生物保育的策略与可持续发展

生物保育的策略與可持續發展鄭先祐(Ayo)國立臺南大學環境與生態學院院長生態科技學系教授+島嶼生物地理學(islandbiogeography)國立金門技術學院建築系島嶼生態與文化第五周次2008年10月8日(週三)6:30-9:10GeographicEcology2目錄地理生態學(GeographicEcology)Introduction(Historyanddefinition)Concepts生物地理學(Biogeography)發展史(1820-1980)島嶼生物地理學(IslandBiogeography)物種的差異(樣區BajaCalifornia)生物保育的策略保育策略與可持續發展GeographicEcology3HistoryHumboldtandBonpland(1799)10,000km,onfoot,bycanoe,oronhorseback緯度12°Sand52°N(北美洲至南美洲)Ishalltrytofindouthowtheforcesofnatureinteractupononeanotherandhowthegeographicenvironmentinfluencesplantandanimallife.DarwinandWallaceGeographicEcology4DefinitionMacArthurandWilson(1967)TheTheoryofIslandBiogeography(島嶼生物地理學)建立現代「地理生態學」的理論基礎MacArthur(1972)GeographicalEcology定義「地理生態學」Thesearchforpatternsofplantandanimallifethatcanbeputonamap.(研究可放在地圖上的植物和動物生活的分佈類型)GeographicEcology5地理生態學(GeographicEcology)生物地理學(Biogeography)生物隨著時間於空間上的分布情形之研究。植物地理學(Plantgeography)動物地理學(Zoogeography)島嶼生物地理學(IslandBiogeography)補充教材GeographicEcology6生物地理學的發展史1820–1940：主要為描述性的生物地理學。1940年以後：Cain(1944)加入詮釋性的生物地理之研究，可分為：歷史生物地理學(Historicalbiogeography)生態生物地理學(Ecologicalbiogeography)。1961年研討會：兩種遷移法：(1)跨越水域，(2)經由暫時性的陸橋。GeographicEcology71960-1980：相關學科的發展(1)大陸飄移。(2)分子生物技術於系統分類學的應用。(3)MacArthurandWilson(1963,1967)：「島嶼生物地理學」的平衡理論。(4)Vicariance生物地理學。1980年以後，thestudyofbiodiversity。GeographicEcology8島嶼生物地理學TheequilibriummodelofIslandBiogeographySpeciesrichnessonislandscanbemodeledasadynamicbalancebetweenimmigrationandextinctionofspecies.(島嶼物種的豐富度可運用物種的移入和滅絕的動態平衡來建構模型)GeographicEcology9Fig.1GeographicEcology10Fig.2GeographicEcology11Fig.3a.TheGalapagosIslandsGeographicEcology12Fig.3b.Numberofland-plantspeciesontheGalapagosislandsinrelationtotheareaoftheisland.S=28.6A0.32GeographicEcology13Fig.4.Species-areacurvefortheamphibiansandreptilesoftheWestIndies.S=3.3A0.30GeographicEcology14Fig.5a.Islandbiogeographyappliedtomountaintops.(a)MapoftheGreatBasinregionofthewesternUnitedStatesshowingtheisolatedmountainrangesbetweentheRockyMountainsontheeastandtheSierraNevadaonthewest.GeographicEcology15Fig.5b.Islandbiogeographyappliedtomountaintops.(b)Species-arearelationshipfortheresidentborealbirdsofthemountaintopsintheGreatBasin.GeographicEcology16Fig.5c.Islandbiogeographyappliedtomountaintops.(c)Species-arearelationshipfortheborealmammalspecies.GeographicEcology17ExperimentalIslandBiogeographyFig.6GeographicEcology18Fig.7.BajaCalifornia物種的差異GeographicEcology19表1.Cortez海域島嶼間生物地理之比較。項目陸生植物沿岸魚類陸棲鳥類陸棲爬蟲蜥蜴陸棲哺乳50km2之海洋島嶼所含之平均數105139.33.51.3陸橋性島嶼比海洋性島嶼含有更多的種類？NoNoNoYesYesVeryYes島嶼上所含之種類比大陸塊上還少嗎？No有一點YesYesVeryYesHolocene才出現之海洋性島嶼所含的種類數比老生島嶼還少嗎？NoNoNoNoNo有一點距大陸愈遠，種類數愈少嗎？陸橋性島嶼海洋性島嶼NoNoNoNoNoNoNoNoNoYes有一點Yes特有性：陸橋性島嶼海洋性島嶼0200005350471669GeographicEcology20Fig.8.島嶼生物地理學(修改自Case&Code,1987)GeographicEcology21生物保育的策略傳統的範例四項不確定因素研訂minimumpopulationsizeGeneticconsiderations1960年代的島嶼生物地理學「一大」或是「多小」？切割棲息地後，所含的生物種類數反而增加，可能的原因GeographicEcology22傳統的方法(範例)Heathhem(Tympanuchuscupidocupido)曾分布於NewEngland至VirginiaState1876，只存在於Martha'sVineyard。1900，只剩不到100隻。1907，設立refuge(保護區)。1916，族群數目增加到800隻。但當年火災，冬天又有強大的掠食壓力，族群數目又下降到100隻至150隻。1920，族群數目再上升至200隻。但又遭疾病侵襲，又再下降到100隻以下。1932，滅絕。GeographicEcology23四項不確定因素(1)demographicstochasticity(2)environmentalstochasticity(3)naturalcatastrophes(4)geneticstochasticityGeographicEcology24研訂minimumpopulationsize(1)Experiments(2)Biogeographicpatterns(3)Theoreticalmodels(4)Simulationmodels(5)GeneticconsiderationsGeographicEcology25Geneticconsiderations小族群容易滅絕的原因(1)inbreeding造成homozygosity上升。(2)Geneticdrift(3)環境不斷變動。GeographicEcology261960年代的島嶼生物地理學原則：(1)愈大愈好。(2)不要切割。(3)切割後，每塊間的距離愈近愈好。(4)周長/面積，要愈小愈好。GeographicEcology27Fig.9.Schematicillustrationofsomeprinciplesforthedesignofnaturereserves.GeographicEcology28當代的切割理論與生物保育策略「一大」或是「多小」？(1)maximizesthemeansizeofreserves(2)maximizesthenumberofreservesGeographicEcology29Fig.10.Thedistributionofareasofnaturereservesintheworld.GeographicEcology30Fig.11.Diagramofexperimentaldesign.Plotswithsolidedgesrepresentenclosurespreventingaccessbysheep.Brokenlinesmarkdelineatedplotsinthegrazedarea.GeographicEcology31表2.於不同大小面積之隔離區與牧養區內，顯花植物的種類數之比較。項目隔離區牧養區小型中型大型小型中型大型N32821641總數292620261615最多/各區1515151312(15)最少/各區381558(15)全區34種26種GeographicEcology32表3.各型樣區的種類數目之變化。項目小型中型大型全部種類198519861987293033262729202025343340遺失種類1985-19861986-198742533251新增種類1985-19861986-198755653746GeographicEcology33Fig.12.Cumulativespecies-areacurvesforoceanicarchipelagos.a.ExtantnativebirdsoftheHawaiianislandsb.Galapagoslandbirdsc.GalapagosDarwin'sfinchesd.Galapagosferns.海洋性島嶼離岸200公里以上GeographicEcology34Fig.13.Cumulativespecies-areacurvesforoceanicarchipelagos.e.Galapagosinsectsf.Galapagosfloweringplantsg.Caribbeanbats.h.Facroesislandsgroundbeetles.海洋性島嶼離岸200公里以上GeographicEcology35Fig.14.Cumulativespecies-areacurvesforoceanicarchipelagos.g.Caribbeanbats.h.Facroesislandsgroundbeetles.i..CanaryIslandsbirdsj.Canaryislandgroundbeetles.海洋性島嶼離岸200公里以上GeographicEcology36Fig.15.Cumulativespecies-areacurvesfornearshoresarchipelagos.a.SeabirdsonislandsoffofScotland.b.Extantmarsupialsonis