20171029-生物多样性及其保护

专题：生物多样性及其保护刘家武副教授华中师范大学生命科学学院[e-mail]当前生态学的热点议题之一生物多样性丧失全球气候变化可持续发展因此，保护生物多样性已成为21世纪全人类共同关切的重点。一、生物多样性概述生物多样性及其保护（一）生物多样性的概念生物多样性（Biodiversity）：指所有生物种类、种内遗传变异和它们与生存环境构成的生态系统的总称。——联合国环境规划署生物圈内所有的植物、动物和微生物，它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。——必修三（二）生物多样性的层次遗传多样性（基因多样性）物种多样性生态系统多样性景观多样性遗传多样性：指种内基因的变化，包括种内显著不同种群间和同一种群内的遗传变异，亦称为基因多样性。——世界资源研究所《全球生物多样性策略》任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，可被看作是一个基因库。物种多样性：即生命机体的变化和多样化，是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的客观指标。生态系统多样性：指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程多样性，包括生境、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。生境多样性是生态系统多样性形成的基础，群落多样性可以反映生态系统类型的多样性。生态系统多样性的研究热点：生物群落多样性的测度；人类活动对生态系统多样性的影响；自然保护管理等领域。景观多样性：由不同类型景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化或变异性。景观要素是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。在一个兔子种群内的遗传多样性在一个草原生态系统中的物种多样性整个区域景观内的群落及生态系统二、生物多样性的现状生物多样性及其保护（一）世界生物多样性的现状1、全球的物种数目全世界大约有1300-1400万个物种，但科学描述过的不到200万种(Heywood)。这意味着很多物种还没来得极定名就已灭绝。每年的5月22日为国际生物多样性日。全球主要类群的物种数目(Heywood等)类群已描述的物种数目(万种)估计可能存在的物种数目(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其它11.525总计175.01362分类学家May发现：从长度为10m到长度为1cm动物，长度每减少10倍，物种数目增加100倍。1992年5月，在越南原始森林中仍然发现1个新属Pseudoryx。1992年，在纳米比亚的热带雨林中发现1个森林建群种，是1个新属Exarata(紫葳科)。2000年发现的阿卡瑞狨箭镖蛙红亚马逊箭毒蛙2、生物多样性重要的国家（地区）世界各国或地区的生物多样性不是均匀分布的，与生境条件有关。热带、亚热带地区的少数国家，拥有全世界最高比例的物种多样性。几个生物多样性特别丰富的国家重要生物类群物种数目最多的前10个国家(McNeely)名次哺乳类(种)鸟类两栖类爬行类种子植物1印尼515哥伦比亚1721巴西516墨西哥717巴西550002墨西哥449秘鲁1701哥伦比亚407澳大利亚686哥伦比亚450003巴西428巴西1622厄瓜多尔358印尼600中国270004扎伊尔409印尼1519墨西哥282巴西467墨西哥250005中国394厄瓜多尔1447印尼270印度453澳大利亚230006秘鲁361委内瑞拉1275中国265哥伦比亚383南非210007哥伦比亚359玻利维亚1250秘鲁251厄瓜多尔345印尼200008印度350印度1200扎伊尔216秘鲁297委内瑞拉200009乌干达311马来西亚1200美国205马来西亚294秘鲁2000010坦桑尼亚310中国1195委内瑞拉197泰国282前苏联20000巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、中国、澳大利亚、印度、印度尼西亚、马来西亚，这12个国家的生物物种占全世界总数的60-70％。巴西、哥伦比亚、印度尼西亚、墨西哥的物种最为丰富，而马达加斯加、澳大利亚的物种特有性程度极高。中国的生物多样性排在第8位。国家面积较大的俄罗斯、加拿大、美国没有这么丰富的生物多样性。原因：生物多样性更多地是由地形、气候及隔离状况决定，而不是由面积大小决定的。（二）我国生物多样性的特点我国疆域辽阔，地形气候复杂，跨越寒、温、热三带，生态环境多样，孕育了丰富的物种资源。1、物种高度丰富中国是地球上生物多样性最丰富的国家之一。高等植物30000余种，仅次于巴西和哥伦比亚。苔藓植物2200种，占世界总种数的9.7%，占世界科数的70%。蕨类植物2200~2600种，分别占世界科数的80%和种数的22%。裸子植物全世界共15科79属约850种，中国有10科34属约250种，是裸子植物最多的国家。被子植物328科3123属30000多种，分别占世界科、属、种数的75%、30%和10%。脊椎动物6347种，占世界(45417)的13.97%。中国是世界上鸟类种类最多的国家之一，1319种，占世界13.5%。鱼类3862种，占世界（19056种）的20.3%。2、特有属、种繁多中国拥有大量的古老孑遗和特有种类。古老孑遗种有活化石之称的大熊猫、白鳍豚、水杉、银杏、银杉、攀枝花苏铁等。高等植物中特有种最多，约17300种，占中国高等植物总种数的57%。水杉银杉攀枝花苏铁湖北利川千年铁坚杉神农架2、特有属、种繁多大熊猫、华南虎、台湾猴、金丝猴、羚牛、毛冠鹿、白唇鹿、双峰驼、白鳍豚、褐马鸡、黑颈鹤、红腹锦鸡、白颈长尾雉、白冠长尾雉、黑长尾雉、鸳鸯、扬子鳄、大鲵、中华鲟、白鲟等。都是中国特有种或主要分布在我国。华南虎白鳍豚大鲵川金丝猴白冠长尾雉红腹锦鸡朱鹮鸳鸯3、区系起源古老中生代中国大部分地区已上升为陆地，第四纪冰期又未遭受大陆冰川的影响，所以各地都在不同程度上保留着白垩纪、第三纪的古老孑遗和残遗的种类。使我国的动植物区系具有自己的特色(吴征镒)。松杉类植物出现于晚古生代，在中生代非常繁盛，第三纪开始衰退，第四纪冰期分布区大为缩小，全世界现存7个科，中国有6个科。1976年，中科院鄂西北奇异动物综合考察4、栽培植物、家养动物及其野生亲缘种质资源丰富中国是家养动物类群最丰富的国家；有家养动物类群1938个，还拥有大量的特有种资源。中国是野生和栽培果树的主要起源和分布中心；是水稻的原产地之一(有地方品种50000个)；是大豆的故乡，有地方品种20000个。枣、板栗、茶、油茶、油桐、漆树等是中国特产。药用植物11000多种；牧草4215种；原产中国的重要观赏花卉超过2238种。5、生态系统丰富多彩中国具有地球陆生生态系统各种类型：森林、灌丛、草原和稀树草原、草甸、高山冻原等。森林有针叶林、针阔混交林、阔叶林(常绿阔叶林、落叶阔叶林)。草原：草甸草原、典型草原、荒漠草原、高寒草原。高山冻原、高山垫状植被、红树林生态系统等。（三）我国的生物多样性关键地区1、生物多样性关键地区生物多样性关键地区(criticalarea)：世界各地都有一些植被保存较好、生物种类丰富且特有程度较高的地区，称为~（陈灵芝）2、我国的生物多样性关键地区根据陈灵芝等人的资料，中国具有：①14个国际意义的陆地生物多样性关键地区。②5个全国性意义的陆地生物多样性关键地区。③5个湿地和淡水水域生物多样性关键地区。④11个海岸和海洋生物多样性关键地区。这些地区在中国物种多样性研究和保护方面将起重要作用。吉林长白山地区；河北北部山地地区；陕西秦岭太白山地区；四川西部高山峡谷地区；云南西部高山峡谷地区；湖南、贵州、四川、湖北边境山地地区；广东、广西、湖南、江西南岭山地地区；14个具有国际意义的陆地生物多样性关键地区浙江、福建山地地区；台湾中央山脉地区；西藏东南部山地地区；云南西双版纳地区；广西西南石灰岩地区；海南岛中南部山地地区；青海可可西里地区。14个具有国际意义的陆地生物多样性关键地区（续）黑龙江内蒙古交界大兴安岭山地地区；内蒙古锡林郭勒地区；新疆阿尔泰山地区；新疆伊犁天山地区；甘肃南部东祁连山地区。5个具有全国性意义的陆地生物多样性关键地区东北穆棱、三江平原湿地地区；湖南、湖北平原湿地地区；贵州威宁草海地区；云南洱海区域；四川西北若尔盖湿地地区。5个湿地和淡水水域生物多样性关键地区海南南沙群岛海区；海南西沙群岛海区；海南东南海岸珊瑚礁海区；海南文昌澜港红树林区域；广西合浦山口沙田半岛海区；广东珠江口南海海岸和海洋区域；11个海岸和海洋生物多样性关键地区浙江平阳南麂列岛海区；江苏盐城沿海海区；山东青岛沿海海区；山东庙岛群岛海区；辽宁蛇岛老铁山海区。11个海岸和海洋生物多样性关键地区（续）三、物种灭绝机制生物多样性及其保护触目惊心的物种灭绝1914年，世界上最后一只旅鸽在美国孤单地死去。1960年，最后一只秃海豹也灭绝了。由于捕猎，渡渡鸟、毛象、塔斯马尼亚狼、恐鸟灭亡了。因商业利用，肯尼亚和乌干达85-89%的大象被偷猎，处于灭绝边缘。由于过度捕捞，许多鲸类濒危；虽然海豚为非捕捞对象，但由于偶然闯入捕捞网也造成大量死亡而濒危。大量的物种因生境破坏而丧失。（一）灭绝的定义灭绝(extinction)：指生物物种消失的现象。IUCN（世界自然资源保护联盟）第51次会议通过的“物种濒危等级标准”规定一分类单元如果没有理由怀疑其最后的个体已经死亡，即可列为灭绝。一个物种的平均寿命为100-1000万年(Raup,1978)。迄今为止，地球上生存过的物种，99.9%都曾经灭绝；因此物种灭绝是生命进化史的一种自然现象。从1600年以来的灭绝为地质史上的第6次大灭绝，是地质年代“自然”灭绝的100-1000倍。生境丧失与破碎、环境污染、外来种引入、全球气候变化使物种灭绝的时间表大大提前。物种灭绝和物种濒危的区别：它们分别处于某一特定物种走向消亡过程的不同阶段。生物多样性保护的对象是濒危物种而不是已灭绝的物种。对自然状况或人类活动影响下灭绝了的物种濒危过程和机制的认识，则对现存濒危物种的保护具有重要的启发意义。（二）物种灭绝的生物学机制物种灭绝中的第一冲击效应松鸡灭绝案例松鸡原广泛分布于美国东北部沿海地区，从缅因州一直到弗吉尼亚州。19世纪人口急剧膨胀，松鸡遭到大量捕杀。该种很快从绝大部分的原分布区消失。1870年，松鸡仅生存于马萨诸塞州的一个小岛上。1908年该岛的松鸡只剩下50只。同年建立1600英亩的保护区后，这50只松鸡得以保存下来。1915年，该岛的松鸡已自然增殖到2000只。1916年以后，该岛发生了一系列事件：森林火灾，捕食者—苍鹰大爆发，百年罕见的低温冻害天气，来自家养火鸡的病菌感染，由于种群数量减少和性比例失调引起的近交。结果：1927年，松鸡锐减到11只雄鸡和2只雌鸡。1928年底仅剩1只，1932年3月11日死亡，松鸡从地球上灭绝了！松鸡的灭绝过程可分为两个阶段第一阶段：对松鸡的生存从未有过的强烈冲击，即人类大量无度的捕杀。该阶段使松鸡的分布范围迅速缩减。第二阶段：始于1916年的一系列生物学和物理学事件使该种最终走向灭绝。倘若没有第一阶段的强烈冲击使之仅生存于一个小岛上，第二阶段中任何一个事件的发生都不可能有如此巨大的效果。火灾、苍鹰捕猎、低温冻害天气、近交或病害流行，只会使其中的一个地方种群消失，但要使该种彻底消失不大可能。可见：第一阶段对松鸡突如其来的强烈冲击，即人类的过度捕杀是造成松鸡最终灭绝的首要因素，这就是第一冲击效应。启示：当一个强烈的冲击使一个物种的地理分布或其他适应体系支离破碎时，该物种就很容易在一系列偶发事件中走向灭绝。美国松鸡灭绝案例的启示……朱鹮……的保护还要不断继续。（三）物种灭绝的物理学机制缓慢的地质变