岛屿生物地理学与保护物种多样性浅谈

岛屿生物地理学与保护物种多样性浅谈

赵江晨

（北京农学院，生物工程142班，201020142031）

摘要：随着人口的急剧增加, 人类活动强度加剧, 全球的生物多样性丧失正在以空前的速度迅速增加。生物多样性的丧失已经引起了全球广泛的关注, 但全球生物多样性的丧失并没有得到有效的控制, 生物多样性丧失的趋势仍在加剧。如何有效地保护地球上现存的生物多样性便成为摆在人类面前的一个严峻问题。于是生物地理学与物种多样性的保护也建立起了联系，本文通过对生物地理学保护物种多样性方法入手，重点谈论了岛屿生物地理学对物种多样性的保护的重要意义。

关键词：生物地理学，岛屿生物地理学，物种多样性，物种保护

从达尔文时代起到20世纪末，生物地理学的发展经历了以下几个代表时期：1) 19世纪后半叶起，起源中心和扩散用于解释生物分布；2)20世纪60年代起，随着生态学具备了成熟的理论体系，岛屿生物地理学发展起来；3) 同样在20世纪60~70年代，随着板块构造学说和分支系统学理论的发展，隔离思想出现并促进泛生物地理学和隔离分化生物地理学的发展，后者后来被称为分支生物地理学; 4)20世纪80年代末，在线粒体标记应用和溯祖理论的基础上，系统发生生物地理学兴起并迅速发展。

（一）生物多样性问题：

生物地理学主要关注生物多样性格局及其历史成因。关注的科学问题包括以下方面。1) 物种多样性格局，利用生物地理学在空间格局分析上的优势研究多样性格局，包括大空间尺度及全球多样性梯度；2) 遗传多样性的空间格局，包括遗传多样性的地理格局、格局的历史成因、揭示隐存多样性等；3) 大尺度多样性格局的历史机制，关注地质运动、生境保守性、灭绝事件等历史事件对大尺度多样性格局的影响。以下是我们通常意义上的保护措施：

1、就地保护

就地保护是将包含保护对象在内的、一定面积的陆地或水体划分出来，进行保护和管理。建立自然保护区是对生物多样性进行就地保护的最有效途径。

2、迁地保护

迁地保护是为一些行将灭绝的生物提供最后的生存机会。把因生存条件不复存在, 物种数量极少或难以找到配偶等原因，造成生存和繁衍受到严重威胁的物种迁出原地，移入动物园，植物园，水族馆和濒危动物繁殖中心，进行特殊的保护和管理。

3、建立基因库

英国曾斥巨资建立“千年种子库”，自1997 年启动以来，已实现了保存全部的英国植物物种和全球10% 的植物物种的目标。我国也有中国科学院和云南省共建的“中国西南野生生物种质资源库”项目，被列入国家重大科学工程建设计划，于2005 年动工建设，2009 年11 月通过了国家验收。“中国西南野生生物种质资源库”的建成，对我国的生物多样性保护与研究工作起到了重要推动作用。因为，如果在某个物种灭绝以前，能把它的种子（基因）保存下来，那么就有希望对生物多样性进行安全的复制。

（二）岛屿生物地理学理论及其在保护生物学中的应用：

2.1岛屿生物地理学理

很久以前人们就意识到岛屿的面积与物种数量之间存在着一种对应关系，但是本世纪60 年代以前在岛屿生物地理学中基本上没有定量的理论。MacArchur 和Wilson[的岛屿生物地

理学理论定量阐述了岛屿上物种的丰富度与面积的关系, 其关系式通常用下式表示：

Z

S

CA

式中， S 代表物种丰富度， A 代表岛屿面积， C 为与生物地理区域有关的拟合参数， Z 为与到达岛屿难易程度有关的拟合参数。岛屿生物地理学理论首次从动态方面阐述了物种丰富与面积及隔离程度的关系，认为岛屿上物种的丰富度取决于新物种的迁入和原来占据岛屿的物种的灭绝。这两个过程的相互消长导致了岛屿上物种丰富度的动态变化。

（图1）岛屿生物地理学动态模型

该模型表明物种迁入率随距离, 绝灭率随面积变化的规律。模型预测了岛屿上物种数目的变化。在迁入率与绝灭率相等时, 岛屿物种丰富度达到动态平衡, 此时物种周转率在数值上等于当时的迁入率或绝灭率。每一个岛屿面积与隔离程度的组合都将产生一个特定的的物种数量与物种周转率的组合。

当迁入率与绝灭率相等时，岛屿物种数达到动态的平衡状态，即物种的数目相对稳定，但物种的组成却不断变化和更新。这种状态下物种的种类更新的速率在数值上等于当时的迁入率或绝灭率，通常称为种周转率。这就是岛屿生物地理学理论的核心内容( 图1) 。岛屿生物地理学理论的简单性及其适用领域的普遍性使这一理论长期成为物种保护和自然保护区设计的理论基础。

2.2平衡理论

MacArthur 和Wilson 1963 1967 认为岛屿生物种类的丰富程度完全取决于两个过程即新物种的迁入和原来占据岛屿物种的灭绝见图3 当迁入率和灭绝率相等时岛屿物种数达到动态的平衡状态即物种的数目相对稳定但物种的组成却不断变化和更新这就是岛屿生物地理学理论的核心所以岛屿生物地理学理论也称为平衡理论，由图2以看出随着岛屿上物种数目的增多物种迁入率下降但灭绝率提高因为任何岛屿上生态位或生境的空额有限已定居的种数越多新迁入的种能够成功定居的可能性就越小而任一定居种的灭绝率就越大因此对于某一岛屿而言迁人率和灭绝率将随岛屿上物种的丰富度的增加而分别呈下降和上升趋势就

不同的岛屿而言物种的迁入率随其与陆地种库Species pool 或侵殖体源Colonist source

（图2，3）

的距离增加而下降生物多样性随岛屿面积增加而增加的这种现象称为面积效应假定在某一陆地的边缘最新形成一排大小不相同但距离陆地又相等的岛屿从陆地迁入这些岛屿的物种的速率将是一样但是这些岛屿上物种的灭绝率则不相同小岛屿上物种灭绝率要比大岛屿快这是因为小岛屿有限的空间使得物种之间对资源的竞争加剧允许容纳的物种数就相对较少并且每个物种的种群数量也小当迁入率与灭绝率相等时总的物种数也小。

（三）岛屿生物地理学与自然保护区的建立

3．1 自然保护区或保护庇护所作为岛屿

许多自然保护区由于受人类活动的影响已经或正在成为生境岛屿由于自然保护区被其它生态系统如农田草地和其它人类活动场所如道路所包围因此它们可以看作是大小不一形状各异边界明显的生境岛屿必须注意陆地生境岛屿和海洋岛屿存在着明显的区别其主要表现在陆地岛屿周围的生境中有哺乳动物鸟和其它生物类群它们能够比较自由地进出这些陆地岛屿而海洋岛屿则是被水包围陆栖生物要迁入或扩散到岛屿上去必须克服水的屏障作用因此迁入的成功率显然要低得多。所以有的保护区也表现一定程度的海洋岛屿特性因此岛屿生物地理学理论为研究保护区内物种数目的变化和保护的目标物种的种群动态变化提供了重要的理论依据。为了保护生物多样性应首先考虑选择具有最丰富物种的地方作为保护区另外特有种受威胁种和濒危物种也应放在同等重要的位置上。

（四）小结

岛屿生物地理学理论阐述了居住岛屿的生物类群的数目与物种迁入率和灭绝率之间的定量关系。该理论认为岛屿上物种的数目取决于物种迁入岛屿的速率和定居岛屿的物种的灭绝率，因此岛屿生物地理学理论为生物多样性的保护提供了非常重要的理论依据。由于该理论的局限性仅仅根据岛屿生物地理学理论进行生物多样性的保护是远远不够的，生物的生存除了受物种本身生物学特性的影响外，环境因素遗传因素和生物之间的相互作用也对生物的分布、繁殖、扩散、迁移种群调节、适应等产生菲常重要的影响。这些也是生物多样性保护必须考虑的因素。

但是岛屿生物地理学理论告诫我们，由于自然生态系统的片断化造成生物种群的小型化，物种则由于迁入率的降低、灭绝率的提高或者自身的近交衰退而灭绝的危险加大。岛屿越小居住上面的物种越少。

所以我们要时刻提醒我们自己，保护生物多样性迫在眉睫，我们不能再对我们生活的地球做出更多的破坏，因为她已经到达极限。再也受不了更多的破坏性活动。人类要平衡好环境与发展之间的关系。请我们的生活中充满鸟语花香，充满生机。为保护生物多样性而献出自己的一份力量吧！