0917-生物多樣性基礎(chǔ)

1、保護(hù)生物學(xué)保護(hù)生物學(xué)是解決生物多樣性危機(jī)的科學(xué)。 2013.9.171保護(hù)生物學(xué)的原則進(jìn)化的眼光動(dòng)態(tài)和綜合的觀點(diǎn)必須考慮人的存在分析、解決（緩解）矛盾進(jìn)化的眼光動(dòng)態(tài)和綜合的觀點(diǎn)2保護(hù)生物學(xué)一 關(guān)于生物多樣性二 關(guān)于生物多樣性危機(jī)三 恢復(fù)生態(tài)學(xué)一些基本概念。 3生物多樣性4生物多樣性什么是生物多樣性保護(hù)中的物種全球生物多樣性狀況生物多樣性分布物種多樣性分析物種和保護(hù)5生物圈生物群系(景觀)生態(tài)系統(tǒng)群落種群生物體器官組織器官系統(tǒng)細(xì)胞細(xì)胞器基因生物層次層次 hierarchy 事物按等級(jí)序列排列，相鄰的兩個(gè)層次以低級(jí)層次為組成部分基因物種生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性6在一個(gè)兔子種群內(nèi)的遺傳變異在一個(gè)草原生態(tài)系

2、統(tǒng)中的物種多樣性整個(gè)區(qū)域景觀內(nèi)的生態(tài)系統(tǒng)多樣性種群：一個(gè)地區(qū)內(nèi)相同個(gè)體的集合生態(tài)系統(tǒng)：一個(gè)空間中所有生物和其無機(jī)環(huán)境的統(tǒng)一整體。景觀：不同生態(tài)系統(tǒng)組成的異質(zhì)性區(qū)域。7I. 什么是生物多樣性1. 生物多樣性是指一個(gè)地區(qū)的生物、他們的遺傳多樣性、他們所屬生態(tài)系統(tǒng)的類型。 8巴拿馬Gatun湖一個(gè)食物網(wǎng)的研究結(jié)果生態(tài)系統(tǒng)各成員間通過營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，即食物鏈，彼此連成一個(gè)整體。食物鏈彼此交錯(cuò)聯(lián)結(jié)，形成一個(gè)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，即食物網(wǎng)。9生物多樣性公約定義：Biodiversity is defined by the Convention on Biological Diversity as the variabili

3、ty among living organisms from all sources, including terrestrial, marine and other aquatic ecosystems and the ecological complexes of which they are part, this includes diversity within species, between species and of ecosystems. More simply, biodiversity is the variety of the worlds organisms, inc

4、luding their genetic makeup and the com munities they form. 10萬物皆種也，以不同形相禪莊子：雜篇寓言2、保護(hù)中的物種11林奈的分類系統(tǒng) 人家貓界 Kingdom 動(dòng)物界 門 Phylum 脊索動(dòng)物門 綱 Class 哺乳綱 目Order靈長(zhǎng)目食肉目 科Family 人科貓科 屬 Genus 人屬貓屬 種 Species 智人家貓生物學(xué)物種的概念12物種：一群或幾群能互相交配的個(gè)體，他們和其他這樣的群體存在生殖隔離（生物學(xué)定義）。一組個(gè)體，其形態(tài)、生理和生化特征與其他個(gè)體顯著不同，能夠相互區(qū)分（形態(tài)學(xué)定義） 13物種形式存在的意義 物

5、種是生態(tài)系統(tǒng)中的功能單位 物種的分異是生物對(duì)環(huán)境異質(zhì)性的應(yīng)答物種是大進(jìn)化的基本單位小進(jìn)化 ：種內(nèi)的個(gè)體和種群層次上的進(jìn)化改變。單位：無性繁殖系或種群遺傳組成的變化。大進(jìn)化：種和種以上分類群的進(jìn)化單位：物種。14物種之間有各種各樣復(fù)雜的相互作用。 無花果小蜂可以為隱頭花序的無花果傳粉，為無花果的繁殖做出至關(guān)重要的貢獻(xiàn)。153 生物多樣性狀況 目前，已知的有150萬活物種和約30萬化石種。但據(jù)估計(jì)地球上的物種有360萬到1億1170萬Global Biodiversity Assessment 1995。 16陸地和海洋中有多少生物？2、陸地生物多樣性。Mora, et. al. 2011. Ho

6、w many species are there on earth and in the ocean?PLoS Biol 9(8): e1001127. doi: 10.1371/journal.pbio.1001127193 生物多樣性狀況 類群 描述過的物種數(shù) 魚類 19056兩棲類4184爬行類6300鳥類9198哺乳動(dòng)物4170總計(jì)4290820已被描述的物種生物多樣性如何形成？21無生命的地球經(jīng)過上億年的演化假想中的原始地球形成了豐富多彩的生物多樣性224. 生物多樣性分布：（4.1: 時(shí)間格局）最早的細(xì)胞生命：在38億年前出現(xiàn)234. 生物多樣性分布：時(shí)間格局（4.1 生物多樣性的

7、形成）最早的真核生物：在20億年前出現(xiàn)原核生物：只有核區(qū)，沒有核膜。細(xì)菌&藍(lán)藻真核細(xì)胞：有細(xì)胞核245億年前（三葉蟲，腕足類，海百合等）4.4億年前（棘皮動(dòng)物，珊瑚類，筆石，介形亞綱動(dòng)物，頭足類）2.5億年前（三疊紀(jì)）25 進(jìn)化樹26陸生植物種類豐度距現(xiàn)在時(shí)間（百萬年）蕨類植物：孢子囊是蕨類植物進(jìn)行繁殖的重要器官 27陸生植物種類豐度距現(xiàn)在時(shí)間（百萬年）裸子植物：孢子葉基部著生裸露的胚珠，胚珠不被孢子葉包被28陸生植物種類豐度距現(xiàn)在時(shí)間（百萬年）被子植物：被子植物即指種子有子房壁(即果皮)包被的植物。 294.2 生物多樣性的分布：空間格局4.2.1 緯度梯度格局雙殼類304.2 生物多樣性的

8、分布：空間格局4.2.1 緯度梯度格局北美314.2.2 海拔梯度：新幾內(nèi)亞的鳥4.2 生物多樣性的分布：空間格局324.2.3 在水中的分布格局：水生無脊椎動(dòng)物4.2 生物多樣性的分布：空間格局335、物種多樣性分析一個(gè)地區(qū)內(nèi)物種的數(shù)量物種豐度 是保護(hù)生物學(xué)中作為生物多樣性的衡量指標(biāo)，因?yàn)槲覀儗?duì)某一物種的數(shù)量一般不了解，而對(duì)稀有物種又過分注意。345、物種多樣性分析物種豐度（species richness）：一個(gè)地區(qū)內(nèi)生物物種的數(shù)量物種多度（species abundance）即單一物種的度，有相對(duì)多度和絕對(duì)多度。多度可用數(shù)量或生物量來測(cè)量。物種多樣性（species diversity）

9、：如果根據(jù)豐度、生產(chǎn)力或數(shù)量等某種重要性來衡量物種，就是在談?wù)撐锓N多樣性。均勻度（evenness）：用來反映物種多度的分布均勻度。 355、物種多樣性分析：生物多樣性指數(shù)1、Shannon-Wiener index（信息指數(shù)）pini / n ，pi 是第i個(gè)物種的相對(duì)數(shù)量（或生物量或生產(chǎn)力）365、物種多樣性分析：生物多樣性指數(shù)2、Simpson index:（重復(fù)率指數(shù)，即從一種群隨機(jī)抽取兩個(gè)個(gè)體為同一物種的概率）pini / n ，pi 是第i個(gè)物種的相對(duì)數(shù)量（或生物量或生產(chǎn)力）37舉例：AB物種豐度：5種物種多度和：8038pini / n=16/80=0.2H=-5*0.2*ln（

10、0.2） =1.61例A：39p1n1 / n=40/80=0.5pono / n=10/80=0.125H=-0.5ln(0.5)-4*0.125ln(0.125) =1.39例B：40以下分類：Whittaker（1972）定義三種多樣性多樣性：局域多樣性，可以物種豐度表示多樣性：局域差異多樣性，通常以兩個(gè)地區(qū)/系統(tǒng)內(nèi)物種數(shù)目的差異表示多樣性：區(qū)域多樣性，大尺度物種總數(shù)Whittaker, R.H. (1972). Evolution and measurement of species diversity. Taxon, 21, 213-251.5、物種多樣性分析假想物種林地灌叢開闊地1

11、X2X3X4X5X6XX7XX8XX9XX10XX11X12XX13X14X多樣性1073多樣性林地vs灌叢：7灌叢vs開闊地：8林地vs開闊地：13多樣性145種2種6種2種10種3種如果單純數(shù)物種數(shù)，會(huì)掩蓋太多信息6、物種和保護(hù) 1.保護(hù)的是物種而不是拉丁名43保護(hù)生物學(xué)的原則進(jìn)化的眼光動(dòng)態(tài)和綜合的觀點(diǎn)必須考慮人的存在分析、解決（緩解）矛盾進(jìn)化的眼光動(dòng)態(tài)和綜合的觀點(diǎn)44保護(hù)一個(gè)物種，不但要保護(hù)物種的個(gè)體，還應(yīng)該保護(hù)其生態(tài)功能，應(yīng)該將其放到生態(tài)系統(tǒng)中 生態(tài)滅絕45不是所有的物種都是平等的關(guān)鍵種：旗艦物種保護(hù)傘物種（傘護(hù)種）指示物種重要經(jīng)濟(jì)物種46關(guān)鍵種:是它們的消失或削弱能引起整個(gè)群落和生態(tài)

12、系統(tǒng)發(fā)生根本性的變化的物種。 個(gè)體數(shù)量關(guān)鍵種的個(gè)體數(shù)量可能稀少，但也可能多，其功能或是專一的也可能是多樣的 營(yíng)養(yǎng)上的關(guān)鍵種：頂級(jí)捕食者關(guān)鍵棲息地的改造者關(guān)鍵的食物資源47旗艦物種：旗艦種主要用來引起公眾對(duì)保護(hù)行動(dòng)的關(guān)注，通過關(guān)注一個(gè)旗艦種和它的保護(hù)需求，便于管理和控制大面積生境，這不僅是為了這些受關(guān)注的物種，而且是為了其他影響力較小的物種。旗艦種應(yīng)能夠在國(guó)家和世界范圍內(nèi)為其保護(hù)活動(dòng)凝聚關(guān)注，如大熊貓已成為世界自然基金會(huì)的象征。此外，在設(shè)置保護(hù)區(qū)時(shí)，旗艦種同樣也是一個(gè)重要的宣傳工具。48傘護(hù)種Wilcox于1984年最早提出傘護(hù)種的概念，他認(rèn)為“ 傘護(hù)種就是選擇一個(gè)合適的目標(biāo)物種，這個(gè)目標(biāo)物種的

13、生境需求能涵蓋其他物種的生境需求，從而對(duì)該物種的保護(hù)，同時(shí)也為其他物種提供了保護(hù)傘，這種目標(biāo)物種的生境需求應(yīng)綜合了其他種類生境需求的信息” 49指示種從生物多樣性保護(hù)的角度而言，指示種是指這樣一類物種，其生物學(xué)或生態(tài)學(xué)特性（ 如出現(xiàn)與缺失、種群密度、傳布和繁殖成功率）可表征其他物種或環(huán)境狀況所具有的，難以直接測(cè)度或測(cè)度費(fèi)用太高的特征參數(shù)（ Landres等1988）。指示種依其應(yīng)用可區(qū)分為兩種類型，即指示高生物多樣性區(qū)域的生物多樣性指示種以及用來測(cè)度環(huán)境變化的指示種50唐納雀(蜜旋木雀)(Honeycreeper)51達(dá)爾文雀52保護(hù)生物學(xué)一 關(guān)于生物多樣性二 關(guān)于生物多樣性危機(jī)三 恢復(fù)生態(tài)學(xué)

14、一些基本概念。 53二、生物多樣性的丟失和遭受到的威脅歷史上的大滅絕事件環(huán)境的變化造成滅絕滅絕的熱點(diǎn)地區(qū)生物多樣性遭受的威脅三、生態(tài)恢復(fù)簡(jiǎn)介541、歷史上的大滅絕事件在地球上出現(xiàn)的物種，99.9%都已經(jīng)滅絕了(Raup 1991)。舊的物種滅絕，新的物種產(chǎn)生，地球上的物種數(shù)目保持穩(wěn)定并略有增長(zhǎng)。目前的物種數(shù)是有史以來最多的。大的滅絕事件，一般是環(huán)境變化造成的但是，有眾多的證據(jù)表明，我們正處在新的大規(guī)模絕滅事件中，它有可能超過歷史上的任何一次。產(chǎn)生的原因是人類的發(fā)展壯大。55寒武紀(jì)：包括許多三葉蟲在內(nèi)，總科數(shù)達(dá)50%泥盆紀(jì)：包括無頜類、盾皮類和許多三葉蟲類動(dòng)物，總科數(shù)達(dá)30 %二疊紀(jì)：包括超過9

15、5%的海洋物種在內(nèi)，總科數(shù)達(dá)50%；眾多的樹種、兩棲類，大多數(shù)苔蘚動(dòng)物和腕足動(dòng)物，所有三葉蟲三疊紀(jì)：包括許多爬行動(dòng)物和海洋軟體動(dòng)物，總科數(shù)達(dá)35%白堊紀(jì)：爬行類（恐龍）、包括有孔動(dòng)物和軟體動(dòng)物在內(nèi)的許多海洋物種更新世：大型哺乳類和鳥類56熱帶雨林：養(yǎng)育著地球上一半的物種。2、環(huán)境的變化造成滅絕571992年，航空照片。巴西某地?zé)釒в炅直豢撤ズ蟮那闆r。58熱帶雨林：消失率：每年150， 000平方公里，占2%。如果人類的活動(dòng)不加以控制，這個(gè)數(shù)字會(huì)翻番。2、環(huán)境的變化造成滅絕592、環(huán)境的變化造成滅絕珊瑚礁：?jiǎn)挝幻娣e中物種數(shù)量多于熱帶雨林面積：600,000 km2，海洋面積的0.2%60最適宜生

16、長(zhǎng)的溫度需在20以上。海水清凈。海水鹽度保持在35左右。新鮮而充足的氧氣。生長(zhǎng)的深度不超過40-60米?，F(xiàn)代珊瑚礁海岸大陸島礁裙礁斑礁帶6193 %的珊瑚礁遭到損害；5-10%被毀壞；60 %將在未來的20-30年后消失。622、環(huán)境的變化造成滅絕E. O. Wilson (1989, 1992)估計(jì)：如果熱帶雨林消失的速率是每年1% ，則每年有2-3的物種會(huì)消失。若熱帶雨林中物種數(shù)目為2百萬，每年消失4000-6000種現(xiàn)在，熱帶雨林消失的速率是每年2% ，則每年有2-3的物種會(huì)消失。若熱帶雨林中物種數(shù)目為6百萬，每年消失20，000-30，000種，每天50-80種。63滅絕速率背景滅絕率

17、 (background extinction rate): 人類出現(xiàn)之前的滅絕速率. 當(dāng)代的物種絕滅率比之高1000至10000倍。Wilson, E. O. 1989. Threats to biodiversity. Sci. Am. 261: 108-117生態(tài)滅絕643、滅絕的熱點(diǎn)地區(qū)熱點(diǎn)地區(qū)(hot spot) ：生物地理學(xué)家確認(rèn)了 18 塊地區(qū), 這些地區(qū)具有豐富的地方特有種, 這些地區(qū)被稱為“熱點(diǎn)地區(qū)”.這些地區(qū)同時(shí)是滅絕的熱點(diǎn)地區(qū). 65熱帶雨林中有14個(gè)：另外4個(gè)在地中海生物圈中3、滅絕的熱點(diǎn)地區(qū)6667保護(hù)國(guó)際界定的生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)保護(hù)國(guó)際界定34個(gè)地區(qū)，占地球表面2.

18、3%保護(hù)了地球上75%的獸類，鳥類和兩棲類地球上50%的維管植物和42%的陸生脊椎動(dòng)物只生活在這些地區(qū)68Extinct (EX)Extinct in the Wild (EW)Critically Endangered (CR)Endangered (EN)Vulnerable (VU)Near Threatened (NT)Least Concern (LC)Data Deficient (DD)Not Evaluated (NE) 694、生物多樣性遭受的威脅704、 生物多樣性遭受的威脅棲息地破壞、破碎化和改變7172現(xiàn)今大熊貓地理種群的分布73四川旅游線九寨環(huán)線將大熊貓棲息地割裂4、

19、生物多樣性遭受的威脅棲息地破壞、破碎化和改變引入物種&入侵種某物種通過自然或人為的手段,被引入一個(gè)原來沒有改物種的生態(tài)系統(tǒng)中,即成為引人物種.但是, 并不是所有的引入種都會(huì)對(duì)當(dāng)?shù)厣鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生嚴(yán)重影響. 有些物種進(jìn)入新的生態(tài)系統(tǒng)后, 逐步發(fā)展繁殖, 并且對(duì)當(dāng)?shù)刈匀换蛉藶樯鷳B(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生毀滅性的影響, 我們稱這樣的引人種為入侵種(invasive species).75尼羅羅非魚，又稱非洲鯽魚。原產(chǎn)于約旦的坦噶尼喀湖，已廣泛分布于世界各地。1978年引入我國(guó)，在全國(guó)各地推廣，是長(zhǎng)江流域以南,特別是廣東、福建的重要養(yǎng)殖品種。生活習(xí)性：雜食性，濾食浮游生物和刮食腐屑、萍類、藻類。攝食配合飼料能力強(qiáng)，對(duì)碳水

20、化合物利用較好，對(duì)粗纖維耐受較強(qiáng)，對(duì)無機(jī)鹽尤其是磷的要求量高，飼料的無機(jī)鹽添加量要求為鯉魚的2-2.5倍。尼羅魚是最大型的羅非魚品種，全雄性尼羅魚雄性率高達(dá)95以上，不僅具有原種尼羅魚食性廣、抗病力強(qiáng)、抗逆性好、容易養(yǎng)殖的優(yōu)點(diǎn)，而且克服了原種尼羅魚多次繁殖、滋生幼魚的缺點(diǎn)，生長(zhǎng)快，產(chǎn)量高，飼養(yǎng)越冬魚苗當(dāng)年可達(dá)0.61.0公斤。尼羅羅非魚7677Galapagos turtle50-270 kg7879Introduced grazing animals such as wild goats have no natural enemies on Galpagos and strip the la

21、nd bare.- Introduced insect pests, such as the woolly shield bug, have no natural enemies and cause considerable damage. Introduced plants, such as blackberries, thrive and push out endemic plants.80牛蛙Leopard frog81合歡 memosa82鐵杉球蚜Adelges tsugae, 1924年到達(dá)美國(guó) 83課下閱讀：中國(guó)的外來入侵種845、生物多樣性遭受的威脅棲息地破壞、破碎化和改變引入物

22、種開發(fā)和過度開采85對(duì)野生生物資源的直接商業(yè)性開發(fā)（森林采伐，捕魚，獵鯨等）對(duì)非生物資源如石油、煤炭、金屬等礦產(chǎn)品的開采帶來的環(huán)境副作用，如石油噴發(fā)，地表塌陷而破壞棲息地、有毒物質(zhì)的排放等非故意的獵殺，如捕魚的網(wǎng)造成其他非目標(biāo)物種的死亡過度獵殺（藏羚羊，加州的棕熊）國(guó)際野生生物貿(mào)易 估計(jì)，每年有2500030000靈長(zhǎng)類，2-5百萬只鳥，56億只觀賞魚，910百萬株蘭花，78百萬株仙人掌86CITES附錄I禁止貿(mào)易附錄II嚴(yán)格控制的貿(mào)易，需要進(jìn)出口許可證附錄III可以貿(mào)易，需許可證。禁止不可持續(xù)的和非法的開發(fā) 87課下閱讀：四大美味（2005年上載）8889905、生物多樣性遭受的威脅棲息地破

23、壞、破碎化和改變引入物種開發(fā)和過度開采污染和有毒物質(zhì)的產(chǎn)生 91殺蟲劑DDT在食物鏈中的生物放大作用92 Malformed frogDeformed frog93 隨著各種化學(xué)物質(zhì)的不斷產(chǎn)生和應(yīng)用，有害物質(zhì)的種類和來源也進(jìn)一步復(fù)雜，食品污染可分為：(1)食物中存在的天然毒物。(2)環(huán)境污染物。(3)濫用食品添加劑。(4)食品加工，儲(chǔ)存，運(yùn)輸及烹飪過程中產(chǎn)生的有害物質(zhì)。食品污染可以影響食品的感官性狀，造成急性食物中毒，引起機(jī)體的慢性危害，甚至可使人致畸，致突變，致癌。由于吃了用激素飼料喂養(yǎng)的禽肉，婦女更年期紊亂，孩子性成熟加快，在部分城市，我國(guó)女孩月經(jīng)初潮已由20年前的平均14歲左右提前為現(xiàn)在

24、的10歲左右，更有資料顯示，中國(guó)人的生育能力已經(jīng)降低，目前我國(guó)每8對(duì)夫妻就有一對(duì)不育。我國(guó)男性平均精子數(shù)僅有2000多萬個(gè)，相比40年代6000多萬個(gè)的平均數(shù)減少了60%。945、生物多樣性遭受的威脅棲息地破壞、破碎化和改變引入物種開發(fā)和過度開采污染和有毒物質(zhì)的產(chǎn)生 95三、生態(tài)恢復(fù)(ecological restoration)Restoration（恢復(fù)）: to bring backinto a former or original stateRehabilitation（復(fù)原）: 很寬泛的定義，不必完全回復(fù)到以前的狀態(tài)Reclamation(改造):在極度被損地點(diǎn)的恢復(fù)工作Re-creation(再建): 一個(gè)地方極端被破壞，沒有任何基礎(chǔ)恢復(fù)。Ecological recovery：無人為努力