生物多样性的复习资料

生物多样性是地球上生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存的物质基础。

为了保护全球的生物多样性，1992年在巴西当时的首都里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，153个国家签署了《保护生物多样性公约》。

1994年12月，联合国大会通过决议，将每年的12月29日定为“国际生物多样性日”，以提高人们对保护生物多样性重要性的认识。

2001年将每年12月29日改为5月22日。

2002年为“林业生物多样性”(Forest Biodiversity)
2003年为“生物多样性和减贫－对可持续发展的挑战”
2004年为“生物多样性：全人类食物、水和健康的保障”
2005年为“生物多样性——变化世界的生命保障”
2006年,联合国将其确定为“国际沙漠和荒漠化年”。

作为对此的响应,生物多样性公约于1月9日宣布,5月22日的国际生物多样性日将以“保护干旱地区的生物多样性”为主题。

2007年为“生物多样性与气候变化”
2008年为“生物多样性与农业”
2009年为“外来入侵物种”
2010年“生物多样性促发展、促减贫”
２０１０年是国际生物多样性年
生物多样性的定义
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，包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。

•生物多样性包括三个层次的多样性，分别是：
1、物种多样性
2、遗传多样性
3、生态系统多样性
物种的定义
•物种是生物分类的基本单元，代表一群在形态、生理、生化上与其他生物有明显区别的生物。

通常这群生物之间可以交换遗传物质，产生可育后代
物种的命名
•双名法：由瑞典植物学家林奈首创。

在他的巨著《Species Plantarum》(《植物种志》，1753)中首次使用。

•双名法的优点：
–1、统一了全世界所有物种的名称，在国际上通用，便于科学交流。

–2、提供了一个亲缘关系的大概。

遗传多样性定义，突变
•遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间和同一群体内的遗传变异。

•遗传多样性的根本来源是遗传物质的改变——突变（mutation）。

突变可以分为两大类：•（1）基因突变：碱基的插入、缺失等。

•（2）染色体变异：染色体重组、易位、交换、缺失、反转、重复等。

遗传多样性的检测方法
•遗传多样性的检测方法包括：
•（1）形态学：以形态学性状为主的表型分析。

•（2）染色体：研究染色体的变异来研究遗传多样性。

•（3）DNA序列：包括等位酶分析、限制性片断长度多态性（RFLP）分析、随机扩增多态（RAPD）分析、扩增片段长度多态性（AFLP)以及DNA分析等等。

遗传多样性的一般规律
●遗传多样性与种群大小有关；
●遗传多样性与生境大小有关；
●分布广的物种比分布狭窄的物种遗传多样性高；
●动物的遗传多样性与动物个体大小呈反比；
●濒危物种一般比正常物种的遗传多样性低。

生态系统多样性的定义
生态系统多样性（ecosystem diversity）指的是生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境、生物群落和生态过程变化的惊人的多样性。

生物之间的关系
竞争、捕食、共栖（共生）、传粉、播种
营养水平
根据物种在生物群落中获取能量的方式，可将它们分类为4个级别：生产者、初级消费者、次级消费者、分解者
确定生物多样性保护的关键地区原则
丰富性：生物多样性丰富的地区，如热带地区应该首先受到关注。

特殊性：单型种或某些目、科或属的唯一代表种比广泛分布的复型种更值得重视。

同样，稀有种栖息地或生存着特有种的生境比广泛分布的栖息地或生存着普通种的生境具有更高的优先度。

受威胁的程度：受威胁严重的地区应该具有较高的优先度。

在其他条件相同的情况下，濒危物种比易危物种、易危物种比稀有物种、稀有物种比数量下降但未列入IUCN名录的物种具有更高的优先度。

经济价值：不同地区的生物多样性可能是在“数量”上相近。

但其现实的和潜在的用途有很大差别。

对热带国家的那些消失后会对人类产生最严重不良后果的基因、物种、或生态系统具有最高的优先度。

关键种
关键种（Keystone species ）是指其一旦灭绝将会引起连锁反应，并导致生物多样性减少和某一生态系统功能的紊乱的物种。

确定关键种的重要含义
•一个关键种从群落中消亡会导致许多其他物种的丧失；
•为了保护某个特别有意义的物种，有必要把与它有关的关键种保护起来；
•如果一个群落中的少数关键种已被识别出来，它们就应该被小心的保护起来，特别是在该地区正在受到人类活动的干扰时
生物多样性分布的一般规律
●越接近热带地区，几乎所有生物类群的物种多样性就越高；
●海洋物种与陆地物种多样性的分布格局相似
●C、在决定物种丰度的分布格局中，历史因素也相当重要。

●D、物种的丰度的格局还受地形、气候和环境局部变化的影响。

中国生物多样性的特点
（1）物种丰富。

（2）特有属、种繁多。

（3）区系起源古老。

（4）栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源非常丰富。

（5）生态系统丰富多彩。

中国生物多样牲所受威胁
1、对陆地生物多样性的威胁主要有：
现存森林面积狭小、碎裂分散。

草场超载过牧，退化严重。

对动、植物资源掠夺式地开发利用。

不断发展的大气污染也构成对生物多样性的威胁。

外来物种入侵日益增多。

采矿活动引起的植被破坏、土壤和水体污染，开采地下水导致的地下水位下降以及沿交通线的噪声等也对生物多样性产生不利影响。

2、对于水体生物多样性的威胁，主要是：
过度捕捞。

盲目引入外来鱼种。

环境经济学：把经济学、环境科学和公共政策制定整合到一起。

并且包含了经济分析中生物多样性的评估。

其主要目标是发展对生物多样性组分进行评估的方法。

中国生物多样性经济价值
在进行中国生物多样性经济评估时将生物多样性价值分为三种类型。

第一种为直接使用价值。

它包括两个方面:
直接实物价值
非实物价值
第二种为间接使用价值。

第三种为潜在使用价值。

保护水土资源
保持水源、防止缺水、预防水灾、防止水土流失
土壤肥力的养护
自然植被通过改善土壤的化学结构、物理结构和生物结构，从而提高土壤的肥力。

此外，森林可以使空气中的部分元素转移到土壤中，比如固氮作用。

水土保护的其他作用
防止沙漠化、稳定海岸、固炭作用
保护生物学
保护生物学是处理当今前所未有的生物多样性危机的、所有科学的综合。

它兼容基础和应用研究两种途径，来阻止生物多样性的丧失：物种的灭绝，遗传变异的丧失，生物群落及生态系统的破坏
保护生物学的目标
一是了解人类活动对物种和生态系统的影响；
二是发展实用的方法来阻止物种灭绝，并力图恢复濒危物种在生态系统中的正常功能。

保护生物学的基础思想
（1）有机体的多样性是好的。

（2）种群和物种在不恰当的时间绝灭是坏的。

（3）生态复杂性是好的。

（4）进化是好的。

（5）生物多样性具有内在价值。

保护生物学未来研究方向
（1）小种群生存概率；
（2）确定和保护生物多样性热点地区；
（3）物种濒危灭绝机制；
（4）生境破碎问题；
（5）自然保护区理论；
（6）立法与公众教育。

物种的灭绝
A、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：一个物种仅有的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。

B、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
C、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。

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 生境破坏
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
人类活动对生物多样性造成的主要威胁
一、生境破坏
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。

（表）
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。

二、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。

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。

三、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
温室效应
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
全球气候变化对生物多样性的影响
目前已有清楚的迹象表明生物多样性开始在对全球气候变化作出反应
生物多样性对全球气候变化的反应包括
地理分布的改变
生理发生改变
生活周期发生改变
迁徙习性和栖息地发生改变
生存能力降低
生物学的改变
一些生物多样性丰富区已经受到影响
海平面上升
海平面上升的影响
沿海洪水将会泛滥
地表坍塌
河口三角洲的淹没将影响人类活动和野生动物栖息地
已经低于海平面的地方（如爱尔兰）的影响更是巨大
小岛屿国家很有可能被淹没
本地物种
指出现在其（过去或现在的）自然分布范围及扩散潜力以内（即在其自然分布范围内，或在没有人类直接或间接引入或照顾的情况下而可以出现的范围内）的物种、亚种或以下的分类单元。

外来物种
指那些出现在其过去或现在的自然分布范围及扩散潜力以外（即在其自然分布范围以外或在没有直接或间接引入或人类照顾之下而不能存在）的物种、亚种或以下的分类单元，包括其所有可能存活、继而繁殖的部分、配子或繁殖体。

外来种引入的途径
欧洲的殖民地化、无意传人、自然传入、外来入侵种
生物入侵对我国生物多样性的危害
对于本土生物多样性的负面影响主要表现在以下几个方面：
（1）破坏景观的自然性和完整性
（2）摧毁生态系统
（3）危害植物多样性
（4）影响遗传多样性
外来入侵生物的控制方法
（1）人工防治
（2）机械或物理防除
（3）替代控制
替代控制主要针对外来植物，是一种生态控制方法，其核心是根据植物群落演替的自身规律用有经济或生态价值的本地植物取代外来入侵植物。

它的优点在于：
1、替代控制植物一旦定植便长期控制入侵植物，不必连年防治；
2、替代植物能保持水土，改良土壤、涵养水源，提高环境质量；
3、替代植物有直接经济价值，能在短期内收回栽植成本，长期获益；
4、替代植物可使荒芜土地变成经济用地，
（4）化学防除
（5）生物防治
生物防治是指从外来有害生物的原产地引进食性专一的天敌将有害生物的种群密度控制在生态和经济危害水平之下。

•生物防治方法的基本原理是依据有害生物－－天敌的生态平衡理论，在有害生物的传入地通过引入原产地的天敌因子重新建立有害生物－－天敌之间的相互调节、相互制约机制，恢复和保持这种生态平衡。

因此生物防治可以取得利用生物多样性保护生物多样性的结果。

（6）综合治理
稀有物种的圈养繁殖和管理
三个基本原则：
a)高密度的家养种群和野外种群都有可能面对来自寄生虫和疾病不断增加的直接压
力。

b)生境破坏的间接影响能够增加一个生物体对疾病的易感性。

c)在许多保护区和动物园中，物种接触到一些在野外很少遭遇或从未遭遇过的物种，
因此传染会由一个物种传播到另一个物种。

易灭绝的物种
A 地理分布区狭窄的物种，如岛屿上的特有物种和局限于单个湖泊或单个水域中的物种。

B 仅有一个或几个种群的物种。

C 小规模种群的物种，如大型食肉动物。

D 种群大小正在衰落的物种。

E 种群密度低的物种。

F 需要大面积区域的物种。

G 体形大的物种。

像豹、鹰、大象等。

H 不具备有效散布手段的物种。

澳大利亚近期灭绝的脊椎动物，几乎都不会飞。

I 季节性迁徙的物种。

如鲑鱼、一些候鸟。

J 具有极低遗传变异的物种。

如猎豹缺乏抵御疾病的能力。

K 需要特殊小生境的物种。

如仅从单一鸟类物种的羽毛上取食的一些蜱螨类。

L 特异性地生活于稳定环境中的物种。

如分布于古老持久的热带雨林或温带落叶林的中心地带的物种。

M 构成永久或临时群集的物种。

如蝙蝠、野牛、旅鸽等。

N 遭受人类猎杀和采集的物种
最小生存种群
1、即保证一个物种存活所必需的个体数量
2、也就是说某一生境中的任一物种的隔离种群，即使是在可以预见的种群数量、环境、遗
传变异和自然灾害等因素影响下，都有99%的可能性能够存活1000年
小种群问题
1.遗传变异的丧失
遗传漂变
在小种群中，等位基因传递到后代的频率只能简单地依靠偶然性，依赖于交配个体及其后代,这个过程就是遗传漂变。

近交衰退
自然界有很多机制阻止大多数的近亲繁殖.在大多数动物的大种群中，个体在正常情况下不与近亲交配。

多数植物中有许多形态和生理机能都能促进异花传粉并阻止自花授粉。

然而，在某些情况下，特别是种群较小而且没有其他配偶时，很难避免近交繁殖。

近亲繁殖使来自双亲的有害基因得以表达，兄弟姐妹间和表亲间，以及雌雄同体种的自体受精都会产生近交衰退，其特征是后代少、弱小或后代不育。

这个情况就叫近交衰退。

远交衰退
远交产生的后代往往体弱或不育，原因是来自不同双亲的染色体和酶系统不亲合，这种情况就叫远交衰退。

不同种间的交配，甚至同种内不同基因型或不同种群的交配，也能造成远交衰退。

圈养计划中必需警惕来自地理分布范围的不同个体间的杂交导致的远交衰退。

进化可塑性的丧失
•稀有基因和基因组的优势不会马上显现、因为它们可能只适合未来某种环境条件的改变。

然而，小种群遗传变异性的丧失，会限制该种群对环境的长期变化，如污染、新的疾病或全球气候变化作出相应的适应性变化的能力。

•缺乏足够的遗传变异性，也就是说丧失了进化可塑性，物种就会走向灭绝。

有效种群大小
50/500法则：隔离种群至少需要有50个个体，为保护遗传变异性最好拥有500个个体,遗传变异性的丧失取决于有效种群大小可繁殖个体的有效种群大小往往比实际种群大小要小。

如有1010只麻雀的种群，但其中1000只丧失繁殖能力的个体不能计算在内，该种群在有效种群大小为10。

有效种群大小受不等比、繁殖产出的变异、种群波动等影响。

新种群的建立
建立动植物种群的三种方法:
1.再引种计划
再引种计划的主要目标，是在原先的环境中重建一个新的种群。

该计划也被称为“再建立”、“再恢复”或“易地”。

2.增强项目
增强项目涉及释放个体进入现生种群，旨在扩大现生种群大小和基因库。

3.引种计划
引种计划，涉及将动、植物迁移到它们历史分布范围以外的区域以期望建立新的种群。

迁地保护的意义和原则
1.迁地保护的意义
在野生状态下的物种即将灭绝时，迁地保护无疑提供了最后一套保护方案。

例如：普氏野马、麋鹿、阿拉伯大羚羊、黑足鼬的保护就是成功的例子。

2.迁地保护种群具有如下作用：
–在生物学和社会生物学基础研究中作为野生个体的代用材料；
–取得管理野生种群的经验；
–作补充野生种群的后备基因库；
–为那些野外生境不复存在的物种提供最后的生存机会；
–为在新的生境中创建新的生物群落提供种源。

实施迁地保护的原则
建立种群时最好应有几十只动物作为建群者；
尽快增加目标种群的规模；
建立能够存活并延续所必需的最小种群数量，通常为250~500只动物，在个别情况下更小种群也能保持其种群生存力；
繁殖动物的性别比例尽可能保持在1：1的水平；
必须避免近亲繁殖；
一旦目标达到可存活并延续的最小种群数量规模，就应努力增大世代隔离时间，从而延缓基因多样性丢失的速度；
努力消除非自然选择压力；
应在每代增加少量育种无血缘关系的动物
迁地保护的主要形式有以下几种:
动物园
水族馆
动物细胞银行
植物园和树木园
植物种子库
目前动物园和植物园存在许多问题：
个体太少；
遗传混杂；
多数为人工选择 .
物种的保护类别
1.灭绝
2.野外灭绝
3.极危
4.濒危
5.易危
6.依赖保护
7.接近威胁
8.较少关注
9.数据缺乏
10.未评价
中国的自然保护区体系
自然保护区、森林公园和风景名胜区是中国现有的三种自然保护地系统组成部分.自然保护区以绝对保护为主,而森林公园和风景名胜区以保护和开发旅游并重.
保护区的作用
一个完整的保护区体系不但在自然保护方面,而且在经济发展方面都将能起到特殊的作用.
首先,它维护了天然和半天然生态系统的安全,使生物多样性和历史文化遗产得到应有的保护,使人们在认识和研究自然和人类文化、历史发展方面不断深化.
其次,使人们有可能持续利用丰富的生物资源,享受自然所赐予的风光,提供收入与就业的机会.
同时,森林、湿地、珊瑚礁、红树林能调节气候、涵养水源,使人们避免或减轻诸如洪水、风暴、巨浪等灾害的发生.
保护区是生物多样性就地保护的主要场所,如果保护区规划得当,管理良好,一个地区乃至整个国家生物多样性的保护就有了保障.
如何确定保护区面积
保护区的面积应根据保护对象和目的而定，应以物种—面积关系，生态系统的物种多样性与稳定性以及岛屿生物地理学为理论基础来确定保护区的面积。

保护区的大小也与遗传多样性的保持有关
保护区的大小也关系到生态系统能否维持正常功能
保护区大小的确定还应该考虑到干扰与环境变化的作用特别是全球变暖对保护区的影响
生境走廊
生境走廊是指保护区之间的带状保护区。

这种生境走廊，也被称为保护通道或运动通道，可使植物和动物在保护区之间散布，保持了保护区之间的基因流动，也使一个保护区中的物种在另一个保护区中合适的地点定居并繁衍。

也可以帮助某些迁徙物种随季节的变化，在一系列不同生境之间迁移，寻找食物。

生境走廊还可减少边缘和片段化效应
生境走廊的功能
生境走廊带在保护生物学中的作用是：一方面可给野生动物提供居住的生境；另一方面可作为移动的走廊。

进一步可细分为：
①允许动物昼夜或季节性移动；
②有利于扩散与种群间的基因流动和避免小种群灭绝；
③允许物种进行长距离迁移和适应随时发生的外界环境变化（如水灾等）。

物种的扩散能力不同，对不同的物种要求有不同的廊道类型。

野生动物廊道主要有两种类型：第一种是为动物交配、繁殖、休息而需要周期性地在不同生境类型中迁移的走廊；第二种类型是在异质种群中个体在不同生境斑块间的廊道，以进行永久的迁入迁出，在基因流动及在当地物种灭绝后重新定植。

生境走廊设计
保护区的生境走廊应该以每一保护区为基础来考虑，然后根据经验方法与生物学知识来确定。

应注意下列因素：要保护的目标生物的类型和迁移特性，保护区间的距离，在生境走廊会发生怎样的人为干扰，以及生境走廊的有效性等。

设计时可参看图4-13.生境走廊模型。

为了保护生境走廊的有效性，应以保护区之间间隔越远则生境走廊越宽的要求来设置生境走廊；走廊带的宽度还视具体动物种类而定。

生境走廊缺陷
生境走廊可能同时成为传播瘟疫和疾病的通道，因此如果一个保护区爆发疾病，可能很快传到所有相互连接的保护区，由此可能导致某个稀有种的所有种群都灭绝。

动物沿着生境走廊散布时，有暴露在猎人和其它捕食动物面前的危险，因此猎人和捕食动物有可能集中在动物迁移的必经之路上集中捕杀它们。

管理保护区
自然保护区的科学管理工作包括：行政管理系统、科研管理系统、生态与景观管理系统、经营管理系统及宣传教育管理系统等等。

当然也可根据目前保护区的人力、物力和财力制定保护区的管理计划，并在组织、社区和生物资源管理3个方面保证管理计划的实施。

保护区之外的保护
完全依靠公园和自然保护区,有陷入”围困心理”的危险,公园和保护区内部的物种和群落得到了严格保护,而保护区之外则受到了肆意的乱采滥伐.如果保护区周围的生物多样性遭到了破坏,保护区内部的生物多样性将同样会衰退,在小型保护区中物种丧失尤为严重.
因为大多数国家多数土地不会成为保护区,所以毫无疑问许多稀有种会在保护区之外分布.例如,在澳大利亚79%的濒危和脆弱物种分布于保护区之外.由此可见，除了对保护区的保护，保护区之外的保护也很重要。

–改变僵化的土地管理部门的政策和措施,鼓励管理部门之间的合作.
–承认人类是生态系统的一部分,人类的利益影响管理目标.
案例：佛罗里达豹大约一半的分布区属于私人土地.收购大约400000公顷的私有土地不论在经费上还是政治上都是不可能的.如下的方法更可能,即对私有土地拥有者进行保护生物多样性的教育,给愿意采取保护措施的土地拥有者付给费用,从而使佛罗里达豹继续存在下去。