1、作业习题 一、名词解释1.生物圈（Biosphere ）2.生态学（Ecology）二、问答题1.列出我国 5 位著名生态学家，并概括其在生态学上的最主要贡献。2.二十世纪六十年代以来，生态学迅猛发展，说明其社会背景。3.按照研究对象的组织层次划分，生态学应包括哪几个分支学科？概括各分支学科的主要研究内容。4.简述生态学的定义。5. 简述经典生态学研究的组织层次。6.简述生态学的定义类型，并给出你对不同定义的评价。7. 从生态学发展简史入手，谈谈你对该学科的总体认识。一、名词解释因子的替代作用, 生态价（生态幅）,阿伦规律, 小气候, 生态因子，Shelford 耐受性法则，Libig 最小因
2、子法则，驯化，光周期现象，长日照生物二、问答题1.简述环境因子的分类类型及其生态作用特点。 （如何看待生态因子的作用？）2.比较 Liebig 最小因子法则和 Shelford 耐受性法则的异同3.举例说明限制因子概念在生态学研究中的重要性4.简述光照强度与陆生动植物的关系。5 生物是如何对极端温度适应的？6 水生物是如何维持水盐平衡的？7 动物是如何适应高寒胁迫环境的？8 简述有效积温法则，评述其意义和局限性。9 为什么动物在高温环境下维持恒定体温比在低温下困难？它们对高温环境的适应性特征有哪些？*10 以某种动物或类群为例，说明其适应环境的主要方式。*11 试述全球环境的地带性规律及其形成
3、原因。12 简述生物对环境适应的基本方式及其意义。13 简述温度的生态作用。14 生物如何适应不同的水环境？ 15 比较 Liebig 最小因子法则和 Shelford 耐受性法则的异同。5一、 名词解释种群，内分布型，最大出生率，实际死亡率，年龄锥体，动态生命表，特定时间生命表，内禀增长率，生态入侵，遗传漂变，渐变群，r-K 连续体，他感作用，基础生态位与实际生态位，生态位与生态价，竞争排斥原理，植物的防御反应二、问答题1.种群的基本特征是什么？包括哪些基本参数？2种群动态研究的基本方法有哪些？评价这些方法的利弊。3为什么说种群动态是种群生态学研究的核心问题？4 年龄锥体是什么？年龄锥体可分
4、为哪几种类型？研究年龄结构的意义何在？5研究年龄锥体和生命表有何意义？6对于一个生命表： 通常包括哪些栏目？生命期望的含义是什么？ 怎样区分动态和静态生命表？它们在什么情况下适用？ 如何用综合生命表的数据计算净生殖率（R0）？写出计算公式。7什么是内禀增长率？研究种群的内禀增长率有何意义？8写出非密度制约的种群连续增长的模型，并说明各种参数的生态学意义。9物种形成的步骤有哪些？有哪几种方式？ 10种间竞争的实质是什么？写出 Lotka-Volterra 的种间竞争模型，并说明各参数的生态学意义。11什么是高斯假说？物种如何实现共存？12写出 Lotka-Volterra 的捕食模型，并说明各参
5、数的生态学意义。13植物和食草动物如何协同进化的。14R 对策和 K 对策在进化过程中各有什么优缺点？ 15. 种群进化过程中，自然选择有哪几类？5一、解释下列名词生物群落、优势种和建群种、物种丰富度与种群多度、边缘效应、同资源种团、关键种、群落演替、群落交错区、香农威纳指数、镶嵌群落、顶极群落、演替系列、次生演替、气候顶极。二、问答题1生物群落的基本特征有哪些？2影响群落结构的因素有哪些？3举例说明什么叫原生演替？什么叫初生演替？4简述关于群落性质的两种对立的观点。5.决定群落物种多样性梯度的因素有哪些？6何谓群落交错区和边缘效应，它们在理论上和实践上有什么意义？7何为同资源种团(guild
6、s),它在生态学研究中有何重要意义？8分析生物群落中植物组分和动物组分垂直结构的特点，并说明其形成原因。9群落演替的分类及其主要类型的特点。 10简述群落演替中物种取代机制。11什么是直接梯度分析和间接梯度分析？12群落分类和排序有何异同？5一、解释下列名词生态系统、食物链、食物网、营养级、生态金字塔、生态效率、生产量和生物量、同化效率、林德曼效率、生物量金字塔、数量金字塔和能量金字塔、生态危机、生物地化循环二、问答题1生态系统的基本组成成分有哪些？ 2简述生态系统的三大功能群。3举例说明什么是生态系统的负反馈调节。简述生态系统负反馈调节的意义。4举例说明什么是食物链，有哪些类型？各类型有何异
7、同？5简述生态系统的基本结构和功能。6简述食物链和食物网理论的意义。7简述生态系统的三大功能群。8简述生态系统的基本组成及各功能类群的基本功能。9草原生态系统有何特点，如何恢复退化草原？10何谓生物地化循环？有哪些主要特点？11概述生态系统中碳循环的主要过程和特点，并对“温室效应” 的形成机制作一说明。12用图解和叙述的方式介绍一种沉积型物质循环。13以碳、氮为例，说明生物地球化学循环的基本过程及特点。5一、名词解释全球变暖，酸雨，富营养化，水华，赤潮，光化学烟雾，臭氧空洞，温室气体，最大持续产量，温室效应二、问答题1.目前人类面临的主要环境问题有哪些？5 您周围的主要环境问题有哪些？您认为应
8、采取哪些治理措施。2.利用前面所学水循环原理，说说我们可以采取什么样的节水行动。3. 收获理论有哪些实际应用4.浅谈自然保护区如何设计，在对外开放时应注意哪些方面的保护6 全球性的环境问题有哪些？7 根据种群增长的逻辑斯谛方程，说明如何可持续地利用生物资源。8 根据种群指数增长模型，说明如何进行人口管理。9 试述生态系统可持续发展的意义。5（一）生态学教材课后题及答案http:/ 生命起源的最新研究进展如何？答： （一） 现在，大多数学者认为，关于地球上生命由来问题的最合理的解释是生命的进化起源说或化学进化说，而它又分为 4 个步骤：生物小分子的合成如氨基酸、核苷酸以及脂肪酸等的合成。米勒以后
9、其他学者又进行了大量的模拟实验，或改用紧外线、b 射线、高温、强的阳光等作能源，或改换了还原性混合气体的个别成分（如以 H2S 代替 H2O、以 HCN 代替 CH4 和 H2、或增加 CO2、CO 等） ，结果都能产生氨基酸；而用氧化性混合气体代替还原性混合气体进行实验，则不能生成氨基酸。现在组成天然蛋白质的 20 种氨基酸，除了精氨酸，赖氨酸和组氨酸以外，其余的都可用模拟实验的方法产生。生物大分子的合成 可推想，被雨水冲淋到原始海洋中的生物小分子(单体) ，经过彼此的相互作用，可以形成蛋白质、核酸等生物大分子(聚合体) 。但单体变成聚合体必须经过脱水缩合，而在原始海洋中进行脱水缩合显然是个
10、很大的难题。目前关于氨基酸缩合成多肽，较可信的看法有以下 3 种：1美国学者 S.W.福克斯等认为原始海洋中的氨基酸可能被冲到火山附近的热地区，通过蒸发、干燥和缩合等过程而生成类蛋白，类蛋白若被冲回到海洋，就可能进一步发生其他反应。他们的根据是：将 20 种天然氨基酸按酸、碱、中性分别混合，在 170下加热数小时，可以得到具有天然蛋白质某些特性的氨基酸聚合体类蛋白。2另一些科学家如以色列的 A.卡特恰尔斯基等认为，原始海洋中的氨基酸是在某些特殊的粘土上缩合成多肽的。他们在实验室内先使氨基酸与腺苷酸起作用，生成氨基酰腺苷酸，后者含有自由能，当被吸附在蒙脱土(montmorillonite)等特殊
11、粘土的表面时，就能缩合生成多肽。英国学者 J.D.贝尔纳早在 1951 年就提出了某些粘土片层间因含有大量的正、负电荷，故可将带电的分子吸附并能成为原始催化中心的理论。60 年代英国学者 A.G.凯思斯史密斯更进一步提出生命起源于粘土的主张。他认为导致生命出现的化学演变是在粘土中进行的。80 年代美国航天局的科学家们发现，某些粘土有贮存和运送能量的功能，这一发现支持了凯思斯史密斯的观点。3日本学者赤崛四郎提出一个能回避“脱水缩合”难关的“聚甘氨酸理论”以说明多肽的形成。他认为在原始大气中产生的 HCHO，能与 NH3 和 HCN 发生反应，形成氨基乙酰腈，后者先聚合再水解，生成聚甘氨酸，最后经
12、过与醛类、烃类等起作用生成不同的侧基而形成由各种氨基酸组成的蛋白质。模拟原始地球条件合成核酸的实验也有成功的报道。例如，有人将核苷与聚磷酸盐加热至5060获得了多核苷酸；有人将尿苷酸与聚磷酸盐加热得到了多尿苷酸，但并非以 3、5磷酸二酯键相连；后来有人用胞苷酸与聚磷酸在 65下合成了由 5 个左右核苷酸构成的短链核酸，含有 3、5 磷酸二酯键，与生物的核酸连接方式相同。但在无酶促情况下合成更长的以 3、5 磷酸二酯键相联的多核苷酸或由几种单核苷酸组成的多聚体却非常困难多分子体系的出现生物大分子必须组成体系，形成界膜才能与周围环境明确分开，才可能进一步演变。因此人们认为多分子体系的形成可能是生命
13、出现之前、化学进化过程中的一个必不可少的阶段。目前研究多分子体系的实验模型主要有团聚体和微球体两种。微球体中的类蛋白是以 20 种天然氨基酸为原料、模拟原始地球的干热条件产生出来的，较之团聚体来自生物体产生的现成物质(如白明胶，阿拉伯胶等 )有更大的说服力，所以受到广泛的重视。由多分子体系进化为原始生命Eigen 提出了一种可能的过渡形式，即所谓的超循环组织（hyPercyclic organization） ，它已逐渐成为解释由非生命的分子向生命结构过渡的理论基础。他认为在化学进化与生物学进化之间存在着一个分子自我组织阶段，通过生物大分子的自我组织建立起超循环组织并过渡到原始的有细胞结构的生
14、命。超循环组织就是指由自催化或自我复制的单元组织起来的超级循环系统。这个超级循环系统由于自我复制（以一定的准确性）而能保持和积累遗传信息，又由于复制中可能出现错误而产生变异，因此这个超循环系统能够纳入达尔文的进化模式中，即依靠遗传、变异和选择而实现最优化。过去对于自组装的研究一直停留在肉眼无法看见的微观自组装和介观自组装，包括纳米自组装 2004 年 1 月 2 日出版的SCIENCE杂志发表了上海交通大学化学化工学院颜德岳教授及其博士生周永丰、侯健的论文 Supramolecular Self-Assembly of Macroscopic Tubes 。该论文在国际上率先报道了宏观超分子自
15、组装现象，由一类新型的不规则超支化共聚物自组装得到了厘米长度、毫米直径的多壁螺旋管，这是首次发现人的肉眼可见的宏观自组装现象和机制，使我国在该研究领域处于国际领先地位。（二） 地球外的化学进化与“新泛种论”化学进化显然不限于原始地球，在宇宙和其他天体上也会发生。星际分子和陨石中有机物的发现证实了这一点。美国科学家在银河系中心附近的一块巨大分子云里发现了大量乙烯醇分子，乙烯醇是参与地球上许多化学反应的一种重要复杂的有机分子。它是已知的分子式相同但结构大不相同的 3 种稳定分子之一，另外两种为乙醛和环氧乙烷。一些科学家认为，星际云里的尘土微粒可能起到反应容器和催化剂的作用。尘土微粒能吸引迅速移动的
16、分子，使它们在微粒表面发生反应形成复杂分子。但是，这样形成的复杂分子将由于宇宙间的低温而被冻结在尘土微粒表面。把它们“敲“ 到星际空间中所需要的能量，也足以破坏复杂分子的化学键，使它们解体成为简单分子。新泛种论，即地球生命来自于外星的理论一直在非常费力地争取大多数科学家的支持，最近的两项发现给这种理论注入了新的活力。发现之一，在 2000 年 10 月 27 日的科学杂志上所报道的一项研究表明，宇宙中的飞石可能具有在行星之间成功地运送生命的可能性。发现之二，2000 年 10 月 19 日的自然杂志上报道，另一组研究人员宣称它们已经找到并且使地球上休眠的细菌复活。这些细菌以孢子的形式，在新墨西
17、哥州的盐结晶中已经藏身了 2 亿 5 千万年。科学家们认为，这第二项发现的意义是深远的，如果进一步的研究能够证实这些发现的话，那么就意味着细菌孢子是近乎不死的。但是生命靠着单个飘游的方式从一个星系跳到另一个星系是极其不可能发生的事情，很大程度上就是因为辐射危险的存在。这样的传送过程在陨石的内部还有可能发生，但是一块从地球上被撞落的陨石又撞上太阳系以外的另一颗地球一样的行星，这样的机会小得无法计算。（三） 生命水热起源模式1980 年，在巴黎召开的国际地质大会上，柯里斯（John Corliss）及其同事首次提出“ 生命水热起源模式”。后来 Baross 与 Hoffmann 又给予这个模式以较
18、详细的阐述。海底水热系统是板块构造活动带上的海底地热系统，多分布于板块边缘的洋嵴上。海水与洋嵴下的岩浆体之间有物质和热交换。与热水一起喷出的有各种气体和金属及非金属，如CH4、H2、He、Ar 、CO 、CO2 、H2S 、Fe、Mg、Cu 、Zn 、Mn、Ba 以及 Si 等。金属与硫化氢反应生成硫化物沉淀于喷口周围，逐渐堆积成黑色的烟囱状构造。喷口的热水水温高达 350，与周围海水热交换后形成一个温度由 3500的温度渐变梯度。同样的，喷出的物质浓度也从喷口向外逐渐降低，形成一个化学渐变梯度。正是这两个渐变梯度，提供了满足各类化学反应的条件。水热系统就像一个流动的反应器一样，这里有非生物有
19、机合成的原料（各种气体） ，有催化物（重金属）以及反应所需的热能。从喷口中喷出高温热水、还原性气体（H2S，H2，CH4）和多种金属，金属硫化物沉淀积聚在喷口附近并堆积形成“黑烟囱”。这里生存着极端嗜热细菌和其他生物。由喷口向外形成的温度梯度和化学梯度以及高温、还原性环境很接近前生命化学进化与生命起源所要求的条件某些学者在实验室里模拟水热环境条件，合成了氨基酸等生物分子。二、 为什么说“生态学在解决资源、环境和可持续发展等重大问题上具有重要作用”？请举一例分析之。答：例如水利水电项目，这是类有重大生态影响的工程，必须在建造之前对它的生态效应进行评估。水利水电项目有灌溉工程、输水引水工程，有抽水
20、蓄能调峰电站工程等但最大且有代表性的是筑坝蓄水以进行灌溉和发电的工程。（一） 水利水电工程的生态效应(1)水文效应在河流上筑坝截水，会深刻地改变河流的水文状况：或导致季节性断流，或改变洪水状况或增加局部河段淤积，或使河口泥沙减少而加剧侵蚀，或咸水上溯，污染物滞流，水质也会因之而有所改变。(2)湖沼效应筑坝蓄水形成人工湖泊，会发生一系列湖泊生态效应：淹没区植被和土壤的有机物会进入库水中，上游地区流失的肥料也会在库水中积聚，库水的营养物逐渐增加，水草就会大量增加，营养物就会再循环和再积聚，于是开始湖泊的富营养化过程；河流来水的泥沙逐渐在水库中沉积，水库于是逐渐淤积变浅，象湖泊一样“老化”；库水面积
21、大，水分蒸发增加，可对局地小气候有所调节。我国学者曾对辽宁石佛寺水库的温度、湿度作过定量计算，认为石佛寺水库温度影响距离为 5km，平均日较差-20-3。0，湿度变幅l020%。水库水面蒸发量增加还可能增加降雨量，但单纯由这种流域内蒸发量增加的致雨效果有限，仅可达其库区点降雨量的 1；而增加的水汽与外来水汽的加合作用产生的增雨效果大一些，在美国密西西比河流域和前苏联欧洲部分森林地带，其作用约为直接作用约 23 倍。(3)水生生态效应筑坝对河流水生生态有很大影响，对回游性鱼类更有致命影响。在我国西南，一些鱼类的卵是在激流中孵化的。筑坝蓄水以后，这些鱼卵随水流入水库，沉入水底，因缺氧而死亡。长江的
22、回游性鱼类有十几种，其中我国特有的白鲟和胭脂鱼，都是全江段活动(包括主支流)和在上游产卵的鱼类；鲥鱼在赣江产卵宜昌以下江段活动；下游活动的有刀鲚等，而在长江口段的则有风鲚和面鱼，近海半咸水的有花鲈等。当水库有机物积聚过多，还会耗竭水中的氧，从而导致鱼类死亡。(4)社会生态效应水库水坝工程都会造福一方或致富一群(人) ，但其另一侧面更不容忽视。大型水利工程往往会造成成干上万的人口搬迁，大都是因失去土地而必须迁居他乡的农民。这些人迁往哪里，会对那里的环境造成什么样的影响，他们的生计如何，往往是一个有始无终的问题。有很多人在迁出一段时间后，又都回迁到原籍，于是开始毁林开荒的新活动方式。其结果，不仅这
23、些人生计维艰，而且造成的水土流失等问题严重威胁水利工程的效益和安全。(5)下游生态效应水坝水库建设对下游的生态影响可能有：截流改变下游水文和水生生态状况，引起渔业资源损失；改变河流泥沙运行固有规率，减少下游河水营养物携带，影响河口生态和农业生产；扩大灌溉面积和输水距离，有可能使水媒性疫病传播区域扩大；扩大灌区，旱田变水田，会导致区域性生态系统的变换等。（二） 水利水电工程的生态环境影响水利水电工程的生态环境影响有直接影响与间接影响，可逆影响与不可边影响，长期影响与短期影响之分，亦有施工期影响与运营期影响之别。其影响对象有库区和下游陆地生态系统，也有河流水生生态系统或直至河口生态系统。水坝水库建
24、在不同的地方都会有不问的问题产生。从保障水利水电工程的长远效益出发，不仅应考虑工程对外部环境的影响，还需考虑外环境对水利水电工程的影响。这是此类工程的特点。(1)直接影响1 施工道路开通所导致的植被破坏、水土流失、地质灾害问题及土地碾压占用问题；2 大坝修建的基底清理和土石方采掘导致的植被破坏、水土流失、土质问题以及污染；3 土石方工程和涵洞工程，有打眼放炮惊扰居民和野生生物。有弃土弃石占地、污染和流失(水土流失、泥石流)风险等；4 库区蓄水造成淹没土地使土地资源丧失，清除植被使生物资源和生物多样性损失；人口搬迁；地质问题(水浸导致塌方、滑坡，库厂库周地下水位升高等) ，诱发库区地震；库周土壤
25、浸该与盐渍化；淹没历史文化遗迹或矿产资源；水温分层问题；污染物积聚等；5 水文、水质变化导致水生生态影响、改变河流沉态对鱼类的影啊等；6 下游地区陆生生态影响；7 施工队伍住区建设造成植被破坏、土地占用及污染问题，施工人员偷猎盗伐滥采对自然资源和生物多样性的威胁，施工人员引入疫源性疾病等。三通过水利水电工程生态效应和生态影响分析，下列基本要点应予注意：1 明确特别生态环境保护目标：水利水电项目的库坝工程大部分在山区，有的甚至在人迹罕至的高山峡谷地带。这些地区往往在生态学上有重要价值的保护目标。特别生态环境保护目标是指：特别生态系统与生境、自然保护区、稀有或重要的资源、自然与历史文化遗迹以及其他
26、值得特别保护的对象。这类目标，有的可能在库区，有的可能在流域内，有的可能在周边。由于水电水利工程的建设，使这些保护目标可能受到直接或间接的影响，或增加潜在的威胁。对于此类特别生态目标，若直接受影响者皆需作专门评价；若距离较远、影响间接者，应作宏观分析指明其保护价值相与本工程的关系。2 关注特别问题：水库的安全与风险问题。水库控制的流域面积，流域内和周边极端气象与水情信息，流域内环境状况与特点，区域的地震、地质构造、地质灾害历史等，都是作此类分析必不可少的资料。移民生计问题。山区耕地少，最好的土地是山间的平坝地和阶地，最密的人口也集中在这里。水利水电工程为以有限的投资获得最大的库容积，也都倾向选
27、择平坝地作库区。竞争性利用土地的结果，往往是平坝地作了淹没区，居民搬迁他处。居民由闭塞的山区搬到山外，理论上讲他们的生活应得到改善，但实际上，在人稠地窄的我国，到处都已人满为患，很少有集中的土地供这些人安居乐业，而分散安置则会有各种社会文化问题存在。由于多方面的压力和低素质人口的适应能力低，最终使迁出来的人口又发生回流，于是发生诸如陡坡开垦、乱砍山林、破坏库区生态环境之类的事情。现在，在无处可迁的地方，实行“后靠”式人口安置，其对库区和库周生态环境的影响是不言而喻的。因此，从生态环境保护出发，必须重视移民的生计和动向。建设项目效益和功能保护问题。调水、输水工程以及许多水库兼具供水、发电、灌溉的
28、综合功能，都要求保证其水质。因此，防止外界的污染影响常成为一些水利工程的特殊问题。应以流域为单元，调查污染源及污染物排放情况，并提出控制污染的要求。大江大河上的水库往往还兼有航运的功能、而运输石油或有害有毒化学品，会对水库其他功能带来巨大的风险，对此应有防止污染的限制性措施。此外，水库开展旅游、养殖，也与供水功能有悖。在诸多功能的平衡协调中，应以保证主功能为主，适当限制其他功能。三、 试分析当今全球生物多样性变化的特征答：生物多样性公约指出，生物多样性“是指所有来源的形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体；它包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。
29、”在漫长的生物进化过程中会产生一些新的物种，同时，随着生态环境条件的变化，也会使一些物种消失。所以说，生物多样性是在不断变化的。而当今世界上的生物多样性则在不断下降。生物多样性常常被理解为植物、动物和微生物的广泛变化。迄今为止，大约 175 万个物种被鉴定，主要是小型生物如昆虫，科学家推测大约有 1300 万个物种，虽然估计的范围是300 万到 1 亿个物种。生物多样性也包括物种间的遗传差异，例如，谷物和家畜品种的差异，染色体、基因和 DNA 这些构成生命个体和物种独特性的单位。生物多样性的另一方面是生态系统的变化，诸如沙漠、森林、湿地、山地、湖泊、河流和农业生态系统。在生态系统中栖息着包括人
30、类的许多生物，从而形成了群落，它们之间并且与周围的空气、水和土壤进行着相互作用。近百年来，地球上的各种生物及其生态系统受到了极大的冲击，生物多样性也受到了很大的损害。物种的丧失曾经是一种自然现象，但物种灭绝的步伐由于人类活动而急剧地加速了。有关学者估计，物种已经以 50 倍于自然灭绝的速度消失，世界上每年至少有 5 万种生物物种灭绝，根据这个趋势，估计有 34000 种植物、5200 种动物，其中包括 18 的鸟类面临绝种，平均每天灭绝的物种达 140 个，估计到 21 世纪初，全世界野生生物的损失可达其总数的 15%30%。并且，大约 30%的主要农业家养动物高度濒危。当物种个体的丧失引起人
31、类的关注时，森林、湿地、珊瑚礁和其它生态系统的碎化、退化和完全丧失带给生物多样性毁灭性的威胁。从生态系统类型来看，最大规模的物种灭绝发生在热带森林，其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带森林占地球物种的 50以上。据科学家估计，按照每年砍伐 1700 万公顷的速度，在今后 30 年内，物种极其丰富的热带森林可能要毁在当代人手里，大约 510的热带森林物种可能面临灭绝。另外，世界范围内，同马来西亚面积差不多大小的温带雨林也消失了。整个北温带和北方地区，森林覆盖率并没有很大变化，但许多物种丰富的原始森林被次生林和人工林代替，许多物种濒临灭绝。总体来看，大陆上 66的陆生脊椎动物已成为濒危种和渐
32、危种。海洋和淡水生态系统中的生物多样性也在不断丧失和严重退化，其中受到最严重冲击的是处于相对封闭环境中的淡水生态系统。同样，历史上受到灭绝威胁最大的是另一些处于封闭环境岛屿上的物种，珊瑚礁是包含最丰富生物多样性的生态系统，10%的珊瑚礁已经被毁坏，而且 13 的幸存者将在未来的10 到 20 年间面临崩溃。海岸的红树林是无数物种生死攸关的生命摇篮，现在已经变得脆弱并有一半已经消失。岛屿上大约有 74的鸟类和哺乳动物灭绝了。目前岛屿上的物种依然处于高度濒危状态。在未来的几十年中，物种灭绝情况大多数将发生在岛屿和热带森林系统。生物多样性的丧失常常会减少生态系统的生产力，因而减少自然界向人类提供物质
33、和服务的能力，生物多样性的丧失动摇了生态系统，弱化了生态系统抵御洪水，旱灾和暴风雨等自然灾害及污染、气候改变等人为压力的能力，人类已经花费了大量的金钱抗御由于采伐森林加剧的洪水和暴风雨，这些损失被认为并将随着全球变暖而增加。生物多样性的下降也在其它方面损害了人类。生态系统正在碎化或消失，无数的物种数量正在减少或已经灭绝，我们正在制造自 6500 万年前灭绝恐龙的自然灾难以来最大的灭绝危机，这种灭绝是不可逆转的，并且正降临在粮食作物、药品和其它生物资源上，给人类健康带来威胁。如果不明白人类生命的支持系统正在逐步地瓦解，那将是鲁莽的；把其他的生命推向灭绝的边缘是不道德的，也剥夺了当代人和子孙的生存
34、和发展。生物多样性衰减的原因是多方面的，有自然过程、人为因素、社会因素。（一） 自然过程在自然条件下，某些物种由于遗传外的特点，具有对环境适应的脆弱性，或分布区狭窄，导致遗传物质（基因纯化）即基因多样性降低，而处于濒危状态，只要自然环境有压力，这些低遗传多样性的物种就会绝灭，另一方面，高度特化的物种易于濒危绝灭。根据 r-K理论，K 类有机体，如大型脊椎动物常生活在较稳定的环境中，这种稳定的环境逐渐促使K 类有机体特化，越是高度特化（如食性专一，生境狭窄等） ，越不适应变化的环境，只要狭窄的环境一旦破坏，该类生物就会处于濒危状态，如大熊猫，长臂猿等属此类。（二） 人为因素在今天，生物多样性衰减
35、的主要原因是人为因素，人类对生物多样性的影响，主要表现在对生态环境的破坏和对物种的过度掠夺。生态环境的破坏表现在二方面：一是森林资源的破坏，二是对环境的污染，主要有：不断扩张的边缘农业是森林消失的主要原因，使栖息地丧失、切割、劣化。资源过度利用：森林过度开发、农渔业资源过度收获。土壤、水和大气的污染：污染物沿着食物链不断产生危害，使敏感种族群减少或灭绝。气候变化：物种的再分布跟不上预期的气候变化，生态系的结构和功能可能发生更激烈的改变。工业化的农业和林业：现代化的育种程序及提高生产力的作业方式，使得农场上的作物多样性迅速减少。引进外来种：把有害生物和病原体引入农业。臭氧的减少和气候的改变等大气
36、层的变化也给生物多样性带来压力。较稀薄的臭氧层使更多的紫外线到达地球表面损害活体组织；全球变暖已经改变物种的栖息地和分布，科学家警告，甚至全球平均气温快速地上升 1 度，也会把许多物种推向死亡的边缘，人类的食物生产系统也可能被严重的毁坏。（三） 社会因素生物多样性的迅速降低与社会因素有很大的关系；1现有的经济体系已刺激了那些对生物资源的破坏者，或称为以生物资源谋取暴利的人。他们只要从生物多样性中获得利益，而不需为生物多样性付出应有的代价和补偿。这种现象普遍存在，对生物多样性威胁甚大。2保护生物多样性的效益，通常很少体现在代价-效益分析中，因为保护生物资源的社会效益经常是无形的，广泛分布的，并不
37、能完全反映在市场价格上。相反，开发自然资源所获得的利益是容易测算的，因此，在代价效益分析中过低估计了保护的净效益，过高估计了开发的净效益，导致了“管山不如砍山”的现象。3政策不完善，管理不力4国家财政预算时，未把生物资源的贮备下降和资源消耗纳入预算，没有把资源的耗竭（即财富的损失）当成净支出。生态学思考题与答疑题目：试分析生物（动物或植物选一）适应逆境（温度，水或其它辐射，盐或碱，营养，重金属或其它污染等任选一）的机制。答：逆境(stress) 是指对植物生存生长不利的各种环境因素的总称，包括温度，水，辐射，盐碱，营养，重金属或其它污染等。从达尔文的自然选择学说来看，逆境对变异的物种进行自然选
38、择，能够适应各种逆境的物种得以保存，不能适应逆境的物种被自然淘汰。换句话说，能够存活下来的生物都有一套能够适应逆境的机制。生物适应逆境的方式可以分为两大类：一是逆境逃避(stress avoidance)，指由于生物通过各种方式摒拒逆境的影响，不利因素并未进入组织，故组织本身通常不会产生相应的反应；二是逆境忍耐(stress tolerance) 指生物组织虽经受逆境对它的影响，但它可通过代谢反应阻止、降低或者修复由逆境造成的伤害，使其仍保持正常的生理活动。1我现在通过海洋动物适应重金属污染这个逆境来说明生物的抗逆性问题。重金属污染是指汞、铬、砷、硒、铅、镉、铝等重金属离子或其它重金属有机物化
39、合物等。伴随着工业革命的展开，化工产业迅速崛起，造成沿海地区重金属离子及重金属有机物含量上升，对沿海地区的海洋动物的生存造成了危害。海洋生物通过上述两大类方法来适应重金属污染的危害。第一，逆境逃避。这种方式对于动物来说特别常见，动物不同于植物的最大特点就是动物可以主动逃避危害，打不过还躲不过吗？伴随着近海水越来越严重的重金属水污染，许多海洋生物都消失了，其中有些物种是灭绝了，还有些物种迁徙到了别的海域。像人类一样，动物都有求生的本能，面对不利的生存环境，它们中间有许多选择了逃避。第二，逆境忍耐。然而并不是所有的近海动物都选择了逃避，许多的海洋动物最后还是留了在了它们祖祖辈辈赖以生存的海域，那么
40、海洋生物是怎样适应重金属污染的海水呢？海洋动物在三个水平上对重金属污染作出反应。首先，在形体功能水平上。在浓度偏高的水环境中，海洋动物的形体和生理功能会发生相应的变化。相关学者对近海动物的研究发现，在海水重金属污染严重的地区，牡蛎的性别会发生紊乱，这里我还不明白，这是否有利于抵抗重金属污染，但可以肯定这是重金属污染造成的反应。其次，在蛋白质水平上。金属硫蛋白是一种能被重金属诱导的富含半胱氨酸的低分子量蛋白质。当环境存在着诸如汞、银、铅、镉等重金属时，便能诱导生物体内金属硫蛋白的合成，且在一定浓度范围内成正比。金属硫蛋白对重金属离子有很强亲和力含丰富的半胱氨酸（约 1/3）不含芳香族氨酸和组氨酸
41、的低分子量蛋白质。它遍存于自然界，细菌、植物、动物以及人类机体中。鱼类的金属硫蛋白是 1971 年在镉和汞对鱼类致毒实验中首次发现的。金属硫蛋白含有大量的巯基（-SH） ，能与 Cu、Hg、Cd 、Ag 与金属离子结合掩蔽金属的毒性。对细胞内的金属离子有重要的解毒作用。重金属对于蛋白质、多肽、辅酶和氨基酸的SH 有很高的反应性，金属能诱导生物体内低分子量、富含SH 的蛋白质的合成。生物适应重金属污染的一个可能机理是合成金属硫蛋白。在许多鱼类和贝类中已发现这个低分子量富含SH 的蛋白质与一些金属结合。2最后，是在遗传的水平上。目前直接从核酸水平进行抗性进化研究尚少见报导，然而国内外众多学者已对此
42、研究引起了高度重视。一般认为生物抗性分化进化具有可遗传性并表现出明显数量遗传特性。生物抗性进化一方面由于污染引起基因碱基的缺失、插入、重复从而引起遗传结构上的变异；另一方面环境饰变也作了不同程度的贡献。对于遗传结构变异引起的性状进化机理不同学者又有较大的分歧。Macnair (1991)通过大量深入的理论推导认为，抗性进化性状是受某一主基因控制；而大多学者则认为植物抗性性状是由众多微效多基因控制，环境污染诱导了群体内众多不同基因的差异表达。这些基因有些来自“中性基因“；有些抗性基因原来以极低的频率存在，在污染选择下它能在短短几个世代内迅速扩大基因频率，从而提高了群体对污染的高抗性。目前对生物体
43、重金属抗性的研究已经获得一些成果，有些学者已经找到了一些典型的基因，例如铜抗性基因(Cur)，锌抗性基因(Znr)，镉抗性基因(Cdr)。这些抗性基因能产生一些可与重金属相结合的蛋白质，从而从环境中除去重金属。3在当今这个工业迅速发展的时代，人类的行为改变了的许多其他生物的生存环境，在今后的一段时间内，生物的抗性进化将成为进化的主流，具有对污染抗性的物种将在废墟中顽强的生存下来。同时，人类也将成为这种进化的受害者，许多生物对污染的适应并不能从根本上消除，动物对重金属的适应仅仅是暂时将重金属元素以无毒的形式保存起来，这种污染物将在海洋动物的体内定向积累。这种污染将沿着食物链积累，最终的受害者还是造成污染的人类。这就是我们要呼吁环境保护的原因，保护环境也是在保护我们人类自己
