生物资源与生物多样性.ppt

1、生物资源与生物多样性,主要内容：,一、生物资源与生物多样性的关系 二、生物多样性及研究层次 三、生物多样性的价值 四、生物多样性面临的威胁及丧失原因 五、生物多样性的保护对策,生命的本质特征是什么？ 什么是生物资源？ 什么是生物多样性？,一、生物资源与多样性,生物资源,对人类具有实际或潜在用途或价值的遗传资源、生物体或者部分、生物群体，或生态系统中任何其他生物组成部分。,生物资源 如何理解,1 有用性 2 相对性,生物多样性,1992年生物多样性公约 Convention for biodiversity 内容：旨在保护濒临灭绝的植物和动物，最大限度地保护地球上的多种多样的生物资源，以造福于当

2、代和子孙后代。,生物多样性保护是全世界环境保护的核心问题，被列为全球重大环境问题之一。,生物多样性,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。,生物资源与生物多样性的关系,生物资源：实体，具体,生物多样性：抽象，描述,生物资源与生物多样性的关系,二者是不同层面，不同性质的概念 另外，多样性不考虑是否对人类有害 生物资源是生物多样性的子集,二、生物多样性及研究层次,生物多样性的层次（类型）,目前地球上生物多样性通常被认为有三个层次： 遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性,生物多

3、样性的三个层次,ecosystem diversity,species diversity,genetic diversity,1. 遗传多样性,广义的遗传多样性：地球上所有生物所携带的遗传信息的总和，称为生物遗传多样性。 狭义的遗传多样性：是指同一生物物种内不同种群之间或同一种群内不同个体之间的遗传变异的总和。主要包括染色体水平的多样性和DNA水平（基因）的变异性。,遗传多样性,我们日常所见到的是生物体表型phenotype 的变异。,表型= 遗传型(genotype)+环境,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,遗传多样性,生物体遗传型

4、的变异来源于 基因突变，畸变等 染色体变异：染色体重组、交换、缺失、反转、重复等,遗传多样性的多层次表现与检测： 转录 转译 DNA mRNA 蛋白质(酶) 细胞(组织) 器官(个体),遗传多样性研究实例大熊猫,大熊猫概况：,数量稀少（少于1000只）、分布地急剧减小并割裂为小群体、生殖力低下，极度濒危。 以箭竹为食，缺乏食肉齿，但臼齿具明显的高低不平，为食肉目。 随着地质年代中的环境变迁，体型经历了由小变大、又变小的过程。 以迁地保护为主。1993年，世界上有35个单位饲养着113只大熊猫。,同工酶与蛋白质多态性的检测：,以成都动物园人工饲养的12只大熊猫的血液样品，同时以17只亚洲黑熊作为

5、对照。 分析结果表明大熊猫蛋白多态的参数：多态座位百分比P=0.025（黑熊为0.216），平均杂合度 H=0.008 （黑熊为0.056，哺乳类平均值为0.02）。显然大熊猫的遗传多样性极低。,人类基因组计划,2. 物种多样性,什么是物种？ 种（Species）或称物种，生物分类的基本单位，位于生物分类法中最后一级，在属之下。 能够（或可能）相互配育的自然种群的类群，这些类群与其它这样的类群在生殖上相互隔离着。,生物分类阶元,5个界 kingdom： 原核生物界 Monera：细菌、放线菌等 原生生物界 Protista：藻类、原生动物、粘菌等 真菌界 Fungi：酵母、霉菌 动物界 Ani

6、malia： 植物界 Plantae： 五界系统是以细胞结构分化的等级以及和光合、吸收、摄食这三种主要营养方式有关的组织类型为基础的。 第六界：病毒界,生物分类阶元,全球主要生物类群的物种数,生物类群已描述的物种数（万种） 估计存在的物种数（万种） 病毒 0.4 40 细菌 0.4 100 真菌 7.2 150 原生动物 4.0 20 藻类 4.0 40 高等植物 27.0 32 线虫 2.5 40 甲壳动物 4.0 15 蜘蛛类 7.5 75 昆虫 95.0 800 软体动物 7.0 50 脊椎动物 4.5 5 其他 11.5 25 总计 175.0 1362,2. 物种多样性,（1）物种多

7、样性的概念 物种多样性是指地球上生命有机体种类的多样化，包括动物、植物、微生物物种的丰富性及其变化。 物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式，反映了地球上生物有机体的复杂性。 10000 米深海 硫细菌 4.5 km 深的地层中细菌 7485 km 高空 微生物 物种多样性是遗传多样性的载体或体现。被认为是生物多样性研究的核心内容。,中国虎是不是一个种？,各种花卉,北美红杉,龙血树,捕蝇草,人参,水葫芦（凤眼莲）,微生物,过去十年间，科学家们一共发现了300种以前从未发现的哺乳动物,直升机、卫星制图、潜水器、深海照相机和其他现代化的工具可以帮助科学家们进行系统的实地探测包括一些因为战争爆发或

8、政治阻碍而无法进入的热点地区。人类不断深入到偏远地方，可以说，当下是新物种发现的黄金时期。 一种细长蝾螈就在离洛杉矶不到50公里的地方；而另一种可以长到40米高的新乔木离澳大利亚的悉尼也只有两个小时的车程。有三分之二的新哺乳动物是在博物馆的收藏柜里被发现的。,奇庞吉猴（kipunji）,Satomi的侏儒海马（Hippocampus satomiae），印度尼西亚,（2）物种多样性的分布,地球上的物种并不是均匀分布 生物多样性特丰富国家：地处或拥有大面积的热带、亚热带地区，占有全世界最高比例物种多样性的一些国家。,12个生物多样性特丰富国家，包括：巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔

9、、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚、马来西亚。 这些国家拥有全世界60%-70%以上的生物多样性，对全球生物多样性的生存和保护起着关键作用。,世界范围或一个国家内部的不同区域，其生物多样性丰富程度也存在着差别。 那些生物物种丰富、物种特有程度较高以及濒危物种集中的区域就称为生物多样性热点地区（hot-spots area）或生物多样性关键地区（critical regions）。,全球生物多样性热点地区,全球特有物种最丰富的10个国家,两栖类,鸟类,哺乳类,3. 生态系统多样性,生态系统多样性是指生物圈内物种集合的空间多样性。即生物圈内生境、 生物群落和生态过程的多样化及生态系统内

10、生境差异、生态过程变化的多样性。 生态系统多样性是维持物种多样性和遗传多样性的前提和基础保证。,生态系统多样性,要点： 生境；habitat 生物群落；biocenosis 生态过程；ecological process,生态系统的分类,按系统与外部环境联系程度分： 隔离系统（isolated system） 封闭系统（closed system） 开放系统（opened system） 按人类影响程度分： 自然生态系统 人工生态系统,生态系统多样性类型：,海洋生态系统 淡水生态系统 陆地生态系统 农田生态系统 森林生态系统 草地生态系统 湿地生态系统 城市生态系统,生态系统的分布规律：,纬向

11、地带性，自低纬度的赤道向高纬度的两极依次出现热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、草原、北方针叶林和苔原等。 经向地带性，自沿海区域向大陆腹地依次出现森林、草原和荒漠等生态系统类型。 垂直地带性，随着海拔高度的增加，依次出现朝向极地的各种生态系统类型。,热带雨林,植物区系丰富、无大型食草动物、缺乏大型食肉动物、灵长类丰富、鸟类丰富且羽毛鲜艳、昆虫种类丰富多彩、,亚热带常绿阔叶林,温带落叶阔叶林,主要树种是落叶乔木。主要分布在北半球气候温和的中纬度地区。,林中最大型的食草动物是鹿、最大的食肉动物是黑熊。林中鸟类种类繁多如榛鸟、山雀、林鸦和各种啄木鸟。爬行类、两栖类和昆虫也很多。,温带针叶林,主要树种

12、有红松、白松、云杉、冷杉和铁杉。分布在北纬45-57度之间， 是世界木材的主要产地。,哺乳类动物有骆驼、熊貂、猞猁、狼、雪兔和松鼠。鸟类有雷鸟、榛鸟和各种鸣禽。爬行动物很少。,热带草原,广泛分布在热带地区,温带草原,分布广。欧亚大陆、蒙古、我国黄河中游、内蒙古和东北大兴安岭以西地带有大片温带草原,代表动物：高鼻羚羊、黄羊、骆驼、黄鼠、仓鼠、跳鼠等。草原鸟有云雀、百灵鸟等,冻原,分布在北纬60度以北,典型植物是地衣。动物有驯鹿、旅鼠、北极兔、北极狐、北极熊、雪鸟等。,荒漠,沙漠中的动物很多如非洲荒漠有鸵鸟、鹰、隼、猫头鹰、单峰骆驼等。,珊瑚礁,珊瑚礁只占世界海洋面积的0.2%，但养育着25%的所

13、有海洋生命。,问题,为什么物种多样性和遗传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,小结,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 物种多样性是遗传多样性的载体或体现。被认为是生物多样性研究的核心内容 生态系统多样性是维持物种多样性和遗传多样性的前提和基础保证。,三、生物多样性价值与人类可持续发展,生物多样性的价值,生物多样性：是包括人类在内的地球生命生存和发展的基础。 生物多样性价值一般包括：直接价值、间接价值、备择价值和存在价值等四种类型。,中国生物多样性国情研究报告的价值分类系统,羌塘地区藏羚羊价值综合评估,1

14、0亿元每年,生物多样性价值评估-以森林资源为例,直接经济价值 间接经济价值,直接价值,当地消费使用价值（食物、烧柴、建筑材料、渔业） 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,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,1 水土保持,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0.51.0cm，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

15、和减缓地表径流； 改善土壤结构和肥力，提高持水能力。,2 预防水灾,中国森林面积为159104 km2。 森林的蓄水量每公顷比荒地多14.510418.3104 m3 森林在雨季蓄水量达到饱和状态时可以多吸收2.31082.91108 m3的雨水。也就是说，现有森林在雨季可以在230104291104 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。,3 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 中国森林总面积为159104 km2，因此每年可以将6.36108 t硝酸盐转化到土壤中。按1999年中国出口尿素的价格

16、（每吨1050元）计算，森林每年固定到土壤里的硝酸盐价值达665108 元。,4. 调节气候和天气,5. 防范风暴,6. 固碳作用,问题: 为什么固碳作用很重要？ 全球森林每年通过光合作用可固定10001200108 t碳，占大气总碳贮量的13%16% 森林丧失的影响远远超过人为二氧化碳的排放,7. 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30006000kg的二氧化硫。每公顷都市阔叶林有400t树叶，每年能吸收3002000kg的氟和氟化物

17、，以及30005000kg的氯,9. 娱乐与旅游,1994年，中国自然保护区的全部旅游收入为300500万元 1995年，中国森林公园接待了总共6090万旅客，直接收入为5.21108 元 1998年的1030108 元 2004 外国游客达到1.09 亿人次 狩猎场 观鸟活动,10 可更新能源,薪柴和木炭 提高发电效率 问题: 为什么能够提高发电效率？,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%,四、生物多样性面临的威胁及丧失的主要原因,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

18、增加了1000倍,六级法：是世界自然保护联盟（IUCN）在其著名的红皮书中对受危物种的分级方法。 绝灭（Ex）Extinct：。 野生绝迹（Et）Extinct In the Wild：如麋鹿濒危（E）Endangered：如朱鹮、华南虎、熊猫。 易危（V）Vulnerable：如金猫、云豹。 稀有（R）Rare 不足（I）Least Concern,物种受威胁等级的划分,世界上的濒危物种数量 类 群 濒危物种数量 植物 19078 无脊椎动物 1355 鱼类 343 两栖类 50 爬行类 170 鸟类 1037 哺乳类 497,问题 一个或几个世纪之后的世界是个什么样子？,在世界上只存在单一

19、化的作物和农场，间或有一些萎缩的自然保护区（其中半数要靠灌溉来维持，有一半是城市公园），城市相互包围着，文化和社会被强制化的管理所控制，所有生命都是普遍相同的且由人为技术所造就。 物种和空间的多样化和丰富性、山林间的一小块一小块的农田、仍然神秘的自然保护区和广大美丽的农田、星罗棋布的自我维持的城市以及丰富的人与传统的结合。,生物多样性丧失的原因,1、生境的破坏（丧失、破碎和退化） 2、生物资源的过度开发 3、人工生态系统取代自然生态系统 4、环境污染 5、外来物种入侵,1、生境的破坏（丧失、破碎和退化）,据统计，在中国，每过 1.8秒就有一个孩子出生；在全球，人口正以日增25万人的速度飞速膨胀

20、。 地球陆地表面的40%区域被人类开发作为农业、城市、公路和水库。使许多生物的生存空间,全球各类生态系统，特别是许多原始生境，造到严重破坏，使许多生物失去栖息地。 拥有全球50%物种的热带雨林比原有面积较少一半，大部分国家的森林均呈破碎化。 围湖造地、滩涂和沼泽开垦。 草地过度放牧、毁草开荒及鼠害等行为，草原也正在急剧退化与荒漠化。 人类的活动，使许多大面积连续的生境变成小面积的板块并被退化的生境阻隔 “生境的岛屿化”。,昔日的青山,2、生物资源的过度开发,森林资源过度采伐：至80年代初，全球41%的热带雨林已经消失。统计资料表明，人类目前对热带雨林的破坏仍以大约每分钟47ha的速度进行着，照

21、此下去，热带雨林将在50年内消失 渔业资源的过度捕捞。野生经济动植物的乱捕滥采：许多野生动物因 “皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”而遭灭顶之灾。,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%。,Trade is one of the greatest threats to wildlife in the world today. 如今贸易对野生动物是最大的威胁,It is ca

22、using local and regional extinctions, and threatening global extinctions.带来了区域性的灭绝，也威胁到全球的物种,It involves trade in animals for meat, and also trophies, pets, and medicines.野生动物贸易包括了：肉类、旅游纪念品、宠物和药物,偷猎和野生动物贸易,3 、人工生态系统取代自然生态系统,人工生态系统仅仅由单一或少数几个物种组成，如农作物种植、人工造林的品种单一化，遗传多样性和变异性降低，系统内的生物存在着潜在的威胁。在人工生态系统中，一

23、种新的病菌或捕食者可能导致一个物种的灭绝。,4、环 境 污 染,包括工业的三废排放、农业农药化肥施用、生活污水等环境污染。可导致生物多样性各个水平的丧失， 其中至少包括： 环境污染物对生物的直接毒害，导致生物死亡或繁殖能力降低、种群规模减少等。 环境污染物通过食物链的富集, 使高营养级的生物毒害更加严重而难以生存。 环境的污染导致生境和生态系统破坏，使许多生物丧失了生存环境与生存空间。,5、外来物种入侵,大米草,283种外来物种入侵我国一年“ 吃 掉”1200亿（2004.6.4厦门晚报）,据报道，从2001年12月开始，在国家环境保护总局南京环境科学研究所的组织协调下，在全国开展外来入侵物种

24、调查工作，经过近两年的努力： 入侵种类：本次查明我国有外来入侵物种283种。 入侵来源：最大来源美洲，其他依次为欧洲、非洲和大洋洲。 经济损失：每年经济损失1197.76亿元。其中对国民经济有关行业造成直接经济损失198.59 亿元。对我国生态系统、物种及遗传资源造成的间接经济损失（评估数模计算）每年1000.17亿元。 其中：美洲斑潜蝇、豚草、褐家鼠、烟粉虱、温室白粉虱、紫茎泽兰造成损失均在10亿元以上。 入侵途径：有意引进占39.6%、无意引进占49.3%、自然入侵仅占3.3%。在入侵的植物中，有一半是作为有用植物引进。 原因分析：缺乏认识。引进存在很大程度的盲目性和急功近利倾向。热衷从国

25、外引种，极大增加外来物种入侵风险。,五、生物多样性的保护对策,生物多样性的保护对策,生物多样性的就地保护 生物多样性的迁地保护 建立新种群 受损生态系统的恢复 生物多样性的可持续利用 完善生物多样性法律体系 公众的作用和积极的参与,1、生物多样性的就地保护,生物多样性的就地保护是指，通过立法，以保护区和国家公园的形式，将有代表性的自然生态系统、珍稀濒危野生动植物物种集中天然分布区保护起来，限制人类活动的影响，确保保护区内生态系统及其物种的演化和繁衍，维持系统内的物质循环和能量流动等生态过程。 就地保护是保护生物多样性的最佳方式。,自然保护区的分区,自然保护区内部可分为核心区、缓冲区和实验区三个部分。,核心区：自然保护区内保存完好的天然状态的生态系统以及珍稀、濒危动植物的集中分布地，应当划为核心区，禁止任何单位和个人进入；除经规定批准外，也不允许进入从事科学研究活动。 缓冲区：核心区外围可以划定一定面积的缓冲区，只准进入从事科学研究观测活动。 实验区：缓冲区外围划为实验区