生物地理和生物多样性

以生物地理学为基础如何保护生物多样性
1 生物多样性的概念
生物多样性是指各种生命形式的资源它包括数百万种的植物动物微生物各个物
种所拥有的基因和由各种生物与环境相互作用所形成的生态系统以及它们的生态过程地球上的生命多种多样各个物种会产生各自变种同一物种个体之间也会有所差异各种不
同的物种群集在一起形成群落生物群落之间存在着相互作用并与所生存的环境产生相互影响进而组成生态系统在一定地区内有着多种多样的生态系统镶嵌分布形成各种景观类
型从生物多样性概念中可以看出它包括4个层次即遗传多样性物种多样性生态系
统多样性和景观多样性
2 1生物多样性的直接价值
生物多样性为人类提供了基本食物全世界估计有 8 万余种陆生植物而现在仅有 150 余种被大面积种植作为食品世界上90 食物来源于20 个物种目前人类所需的粮食的75 是来自小麦水稻王米马铃薯大麦甘薯和木薯7种作物前三种又占总产量的70
以上各种家禽家畜鱼类海产为人类提供必要的蛋白质各种蔬菜水果菌类均
为人类日常生活所必需随着人口增长人民生活改善需要大力发展粮食作物和各类经济
植物开发新的食品和改良作物及家畜家禽和鱼类等的品种更是势在必行无论是作物
还是家畜等品种的改良都需要抗性强的野生种或野生亲缘种与它们杂交以提高它们抗病及抗逆境的能力药物也是与人类生存有关的物品大部分是依靠植物动物和微生物入药
而且一直延用至医药事业发达的今天时至今日科学家还不断在生物中筛选药物的有效成份世界卫生组织统计表明发展中国家有 80 的人口依靠传统的药物进行治疗发达国
家有 40 的药物来源于自然资源或依靠从大自然发现的化合物进行化学合成在全世界
25万种显花植物中科学家仅对具有潜在药物学属性的5000种进行过分析还有庞大数量的物种其潜在医疗价值仍属未知中国有记载的药用植物约有5000种常用的约有1000种
相当多的动物已经作为主要的药物如水蛙素是珍贵的抗凝剂蜂毒治疗关节炎某些毒蛇能控制高血压动物对医药业发展的另一重要贡献是作为医药研究的实验动物如猴类对小儿麻痹疫苗研制犰狳对抗麻疯病疫苗的研制都起过重要作用已知和待开发的各种实
验动物对人类医疗事业将起到不可估量的作用
微生物与人类生活和健康关系极为密切目前开发利用的微生物仅是很少一部分尚有更多微生物种有待研究和开发我国是栽培大型真菌的大国早就应用茯苓猴头灵芝
冬虫夏草等入药抗生素就是由微生物产生的疫苗在医药上起到不可估量的作用此外微
生物还可以用来大规模生产酶制剂有机溶剂酒及酒精氨基酸维生素菌肥等等此外生物多样性还为人类提供多种多样的工业原料如木材纤维橡胶造纸原料
天然淀粉油脂等等甚至煤原油天然气也都是由森林储藏了几百万年前的太阳能所供
给现代工业生产还需要开发更多可更新的生物资源以提供各种工业生产中必需的原材料和新型的能源汪松等 1990
2 1生物地理学及生物地理区对生物地理多样性的影响
生物地理学是研究有机体过去和现在的分布的科学它试图阐明有机体及其较大的分类群分布的多种多样的格局通常每一物种仅居住在地表某一部分出现在相似生境中并且
在其地理分布范围内有多度的变化不仅如此它们的分布范围也有动态变化往往开始分
布范围较小逐渐扩大其后又逐渐减少以至灭绝生物地理学是生态学种群生物学
系统学进化生物学和地理科学与自然历史等多学科形成的综合性学科 Brown等 1983 Candolle 1820 把生物地理学划分为两个分支即历史生物地理学和生态生物地理学
这两个分支的区别是具有不同时间尺度从短期至长期进化和空间尺度从局部到全球
以及分类上的尺度从物种的种群到高级分类单位历史生物地理学主要研究地球的自然
地理的历史变迁物种形成和灭绝物种的散布特有现象分省现象 Provincialism
间断性 Disjunctions 通过花粉孢子的分析重现生物地理历史生态生物地理学主要研究自然环境的地理变异物种分布的限制因子群落生态学等 Myers 等 1988
生物在地球表面所形成的生物地理格局 Biogeographic patterns 来源于生物和非
生物过程大范围的非生物过程包括板块构造运动海平面的变化气候和海洋环境的改变这些非生物过程是相互作用相互影响的例如气候受到陆地运动和海洋环流的影响通过周期性的冰期和间冰期作用气候将影响海平面板块运动将影响洋流等等在较局部范围的非生物过程如火灾风暴火山爆发会影响很多生境类型的分布格局生物过程有进化过
程和生态过程进化过程包括适应物种形成和灭绝生态过程包括各种生物群 Biota
之间的相互作用如捕食作用竞争和散布散布可以看作是真正的生物地理过程。

生物地理学家根据生物区系特点把地球表面划分为若干个生物地理区生物地理区Biogeographical Regions Bioregions 是指具有独特的动植物组合的区域每个
区域至少有一个主要的大陆地块它们彼此之间被海洋山系和沙漠所隔开生物地理方面的工作以动物地理研究开展较早由 Alfred Wallace 开始把动物地理分布划分为 6 个界 Realms 或区 Region 每个区既有其特有的动物类群也有一些其他地理区中所存
在的动物科属 Wallace 所划分的 6 个动物地理区或称区系区为古北 Palacrtic 区
新北 Nearctic 区新热带 Neotropical 区非洲 Ethiopian 区东洋 Oriental
区和澳大利亚 Australian 区古北区的范围是整个欧洲喜马拉雅以北的整个亚洲阿
拉伯北部和北非狭带状海岸新北区的范围是从北美大陆向南至北回归线古北区与新北区有相似的动物区系有人主张合并可称为泛北区新热带区位于新北区以南包括南美的全部墨西哥的一部分和西印度它与新北区的连接是通过中美海峡新热带区在 1500 万年前还是隔离的动物区系非常特殊且多变异事实上南美的一半哺乳动物是北美侵入者
的后代新热带区的脊椎动物的特有种很丰富非洲区的范围包括非洲大陆阿脱拉斯
Atlas 山撒哈拉沙漠和阿拉伯的最南角在非洲大陆的中非有热带森林东非有稀树
草原草地和荒漠在中新世和上新世非洲和阿拉伯都有湿润的气候并有陆地的桥相连动物在它们之间可以自由来往由于这种连接使非洲区与东洋区的动物区系有相似之处东
洋区在地理上包括印度印度尼西亚南中国马来西亚以及马来西亚群岛的西部岛屿
这个区为喜马拉雅山印度洋和太平洋所包围在它的东南角马来西亚群岛的岛屿伸展向澳大利亚东洋区原来为茂密森林所覆盖澳大利亚区包括澳大利亚塔斯马尼亚Tasmania 新几内亚和马来西亚群岛的少量小岛均属此区澳大利亚区没有陆地与其他
区相接因此它的淡水鱼两栖类爬行类贫乏没有具胎座的哺乳动物而以袋鼠占优势
以上动物的生物地理区的划分长期以来虽有些改变但变化不大 Smith 1990
表3生物地理区的划分
植物区系区动物区系区生物地理区
全北区古北区古北区
新北区新北区
新热带区新热带区新热带区
古热带区非洲区非洲热带区
印度马来亚区
好望角区东洋区大洋洲区
南极区南极洲区
澳大利亚区澳大利亚区澳大利亚区
3 1 生物多样性如何保护从生物地理概论的角度
为了保护生物多样性首先要确定保护区的面积这是至关重要的问题自然保护区的
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通常物种与其生存空间存在着明显关系在一个区域内随着面积的增大单位面积上物种数目增加但是面积增加到一定程
度物种数量并不无限增加作为保护区的面积大小不仅要考虑物种数量还要考虑到物
种正常繁育所必须的空间目前保护区大多是孤立地分布在人为活动的环境中呈岛屿状分布它的面积大小亦关系到生态系统能否维持其正常生态过程一般认为面积小的斑块
维持的物种相对较少物种的多样性与维持生态系统的稳定性有关稳定性是指生态系统在一定干扰条件下能维持平衡在考虑保护区的面积时尽可能包括有代表性的生态系统类型及其演替系列也就是以生物群系为保护对象如森林保护区面积就不限于森林保存较好地段还应保护次生林及不同演替阶段的群落以及森林已被破坏但仍保存原有生境的地段
这样保护区的面积相对就较大特别是大型动物的活动需要较大面积一般认为面积大的保护区比小保护区就地保护效果好建议保护区面积一般应在 1 万 5 万 ha 之间生境相似的保护区因某些原因又不得不分为不相连的小保护区这些小保护区之间的距离应尽量靠近便于物种在各保护区之间迁移和再定居几个不相连的保护区还可用廊道把它联结起来增加生境多样性以增强物种存活能力总之保护区的面积大有利于生物多样性保护
但是面积太大在管理上存在着困难也有人建议把保护区分为不同等级国家级保护区应面积较大而数量较少省级保护区面积可缩小些数量较多地区性保护区的面积可小些但数量可以多些一般而言保护区的面积主要与残存的自然生态系统的面积有关可根据
实际情况加以确定 Wilcove 等 1986 王献傅 1989
保护区的形状理想的应是圆形圆形设计可减少保护区内物种扩散距离如果保护区太长区内局部发生干扰物种从中心向边缘地区扩散效率很低会形成局部物种灭绝一般
把保护区分成三个部分即核心区缓冲区和实验区
核心区是原生生态系统和物种保存最好地段应严格保护严禁任何狩猎和砍伐主要任务是保护维持基因和物种多样性并可用于生态系统基本规律研究
缓冲区一般应位于核心区的周围可以包括一部分原生性生态系统类型和由演替类型所占据的受过干扰的地段缓冲区一方面可防止对核心区的影响和破坏另一方面可用于某些试验性和生产性的科学研究但不应破坏其群落环境可进行植被演替和合理采伐更新试验以及野生经济生物的栽培或驯养等
实验区在缓冲区周围还要划出相当面积作为实验区保护部分原生或次生生态系统类型主要用作发展本地特有生物资源的场地也可作为野生生物就地发展繁育基地还可根据当地经济发展需要建立各种类型人工生态系统为本区域生物多样性恢复进行示范利用实验区的成果在当地推广为当地人民谋利益减少保护区与当地人民的矛盾为此自然保护区必须有强有力的领导并向科研和教学部门开放吸引科技人员去保护区进行合作研究把保护区办成保护科研教学生产和旅游多功能的场所
参考文献
侯学煜 1988 中国自然地理植物地理下册北京科学出版社
汪松陈灵芝等 1990 中国科学院生物多样性研讨会会议录北京中国科学院生物科学与技术局
陈灵芝主编 1993 中国的生物多样性现状与保护对策北京科学出版社、
王献傅等 1989 自然保护区的理论与实践北京中国环境科学出版社
世界银行 1992 世界发展报告发展与环境北京中国财政经济出版社
李哈滨 J F Franklin 1988 景观生态学生态学领域里的新概念构架生态学进展 5 1 23-33 伍业钢李哈滨 1992 景观生态学理论和发展见刘建国主编当代生态学博论北京中国科学技
术出版社 30-39。