10.1保持生物多样性
2018-04-15 作者： 王麟生；戴立益
10.1保持生物多样性
10.1.1生物多样性
自从35亿年前地球上诞生生命以来,伴随着地球环境的变化和生物的进化,生物新的物种的产生和不适应环境变化的旧物种的灭绝,形成地球上生物多样性的动态变化,因此,生物多样性是地球生命发展的基本特征之一,是自然进化的产物,也是自然进化的反映。Www.Pinwenba.Com 吧
生物多样性是生物及其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。它包括数以百万种的地球动物、植物、微生物和他们所拥有的基因以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统，它是生命系统的基本特征之一。生物多样性包括众多的层次和水平，纵向方面可包括从生物大分子、细胞、组织和器官、系统、个体、种群、群落直至生态系统和地球生物圈等,横向方面可包括生物的形态、结构、生理、功能、分类等,在上述每一个方向、层次和水平上都呈现着多样性，其中研究较多,意义重大的主要有下面四个层次。
1.遗传多样性
遗传多样性,又称基因多样性,指种内基因的变化,包括种内显著不同的种群间和同一种群内的遗传变化。种内多样性是生物物种在各水平层次上多样性的最重要来源。遗传变异、生活史特点、种群动态及其遗传结构决定或影响着物种与其环境相互作用的方式。种内多样性是一个物种对干扰进行成功反应的决定因素,决定着物种的变化趋势。遗传多样性对任何物种维持和繁衍其生命、适应环境、抵抗不良环境与灾害都是十分必要的。
2.物种多样性
物种多样性是指地球上生物有机体(包括动物、植物和微生物种类)的复杂多样性。物种多样性是遗传多样性的现实表现和载体,当一个物种的个体数量大幅度减少以后,其遗传多样性就会大量地丧失。
物种是人类认识生物多样性的最先切入点,物种是生态系统中的生物成分,它又是连接遗传多样性和生态多样性的纽带,在自然环境条件下,物种多样性的时空分布直接受生态系统中的各种生态因子如水分、温度、营养状况等的影响。
物种多样性代表着物种演化的空间范围和对特定环境的生态适应性,是进化机制的最主要产物,所以物种被认为是最适合研究生物多样性的生命层次,也是相对研究较多的层次。物种多样性是人们关于生物多样性的最直观和最基本的认识。
地球上物种多样性最丰富的地区是热带,仅占全球陆地面积7％的热带雨林拥有全球半数以上的物种。
3.生态系统多样性
生态系统多样性是指生物圈内生态环境、生物群落和生态过程的多样性以及生态系统内生态环境差异、生态过程变化的多样性。生态环境是指无机环境,如地貌、气候、土壤、水文等。生态环境的多样性是生物群落多样性,甚至是整个生物多样性形成的基本条件。生物群落的多样性是指群落的组成、结构和动态方面的多样化。生态过程的多样性主要是指生态系统的组成、结构和功能在时间、空间上的变化以及生态系统的生物组分之间及其与环境之间的相互作用和相关关系。
生态系统内的物种多样性对生态系统的稳定性及生态平衡具有重要的作用。一般来说,生态系统内的物种越多,组成成分越多样,营养结构越复杂,能量流动和物质循环的途径越复杂,生态系统的稳定性就越大,抗击外界能力就越强。而生态系统的多样性对于所有生物的生存、进化和持续发展也是至关重要的。
4.景观多样性
景观是一个大尺度的宏观系统,是由相互作用的景观要素组成的、具有高度空间异质性的区域。景观要素是组成景观的基本单元。景观多样性是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观,在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化和变异性。景观多样性是较生态系统多样性更高一层次的多样性。景观多样性主要包括斑块多样性、类型多样性和格局多样性三种类型。斑块多样性是指景观中斑块的数量、大小、形状的多样性和复杂性;类型多样性是指不同的景观类型(如农田、森林、草原等)的丰富度和复杂度;格局多样性是指景观类型空间分布的多样性及各类型之间以及斑块与斑块之间的空间关系和功能联系的多样性。
生物多样性需在上述四个层次上都得到保护。保护的重点应是生态系统的完整性和珍稀濒危物种。生态系统多样性既是物种和遗传多样性的保证,又是景观多样性的基础,生态系统的稳定是物种进化和种内遗传变异的保证。
10.1.2生物多样性的价值
生物多样性是地球生命的基础,是人类可以利用或尚待利用的生物资源。
直接价值
1.食物
生物多样性为地球上的人类提供了基本食物,在人类进化和发展的历史中,有3000多种植物曾被作为食物,还有7500种认为是可食用性植物,其中有150种被大面积种植。目前人类所需粮食的75％来自小麦、水稻、玉米、土豆、大麦、甘薯和木薯等,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、菌类也均为人类日常生活所需。
随着人口增长和生活的改善,需要大力发展各类粮食作物和经济作物的栽培和种植。开发新的食物以及改良农作物以及家畜、家禽和鱼类品种,都需要抗病性强的野生物种或野生亲缘种与它们杂交,以提高抗病及抗逆境的能力。
2.药物
药物大部分来源于植物、动物和微生物资源。中国有记载的药用植物约有5000种,常用的约有1000种。不少动物已经作为主要的制药来源,如蜂毒可治疗关节炎,水蛙素可作为抗凝剂。微生物可用来大规模生产酶制剂、氨基酸、维生素等,由微生物产生的抗生素,在医疗上发挥了巨大的作用。
据世界卫生组织统计,发展中国家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。此外,实验动物对药物的研制和医疗的改进起着重要的作用。
3.能源和工业原料
生物多样性为现代工业的发展提供了各种原料,从木材、橡胶到油脂、淀粉,我们使用的碳氢化合物能源煤、石油、天然气,也来自天然植物储藏的太阳能,正在发展的生物质能,也来自各种植物。
间接价值
生物多样性的间接价值主要体现在它的生态功能方面,其价值可能远远超过直接价值。同时其直接价值常常源于间接价值,因为可利用的动植物与没有消费、利用价值的动植物处于共存的生态系统中,而后者同样是组成生态系统、维持生态平衡不可缺少的组成部分。
生物多样性的间接价值可表现在下述这些方面:
绿色植物通过光合作用固定太阳能,通过食物链为所有生物提供能量和生存基础。同时由于在光合作用中吸收二氧化碳,放出氧气促进全球碳循环,可以保持全球的二氧化碳平衡,控制温室效应对全球环境的影响。
生态系统的多样性对全球及部分区域的温度、降水、气流的影响,可调节全球局部区域的气候。
森林草地良好的植被和枯枝落叶覆盖层可以减少雨水对土壤的直接冲刷,保护土壤,避免水土流失,防止和减少洪水,保护河岸和海岸。植物根系深入土壤,可增加土壤的蓄水,防止干旱缺水的侵袭。
生物多样性可促进整个地球生物圈内的能量流动和物质循环,促进生物与非生物环境之间的元素交换,保持生态系统平衡，促进各类生物之间、生物与环境之间的相互作用,促进生物的进化过程。
某些生物对污染物敏感,因而对环境污染具有指示意义。某些生物对污染物具有富集作用,有利于吸收和分解污染物。还有一些微生物对环境物质的降解具有催化作用,生物多样性对于污染环境的有机物、农药及其他污染物质的降解、消除具有促进作用。
生物多样性还在自然环境的美学、社会文化、科学精神等方面均有重要价值。
潜在价值
许多植物、动物和微生物物种具有潜在的价值,对于开辟的新的养殖动物和种植植物品种,发现和提取新的药物,为家禽、家畜和农作物改良品种提供优良遗传基因,控制和治疗疾病等方面,不光对当代人有进一步发现、研究和利用价值,而且为后代人提供和保留进一步选择、利用和发展的权利和机会。生物多样性消失,将会削弱人类社会适应自然变化的能力。
生物多样性的存在还具有伦理学上的价值,它意味着每一种生物如同人类一样都具有生存的权利,人类不能因为自身发展的需要而无视其他生物生存的权利,人类应该和地球上所有的生物一起和谐相处分享地球的资源。
10.1.3生物多样性概况和发展趋势
全球生物多样性概况
据不完全统计,目前地球上可能存在的生物物种达1000—8000万种之多,其中已经鉴定和命名的有140—170万种,大部分物种尚属未知。生物多样性在地球上的分布是不均匀的,其中占世界陆地面积仅7％的热带森林容纳了全球半数以上的物种。世界生物多样性重点保护的热带森林分布在以下地区:厄瓜多尔海岸森林、巴西可可地区、亚马逊河东部和南部、喀麦隆、坦桑尼亚山脉、马达加斯加、斯里兰卡、缅甸、新喀里多尼亚、夏威夷、苏拉威西岛。位于或部分位于热带的国家如巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、刚果、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚、马来西亚等国家生物多样性十分丰富,拥有全球60％—70％的生物物种。
中国生物多样性概况
中国国土辽阔,从南到北相距5500公里,从东到西横跨5200公里,陆地面积960万平方公里,占世界6.6％,海域宽广,渤海、黄海、东海、南海等四大海区面积达300余万平方公里。自然条件复杂多样,有较古老的地质历史,蕴藏着极其丰富的植物、动物和微生物物种资源。
中国是地球上种子植物区系起源中心之一,品种有30000多种,仅次于巴西和马来西亚,居世界第三,其中裸子植物250种,是世界上裸子植物种类最多的国家。
中国有脊椎动物6300余种,其中鸟类1244种,占世界总数的13.7％,鱼类3862种,占世界总数的20.0％,均居世界前列。
中国拥有大量地球珍稀动植物品种,如大熊猫、白鳍豚、文昌鱼、鹦鹉螺、水杉、银杏等，再比如松杉类,地球上现存7个科中,中国有6个。
中国还拥有丰富的栽培植物、家养动物,种植资源丰富。中国是水稻和大豆的原产地,品种分别达50000个和2000个,中国药用植物11000多种,牧草4215种,原产中国的重要观赏花卉超过30属2238种,中国家养动物品种和类群共有1938个,是世界上最丰富的国家。
中国的生态系统品种繁多,极其丰富,中国陆地生态系统类型有森林212类、竹林36类、灌丛113类,草甸77类,沼泽37类,草原55类,荒漠52类,高山冻原、流石滩植被17类,总共599类。海洋生态系统共计有6个大类、30个类型。中国有7000多年的农业发展史,有丰富的农田生态系统。中国沼泽、湖泊、滩涂、盐沼泽地等天然湿地2.5×107公顷,稻田和人工池塘等人工湿地3.8×107公顷,约占国土面积2.7％,占世界湿地面积10％以上,居全球第四位。
生物多样性变化趋势
地球上的生命存在已有35亿年以上,随着地球的演化,地球上的生物物种也经历着产生、发展的过程,新的物种的产生和旧有物种的灭绝过程伴随着地球生态环境的变化和生物进化不断发生。地球上生物物种的变化并不是恒定的,由于重大的地质剧变和其他自然灾害,导致地球生态环境的急剧变化,可能导致生物物种在短时间内的大量灭绝。
俄罗斯海洋生物学家亚德里安诺夫认为地球生态系统共经历过五次生物大灭绝,大约有50％到95％当时所存在的物种在一定的期间内消失了。第一次大灭绝发生在四亿四千万年前的奥陶纪末期,由于地球气温骤降以及海平面下降引起;第二次大灭绝发生在泥盆纪末期,仍然是因为气温降低以及海平面下降;第三次大灭绝发生在约二亿五千万年前的二叠纪末期,共有95％的海洋物种以及将近70％的陆地物种消失,这次的大灾难可能是因为板块移动以及超级新大陆——盘古大陆形成引发的气候变化所导致;第四次大灭绝发生在三叠纪晚期;而第五次大灭绝则发生在六千五百万年前。研究人员认为当时地球受到大型陨石撞击,导致海中鱼群遭受海啸与酸雨侵袭,海床被大量有机物质覆盖,最后仅12％的物种存活下来。
即使在地球发展比较平稳的时期,生物物种数目也会因为各类自然原因而有所减少,但其速度比较缓慢,但自从人类出现以后,特别是近几个世纪以来,人口的大量繁殖和工业的飞速发展大大加快了地球上生物物种灭绝的速度,地球生物多样性面临着巨大的威胁。现代哺乳类与鸟类的物种寿命已减少至一万年,比起化石中所呈现的缩短一百到一千倍之多,每年大约1％的热带雨林消失,按照每小时三个物种消失,每天高达七十种动植物消失的速度来看,再过一万六千年,96％的当代物种就会灭绝。不少专家认为,人类过度的经济活动造成的生态破坏和环境污染正在加速和导致第六次地球生物大灭绝来临,而这将是第一次由非自然因素引起的,是由一种生物物种——人类所引起的地球生物大灭绝。
中国正处于经济快速发展时期,生态保护与经济发展矛盾日益尖锐,生物多样性在生态系统多样性、物种多样性及遗传多样性三个层次上都受到严重的威胁。《中国物种红色名录》第一卷采用2001年《IUCN物种红色名录濒危等级标准》,对中国范围内(含港澳台)10217种动植物(其中动物5809种,植物4408种)的灭绝危险程度进行了新的评估。此次评估使我们对中国的生物多样性现状有了新的了解。评估结果表明,中国的物种濒危情况远比过去评估的比例高。过去对濒危物种的估计大致在2％—30％的范围内,如1998年出版的《中国生物多样性国情研究报告》中的数据为:哺乳类22.06％,鸟类14.63％,爬行类4.52％,两栖类2.46％和鱼类2.41％,裸子植物28％和被子植物13％左右。而此次较为全面的评估发现,无脊椎动物受威胁(极危、濒危和易危)的比例为34.74％,接近受威胁(近危)的比例为12.44％,脊椎动物受威胁的比例为35.92％,近危的比例则为8.47％,裸子植物分别为69.91％和21.23％,被子植物分别为86.63％和7.22％。特别是植物的濒危物种比例远远超出了过去的估计。
国际自然与自然资源保护联合会(IUCN)发布的《2004濒危物种红名单》把中国列为生物多样性受到最大威胁的五个国家之一。中国的濒危针叶植物种类占全球第一(34种,其中26种为中国特有);中国濒危哺乳动物类数量(82种,其中26种为中国特有),仅次于印度尼西亚和印度而居全球第三位;濒危鸟类数量(85种,其中17种为中国特有)仅次于印尼、巴西和秘鲁,与哥伦比亚同为全球第四。
地球生物多样性破坏的人类行为主要来自下述几个方面。
1.生物栖息地(生境)的破坏
生态环境是生物多样性存在的基础,生态环境破坏和破碎化是威胁生物多样性的主要因素之一。人类活动的增加,如建设城市、修建铁路公路、建造水库、大坝、铺设管道、开垦农田等,使大面积连续的生态环境分割成很多面积较小的斑块,斑块之间被人工改造的区域所隔离,各斑块内的物种相互之间不易交流和扩散,形成生态系统的岛屿,这种生态环境的破碎化使得单位面积的生态环境中有更长的边境线,距离斑块中心更近,从而限制了斑块内生物的活动范围,极大地限制了生物多样性。