2第二章 生物多样性的危机

第二章
生物多样性的危机
环境破坏最严重的一面就是
导致物种的灭绝。

由于栖息地的破坏，黑胸虫
森莺（Vermivora bachmanii）
成为第一个灭绝的新热带迁
徙莺类，它最后一次被发现
是在20世纪60年代。

与黑胸虫森莺同一画面的是
富兰克林树（Franklinia
alatamaha），虽然仍能在植
物园和种植园中看到，但在
野外已经灭绝了。

灭绝+ 野外灭绝
第一节灭绝速率及其原因
1、物种的灭绝（P9）
从灭绝种数规模分：常规灭绝、集群灭绝
从灭绝物种状态分：全球灭绝、地区灭绝、生态灭绝
常规灭绝
各个时期不断发生的灭绝，通常以一定的规模经常发生，表现为各分类群中部分物种的替代，即新种的产生和旧种的消失。

原因——
物种自身、生存斗争、地理隔离
集群灭绝P41
生命史上多次（重复）发生的大范围、高速率的物种灭绝事件，即在相对较短的地质时间内，一些高级分类单元所属的大部分或全部物种消失，从而导致地球生物圈多样性的显著降低。

全球灭绝包括灭绝和野外灭绝两种情况。

灭绝：当一个物种不再有活着的个体存在于这个世界上时，如黑眼纹虫森莺。

野外灭绝：一个物种仅有个体在圈养或者其它人类控制的条件下生存。

如富兰克林树。

地区灭绝
一个物种在其曾经生活过的某个地方再也没有被发现，但在世界其他地方仍有发现。

如美洲埋葬虫（American burying）曾经分布于北美洲从东部到中部的广大地区，现在除了彼此远远隔离的三个地区外，在其它地区均灭绝了。

生态灭绝
一个物种虽然存在，但是其数量已经减少到其对同一群落中其它物种的影响可以忽略不计的地步，如华南虎。

2、人类导致的灭绝
IUCN认为：人类活动是主要威胁因素。

近代的灭绝事件中，99%以上是人为因素造成的。

有科学家估计，如果没有人类的干扰，在过去的2亿年中，平均大约每100年有90种脊椎动物灭绝，平均每27年有一个高等植物灭绝。

但是因为人类的干扰，使鸟类和哺乳类动物灭绝的速度提高了100倍到1000倍。

美国杜克大学著名生物学家斯图亚特·皮姆认为，如果物种以这样的速度减少下去，到2050年，目前的1/4到1/2的物种将会灭绝或濒临灭绝。

科学家们据此推断，地球正面临第六次生物大灭绝。

大隆鸟1650 Aepyornis maximus
渡渡鸟1665
Raphus cucullatus
黄嘴垂耳鸦1907
Heteralocha acutirostris 卡罗来纳鹦鹉1914
Conuropsis carolinensis
地球上曾经有过16万种鸟，第三纪是鸟类的鼎盛时期。

更新世4次大的冰期中，约有25％的鸟类绝灭消失。

更新世晚期人类出现以后，平均每83年有一种鸟灭绝，1600-1900年的300年间，绝灭鸟类90种。

究其原因，栖息地破坏和改变占60％，人类捕杀占29％，其次是外来引入种竞争、国际性贸易、污染等。

据调查和估算，每消失一种鸟类，意味着与它伴生的90种昆虫、35种植物、2-3种鱼类随之消失；而每两种鸟类消失，必然会有一种哺乳类随着绝迹。

南极狼1857
台湾云豹1983
斑驴1883
亚欧水貂1997
据英国《每日邮报》2016年8月2日报道，《生物科学》杂志称，地球上多数大型野生动物可能将在2100年灭绝。

人们为了某一短暂的政治或经济目的破坏了生物栖息地，从而造成物种的灭绝。

在中国，人为因素导致物种灭绝也有许多例子。

例如，在"文化大革命”时期的“围湖造田”使滇池的草海大面积缩小，造成了该地特有种滇池
蝾螈的灭绝。

由于围湖造田和严重的水污染，使昆明滇池流域的特有两栖动物滇池蝾螈的生境完全被破坏，70年代后期以后就再也没有见过活着的滇池蝾螈了。

3、岛屿上的灭绝速率
历史时期最高的物种灭绝速率发生在岛屿上，在最
近的350年中绝大多数的已知灭绝的鸟类、兽类、
和爬行类发生在岛屿上。

岛屿物种特别容易灭绝是因为很多物种都是一个或
少数几个岛屿上的特有种，而且是岛上仅有的一个
或少数几个地方种群。

分类阶元
灭绝记录
大约的物种数灭绝所占比例大陆岛屿海洋总计
哺乳类3051485 4 000 2.1
鸟类2192011590 000 1.3
爬行类120021 6 3000.3
两栖类2002 4 2000.05
鱼类22102319 1000.1
无脊椎动物4948198 1 000 000＋0.01
显花植物24513901250 0000.2
1600年以来的灭绝记录
ICUN认为：生活在岛屿上的物种所受到的威胁因素中，主要还是来自于人类的活动。

正如ICUN总干事阿奇姆•思德纳所说：加拉帕哥斯、夏威夷、塞舌尔等一些岛屿以其秀丽的风景，以及丰富的动植物和生态系统的多样性而享誉世界，但人类活动正使得这里的很多动植物物种面临灭绝的境地，这有可能导致这些岛屿在生态和旅游观光方面成为毫无价值之地。

大西洋中的一些岛屿，如圣·海伦娜群岛、福克兰群岛上的物种，也正受到外来入侵物种、放牧以及生境丧失等因素的威胁。

4、海洋和大陆上的灭绝速率
分类阶元
灭绝记录
大约的物种数灭绝所占比例大陆岛屿海洋总计
哺乳类3051485 4 000 2.1
鸟类2192011590 000 1.3
爬行类120021 6 3000.3
两栖类2002 4 2000.05
鱼类22102319 1000.1
无脊椎动物4948198 1 000 000＋0.01
显花植物24513901250 0000.2
从1600至今，海洋中有四种哺乳类和一种帽贝灭绝了。

多数淡水鱼类和显花植物的灭绝发生在大陆区域，这些区域中有远远多于其他区域的灭绝物种数。

《自然（NATURE）》杂志称，50年后100多万种陆地生物将从地球上消失。

灭绝速率：大陆>海洋
5、岛屿生物地理学和现代灭绝速率MacArthur 和Wilson 提出了岛屿生物地理学模型（1967）：这个模型解释的中心现象是物种——面积关系，即面积大的岛屿比面积小的岛屿分布有更多的生物（图）。

直觉认识，大岛屿趋向于比小岛屿具有更多样化的局部环境和群落类型。

另外，大岛屿可以容忍较远的地理隔离，每个物种具有较大数量的种群，增加了物种形成的可能性而降低了最近迁入的新出现物种灭绝的可能性。

岛屿生物地理学模型已经用于预测由于生境破坏而导致的可能的物种灭绝数及其比例。

岛屿生物地理学模型的应用
根据岛屿生物地理学模型，存在物种数随着面积扩大而渐渐地增加直到一个最大值，实际上如果生境面积减少50%,
物种数将损失10％；如果生境减少90%,物种数将损失50％。

1050100
5090
100保护面积的百分比（％）给
定区域内原有物种的百分比（％）
6、灭绝的意义
灭绝是生物圈在更大时空范围内的自我调整。

物种灭绝是生物在与环境相互作用的过程中，生物不能适应剧烈变化的环境而必然付出的代价。

灭绝是生物进化的必然趋势。

灭绝对生物进化具有巨大的推动作用，表现在为崭新的适应类型大诞生创造了机遇。

灭绝事件给人类敲响了警钟。

世界上任何地方的生态系统失去平衡，都将通过气候变化、洋流变化和物质循环变化等给全球带来灾难。

人类应该尽快认识到第六次大灭绝即将到来的现实，提高公众保护意识，采取保护措施保护生物多样性，减少有害物质的排放，避免受到自然灾害的侵扰！
7、灭绝的原因
人类引起的大规模混乱已经改变、恶化和破坏了大面积的景观，促使了物种甚至整个群落走向灭绝。

人口数量指数级的增长，导致了对自然资源的需求一直在增加，从而引发了下列生物多样性遭受的威胁：
A 生境丧失
B 生境破碎
C 生境退化和污染
D 过度开发
E 外来种的引入
F 疾病的加速扩散传播
第二节
人类活动对生物多样性造成
的主要威胁
P49
1、生境丧失——主要威胁
生境消失被确认为是大多数目前正濒于灭绝的脊椎动物所遭受的基本威胁，而对无脊椎动物、植物和真菌也是无可争辩的事实。

对许多野生物种来说，它们原有生境的大部分已经被破坏，而现存生境中也只有极少部分得到保护。

研究认为，生境面积减少50%时，生存于其中的物种将灭绝90%左右。

类群
导致灭绝的各种因素
生境
丧失
过度
开发
外来种
引入
捕食者其他未知
已灭绝的类群
哺乳类1923201136鸟类2011220037爬行类532420021鱼类354300048受灭绝威胁的
类群
哺乳类6854688－鸟类58302811－爬行类53631733－两栖类772914－－－鱼类781228－－－与一些灭绝和受灭绝威胁物种有关的因素
在世界的许多地方，特别是岛屿和人口密度高的地区，大多数原始生境已经被破坏了。

在57个旧大陆的热带国家中，在47个国家的超过50％的原有森林的野生生物生境已经被破坏。

在热带亚洲，至少有65％的森林的野生生物生境已经消失，其中破坏率特别高的国家有菲律宾、孟加拉国、斯里兰卡、越南和印度。

10
20
30
40
50607080
90100
冈比亚加纳肯尼亚马达加斯加卢旺达扎伊尔津巴布韦孟加拉国印度印
度尼西亚缅甸菲律宾斯
里
兰卡泰国越南8982
7175805756967851
64
97
867376
原有森林消失百分率
海南
西双版纳020*******
800
100012001400
1600
1800
19501980
1730万亩60%780万亩
27%
1300万亩
26%
497万亩9.8%我国热带初有森林面积及覆盖率变化情况疏花水柏枝疏花水柏枝为柽柳科水柏枝属直立灌木，只生长在我国三峡库区
海拔70米至155米的自然消落带，
分布在湖北秭归县至重庆市巴南区间的12
个县级区域的长江干流边，共31个居群。

2006年10
月三
峡水库蓄水至156米后，野生居群全部被淹没。

疏花水柏枝是库岸水土保持、河岸沙滩固土绿化和景观美化的理想树种；此外，三峡库区的湖北省巴东县民间用它治疗烧伤和烫伤。

疏花水柏枝对于研究我国低海拔季节性水淹区乃至亚热带地区植物区系的特点具重要意义，对研究植物的遗传与变异、生态适应与生态进化具有重要作用。

1）受威胁的热带雨林
每分钟都有25公顷的森林（相当于50个足球场的面积）化为乌有，生存其中的野生动物正处于生存环境受到破坏的极度危险之中。

热带雨林的消失已经成了物种丧失的同义词，茂密的雨林有着世界上最多样的生态系统。

虽然热带湿润森林仅占地球陆地面积的7%，但据估计世界上50%的物种分布其中。

目前每年有180000km2雨林消失，其中有80000km2彻底破坏，10000km2退化到其物种构成和生态系统过程被极大的改变的地步。

到2030年60％亚马逊森林将被破坏:
世界自然基金会WWF于2005年10月6日发表的最新报告指出：到2030年，气候变化的恶性循环以及森林退化将摧毁或严重破坏将近60%的亚马逊森林。

亚马逊的毁坏也将打破全球气候系统的稳定性。

从现在到2030年，亚马逊地区的森林退化将释放555亿到969亿吨的二氧化碳，其最高值超过全球温室气体两年排放量的总和。

从全球范围来看、毁坏的雨林中大约有一半是由于农民小规模的种植谷物造成的。

一些这样的土地被转变为永久的耕作地和牧场，但大部分被用于抛耕，在这样的地方，残存的森林碎片被清除、烧毁，然后被耕作几个季节，直到土地的肥力下降到不得不放弃该片上地。

这片土地随后重现为次生林。

由于生产薪材，每年有另外25000平方千米的森林退化，大部分被当地村民用作木材烧火做饭。

通过商业砍伐和选伐，每年又有45000平方千米的森林被破坏。

每年还有20000平方千米的森林被砍除，改作牛牧场。

养殖常常与工业国家对廉价农产品如橡胶、棕桐油、可可、木材、夹板、蜂蜜等的需求有关。

这此活动的相对量随不同的地理区域而有所变化，在热带亚洲，伐木的影响较大，热带美洲则以养殖牲畜更为突出，在热带非洲则是种植和收集薪材更为严重。

亚马逊河流域的热带雨林生境破坏越来越严重
2）其它受威胁的生境
☐热带干性森林
☐湿地和水生境
☐红树林
☐草原
☐珊瑚礁
①热带干性森林
热带干性森林覆盖的土地比热带雨林覆盖的土地更适于农业和畜牧养殖。

中美洲干性森林地区的人口密度是相邻的雨林地区的5倍。

今天，中美洲太平洋沿岸地区原有的干旱落叶林保留下来的不到2％。

②湿地和水生境
湿地作为鱼类、水生无脊椎动物和鸟类的生境具有无比的重要性，并且是洪水控制、饮用水和能源生产的源泉。

湿地常常出于开发目的而被灌满或被排干、或者为水道、大坝和化学污染的通道所取代。

一些水生系统以高的特有性而鲜为人所知。

例如，东非的维多利亚湖是世界上特有鱼类最多的地方，但由于水体污染和捕食，特有鱼类的250个物种有灭绝危险。

维多利亚湖位于东非两条大裂
谷之间的平坦盆地上,在乌干
达、肯尼亚和坦桑尼亚三国接
界处,赤道横贯其北部。

是世
界第二大淡水湖。

由于水体污
染和捕食特有鱼类的外来鱼类
的引入，250个鱼类物种有灭
绝危险。

Map of Lake Victoria
③红树林
热带地区一个最重要的湿地群落是红树林。

红树林占据海岸地区为咸水淹没的地带，通常情况下为淤泥底。

这样的生境与温带地区盐碱沼泽地相似。

红树林是虾类和鱼类重要的繁殖和捕食场所，同时也是撑篙、木炭和工业制品的木材源地。

在澳大利亚，商业渔民捕捉的种类中有三分之二在某种程度上依赖红树林生态系统。

虽然它们具有较大的生态价值，红树林常常被用于种植水稻和对虾的商业孵育场所。

在东南亚尤其如此，在那儿有15％的红树林已经被铲除，用于水产养殖。

在过去的100年中，菲律宾群岛已经丧失了约一半以上红树林。

④草原
温带草原是另一类
几乎被人类活动完
全破坏的生境类型。

将大片草原改造成
农耕地和牲畜养殖
场相对容易些。

幸
存的草原被分割成
许多小片段，东一
块、西一块地散布
在大地上。

⑤珊瑚礁
热带珊瑚礁虽然仅占海洋面积约0.2%，却分布有三
分之一的海洋鱼类。

全部珊瑚礁中的5-10%已经被破坏，在随后的几十年中将有50％之多会被破坏。

在加勒比海，珊瑚礁大面积的剧烈衰老并为肉质巨
藻所取代，是与过度捕鱼、飓风破坏和疾病流行等
因素的综合作用分不开的。

3）荒漠化
由于人类活动，季节性干旱气候下的许多生物群落退化成了人工沙漠，这就是荒漠化过程。

这样的群落包括热带草原、灌从和落叶林，以及如在地中海地区、澳大利亚西南部、南非、智利和加利福尼亚南部发现的那种温带灌丛带和草原。

这样的地区最初或许适于农业生产，但重复种植将导致土壤侵蚀和土壤涵水能力的丧失。

土地也可能被牛、绵羊和山羊等家养畜牧习惯性的过度啃吃。

木本植物可能被砍伐用作烧材。

结果导致生物群落渐进的、不可逆转的。

大规模退化和表层土壤的丧失，最终使该地表面沙漠化。

在世界范围内，已有900万平方千米的干旱土地通过上述过程转变成了沙漠。

沙漠化每年造成的直接经济损失为540×108元，相当于1996年中国西北5省(自治区)财政收入的3倍。

全国受沙漠化危害地区，每年减少粮食产量30×108kg 以上，相当于750万人一年的口粮。

建国以来，全国共有66.7×104hm 2耕地伦为沙地，平均每年丧失耕地
1.5×104hm 2，有253.3×104hm 2草地变成沙地，平均每年减少草地5.2×104hm 2。

联合国最新统计表明，目前全球近二分之一的陆地表面和10亿以上人口受到沙漠化影响。

在非洲，土地荒漠化威胁着全洲46％的土地和4.85亿人口的生计。

沙尘暴在北方城市越来越严重
2、生境破碎
生境破碎是指一个大的、连续的生境区域不但面积缩小，而且被分割成两个或多个片断的过程。

同生境相比较：
单位面积生境中，片段化后具有更长的边界线； 对每一个生境片段来说，中心到边界的距离较近。

生境破碎可能限制物种潜在的散布和移殖能力。

生境破碎可能降低土著动物觅食的能力。

生境破碎把一个广泛分布的种群分割成两个或更多的亚群，每一亚群局限在一定的区域，从而使种群陷入衰落和灭绝的境地。

边缘效应
在两个或两个不同性质的生态系统（或其他系统）交互作用处，由于某些生态因子（可能是物质、能量、信息、时机或地域）或系统属性的差异和协合作用而引用而引起系统某些组分及行为（如种群密度、生产力和多样性等）的较大变化，称为边缘效应。

生境破碎显著地增加了边缘与内部生境间量的相关性。

片段边缘的微环境与森林内部不一样。

边缘效应一些较重要的方面是使光照、温度、湿度和风力有更大的波动性。

这些边缘效应常常可影响至森林内部500米。

由于植物和动物物种常常高度地适应特定的温度、湿度利光照水平。

这样的变化使许多物种从片段化的森林中消除。

温带森林中的阴生花类、热带森林中的慢演替树类以及对湿度敏感的动物，如两栖动物常常很快地被生境破碎消除、导致群落的物种组成改变。

作为对较高光照率的反应，由藤本植物和其它生长
快速的先锋物种构成的密密缠结常常生长在森林边
缘。

这些植物缠结可以构成一种障碍，减少环境骚
动对片段内部的影响。

在这种情况下，森林的边缘
对保持森林片段的结构起着重要作用，但是在该过
程中，森林边缘的物种构成却发生了剧烈改变，使
出内部物种占据的区域进一步地减少。

当森林片断化后，森林边缘的风力增加、湿度降低
和温度增高使火灾更易发生。

生境破碎也使片段在面临外来物种和当地有害物种
侵入时的脆弱性增加。

将卵产在别种巢中的牛鹂，生活在农田和生境的边缘，将生境边缘作为侵人森林内部的立脚点，在那里，它们的幼雏破坏森林鸣禽的卵和幼雏。

3、生境退化和污染
最微妙的生境退化就是环境污染，其最普通的原因就是工业和人类居住地释放的杀虫剂、化学品和污水，工厂和汽车排放的废气以及由被侵蚀的山坡沉
积下来的淤泥。

污染对水质量、空气质量甚至地区气候的全面影响
引起了极大的关注，不仅是因为它威胁到生物适应
性，而且因为它影响人类健康。

1）杀虫剂污染
Rachel Carson在1962年出版的颇有影响的《寂静的春天》(Silent Spring)一书，引起了世人对杀虫剂的危险的关注。

Carson描述了被称为生物富积的过程，即DDT和其它有机氯杀虫剂，随着它们在食物链中不断增加而越来越集中。

这些杀虫剂用于杀死农作物上的昆虫和喷洒于水中杀死蚊子幼虫，同时也伤害了野生生物种群，特别是捕食大量昆虫、鱼类或其它暴露于DDT 和它的副产品中的动物。

秃鹰
由于DDT在体内大量
的富集，秃鹰产出
异常薄壳的卵，在
孵化的过程中会被
压碎，导致秃鹰数
量的大量下降。

2）水污染
水污染对人类具有负面作用。

它破坏像鱼类和甲壳动物那样的食物来源且污染饮水。

另—个至关重要的因素是水污染破坏了水生群落。

河流、湖泊和海洋常常作为工业废物和居民污水的开放储存处。

杀虫剂、除草剂、石油废物、抛弃物、重金属(如汞、铅和锌)、清洁剂和工业废物能够伤害和杀死生活于水环境中的有机体。

倾倒在陆地环境中的废物仅具有一定的地方影响，相比之下，水环境中的有毒废物可以由波浪携带而分散到一个较大区域。

有毒化学品，即使含量很低、也可以由那些在进食
时过滤大量水的水生动物富集到致命的水平。

而捕
食那此滤食性水生动物的鸟类和哺乳类，则随之暴
露于这些已经富集的有毒化学品中。

即使对植物和
动物的生活有益的必需矿物质，在含量高的时候也
能变成有害的污染物。

日前，人类活动每年释放到生物群落中的氮要比自
然生物过程所释放的氮气多。

人类的污水、农业及
草地所施用的化肥、清洁剂和工业活动常常向水生
系统中释放大量的硝酸盐和磷酸盐，引发一个所谓“文化超营养作用”过程。

虽然少量的这些营养能够此刺激植物和动物的生长，但大量富集常常导致在水面形成厚厚的一层旺盛的
藻类。

这些藻类的繁盛可以十分浓厚，以至于它们
完全打败了浮游生物且掩盖了底栖植物种类。

当这
种藻类层越来越厚的时候，其下面的几层就沉到水
底并且死亡。

那些分解垂死藻类的细菌和真菌由于
有了这种额外食物而增加，因而消耗了水中的所有
氧气。

没有氧气、许多幸存的动物就会死亡、结果
导致群落仅由那些能够耐受污染水体和低氧含量的
物种构成，从而变得十分贫乏和单一。

由劈开或耕作过的山坡而来的侵蚀沉积物一样能够伤害水生生态系统。

这些沉积物用浑浊的影像遮盖了水下植物叶片和其它绿色的地方，降低了透光性、从而减少了光合作用。

水体的浑浊度增高会使动物视物、觅食发生困难而难以在这样的水中生活，并致使光线穿透和光合作用能够进行的水体深度降低。

不断增加的沉积物对许多珊瑚种类特别有害，因为它们需要像水晶一样清澈的水体才能生存。

河流、湖泊、河口和广阔的海洋等水生境常常用于污水、垃圾和工业废物的倾倒场所，从而对生物群落造成损伤。

3）空气污染
人类活动已经改变和污染了地球大气层。

在过去，人们自以为大气层是如此的广阔以致于释放到空气中的物质会广泛的散开，因此它们的影响会十分的微弱。

今天，有几种类型的空气污染正在破坏生态系统。

－－酸雨
－－臭氧产生和氮沉淀
－－有毒金属
pH值的刻度，指明了酸性成为鱼类致死因素的范围，研究表明，鱼类确实在重度酸化的湖泊中消失了。

全世界的森林正在遭受顶枯病的折磨，据认为部分是由于酸雨与氮沉积、臭氧层破坏、昆虫侵袭以及疾病的综合影响造成的。

4）全球气候变化
由于人类活动，在过去的100年中，地球大气层中二氧化碳、甲烷和其他温室气体的密度不断增加，导致了全球快速升温。

据预测，温带升高太快以至于许多物种不能调整它们的分布区而有可能灭绝。

由于人类活动，在过去的120年全球温度快速上升
温室效应(greenhouse effect)
地球的大气是由氮、氧及一些微量气体组成。

太阳辐射进入地球时,大气层几乎可以让它穿透过去；地球也放出长波辐射，但地球的长波辐射却会遭到大气层中某些微量气体的选择吸收。

这些微量气体选择吸收了地球的辐射能后，有都分会再反射回到地球，因而使得大气保存了部分辐射能，于是造成地球的温度比其辐射平衡时的温度高,大气中因为有这些微量气体选择吸收了地球的长波辐射，并能够保存部分辐射能，因而可以使地球温度升高,我我们称这种作用为大气的温室效应。