1、生物多样性及其保护,安庆一中 杨卫东,生物多样性的概念生物多样性(Biodiversity)的概念，当今已经广泛使用于普通媒体和科学刊物，但还没有一个严格、统一的定义。一般地说，它指地球上生命的所有变异。那就是说，生物多样性包括数以百万计的动物、植物和微生物；也包括生物与其环境所形成的生态复合体，如物种的种群、生物群落和生态系统。,生物多样性是生物进化的结果大家都知道，生物是进化的，当今地球上生活着的生物是长期进化的结果。生物进化历史证明，随着地球环境的变化，地球上不断有新物种产生，也不断有不适应的物种被淘汰。因此，生物多样性是不断变化着的。生物多样性是人类赖以持续生存的基础: 人类的食物主要
2、来源于生物，自然生长的或人工种植或养殖的。人类穿的、用的，大多也直接或间接地依赖于生物。所谓化石燃料，煤和石油，也都是过去埋藏在地下的生物体演变而来的。因此，人类如果要在地球上持续生存下去，人类就必须认真地把生物多样性保育好。,一生物多样性价值1992年，在巴西里约日内卢召开的地球最高级会议上，通过了国际生物多样性公约，它标志着生物多样性保育已经成为全世界各国领导和公众普遍关心的重大问题。(1) 直接使用价值自然种群和生态系统作为生物资源而被利用已经有好多世纪了。它们给人类提供了食物、纤维、药物（如各种中药、维生素、鱼油等）和燃料、建材等的使用价值，这些是人们普遍认识的。,值得一提的是医学价值
3、，世界上有25%到50%的药物来源于天然植物产品,特别是发展中国家。我国的中医、藏医和蒙医，在西医没 有引入以前，天然植物和动物是药物的主要来源。由于西药往往有副作用，现在许多国家的医药界和大药物公司对新的植物产物、海洋生物产物发生兴趣。例如，玫瑰长春花是20世纪40年代发现的、用于治疗白血球过多症的著名医用植物。这种植物产生的长春花生物碱、长春新碱和长春花碱，现在可以在实验室合成。,長春花（夾竹桃科） Vinca rosea,多年生草本植物，主要栽培作觀賞用。 單葉對生，矩圓形。花冠成盆狀或風車狀，下部呈管狀，花紫、紅或白色。雌雄蕊藏於花管內。 屬有毒性植物。,农作物及其相关植物物种的生物多
4、样性的价值同样值得强调，这是因为它们的遗传多样性给植物育种工作者提供了创造新品种的潜在机会。 像增加产量一样，植物育种工作者可以利用这些变异去创造有更好病虫害抵抗力的、提高水的利用和营养物效率的、或其它所期望特征的新品种。另一个原因是，作为农作物的物种多样性，却由于使用现代农业技术而剧烈地下降了。 例如，菲律宾1970年前种植水稻3500 个品种，现在仅有 5个占优势的品种，损失达 99 % 以上。欧洲小麦品种损失达 90 %，美国玉米品种损失超过 85 %。而作物缺乏遗产多样性也使它更易受病原体和害虫所攻击。,(2) 间接使用价值 对环境和生命维持系统的调节功能。（例如CO2和O2平衡、水土
5、保持、土壤形成、净化环境等）这部分以往被认为是人们可以“免费”使用的、公共的自然恩施。生物多样性的间接价值，明显地大于可以作为买卖价值的直接使用价值。但是人们在实践中往往事前没有意识到，例如水体的生物净化作用、陆地森林和草地的净化作用。直到20世纪50年代环境问题的提出才被逐渐认识到的，并开始了种种保护措施。要使公众和政府认识生物多样性保育的重大意义，其困难在于人们如何把自然系统有价值的种种成分都能把握住，并加以定量（把非财政利益翻译为财政利益）。 由于传统的经济学并没有估计这类生物资源的间接价值，很 多学者认为，发展生态经济学是当前重要的任务。,(3) 伦理或道德价值（ethicalvalu
6、e）: 认为每种生物都有自己的生存权利。 对伦理价值还是有争论的概念，所谓 “深生态学家deep ecologists“ 就持有这种观点。哲学家把价值分为工具主义价值和内在价值两类，道德价值属于内在价值之一。,二、生物多样性丧失加剧的认识近百年来，物种、种群（包括作物、家畜和家禽品种），以及自然生态环境的丧失过程都有明显加速。(1) 物种损失一般认为，生物多样性包括物种多样性，遗传多样性和生态系统多样性。而遗传多样性实际上包含在物种个体之中。,生物物种的灭绝是自然过程，但是灭绝的速度和方式，由于人类活动对地球的影响而大大加速。有学者估计，自1600年以来，人类已经导致75%的物种灭绝。众所皆知
7、的, 渡渡鸟(Raphus cucullatus)、多毛的长毛象(Mammuthus primigenius)、 塔斯曼尼亚狼(Thylacinus cynocephalus) 和恐鸟(Diornid maximus)都是由于人类捕猎而灭亡的。有些种是被过度商业利用而处于灭绝边缘的：如在肯尼亚和乌干达，有85-89 % 的象是被偷猎掉的。 许多鲸类物种是由于过度捕捞而濒危的，而像海 豚和海鸟一样非捕捞对象，则由于偶然闯入捕捞 网死亡而濒危的。 有大量的种是因生态环境破坏 而损失的；有一个估计达到每天100 种以上。更 加敏感的是，通过改变管理而使生态发生变化， 例如除去放牧、通过气候变化，对于
8、特定的种 可能有深刻的影响。,好收获呀！,Reidh 和Miller（1989）估计，鸟、兽两类， 1600-1700年间的灭绝率分别为2.1% 和1.3%，即大约每10年灭绝一种；而1850-1950年期间，上升到大约每两年灭绝一种。1600年以来的灭绝，古生物家称为地质史上的第六次大灭绝，它大约是已往地质年代“自然”灭绝的100-1000倍。,我好羡慕他，人类都有自己的家！可哪儿才是我们的家？,1999年7月，在美国举行的国际植物大会上，动植物学家指出，人类活动破坏了地球上的生态环境，正令自然界的动植物加速走向灭绝，若情况持续，估计21世纪后半叶地球上将会有三分之一至三分之二的物种消失。人
9、类的活动亦明显地改变了海洋生态。 目前世界各大洲沿岸已有五十个死亡海域，这是因为其氧气含量甚至不足以维持低等生命而得名。国际保护自然联盟1996年发现世界现存的大 约4500种哺乳类动物中，面临绝种的已占二 成四，9500种鸟类中则有一成二即将灭绝。 大约十万种木本植物中，濒临绝种的约占百 分之六, 其中有一千种左右已是朝不保夕。,人类应该怎样做？,地球上许多生态系统的生物多样性及其生态环境的损失，表现在面积剧烈地减少，被改变或被破坏。湿地是被人类开发最剧烈的系统之一。新西兰有90 % 的湿地从欧洲殖民以来已经损失。美国从1492年以来，几乎100%的自然草地已经损失。欧洲的温带森林已经大部分
10、被破坏。利用人造卫星技术可以监测全球森林的损失，估计是170000 km2 /a (从1991年到2000年 )。,世界上25 %的珊瑚礁已经消失,菲律宾外海退化的珊瑚礁,从生态系统多样性丧失对人类社会的影响而言，今以我国1998年长江洪水危害根源为例：长江上中游森林破坏造成的水土流失和下游湖泊、湿地的围垦和开发导致调节洪水能力的减弱，无疑是其中的两大重要原因，它们都与生态系统多样性功能的丧失有密切的关系。这个例子也说明， 要深入了解生物多样性丧失的危害 性，其关键是科学地理解生物多样 性的各种生态系统功能及其变化机 理。,人类活动对地球的影响现今人类居住的地球,其最重要的变化是它已成为“人类
11、统治的星球”。虽然人们对于这些变化已有较多报道，但对于其影响的规模、总体和复杂性的估计还是很不够的。Vitousek 等提出了下列6 个结论：,A、从工业革命以来，大气的二氧化碳浓度提高了30%；B、人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量；C、被人类利用的地表淡水，已经超过可用总量的1/2；D、近二千年来，地球上大概有1/4的鸟类物种已经灭绝；E、有1/3到1/2的陆地面积已经被人类活动所改变；F、接近2/3的海洋渔业资源已经过捕或耗尽。,人类各种活动使生态系统的物种多样性减低。(A)英国Yirkshire的原始草甸(湿地生态系统之一)，有丰富的植物、昆虫和鸟类。(B)变成农作物田以后，在全世界
12、都看到类似的土地利用改变对于生态系统生物多样性的改变,集约化过程中作物多样性的下降。Mexico、倭瓜混种(上)。单种种植的玉米（右）。,世界耗氮量逐年上升示意图,高氮促使热带海洋植物生长、,但是生物多样性明显减少！,化石燃料二氧化碳释放量的地理分布， 主要分布在北温带经济发达区域,世界渔业利用强度与相对生物量关系,过度的变化利用渔获物大小,此外，还出现一些新的变化： （1）大量不易分解的的新化学合成物品，如 DDT、二恶英等被不断生产出来和释放到大自然中； （2）在这些新化学物品中，只有少数的种类，其变化动态得到监察； （3）新化学物品的生物学后果，尤其是它们之间的协同作用，大部分还是未知的
13、；特别是那些对于激素系统和生长发育的影响有密切关系的化学物品，与人类健康息息相关。这些化学的、物理的和生物的变化，有许多正在改变着地球系统的功能，最引人注目的有：、全球气候的变化；、臭氧层的破坏；、生物多样性的丧失；、地球上各种生态系统的结构和功能的改变。,环境定义的扩展Wilson 认为，人类已进入“进入环境世纪”。 Lubchenco 则想进一步扩大“环境问题的项目”，把人类健康、经济和社会正义等都列为重要的环境项目。人类健康1.良好的空气质量、清洁的饮用水、干净无污染的食品、最低的无毒化学物和紫外辐射的暴露等都已经成为人类健康的重要问题。这是一些明显的例子。,2还有一些不很明显的例子：土
14、地利用实践、气候变化以及人口密度对于许多疾病的发生和传播的变化；一些流行病的新变化，如莱姆关节炎，锥虫病、吸血虫病、霍乱、黄热病等的加剧，都是由于土地利用变化而引起的；在亚马逊河地区，由于造路和运输木材，加上人口密度的增加，疟疾的发生和扩散更加猖獗（例如，锥虫病、疟疾和寄生虫）3.又如，人工固氮使大气中“温室气体”大为增加，酸雨增多加强，水体酸化加速，引起长期的渔获量下降；陆地土壤的酸化使陆地和水体生态系统中的植物和动物多样性减少；而水体的藻类大爆发，即水华和赤潮频繁发生，引起成百万鱼的死亡，同时也引起如记忆缺失、肾脏和肝脏的疾病。,经济有一个令人信服的例子，纽约城的饮用水，原来是靠 Catk
15、ill 山区的流域，其生态系统提供了过滤和净化水的服务。后来水流系统被污水和来自农田的径流所污染，并超过饮用水质指标。Chichilnisky 等估算：建立净化和过滤工厂需消耗600-800万美元，而且每年运转费300万；而让生态系统提供净化和过滤的功能，仅需 100万。,社会公正社会公正，也与环境问题有密切联系。东南亚、印度、中南美的高强度养虾业在短期中给少数私有企业带来了巨大利润，但是长期地破坏了沿海的红树林.,正如有的学者所认为的，目前生物多样性的保护与持续利用，已经成为人类与环境领域的中心议题。一般说来，人口密集的城市中的化学物污染（如汽车尾气、燃料利用中产生的二氧化硫等，相对于自然生
16、态系统的服务功能和地区或全球生态过程来说，后者显然是更加难以对付的。联合国年鉴34卷2期17-21页中刊登的自然保护管理局副局长Carter Robers的文章中说：“生物多样性的损失将威胁自然的平衡”、“生物多样性不仅在保证人类生活质量上是重要的，而且是人类生存所必须的”。,上面我们用较多的时间比较详细的说明了生物多样性的价值、对人类生存的威胁状况及其挑战性，那么我们应该怎样去解决呢？当前世界公众和各国领导都重视的生物多样性问题，其焦点主要是生物多样性的保育，目的指向保护人类生存的地球，或我们共同的未来。已经提出了各种设想的补救途径，我们首先谈一谈重要的原理。,一定要协调好人与自然的相互关系
17、 当前主要是降低改变地球及其生态系统的速度： 包括控制人口增长、有效地利用自然资源（有限）、污染物质的资源化（重复利用）等。这里值得一提SCIENCE1996/11/15一期刊登的“生物圈2号”实验失败的教训。为了试验人类能否离开地球而生存，从1984起，美国耗资2亿美元在Arizona建造了几乎密封的“生物圈2号”（我们生活着的地球是“生物圈1号），年运行费达数百万。内有土、气、水和多样化的动植物和微生物，设想供8名研究人员生活2年。失败的主要原因是：由于肥沃的土壤中微生物分解作用导致大气氧含量下降到14%，CO2量猛增。NO2增到79ppm，V12合成受影响，损害人的大脑。证明在目前人类还
18、无法模拟供人类持久生存的地球，地球这个生物圈1号，必须有生物多样性来支持。,(、)、要做好生态系统管理：管理好地球及其各种生态系统，这是多部门、多学科、群众与领导相结合才能搞好的。要依靠广大公众、国家和各级决策者、和科学技人员的共同努力，即我们日常所说的系统工程。,()、要深入开展生物多样性及其保护研究生态系统各种成分间，地球上各种生态系统间，乃至全球的各种生态过程都是很复杂的，对此我们了解的还很不够。至少生物科学、地球科学、海洋科学和大气科学必须联合，进行更深入的多学科的综合研究，进行系统的监测，采取科学的措施。,下面介绍更加具体的生物多样性保育对策。(1)保育对策应该包括全球的、国家的、地
19、区的和地方的等一系列不同层次。国际级对策对于保育全球受威胁的生态系统是基本的，由国际自然保护同盟（IUCN），现称世界保护同盟牵头，提供非政府活动组织、政府机构和主权国之间的联系。这是国际的独立组织。濒危野生动植物种国家贸易公约（CITES）已经成功的制止了许多濒危物种和动物产物的非法进出口，并在解救象等动物免受灭绝上面赢得了声誉。南极条约是对该地区有领土要求的国家签字的，条约置所有主权国于不顾，禁止一切军事活动和核废物处理，但给科学研究以完全的自由。,国家级的保护对策反映国家的职责，提供政府组织行动的框架。建立地方和国家的自然保护区和国家公园，安排农家由于减少生产的补偿和生态环境的管理，都是
20、执行保护对策的各种手段。,(2)、建立自然保护区与国家公园。就地保护和迁地保护是物种保护的两种形式。自然保护区和国家公园是生物多样性就地保护的场所。保护区工作已有相当长的历史，从保护区的选址、设计和建立，到管理和评价，已有很丰富的经验。虽然保护区的功能主要是保护濒危物种和典型生态系统，但教育、科研和适度的生态旅游也是不可忽视的功能，后者还能作为保护后者还能作为保护区管理费用的来源之一。在保护区中划分核心区、缓冲区和实验区是兼顾这些功能的一种方法，是传统的封闭式保护区概念上的突破。而通过在保护区之间或与其它隔离生镜相连接的生镜走廊，是对付生镜片断化所带来不利影响的重要手段。,迁地保护是将野生生物
21、迁移到人工环境中或易地实施保护。动物园、植物园、濒危物种保护中心是通过人工繁育防止物种直接灭绝的手段。加洲兀鹰、黑足鼬都是在它们的数量很低的时候，用这种方式拯救出来的。原产我国的麋鹿自英国再引入后，在北京、盐城等地已经获得成功，建立起半野生的种群。迁地人工繁育的最后目的是再引入到野外。为了完全地利用已有的基因库，尽量增加遗传变异，常常把全世界动物园饲养着的一个物种全部个体，作为一个种群来管理。理想的是，饲养的数量应该达到最小可存活种群，性比保持 1：1，避免与本地的进行近交。至于回放野外的成效，它取决于生镜质量、面积和保护免受人类干扰等因素。对于回放的动物，可能还要教会它们怎样有效的获取食物、
22、逃避捕食者。人工繁育动物的再引入有很多困难，费用高，人们更倾向于作为就地方法已经失败以后的最后手段。,(3)种子库和基因资源库。除上述方法以外，还可对物种的遗传资源，如植物种子、动物精液、胚胎和真菌菌株等，进行长期保存。当然，这种保存涉及到采集、保存启用等一系列环节。如伦敦New植物园的种子库以储存半干旱热带和亚热带的种子为主，美国的针对湿热带，而印度的以粮食作物，如水稻、香蕉、豆、薯蓣等原始野生品系为主。基因资源库为物种保存提供了新手段，例如保存在液氮中的优秀家畜的精液、卵子和胚胎，然后在解冻以后可以用于人工受精、卵移植和胚胎移植。中国科学院已经在上海细胞生物研究所和昆明动物研究所建立了细胞
23、库，收集了170余种野生动物的细胞。,（4）退化生态系统的恢复。恢复（restoration）是一概括的术语，包括改造、修复、再植和重建；即通过各种方法改良和重建已经退化和破坏了的生态系统。例如，中国科学院华南植物研究所对热带亚热带退化森林的恢复生态学的几十年研究，在几乎是寸草不长的裸红壤地上，通过种植速生、耐旱、耐瘠的桉树、松树和相思树等先锋树种、人工启动演替，然后配置多层多种阔叶混交林，逐步恢复了植被，并正向着持续森林生态系统研究的方向发展。橡胶林北移在我国西双版纳成功后，也进行着向多树种、多层次的森林系统发展的研究。 (5)环境和野生动植物保护法律。除前面已经提到的，我国已有的这类法有中
24、华人民共和国野生动物保护法、渔业法、进出境动植物检疫法、野生药材资源保护管理条理等。,三、中国生物多样性在世界上的地位中国是生物多样性丰富的国家，在世界上占第八位。同时，中国生物多样性受威胁程度十分严重。根据中国生物多样性国情报告，主要有：受威胁的物种数高于全球57%， 森林面积急剧减少，覆盖率仅13.92，为全球平均数的1/2；草地有50退化，25严重退化；水体污染达80以上，淡水生态系统濒于瓦解；遗传多样性，包括农家品种和野生近缘种，都丧失很快。,中国的外来入侵物种,A. 什么是入侵物种？从自然分布地区（可以是其他国家和中国的其他地区） 通过有意或无意的人类活动而被引入在当地的自然或人造生
25、态系统中形成了自我再生能力给当地的生态系统或景观造成了明显的损害或影响 .,这是何方怪物？,黔之驴,牵牛(Ipomoea nil),马樱丹（Lantana camara）,克氏螯虾(Procambius clarkii),獭狸 (Myocastor coypus),大米草 (Spartina anglica),鳙 （Aristichthys nobilis）,B.为什么外来种引起入侵生态系统是经过长期进化形成的，系统中的物种经过上百年、上千年的竞争、排斥、适应和互利互助，才形成了现在相互依赖又互相制约的密切关系。一个外来物种引入后，有可能因不能适应新环境而被排斥在系统之外，必须要有人的帮助才能
26、勉强生存；也有可能因新的环境中没有相抗衡或制约它的生物，这个引进种可能成为真正的入侵者，打破平衡，改变或破坏当地的生态环境。,C、入侵种引起什么问题 1、直接减少物种数量 2、间接减少依赖于当地物种生存的物种的数量 3、改变当地生态系统和景观 4、对火灾和虫害的控制和抵抗能力降低 5、土壤保持和营养改善能力降低 6、水分保持和水质提高能力降低 7、生物多样性保护能力降低,假韭(Nothoscordum gracile),薇甘菊(Mikaniamicrantha),D、入侵种使我们造成什么损失？ 生物多样性极其功能的丧失：生态系统效益、生物资源、社会效益、40% 的世界经济和大约80%贫困人口的
27、需求来自生物多样性。 当地物种和生态景观特有性的丧失：生态旅游收入、当地土特生物产品、社会效益 全球化越盛行，当地特有性价值越高 周围农业和林业收入的减少： 害虫控制花费、杂草控制花费，土壤肥力降低，水资源调节能力下降可持续农业和林业依赖于其周围或更远地区良好的生态系统作为害虫和火灾的屏障，并保护土壤、营养和水资源,E、中国现在正在开展的最危险的大规模有意或无意引入外来物种的项目1、大规模的退耕还林过程中大面积种植外来物种 包括桉树、外来松树、外来落叶松和在不适宜的海拔和地区种植经济树。 2、大规模的水土流失控制和草料栽培中主要依靠从国外（特别是美国）进口草种，有关中国当地草种的培育、研究和利
28、用却十分少。3、保护区绿化：使用外来物种恢复植被 4、城市绿化：大量外来入侵种都是为观赏植物引进使用外来物种恢复植被 5、有大量的证据证明淡水和海水养殖业对水域生物多样性和生态系统的破坏是严重的,F、我们能作什么？首先外来物种的引入和传播应在以下几个方面控制： 1、什么物种 2、引入到哪里 3、引入多少 4、应用面积 5、在保护区及其附近禁止引入外来种 6、禁止有意引入，除非证明不会对生态系统和环境造成危害，而且当地物种没有同样的功能 7、在所有的植被恢复项目中禁止使用外来物种,水花生,水葫芦,其次提倡使用当地物种 1、加强当地物种的可持续利用 2、加强当地物种的种源培育研究 3、发动民众采集
29、和培育当地物种种子最后建立入侵种预警系统 1、建立中国外来物种信息系统 2、在共享信息和经验的基础上建立全球信息系统 3、建立和更新最危险的入侵物种名录，并建立公约限制这些物种的扩散,美洲斑潜蝇,欧洲鳗,1. “国际生物多样性日”从2001年起定为每年的（ ）。 A.月日 B.月22日 C. 5月22日 D.12月29日 2. “世界环境日”是每年的（ ） A 6月5日 B. 5月22日 C. 4月20日 D. 12月25日 3.生物多样性公约于（ ）通过，（ ）正式生效。 A1993年，1994年 B. 1992年，1993年 C. 1997年，1998年 D. 2001年，2002年 4生
30、物多样性公约的三个主要目标是（ ） A生物多样性保护、可持续利用和惠益共享 B保护野生植物、保护野生动物和保护人体健康 C保护遗传资源、保护环境和保护森林 D发展农业、林业和渔业 5. 生物多样性公约的英文简称是（ ） ACBD B.CITES C.WTO D.GEF,6. 生物多样性包括（ ） A动物多样性、植物多样性、微生物多样性 B生态系统多样性、物种多样性、遗传多样性 C森林多样性、草原多样性、湿地多样性 D地球圈、大气圈、生物圈 7. 根据中国生物多样性国情研究报告初步评估，中国生物多样性的经济价值为（ ）。 A. 39330亿人民币 B. 1800亿人民币 C. 220亿人民币 D. 100亿人民币,8. 外来入侵物种入侵的途径包括（ ） A. 国际运输、跨国界河流、国家间边界物种自然繁衍 B. 飞机、轮船、火车 C. 货物销售、旅游、动植物进出口 D. 有意引进、无意引进和自然入侵 9.在国家环保总局和中国科学院于2002年联合发布的第一批外来入侵物种名录中的外来入侵物种是（ ）。 A 紫茎泽兰 B 桉树 C 食人鲳 D 大头蚁 10. 外来入侵物种将（ ）造成危害 A.仅对农作物 B.仅对野生动植物 C.仅对水生生物 D.对生物多样性、林业、农业、自然生态环境，甚至人体健康,龙门开笑脸迎四面八方雅士,学府聚精英抒天南地北豪情,
