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- 掌握生物多样性的基本概念;
- 认识生物多样性与人类的关系;
- 了解生物多样性的现状及其危机的根源;
- 了解如何进行生物多样性的保护。
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- 一. 生物多样性的概念
- 二. 生物多样性的价值及意义
- 三. 生物多样性的丧失及其原因
- 四. 生物多样性的保护
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- 随着生物多样性丧失速度的加快， 80 年代以来，生物多样性的保护和可持续利用受到各国政府和社会各界的普遍关注，生物多样性因此成为生物学的热点研究领域之一。
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- １９９２年６月在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展会议，《生物多样性公约》获得通过，１４０个国家加入公约。该公约于１９９３年１２月２９日生效。
- 《生物多样性公约》的制定和生效是全球生物多样性保护的里程碑。
- 中国是最先加入《公约》的缔约国之一。1990年中国科学院成立生物多样性工作组，1992年成立生物多样性委员会，统一协调有关生物多样性工作。
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- 生物多样性（biodiversity）：生命有机体的种类和变异性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和自然景观。
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- 生物多样性的研究内容包括：
- 1. 遗传多样性
- 2 .物种多样性
- 3 .生态系统多样性
- 4. 景观多样性
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- 广义的遗传多样性：指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。
- 狭义的遗传多样性：指生物物种内部不同群体之间或同一群体内不同个体之间的遗传变异的总和（世界资源研究所，WRI）。
- 物种内部的不同群体：亚种，品种等。
- 遗传多样性是生物多样性的内在形式。
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转录
转译
- DNA → mRNA → 蛋白质（酶）→ 细胞（组织）→ 器官（个体）
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- 检测原理：由于大部分分子水平的变异会通过上述的遗传中心法则影响到转译后的各个层次上或水平上，因此遗传多样性可以从分子、蛋白质、细胞、器官以及形态学水平上反映出来，并由此得到检测。
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- 形态学（表型性状）水平 — 符合孟德尔遗传规律的单基因性状，多基因决定的数量性状。
- 细胞学（染色体）水平 — 染色体数目、组型。
- 生理生化（蛋白质多态性）水平 —同工酶、蛋白质多态性等。
- 分子水平 — DNA多态性、线粒体DNA序列、核糖体DNA。
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- 概况
- 数量稀少（少于1000只） 、以箭竹为食、 分布地急剧减小并割裂为小群体、生殖力低下，极度濒危。
- 以迁地保护为主。1993年，世界上有35个单位饲养着113只大熊猫。
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- 同工酶与蛋白质多态性
- 材料：取成都动物园饲养的12只大熊猫的血液样品，同时以17只黑熊作为对照。
- 方法：分析36种血液同工酶及蛋白质,总计40个遗传座位。
- 结果—蛋白多态的两个参数（具体计算方法参考Ferrand，1990），多态座位百分比（percentage of polymorphic
lici）P=0.025（黑熊为0.216），平均杂合度（mean individual heterozygosity）H=0.008 （黑熊为0.056，哺乳类平均值为0.02）
，显然大熊猫的遗传多样性极低。
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- 大熊猫的遗传多样性与保护
- 遗传多样性状况：遗传多样性十分低下，遗传背景单一；群体杂合度低提示可能存在严重的近交，近亲交配降低了群体的生殖力；适应力极低导致衰退致危。
- 保护工作的指导原则：最大程度地保持遗传多样性，避免近交衰退，同时扩大种群数量。
- 保护途径：1.建立人工走廊，以促进群体间的基因流动；2.建立大区域内的走廊，沟通割裂的小群体；3.建立大区域间的走廊。
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- 概念：物种多样性（species diversity）是生物多样性在物种形式上的表现，反映了地球上生物有机体的复杂性，是生物多样性研究的核心内容。
- 物种多样性包括：
- 区域物种多样性（regional species diversity）
- (b)群落物种多样性（community species diversity）
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- (a)区域物种多样性：一定区域内物种的多样化及其变化。
- 研究方法：主要是区域调查（regional surveys），从分类学、系统学和生物地理学角度对一个区域内物种状况进行研究。
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- 测度指标包括：
- ①物种丰富度（species richness）：一个区域内的所有物种数量或某一特定类群的物种数量。
- ②物种密度（species density）：单位面积物种数目。
- ③特有物种比例（endemic species ratio）：一定区域内特有物种与物种总数的比值。
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- (b)群落物种多样性：又称生态多样性（ecological diversity），是从群落组织水平上研究物种分布的均匀程度。
- 研究方法：样方或点样（point sample）调查。
- 生态多样性测度：以群落多样性指数（community diversity index）定量分析方法。
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- 生物类群 已描述的物种数（万种）
估计存在的物种数（万种）
- 病毒
0.4
40
- 细菌
0.4
100
- 真菌
7.2
150
- 原生动物
4.0
20
- 藻类
4.0
40
- 高等植物
27.0
32
- 线虫
2.5
40
- 甲壳动物
4.0
15
- 蜘蛛类
7.5
75
- 昆虫
95.0
800
- 软体动物
7.0
50
- 脊椎动物
4.5
5
- 其他
11.5
25
- 总计
175.0
1362
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- 地球上的物种并不是均匀分布的。
- 生物多样性特丰富国家（Megadiversity country）：地处或拥有大面积的热带、亚热带地区，占有全世界最高比例物种多样性的一些国家。
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- 12个生物多样性特丰富国家：包括巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚、马来西亚。
- 这些国家拥有全世界60%～70%以上的生物多样性，对全球生物多样性的生存和保护起着关键作用。
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- 世界范围或一个国家内部的不同区域，其生物多样性丰富程度也存在着差别。
- 那些生物物种丰富、物种特有程度较高以及濒危物种集中的区域就称为生物多样性热点地区（hot-spots’
area）或生物多样性关键地区（critical regions）。
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- 18个生物多样性热点地区：例如马达加斯加、马来西亚半岛、西亚马逊高地、澳大利亚西南部等被列入全球范围内的生物多样性热点地区，这18个地区虽然仅占地球表面积的0.5%，却拥有全球20%的植物物种，而且有49955种植物特有种。
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-
陆地(11个）
湿地（3个）
海洋（3个）
- 横断山南段
沿海滩涂湿地 闽江口外—南澳岛海区
- （藏东南、滇西北、川西南）
- 岷山—横断山北段 东北松嫩—三江平原湿地 渤海海峡及渤海海区
- （川西北）
- 新、青、藏交界处高原地区
长江下游湖区
舟山—南麂海区
- 滇南西双版纳地区
- 湘、黔、川、鄂边境山地
- 海南岛中西南部山地
- 桂西南石灰岩地区
- 浙、闽、赣交界地区
- 秦岭山地
- 伊犁—西段天山山地
- 长白山地
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- 物种多样性分布规律：
- 就进化时间而言，物种多样性的总趋势是逐渐增加的。
- 随着纬度的降低，大多数陆生动物和植物物种多样性有明显增加的趋势。但是，也有个别生物类群例外，如企鹅和海豹的种类在极地最多。
- 随着山体海拔升高，鸟类、微管植物的多样性表现出降低的趋势。
- 物种多样性随水体深度而减少。
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- 生态系统：生物及其生存环境共同构成的生物系统。
- 每一种生物都是某种生态系统的组成成分，维持着其所在的生态系统，同时又依赖着这一生态系统以延续其生存。
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- 生态系统多样性的定义：生物圈当中物种集合的空间多样性，包括生物圈内部的生物群落、生境和生态过程的多样化以及生态系统内部的生境差异、生态过程变化的多样性。
- 生态系统多样性是维持物种多样性和遗传多样性的保证。
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- 生态系统大致可划分为自然生态系统和人工生态系统。如：城市生态系统、农田生态系统属于人工生态系统。
- 自然生态系统的主要分类依据是生态系统的生境和生物群落，尤其是植物群落的特点。
- 按照生境的性质，自然生态系统在第一级划分为陆地生态系统（包括岛屿生态系统）、海洋生态系统、淡水生态系统三种类型。
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- 陆地生态系统又可划分出若干次级类型。如森林、灌丛、沼泽湿地、草原和稀树草原、荒漠和冻原等。
- 森林生态系统还可进一步划分出若干三级类型，如热带雨林、热带季雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、针叶林等。
- 每一种森林生态系统还可按地区、海拔高度、森林结构、群落类型、乔木的优势种、关键种或特征种等再次划分。
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- 生态系统的分布规律：
- 纬向地带性，即自低纬度的赤道向高纬度的两极依次出现热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、草原、北方针叶林和冻（苔）原等；
- 经向地带性，即自沿海区域向大陆腹地依次出现森林、草原和荒漠等生态系统类型；
- 垂直地带性，即随着海拔高度的增加，依次出现朝向极地的各种生态系统类型。
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- 4.景观多样性（landscape diversity）：
- 景观：多种多样生态系统在一定地区内的镶嵌分布格局。景观是人与环境在时间和空间上相互作用的产物。
- 研究内容：景观的结构（单元组成、空间格局）功能（生态作用等）以及动态（结构和功能随时间的变化）。
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- 1993年，联合国环境规划署（UNEP）组织专家编写的《生物多样性国情研究指南》中，将生物多样性价值划分为5种类型，即：
- （1）具显著实物形式的直接价值；
- （2）无显著实物形式的直接价值；
- （3）间接价值；
- （4）选择价值（option value）；
- （5）消极价值（passive uses）。
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- 选择价值也称为潜在价值，即选择作为将来使用、具有潜在用途的生物多样性的价值。
- 消极价值包括遗产价值（bequest values）和存在价值（existence value）。
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遗产价值：指当代人为把某种资源保留给子孙后代而愿意支付的费用。
- 存在价值：也被称为内在价值（intrinsic
value），是指人们为确保某种资源继续存在（包括其知识的存在）而愿意支付的费用。
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- 可见，生物多样性是人类赖以生存和社会可持续发展的物质基础之一，生物多样性保护不仅能对当代产生最大的持续利益，而且还能造福于子孙后代。
- 因此，开展生物多样性研究、保护和可持续利用成为各国政府及社会各界有识之士共同关注的主要问题。
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- 1. 物种受威胁等级的划分
- 灭绝种：一个物种在野外肯定有50年没有被发现。
- 濒危种：随时可灭绝的种类，包括数量和栖息地面积 的减少都可引起灭绝。
- 易危种：如果致危因素继续存在，很快可成为濒危种的类群。
- 稀有种：指数量很少的物种，但现在还不属濒危种。
- 未定种：可能灭绝，但是无法确定是否属于灭绝种、濒危种、易危种还是稀有种。
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近几百年中，生物多样性不断下降。具体表现在：
- 生物灭绝的速度不断加快；
- 大量物种遭受灭绝的威胁；
- 家养动物和栽培作物的多样性也在下降 ；
- 生态系统的大量退化和瓦解
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- 例2：大量物种遭受灭绝的威胁。
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世界鸟类区系研究结果表明，在世界上的9000多种鸟类中，约1000种（占11%）不同程度地受到灭绝的威胁。而1978年才只有290种鸟类受到威胁（表6）。
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- 例3：家养动物和栽培作物的多样性也在下降
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在美国，97%的蔬菜品种已经消失。尽管不少家养动物和栽培作物品种还存在着，但是，由于品种的不断纯化，它们保存的遗传多样性只是几十年前的一小部分，难以产生适应性变化或满足新需求。
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- 例4：生态系统的大量退化和瓦解。
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热带雨林仅占地球陆地面积的7%，估计世界上50%的物种分布在其中。热带雨林的年平均消失速度为1%（约1217万公顷）。由此将造成每年有0.2-0.3%的物种消失。如果世界上的物种总数估计为1000万种，那么，每年就有20000-30000种、或者每天68种、或者每小时有3种消失Wilson(1989)。
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- 地球表面的40%区域被人类开发作为农业、城市、公路和水库，植被面积缩减，人工生态系统取代自然生态系统，造成大量自然生境丧失，许多生物因此缺乏适合的生存环境。
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- ② 过度捕杀：
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大型动物被人类的大批捕杀而灭绝：在澳大利亚和北美洲，自人类定居以来，74%～86%体重在44千克以上的大型动物由于人类狩猎而灭绝（Martin，1984）。
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- ④污染：
- 如现代工业所排出的废气使大气中的二氧化碳含量迅速增高，导致全球性的温室效应。气温的升高往往使陆地沙漠化扩大，生态系统失调，自然环境恶化，从而使一些物种失去原有的生存条件而灭绝。
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- 思想认识：政府部门和社会各界应当深刻认识生物多样性的价值。在制定经济发展政策时，确保生物多样性的可持续利用。
- 生物多样性保护的主要途径包括就地保护（in situ）、移地保护（ex situ）。
- 其中，就地保护是生物多样性保护的最有效的措施。
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- 1.就地保护：通过立法，以保护区和国家公园的形式，将有价值的自然生态系统和珍稀濒危野生动植物集中分布的天然栖息地保护起来，限制人类活动的影响，确保保护区内生态系统及其物种的演化和繁衍，维持系统内的物质循环和能量流动等生态过程。
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- 就地保护在原来生境中对濒危动植物实施保护。由于自然选择的择优汰劣作用，能保持野生状态下物种的活力，因此，就地保护是将物种作为生物圈中的一个有生存力的物种进行保护，是最有效的保护。
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- 自然保护区（Nature Reserves）：通过立法以达到保护某种自然资源或具有特殊意义景观环境的特定区域。
- 国家公园（National Park）：保护自然景观、野生动物及其生态环境的区域。区内允许适当的娱乐休闲或旅游活动，但是禁止狩猎等破坏活动。
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- 自然保护区的类型：以保护对象为分类依据。
- 1）自然生态系统类自然保护区：以具有一定代表性、典型性和完整性的生物群落和非生物环境共同组成的生态系统作为主要保护对象的一类自然保护区。如武夷山国家级自然保护区、梅花山国家级自然保护区。
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- 2）野生生物类自然保护区：以野生生物物种，尤其是珍稀濒危物种种群及其自然环境为主要保护对象的一类自然保护区。如厦门海洋珍稀物种国家级自然保护区。
- 3）自然遗迹类自然保护区：以特殊意义的地质遗迹和古生物遗迹等作为主要保护对象的一类自然保护区。如深沪湾海底古森林遗迹国家级自然保护区（晋江市，古海床植被）。
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- 根据区内的生物成分和生态功能，通常分为通常分为核心区、缓冲区和实验区。
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- 2.迁地保护：是指将濒危动植物迁移到人工环境中或易地实施保护。
- 与就地保护相比，迁地保护不是在自然生境中对濒危动植物实施保护。由于缺乏自然选择的择优汰劣作用，不能完全保持物种的自然活力。
- 但是，当物种丧失在野生环境中生存的能力，在野生状态下即将灭绝时，迁地保护无疑提供了最后一套保护方案。
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- 目前，近3000种鸟兽类只有在迁地保护下才能生存。这些物种只有同时维持野生种群和人工保护的迁地种群，才能保证物种不会灭绝。如麋鹿、加州秃鹫、黑足鼬（Mastela
nigripes，曾分布在美国与加拿大交接地带）等都是迁地保护成功的实例。
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- 动物园、水族馆和植物园的迁地保护：
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动物园、水族馆和植物园都是展示、保存、繁育动植物的场所。既是物种迁地保护的地方，又是对公众进行生物多样性和自然保护教育的基地。
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- 基因资源库和种子库：
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基因资源库（Genome resource bank）：将生物组织和细胞、孢粉、动物的精液、卵子和胚胎以冷冻储存（-196℃的液氮环境中）或以培养液长期保存的场所。
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- 基因资源库在保存野生生物遗传物质方面的意义：
- ①延长了个体的繁殖寿命，即使个体死亡了，仍可利用其低温保存的配子进行繁殖；
- ②利用一个个体的精液可以使多个雌体受孕，增加了珍稀物种的个体繁殖机会；能够减少了饲养个体数量；
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- ③当野生种群的遗传多样性部分丧失时，基因资源库仍为就地保护和迁地保护保存了遗传多样性，因此基因资源库是野生生物保护战略的有机部分；
- ④野生生物基因资源库为改良家养动物品质和种间杂交提供了野生种源；
- ⑤野生生物基因资源库为地理隔离种群之间交流基因提供了途径。
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- 结语：
- 人类无论是从个人或是从物种的角度考虑，都仅仅是地球上众多生命的一员。人类保护和合理利用生物多样性，既是保护宝贵的资源，也是保护自己的生存环境！
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- 简述生物多样性的概念，生物多样性有什么价值？
- 为什么要保护生物多样性，如何进行保护？
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备注
