海洋生态学与可持续发展

第八章海洋生态学与可持续发展主要内容第一节生物多样性及其保护第二节大海洋生态系的研究第三节海洋生态学与可持续发展第一节海洋生物多样性及其保护一、生物多样性概述二、外来种的特点、影响及其管理对策三、生物多样性的保护和管理一、生物多样性概述生物多样性：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。它既是生物之间以及与其生存的环境之间复杂的相互关系的体现，也是生物资源丰富多彩的标志。生物多样性的层次遗传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（基因多样性）：指种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间和同一种群内的遗传变异。它是物种及以上各水平多样性的最重要来源。包括：染色体多态性：数目、组型、行为等方面的研究；蛋白质多态性：氨基酸序列分析，同工酶或等位酶电泳分析等研究手段；DNA多态性：RFLP（限制片段长度多态性）、DNA指纹、RAPD（随机扩增DNA）和PCR（聚合酶链式反应）等技术。基因数量：细菌：大约1000个；真菌：大约10000个；高等植物和少数动物：40万个以上；人类：大约10万个。等位基因（allele）基因型（genetype）表现型（phenotype）基因重组（generecombination）给基因做手术物种多样性指一个地区内物种水平上的生物多样性，代表着生命有机体的多样化。主要从分类学、系统学和生物地理学角度对区域内物种的状况进行研究。主要研究内容：•物种多样性的现状•物种多样性的形成•物种多样性的演化•物种多样性的维持机制物种数量：已被描述过的物种病毒：1000种；原核生物界：4760种；真菌：46983种；植物界：275328种；原生动物：30800种；动物界：1033614种。总计：1392485种。地球上曾存在数十亿种物种，它们中的绝大多数已经灭绝。但是我们不能将地球的生物估计到一个确定的数量级：Wilson，1988：500-3000万种；世界资源研究所：200-1亿种。生态系统多样性指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。生境多样性：主要指无机环境，如地貌、气候、土壤、水文等。生境的多样性是生物群落多样性甚至是整个生物多样性形成的基本条件。生物群落多样性：主要指群落的组成、结构和动态方面的多样化。生态过程多样性：主要指生态系统的组成、结构与功能在时间上的变化以及生态系统的生物组分之间及其与环境之间的相互作用或相互关系。景观多样性指由不同类型的景观要素和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：是一个大尺度的宏观系统，由相互作用的景观要素组成，是具有高度空间异质性的区域。景观要素：是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。依形状的差异可分为嵌快体(patch)、廊道(corridor)和基质(matrix)。景观功能：指生态客体即物种、能量和物质在景观要素之间的流动。决定生物多样性的力量气候：散布能力：时间：生境类型：生物多样性对人类的意义生物多样性的价值生物多样性面临的问题生物多样性受威胁的主要原因生物多样性对人类的意义1、为人类提供适意的生活环境；2、为人类提供食物来源；3、提供医药原材料；4、提供工农业原料；5、巨大的基因宝库；6、维持地球环境的稳定；7、提供丰富多彩的自然景观；8、丰富人类的思维和精神生活。生物多样性的价值生物多样性的直接经济价值生物多样性的间接价值生物多样性的伦理价值A、生物多样性的直接经济价值消耗性使用价值：如薪炭、饲料、野味并不出现在市场上的产品价值。居住在那些地方的人们常利用周围环境中的生物资源来维持生计，这些物品的价值并不反映在国民经济的总收入中。生产使用价值：食品、木材、药材食物：历史上约有3000种植物被用来作为食物，75000种可食；家养或野生动物为人类提供蛋白质。野生物种被用于改良种植、养殖的品种。B、生物多样性的间接价值生物多样性的间接价值常常是与生态系统的生态过程有密切关系（维持生态平衡、维护环境稳定），它们的价值可能大大超过直接价值，而且直接价值往往来源于间接价值。因此生物多样性的间接价值也可看作环境资源的价值。主要包括：（1）提供生态系统生产力：将太阳能贮存，为生态系统提供能源；（2）涵养水源，维持水体的自然循环、减弱旱涝；（3）保护土壤，防止水土流失；（4）调节气候：森林的丧失将使气候恶化；（5）丰富物种关系；（6）吸收和分解环境中的有机废物、农药和其它污染物质；（7）为人类身心健康提供良好的生活和娱乐环境，良好的自然景观为人类提供了居住游乐和休养的场所；（8）基因、物种及生态系统的多样性为人类社会适应自然变化提供了选择的机会和原材料。C、生物多样性的伦理价值动物是人类的朋友，植物是人类的伙伴。不管物种的经济价值如何，一切物种都具有生存的权利；不管这些物种有无经济价值，它是客观存在的。从生物学和伦理学出发，认为物种而不是其个体是自然保护工作的目标，所有单个个体终久会死亡，但是物种是延续、进化、有时会形成一个新物种。在此意义上，单一个体正好是一个物种现在的代表，当它们的丧失威胁到该物种继续生存时，就需要人类加以保护。从另一角度出发，每一物种对人类均有潜在价值，当人类未发现其用途时，则被认为微不足道；一旦发现其有重要经济价值时，则无休止地向自然界索取，以致使之消亡。因此，生物多样性的保护与持续发展紧密相关。生物多样性面临的问题1、生境的破坏或片断化；2、生态系统功能遭受严重破坏或丧失；3、基因多样性的丧失：物种绝灭；4、物种多样性的丧失：物种绝灭；5、景观遭受严重破坏、消失。生物多样性受威胁的主要原因1、大面积森林采伐、火烧和开垦导致生境的破坏或者片断化；2、草地过度放牧和垦殖；3、生物资源的过分利用；4、工业化和城市化的发展；5、外来物种的引入或入侵；6、无控制的旅游影响；7、农业和林业的品种单一化。二、外来种的特点、影响及其管理对策外来种的概念外来物种入侵外来物种的种类外来物种的危害外来物种引入途径外来物种主要生态学特征及生态入侵的生态学后果外来种的控制展望1、外来种的概念外来种：一些物种由原生存地借助于人为作用或其它途径移居到另一个新的生存环境并在新的栖息地繁殖并建立稳定种群，这些物种被称为外来物种(alienspeciesorexoticspecies)。对于特定的生态系统，任何非本地的生物都被称为外来物种。2、外来物种入侵（exoticspeciesinvasion）有些外来物种在到达新的定居区后，由于不能够适用当地的自然环境和生物环境，并不能形成稳定的种群，会在一定时间内灭亡；有些外来物种则可以在当地形成稳的种群。但是一些外来物种在到达新的定居区后由于原栖息地的压力消失，在新的栖息地存活、繁殖，形成野化种群（feralpopulation），发生暴发性生长并失去控制，对新栖息地的生态系统甚至人类健康造成威胁，这些外来物种被称为入侵物种（invasivespecies）。这个过程被称为外来物种入侵（exoticspeciesinvasion）。3、外来物种的种类：根据它们对人类的作用和对当地生态系统的影响，分为:1）有益外来物种：在现代农业的经济活动中，物种资源的交换、共享是人们获取更多农业产品的有效途径之一，通过适当引进一些物种可以改善当地的种植或养殖结构，获取较高的经济效益，提高当地生态系统的物种多样性。在物种的引进后经过检验能够达到人们预期的目的的外来物种即可视为有益外来物种。2）有害外来物种：物种在引入后经过检验发现对当地生态系统造成某种危害或对人类造成健康威胁的物种，可被视为有害外来物种。3）入侵物种：由于缺乏科学严格的生物学评价和经济效益评估，物种引入后失去控制，或者是无意识的物种引入，给当地的生态系统造成巨大的损害和破坏，引起巨大的经济损失，这些外来物种被视为入侵物种。4、入侵物种的危害人们在引进外来物种的时候，经常更多的是关注其正面的品质，对引入后的整体后果缺乏理性的思考。而任何外来物种在缺乏严格的科学评价时，其潜在的危害往往被人们所忽视，其潜在后果并不是每个人都能够认识和自觉防范的。任何外来物种的引入都有其消极的一面，这些问题应该受到足够的重视。（1）入侵物种与土著物种争夺生存空间、食物，威胁土著物种的生存。任何生态系统的可利用资源都是有限的，有一定的环境容量，在系统达到平衡时，任何外来物种的进入都会给系统带来新的压力，占据土著种的生存空间，与土著中争夺食物，给土著物种带来生存危机。（2）入侵物种与亲缘接近的土著物种杂交，造成当地土著种的遗传基因混杂，一些不适合于当地环境的基因可能传给土著物种，可能降低土著物种的遗传质量，造成遗传污染。（3）入侵物种可能随之带来病源生物，对当地的生态环境造成巨大危害。（4）入侵物种影响当地生态系统的物种结构，造成生态系统失衡。（5）入侵物种的根治代价昂贵。5、外来物种的引入途径1）、人为引入：人们出于经济目的，指从当地生态系统之外引入那些具有经济价值的物种，以提高和丰富当地养殖或种植的品种结构，提高经济效益。A、作为养殖或种植品种引入：人们往往出于增加农产品数量的要求，从境外选择一些产量高，性状优良的物种引入到当地生态系统中来。B、作为鲜活食品引入：由于餐饮业的要求目前经常从国外进口鲜活动植物食品，在运输过程中或者在加工过程中发生逃逸现象或不负责任地随地乱扔乱放，使这些物种在当地生态系统中存活下来。C、其它目的引入：由于园林、观赏、环境等的需要而引入的物种。20余条来自南美洲亚马逊流域的食人鱼落户深圳海洋世界，成为水族馆的新成员。食人鱼是亚马逊流域最具代表性的动物，以其贪婪、残忍而闻名，所以人们将它比之为鱼类“黑手党”。据了解，食人鱼用其锐利的三角形牙齿和强壮的下颚，将动物的肉吞噬殆尽。据有关实验证明，食人鱼完全可以在铁板上咬出清晰的牙印，可以一口咬下16立方厘米的肉，而咬断骨头、树枝更是易如反掌。短盖锯脂鲤，学名：serrasalmusnattereri，又名红肚食人鲳，俗称“食人鱼”。原产地亚马逊河、圭亚那、委内瑞拉等，属拟鲤科。体长20～30cm，全身灰绿色，腹部大片红色，臀鳍鲜红色。饲养水温22～28摄氏度，水质要求不严格。饵料有鱼虫、水蚯蚓、小活鱼、鱼肉、虾肉等。繁殖水温26～27摄氏度，亲鱼性成熟年龄18个月，雄鱼体色鲜艳，个体较小，雌鱼体色浅淡，个体较大。属水草卵石生鱼类，雌鱼每次产卵2000～4000粒。据报道，目前该鱼已经在我国各地传播养殖。2）海运船只及压舱水带入：在远洋运输过程中发生，附着在船底的污损生物以及船只压舱水中的生物（包括幼体），不可避免地会造成物种的大量和经常性的传播，引发物种入侵。3）伴随引入：在从境外进口其它货物时偶然带入，比如在各种货物的进出口贸易、旅游等活动中可能导致外来物种的无意引入。4）生物技术新品种的产生：随着现代生物技术的进步，人们已经能够利用现代手段去改善和优化某些物种的性状，将人类需要的某些形状移植到目标物种中去，获得经过遗传修饰的生物体。但这种遗传修饰生物体的释放具有一定的生态风险，包括由此形成的物种入侵。6、外来物种主要生态学特征及生态入侵的生态学后果生态学特征：（1）传播能力强（2）对环境条件适应性强（3）生命力强生态学后果：原因：7、外来种的控制（1）法规防治：控制外来种传播危害的最直接手段是阻止其传入，即检疫。（2）扑灭：扑灭是一种紧急措施，在有害外来种传入新区后，为彻底消灭这一外来种时所采取的行动。（3）开展传统生物防治：传统生物防治是一门新兴的学科，至今只有百余年的历史。其特点是：对环境安全，经济合算，效果持久。（4）综合治理：是在总结经验教训的基础上逐步发展起来的，是对有害生物进行科学治理的技术体系。8、展望A、面临的威胁进入21世纪，随着人类社会经济的发展，国际贸易、外交往来、旅游业等都将显著增长。经验表明，在这种情况下，外来种的传播入侵概率亦将随之上升。以中国为例，外来种巨大的潜威胁主要集中表现在以下几个方面。（1）国际贸易。据联合国粮农组织统计，中国农产