4物种多样性.

第四章物种多样性一、物种及物种多样性的科学意义物种是生物分类的基本单位，是地球上生命存在的基本形式：①物种是生物进化链条中的基本环节。②物种是生物多样性的主要表现形式。③物种是生物进化的基本单元。④物种多样性是人类基本生存需求的基础。⑤物种是生物多样性研究与保护的主要对象。物种的保护生物学意义物种灭绝是生物多样性危机最严重的方面。退化和面积缩小的群落，只要所有的原始物种能够幸存，群落仍然有恢复的潜在能力（天然林保护工程的理论基础）。同样，随着种群变小，一个物种的遗传变异会减少，但通过突变、自然选择和重组，物种也具有恢复遗传变异的潜力。然而，一个物种一旦被灭绝，其DNA分子链中所蕴藏的特有遗传信息和所拥有的特征组合将永远消失。一旦物种走向灭亡，其种群将不可恢复，它所生活的群落将变的贫乏，其潜在价值将永远不被人所认识。物种（species）简称“种”，是生物分类的基本单位。是生物分类学家为描述地球上的生命形式等级而设置和使用的一种分类单位。根据其级别和范畴，标准的分类单位依次为界、门（部）、纲、目、科、属、种。每一个分类单位都包含一个或多个更低一级的分类单位（亚级单位）。可以看出，同一属内的两个种比同一科内不同属的两个种之间的亲缘关系更近。二、物种的概念与范畴（conceptsofspeciesanditsscope）二、物种的概念与范畴研究物种的相关学科——生物分类学是研究生命有机体的变异(variation)及其因果关系，对生物进行分门别类和命名，进一步确定生物进化顺序和生物类群之间的亲缘关系(relation)，建立分类系统(classificationsystems)的科学。二、物种的概念与范畴•同义语——生物系统学(Biosytemetics)侧重于研究生物类群间的亲缘关系和建立自然的分类系统。•近义语——系统与进化生物学(SytemeticandEvolutionaryBiology)侧重于研究生物进化的现象和机理(物种形成过程与机理)。二、物种的概念与范畴（conceptsofspeciesandscope）•生物分类等级（单位）•界regnum•门divisio亚门subdivisio•纲classis亚纲subclassis•目ordo亚目subordo•科familia亚科subfamilia（族、亚族）•属genus亚属subgenus（组、亚组）•种species亚种subspecies变种varietas（亚变种）•变型forma二、物种的概念与范畴（conceptsofspeciesandscope）涉及到“种”的问题，生物系统学家历来认为物种是系统学中最为重要的和最基本的层次单元之一，也是最为复杂和最具争议的基本概念之一，至今悬而未决、难以统一。关于种的概念，大致分为生物学种和分类学种两大类：二、物种的概念与范畴⑴生物学物种（biologicalspecies,biospecies）:所谓生物学物种是全部个体拥有明显的和稳定的遗传特征，个体间可以自由交配，产生可育的后代，与其它种存在生殖隔离（reproductiveisolation）。动物学家尤其强调生物学种的概念。但是，生物学物种属于纯粹实验性定义，在实际运用中行不通。二、物种的概念与范畴⑵分类学物种（taxonomicspecies）:以形态性状为基础，着眼于生物群体形态上的间断（即：种内形态多少是连续的，种间是间断的），参考其地理分布（即所谓形态－地理学分类）。在经典分类中存在归并派和细分派，前者称为林奈种（Linneon），后者称为约旦种（Jordanon）。由于分类的哲学基础不同，产生了系统发育物种（种系发生种）、进化物种、表征种（或形态种）等概念。二、物种的概念与范畴综合生物学种和分类学种的基本观点，可归纳为如下物种的一般概念（居群定义）：居群中所有个体都具有共同的形态特征、生理、生态学特性；与近缘种之间有明显的差异；占据一定的地理区域；同种个体间能进行交配繁殖，而与其它种的个体杂交不易成功。三、特有物种与特有现象（endemicspeciesandendemism）特有物种:一切不属于世界性分布的科、属或种，都可以称之为分布区内的特有科、特有属或特有种。如：大熊猫、金丝猴、珙桐科、银杉属、银杏科、特有现象：当物种自然分布范围有一定限制时，称为特有现象或特有性（endemism）。三、特有物种与特有现象特有物种与特有现象并不是一个十分严格的概念：在广义上，它只是相对于世界广泛分布（cosmopolitan）现象而言（非世界广泛分布即为特有种）；在狭义上，它只是所谓的“地方特有现象（localendemism）”、“狭域特有现象(narrowendemism)”。代表这种特有现象的“地方特有类群（localendemictaxa）”，通常只包括一个居群（population）或少数几个居群，因此只分布于少数地点（山头、岛屿、相应有限的地区）。一般认为：特有物种数目多或特有现象明显的地区常常是生物多样性十分丰富的地区。四、物种多样性概念定义：物种多样性是指一个地区全部物种的种群实体集合及其所具有的多种多样的变化（物种数、分类等级组合、生活型谱、分布密度、特有性、区系地理成分、空间分布格局）。内涵：1一个地区或群落中物种的多样化程度（作为系统的特性或属性）。2一个地区内全部物种的总和（作为生命实体的指代，具有集合意义）。本质：物种水平的生物多样性。——生物多样性在物种水平上的表现形式。四、物种多样性概念特定类群的物种多样性范畴：植物物种多样性：真菌、细菌、地衣、高等植物（维管植物－苔藓植物、蕨类植物、种子植物－裸子植物、被子植物）动物物种多样性：无脊椎动物（昆虫等）、脊椎动物（爬行类、两栖类、哺乳类（兽类）、鸟类等）四、物种多样性概念功能群多样性(functiongroupdiversity)：这是从生态系统功能的角度对物种多样性概念的拓展。一般认为，功能群是与系统的某种特定生态功能直接相关的物种群。不同功能群的介入对生态系统功能的影响不同。比较而言，功能群数目的多少（功能群多样性functionalgroupdiversity）比物种数目的多少（物种多样性speciesdiversity）更能说明物种多样性对生态系统的影响。同时，功能群的具体组合对生态系统的功能（水源涵养、水土保持、生物多样性维持、生物生产力）、生态过程（物质循环、能量流动）也有重要作用。四、物种多样性概念物种多样性可进一步分解为区域物种多样性和群落物种多样性（生态多样性）两个空间尺度的概念：1区域物种多样性（regionalspeciesdiversity）：一定区域内物种的总和。主要从分类学、系统学和生物地理学角度对一个特定区域内物种的组合状况进行全面系统的调查统计和评价。2群落物种多样性或生态多样性（speciesdiversityofcommunity,ecologicaldiversity）：在生态学方面表达群落中物种分布的均匀程度。一般是从动植物群落的组织化水平上进行取样调查和测度分析。γ多样性：描述区域或大陆尺度的多样性，是指区域或大陆尺度的物种数量，也被称为区域多样性（regionaldiversity）。控制γ多样性的生态过程主要为水热分布格局及动态、气候、地史变迁和物种形成及演化的历史。主要指标为物种数（S）；γ多样性测定沿海拔梯度具有两种分布格局：偏峰分布和显著的负相关格局。五、区域物种多样性测度（detectionofregionalspeciesdiversity）测度原则：⑴区域内物种数目大，则物种多样化程度高；⑵区域内特有种比例大，则物种多样化程度高；⑶区域内属以上分类等级多，物种间亲缘关系远，则物种多样化程度高。区域内物种多样性测度指标：物种丰富度(speciesrichness)：一个有限地区的物种总数。物种密度（speciesdensity）：一个有限地区范围内单位面积（陆地）或单位体积（水体）的物种数。特有物种比例（endemicspeciesratio）：一个有限地区范围内特有物种数占该地区物种总数的比例。属种系数（genus/speciescoefficient）：一个有限地区范围内总属数占该地区物种总数的比例（属数/物种总数）。科种系数（family/speciescoefficient）：科数/物种总数。科属系数（family/genuscoefficient）：科数/物种总数。物种多样性的区系成分:对特定地区全部或特定类群的生物物种,分析其生态地理和生物地理成分,从发生地点与时间角度（历史地理成分、现代地理成分）区分不同组成类别,用定量化的方法对物种多样性的组成进行统计分析。通常立足于特定类群的现代地理成分组合。区系——特定地区全部或特定类群的生物物种的总称。——在历史发展过程中形成而在现代生态条件下存在的许多动物类型的总体，是在历史因素和生态因素共同作用下形成的。植物区系——flora（世界分布、热带分布、温带分布、特有分布）动物区系——fauna（古北界、新北界、东洋界、旧热带界、新热带界、澳洲界）六、物种多样性研究方法分类学、区系地理学：采集标本、鉴定、名录、区域物种多样性指标、区系分析、评价群落学：样带、样地、样方调查统计，多样性指数、多元统计分析，生态学解释七、全球物种多样性概况1、全世界物种数目现状：全世界大约有1300万至1400万个物种，但科学描述过的仅约有175万种（表3-1）（Heywood等，1995）。生物的分界Aristotle、林奈两界系统植物界和动物界1886年，海克尔（E.Haeckel）三界系统植物、动物、原生生物1969年，魏特克（WhittakerR.H.）五界系统原核生物、原生生物、植物、动物、真菌1970，沃尔斯（C.R.Woese）和福克斯（G.E.Fox）三主干、六界系统古核生物/原核生物/真核生物（原生生物、植物、动物、真菌）提出者分界方法内容七、全球物种多样性概况NumbersofTheExistingSpeciesofMainTaxaontheEntireGlobe（Heywoodetall,1995）0100200300400500600700800估计种数4010015020403240157580020525描述种数0.40.47.244272.547.59574.511.5病毒细菌真菌原生动物藻类高等植物线虫甲壳动物蜘蛛类昆虫软体动物脊椎动物其他（万种）The10biggestfamilies兰科Orchidaceae25.0*菊科Asteraceae20.0豆科Fabaceae14.2禾本科Poaceae8.0大戟科Euphorbiaceae7.5茜草科Rubiaceae6.5野牡丹科Melastomataceae4.0玄参科Scrophulariaceae4.0百合科Liliaceae4.0莎草科Cyperaceae4.0*inthousandsofspecies种子植物种类最多的十个科七、全球物种多样性概况全世界物种数目变化：从大的时间尺度—进化时间（evolutionarytime）上看，在内因与外因的综合作用下，地球上物种多样性呈现增加的总趋势；某些类群在某一地质时期有显著下降(蕨类植物、裸子植物、两栖类动物、爬行动物)。1当代的生物多样性高于历史上任何地质年代地质历史时期陆生植物物种多样性变化（Signor,1990）1当代的生物多样性高于历史上任何地质年代地质历史时期陆生脊椎动物物种多样性变化（Signor,1990）0100200300400500600700寒武纪奥陶纪志留纪泥盆纪石炭纪二叠纪三叠纪侏罗纪白垩纪第三纪地质历史时期海洋无脊椎动物物种多样性变化（仿Sepkoski,1984）七、全球物种多样性概况2、物种多样性特丰富国家物种并不是均匀地分布于全世界168个国家。位于或部分位于热