞大根系以及各种土壤无脊椎动物和微生物的活动。

第62页/共95页1.2防止缺水黄河下游断流的天数从1970年到1990年的平均每年20天突增到1995年后的每年150天，并曾在1997年达到了226天之多。每年89×1011元=12×108人×2275m3/a×3.27元/m3）×中国内地人均收入÷香港人均收入。至少这个数字的10%，或大约18×1010元可以归因于植被覆盖的海绵效应。第63页/共95页1.3预防水灾1998年的水灾1998年全国受影响的农田达2229×104hm2，受灾区域为1378×104hm2，死亡4150人，倒塌房屋685万间。直接经济损失2551×108元。如果计入农业生产和人民灾难的间接损失，损失则更为严重。第64页/共95页1.3预防水灾中国森林面积为159×104

km2。森林的蓄水量每公顷比荒地多14.5×104~18.3×104

m3森林在雨季蓄水量达到饱和状态时可以多吸收2.3×108~2.91×108

m3的雨水。也就是说，现有森林在雨季可以在230×104~291×104

km3范围内吸收1m深的洪水。这个范围比1998年洪水影响的整个地区的大10倍。第65页/共95页1.3预防水灾按照1998年每公顷的经济损失（22.3×104

km2损失2.55×108元，平均每公顷损失人民币1.14元），现有森林每年能节省2.63×1012~3.33×1012元。第66页/共95页1.4防止水土流失中国水土流失面积367×104km2，占国土面积的38％据估计，每公顷山地森林防止泥沙流失效益为32元，全国山地森林的效益约36×108元；每公顷山地森林防止土壤养分流失效益为3元，全国约3×108元。二项合计，全国山地森林的保土效益每年约39×108元。第67页/共95页1.5土壤肥力的养护森林枯枝落叶层的腐烂可以使每年每公顷平均3990kg的硝酸盐返回到土壤中据估计森林每年每公顷可固氮5~10kg。因此，森林能够每年每公顷将大约4000kg的硝酸盐转移到土壤中。中国森林总面积为159×104km2，因此每年可以将6.36×108t硝酸盐转化到土壤中。按1999年中国出口尿素的价格（每吨1050元）计算，森林每年固定到土壤里的硝酸盐价值达665×108元。第68页/共95页1.6水土保持的其他作用防止沙漠化稳定海岸第69页/共95页2.调节气候和天气冬季更冷、夏季更热了。总降水量也只是略微减少，但其季节分布不均却明显加剧了。冬季降水量与从前相比大大降低。每年的雾天天数减少了30%。这种雾气的减少危及到了热带常绿植物的生存，而这其中也包括当地在经济上高度依赖的橡胶植物。第70页/共95页3.防止火灾森林破坏容易增加火灾单一植被增加火灾第71页/共95页4.防范风暴红树林和沿岸森林有助于降低严重风暴的风速和破坏力。第72页/共95页5.固碳作用问题十四、为什么固碳作用很重要？问题十五、如何计算固碳作用？森林每生产1kg干物质需吸收1.84kg二氧化碳，或每生产出1m3的木材，大约需要吸收850kg的二氧化碳，或折合成230kg碳。全球森林每年通过光合作用可固定1000～1200×108t碳，占大气总碳贮量的13%～16%第73页/共95页5.固碳作用在亚马逊河流域是进行的大规模生物圈与大气实验表明，由于1979~1989年间热带美洲森林丧失，造成每年有24×108t碳被排放到大气中森林丧失的影响远远超过人为二氧化碳的排放。第74页/共95页5.固碳作用据估计，释放到大气中的碳每吨至少造成165元的损失中国森林资源活立木总蓄积量是125×108m3。由于需要230kg碳来生产1m3木材，全部活立木共贮存着约28.8×108t碳。按每吨碳165元计算，则此储存量价值4752×108元。中国目前草原覆盖面积是400×104km2，可以固定大约5.2×1012t碳，价值约85.8×108元。第75页/共95页6.控制污染天然植被，特别是森林，能够通过吸收污染物而净化空气和水。要生产1kg的干物质，需要过滤3110m3的空气能够从大气中去掉的有毒气体有二氧化硫、氟化氢、氯和氨都市森林每年每公顷能吸收3000~6000kg的二氧化硫。每公顷都市阔叶林有400t树叶，每年能吸收300~2000kg的氟和氟化物，以及3000~5000kg的氯第76页/共95页6.控制污染沉降烟尘（拦截、沉淀、增加湿度）杉、松和栎木林每年每公顷的截尘能力分别为3200，3440和6800t更新的研究（1998）估计每年与环境污染有关的损失约为986×108元第77页/共95页7.娱乐与旅游1994年，中国自然保护区的全部旅游收入为300~500万元1995年，中国森林公园接待了总共6090万旅客，直接收入为5.21×108元1998年的1030×108元狩猎场观鸟活动第78页/共95页8.可更新能源薪柴和木炭提高发电效率问题十六、为什么能够提高发电效率？第79页/共95页8.森林具有调节水量的作用森林覆盖与旱季河流水流量的关系

减少泥沙淤积第80页/共95页8.森林可以提高发电效率河流水流量与发电效率的关系图森林覆盖至少可使水力发电的效率提高10%~30%

第81页/共95页8.森林对发电的贡献发电量每年4340亿kW/h如果用20%这个中等水平的森林潜在作用计算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（每kW/h0.5元计）第82页/共95页9.教育和科学价值以大自然为主题的书籍、电视用于自然方面的教育每年数10亿美元生态观察增加人类的知识、丰富人的经历第83页/共95页10.环境监测和预警价值有些物种可以提供早期预警信息，减少昂贵的设备和大规模破坏带来的损失苔藓水生生物第84页/共95页11.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第85页/共95页12.种间关系问题十七：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第86页/共95页12.种间关系农作物和昆虫授粉Morethan75%ofthemajorworldcropsand80%ofallfloweringplantspeciesrelyonanimalpollinatorsOfthehundredorsoanimal-pollinatedcropswhichmakeupmostoftheworld’sfoodsupply,15%arepollinatedbydomesticbees,whileatleast80%arepollinatedbywildbeespeciesandotherwildlifeApproximately73%oftheworld'scultivatedcrops,suchascashews,squash,mangoes,cocoa,cranberriesandblueberries,arepollinatedbysomevarietyofbees,19%byflies,6.5%bybats,5%bywasps,5%bybeetles,4%bybirds,and4%bybutterfliesandmoths

第87页/共95页12.种间关系农作物和昆虫授粉thereareanestimated25,000beespecies,thetotalnumberofpol