生物多样性原理与研究方法

生物多样性原理与研究方法

●Conservation Biology ●——作为保护生物学的基础

第一章生物多样性的概念与畴

一、生命（生物）的基本特征

1 细胞（cell）是除了病毒（virus）以外所有生物的基本组成单位；

2 新代（metabolism）、生长和运动是生命的本能；

新代——物质的合成与分解及能量转换。

3 具有繁衍再生特性，通过繁殖（reproduction）而延续，以DNA作为生物遗传的基本物质；

4 具有个体发育（individual devlopment）和进化（evolution）的历史；

无数个体生活史串联起来，物种的一些基本特征代代相传又有所改变，即遗传与变异的组合统一，构成生物进化的历史。

5 对环境具有适应性（adapability）。

二、生物多样性的概念

生物多样性(biodiversity,biological diversity)是指自然界有生命的部分及其所具有的多种多样的变化。

生物多样性的概念

《生物多样性公约》（1992，联合国环境与发展大会通过，世界自然保护联盟IUCN）中关于生物多样性的概念：“生物多样性”是指所有来源的活的生物体中的变异性，这些来源除其它外包括陆地、海洋和其它水生生态系统及其所构成的综合体；包括物种、物种间和生态系统的多样性。

在所有形态、水平和组合中的生命的变异性。而用“生物多样性组成部分”表示特定的有形的实体，如生物资源、特定的生态系统。

三、生物多样性的两层含意

多样性的两层含意：

其一，描述一个生命系统复杂、变化的特性或属性——特定系统中含有多少个（品）种、多少个群落生态系统类型、多少种基因型；

例1：省陆生生态系统（植被类型）有184个群系；哺乳动物163种、鸟类479种、爬行类58种、两栖类24种；高等植物4000余种、木本植物约1400种。

例2：祁连山自然保护区陆生生态系统（植被类型）有8个植被型组、21个植被型、34个植被亚型、87个群系；脊椎动物278种，哺乳动物70种、鸟类209种、两栖类2种、昆虫1471种、高等植物1311种、木本植物236种。

作为系统的特性和属性，多样性是指地球上生命系统的各个层次和组成部分都具有丰富的变化，是一个可度量的参数。即指这样一种属性：地球上动植物基因、构成动植物体的细胞、器官、动植物种类以及由多种动植物、微生物构成的森林、草原、海底世界、沙漠植被都是多种多样、丰富多彩的。

从系统的特性和属性这个意义上理解，多样性是生命系统的普遍特征。

多样性的两层含意：

其二，指代一个系统全部实体的集合—特定系统中所有基因、种群（居群）的生命实体及由其构成的物种、群落和生态系统。

例1：省的整个陆生生态系统及其184个群系的全部植被；163种哺乳动物、479种鸟类、58种爬行类动物、24种两栖类动物；4000余种高等植物、1400余种乔灌木。

例2：祁连山自然保护区的整个陆生生态系统及其87个群系的全部植被；278种脊椎动物，藏羚羊、藏野驴等70种哺乳动物、暗腹雪鸡、雪鸽、金雕等209种鸟类，黄凤蝶、红珠绢蝶、君主绢蝶、云杉阿扁叶蜂等1471种昆虫，云杉、祁连圆柏等1311种高等植物。

在集合的意义上，多样性简单来说就是自然界中有生命的部分的同义词，即指地球上所有的动物、植物、微生物种类和它们所拥有的全部基因及其与环境共同形成的各种类型的生态系统的总体。

简而言之，就是把生物多样性视为生命实体本身。

四、生物多样性的层次性

生物多样性的层次性取决于生命系统的等级性。

生命系统是一个等级系统（hierachical system），其等级特征决定了生物多样性的层次性。

基因→细胞→组织→器官→种群→物种

群落→生态系统→景观→生物圈

生物多样性的层次性

生物多样性包括三个主要层次和畴：

—遗传多样性（基因多样性）genetic diversity (gene diversity)

—物种多样性species diversity

—生态系统多样性ecosystem diversity（景观多样性landscape diversity）

遗传多样性

—遗传多样性（基因多样性）genetic diversity (gene diversity)

广义概念：是指蕴藏在地球上动物植物和微生物个体的基因中的遗传信息的总和(麦克尼利等,1990)

所有生物携带的遗传信息的总和(施立明等，1993)。

狭义概念：是指种基因的变化，包括同一种类显著不同的群体(populations)间或同一群体不同个体(individual)间的遗传变异总和（《全球生物多样性策略》，世界资源研究所WRI,1992）。

物种多样性

物种的概念（concepts of species ）

物种（species）简称“种”，是生物分类的基本单位。是生物分类学家（即：对生命有机体进行比较、分类和命名的科学家）为描述地球上的生命形式等级而设置和使用的一种分类单位。

物种的定义（definition of species ）

居群中所有个体都具有共同的形态特征、生理、生态学特性；与近缘种之间有明显的差异；占据一定的地理区域；同种个体间能进行交配繁殖，而与其它种的个体杂交不易成功。

物种是生物进化过程中从量变到质变的一个飞跃，是自然选择的历史产物（historical

products,outcomes）。

物种多样性具体是指物种丰富度、物种均匀度、物种多样性指数、物种密度、特有物种数及功能群多样性等测度参数。

物种功能群多样性

功能群多样性(function group diversity)：这是从生态系统功能的角度对物种多样性概念的拓展。一般认为，功能群是与系统的某种功能直接相关的物种群。功能群数目的多少比物种数目的多少可能更能说明多样性对生态系统功能的影响；功能群的具体组成对生态系统的功能也有重要作用。

生态系统中三大物种功能群

生产者（producers ）——绿色植物、藻类、光合细菌、化能细菌

消费者（consumers）——动物（食草动物、食肉动物、杂食动物）、腐食生物

分解者（decomposers ）——真菌、细菌

生态系统多样性

●生态系统是生物群落与其环境构成的生态复合体（complex），是生命系统中重要的

组织层次，是自然界的基本单位。具有物质循环、能量流动和信息传递等生态过程

●生态系统多样性充分体现了生物多样性研究最突出的特征，即高度的综合性。

●包括生境多样性、生物群落多样性（生态系统类型多样性）、生态过程多样性

●生态系统多样性的测度包括生物群落和生态系统两个水平的多样性测度。重点是群

落水平，因为生物群落是生态系统的核心部分，它决定了生态系统多样性乃至景观多样性。因此，多以生物群落多样性测度代替整个系统的多样性测度。

●群落多样性测度指标：

●α多样性、β多样性、γ多样性（= α多样性+ β多样性）

五、生物多样性的整体性

生物圈——biosphere; ecosphere;vivosphere; vitasphere

生物界——living nature; biological universe

生物系统——biosystem;biological system

生命系统——living system；life system

生命支持系统——life－support system

六、生物多样性的时空特征

●生物多样性是进化的结果，是生物与环境相互作用的适应产物。

（1）生物多样性的空间格局特征

在生物群落组成方面，受到生态因子的差异性影响，不同的气候带分布着不同的物种类型，同一地理区域由于海拔高度等因子的影响，物种分布呈现垂直梯度变化。（2）生物多样性的时间格局

生物群落是个动态的概念，会因为群落自身的变化和自然影响而发生变化。也会随着时间的变迁而发生改变。

七、生物多样性研究的热点问题