生境破碎化还会导致小种群的产生,小种群间的隔离使生物的迁移和散布能力降低,一些不同生活周期依靠不同生态环境的移动受到阻碍。小种群内遗传变异性减少、近亲繁殖、遗传漂变也会影响物种的生存能力。当种群密度低于某一阈值时,交配的成功率降低,也可能导致种群灭绝。小物种还容易受捕食、竞争、疾病和食物供应等环境变化的影响而灭绝。一些重要的环境因素如光照、温度、湿度、风力等具有更大的波动性,使部分对此敏感的生物灭绝。外来物种容易在生境边缘建立种群,因此破碎化还会加速外来物种入侵。破碎化还可能通过扰乱群落内的生态作用,破坏原有的食物链、食物网等,破坏群落内的生态平衡导致次生灭绝。
2.掠夺式的过度利用
人类对生物资源的掠夺式过度利用也是造成生物多样性下降的重要原因之一。追求经济利益的冲动驱使过度采伐,滥捕滥猎使许多珍稀动植物陷于濒危境地。
在地球上已经消失的动物在南非草原上,鸵鸟的视力极佳,斑驴听力超群,牛羚嗅觉异乎寻常,这三种动物的绝佳组合,使非洲狮对它们也无可奈何,而且斑马奔跑迅速,因而他们很少被狮群所捕获。但是不幸的是由于斑马肉质鲜嫩,皮毛漂亮,成为人类捕杀的目标,招来灭族之祸。1860年,一头饲养在伦敦动物园的斑驴,不堪禁闭的痛苦,愤然撞墙而死,1878年最后一头野外斑驴被杀死,1883年,最后一头雌性斑驴在荷兰阿姆斯特丹动物园死去。
狮子被称为“百兽之王”,但欧洲殖民主义者把猎杀狮子视为勇气和力量的象征,1865年最后一只西非狮丧命于枪口之下,1992年北非狮从地球上彻底消失。
犀牛在神话中成为神兽,犀牛角被认为是神丹妙药,中国清朝时犀牛也很稀少,南方各省的官员禁止民间猎捕犀牛,但却组织官兵滥捕乱杀,把犀牛角作为贡品进贡给皇帝和上司,1916年最后一只苏门犀牛被杀,1920年最后一只中国大独角犀被杀,1922年最后一只中国小独角犀被杀,中国犀牛从此灭绝。
根据国际自然保护联盟(IUCN,2004)资料,自1600年以来,大约有77种哺乳动物和129种鸟类已经灭绝,分别代表它们已知种类的1.6％和1.3％。近200年则是灭绝事件的高发期,人口的快速增长和经济活动的不断加剧是导致生物多样性丧失的根本原因,由于人类而灭绝的动物还可以列出一张长长的名单,下面是比较主要的一些:
1781年:渡渡鸟灭绝,原生活于印度洋。
1799年:蓝马羚灭绝,原生活于南非。
1844年:大海雀灭绝,原生活于大西洋北部海域。
1876年:欧洲野马灭绝,原生活于欧洲。
1893年:白臀叶猴在中国壤内灭绝,原生活于亚洲。
1914年:旅鸽灭绝,野生灭绝在1900年,原生活于北美。
1917年:弗罗里达狼灭绝,原生活于北美。
1918年:卡罗来纳鹦鹉灭绝,野外灭绝在1904年,是北美唯一的特产鹦鹉。
1925年:高加索野牛灭绝,原生活于欧洲。
1937年:巴利虎灭绝,原生活于印度巴利岛。
1942年:红鸭灭绝,原生活于印度。
1947年:普氏野马在中国壤内野生灭绝。
1948年:袋狼灭绝,原生活于澳洲。
1964年:冠麻鸭灭绝,原生活于亚洲。
1972年:爪哇虎灭绝。
［法］戴维斯·西蒙:《消失的动物》,上海社会科学出版社
3.环境污染
人类活动造成的环境污染对生物多样性也产生了巨大的破坏作用。二氧化硫、氮氧化物等造成的大气污染形成的酸沉降使湖泊、水库等水体和土壤酸化,危害绿色植物、鱼类等的生存;农药污染使小型食肉动物、鸟类、两栖动物、爬行动物面临巨大的毒害;排放的氟氯烃类物质引起臭氧层破坏,紫外线强度增大,对生物带来威胁;大量排放的工业废水和生活废水中含有的重金属和有机物使水生生物失去了生存条件;大量排放的二氧化碳等温室气体,影响全球气候,改变植物的分布格局。
4.种植方式
人类的农业发展改变了植物品种的自然分布,为了追求高产而形成农作物品种的单一化。随着作物种类数量的下降,与之相应的微生物种类、传粉和种子传播的生物、捕食生物等共同进化的生物物种就会消失。这种种植品种的单一性,还容易导致病虫害的暴发和种植作物对自然灾害的缺乏抵抗能力。林业上为了追求经济利益,往往会毁去原有的物种丰富的林地,种植具有较高经济价值的橡胶、咖啡、油棕等,使各类生物失去原有的栖息地。人类给植被带来的影响,不光是决定各种植物的生存,而且会引发整个群落中生物组合的变化,并最终引起整个生态系统的变化。
5.外来物种的引入
引入外来物种可能会增加当地物种的数量,但未必会增加总体上的生物多样性,相反,任意地引入外来物种,往往会与原生物种竞争资源,占据有利生态环境或破坏原有物种的生态环境,破坏原有食物链和生态平衡,引起原有生态系统内部分陆地植物和动物的灭绝。
生态系统的结构是由生物群落(生产者、消费者、分解者)和非生物环境所组成的。生态系统通过能量流动和物质循环保持着动态的平衡。生物之间通过食物链和食物网的关系形成一个巨大的网络结构,保持着生物的种类和数量的相对稳定。生态系统内的生物多样性越丰富,网络就越完整,越有利于生态系统内的能量流动和物质循环,有利于生态过程的良性运行和生态功能的实现以及整个生态系统的平衡。生态系统的生物物种越多,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,抗击外界变化能力就越强。生物多样性逐步丧失,会导致生物种类减少,生态系统的成分简单化,生态功能逐步丧失,生态系统的营养结构被破坏,食物链断裂,抗击外界冲击的能力减弱,系统内物质循环和能量流动中断,最终可能导致生态平衡被破坏,生态系统崩溃。
旅鸽的灭绝与莱姆病的暴发
旅鸽曾经是北美数量最多的鸟类,当欧洲人大批到达北美以后,由于大量猎杀和生态环境破坏,至1914年旅鸽灭绝了,随之而来的是莱姆病的大暴发,这两者之间有着什么联系呢?研究发现,由于旅鸽专门采食那些数量多的植物籽食,特别是控制橡子的数量,而橡子又是当地大家鼠的食物。当旅鸽灭绝以后,橡子丰年出现时,制约大家鼠的生态因子消失了,而大家鼠的数量得到了迅速的发展,导致了由大家鼠传播的莱姆病的大暴发。
留在毛里求斯国徽上的渡渡鸟毛里求斯是位于印度洋西南部的一个岛国。自然风光十分迷人。1505年葡萄牙航海家马卡云拿在向东方的航行中发现了该岛,1599年荷兰人取代了葡萄牙人统治了毛里求斯,1715年毛里求斯被法国占领,1814年后成为英国殖民地,在毛里求斯人民要求独立的压力下,1961年7月英国被迫同意实行“内部自治”,1968年3月12日毛里求斯获得独立。独立后的毛里求斯国徽上绘有毛里求斯的国鸟——渡渡鸟的图案,然而,渡渡鸟已早在1680年从毛里求斯岛上灭绝了。
生活在毛里求斯岛上的渡渡鸟原名“愚鸠”,是一种巨型鸟类,体长100—110厘米,大小似火鸡。羽毛主要为灰白色,脸部裸露部分为红色,眼睛为白色,嘴黑色,腿脚为黄色,猛一看有点像鸽子,但颈部较短,嘴尖钩曲,尾羽卷曲。渡渡鸟翅膀已经退化,因而只能奔走却不能飞翔。大概是因为它能发出“渡渡”的叫声的缘故,或许是由于它性格温顺、行动笨拙,葡萄牙人把它叫做“渡渡鸟”。“渡渡”在葡萄牙语中是笨拙的意思。渡渡鸟栖息于林地中,以树木果实为食,毛里求斯岛温和的气候,丰富的食物,没有猛兽猛禽的侵扰,成为渡渡鸟岛生活的乐园。
当来自葡萄牙、荷兰等地的殖民者突然发现这些有趣的鸟类是他们美味的盘中之餐时,渡渡鸟的厄运降临了,在殖民者的滥捕滥杀以及他们带来的狗、鼠、猫类动物的侵扰下,使渡渡鸟及其后代惨遭杀戮,1680年,生活在毛里求斯岛上的最后一只渡渡鸟消失了。
自从渡渡鸟灭绝以后,人们发现了一种奇怪的现象,一种当地普遍生长的卡尔瓦利亚树也日益衰败,面临灭绝。卡尔瓦利亚树,也称大颅榄树,高30米,树龄都在300年以上,树上每年落下的是一些像李子一般的果实,里面包着种子,但这些种子并不发芽,所以不能生长出幼树。科学家经研究后惊奇地发现,这种树的濒临灭绝与渡渡鸟的灭绝有关。因为这种树的种子包在外壳十分坚硬的果实内,幼芽自身不能破壳而出,而渡渡鸟最喜欢吃这种树木的种子,但并不将它完全消化,而是使其外壳变薄,然而将它排出体外,这时候种子才能发芽生长,一旦渡渡鸟灭绝,卡尔瓦利亚树的种子就无法发芽长出幼树。
1981年,美国生态学家坦普尔来到毛里求斯,他细心地测定了卡尔瓦利亚树的年轮后发现,它的树龄正好是300年,而这一年也正是渡渡鸟灭绝300年,就是说渡渡鸟灭绝之时,也正是卡尔瓦利亚树绝育之日。
为了证实这个巧合,坦普尔让与渡渡鸟习性相似的吐绶鸡吃下卡尔瓦利亚树的果实,几天后,果实被消化掉了,种子外边的硬壳也消化掉一层。最后种子排出体外。坦普尔把这些种子栽在苗圃里,不久长出了绿油油的嫩芽,卡尔瓦利亚树的不育症被治好了,这种濒临灭绝的珍贵树种终于绝境逢生。
［法］戴维斯·西蒙：《消失的动物》
10.1.4生物多样性的保护
生物多样性的保护不仅是保护生物及其生存环境,更是保护人类生存和发展的环境。保护生物多样性的目标是通过不减少基因和物种多样性,不毁坏重要的生态环境和生态系统的方式,保护和利用生物资源,以保证生物多样性持续发展。
当野生动物没有了天敌,各种疫情和疾病就会出现。几乎每一次破坏自然环境的活动都会增加致病细菌的广泛传播。1980年委内瑞拉波图格沙洲的农民为了增加农田,砍伐了几百万公顷的森林,造成鼠类泛滥,带来一种新的致命病毒,该病毒能引起高烧、中风和大出血。有100多人感染上这种病毒,其中1/3的人员死亡。马来西亚的农民毁林圈地后,失去栖息地的蝙蝠开始进驻猪舍安家,而这些蝙蝠带有尼帕病毒。该病毒便开始大量入侵猪的饮水中,很快便从猪身上传染给了饲养员,结果引起严重的脑炎,受感染的人群中40％不治而亡。纽约州生态系统研究院的动物生态学家理查德·奥斯特菲尔德认为城市向郊区扩展潜藏着巨大危险。在城市郊区原有的开阔的林地带中生存的狐狸和短尾猫,通过捕杀带有这种病毒的老鼠而抑制了莱姆病毒的传播。当开发商砍伐树木把林地变成住宅区后,老鼠和壁虱的天敌也就消失了,他们便开始大量繁殖,病毒也就扩散开来了。环境污染和自然生态失衡是导致疾病传染源日益猖獗的主要原因。要做到使自然生物的多样性和生态失衡得以全面的恢复和保护,必须首先保护好我们的森林。森林不仅有蓄碳的功效,能调节气候,保护植被,还是生命的摇篮,是生物多样性的温床,是生态平衡的保护神。
哲夫：《世纪之痒》，中国生态报告
落叶松毛虫是大兴安岭松林最严重的历史性害虫之一,可将林分中的针叶吃光,远看似大火烧过,严重影响林木生长。其为害重,分布广,主要为害落叶松,同时红松、樟子松、云杉和冷杉也遭其害。此外该虫表面有毒毛,触及人体,引起红肿或糜烂,毒毛污染水源,影响人体健康。
松毛虫的发生与环境条件及森林生态系统有关。凡是混交造林、经营管理合理、形成复杂的生物群落的林分,即便有松毛虫发生,也会出现多种松毛虫的天敌,不易发生灾害。如果营造大面积的纯松林,间伐抚育不当,灌木植被贫乏,丧失生物多样性,破坏了森林生态系统的平衡,则落叶松毛虫就会泛滥成灾。
天敌是影响落叶松毛虫种群动态的一个主要因子。落叶松毛虫的天敌主要有寄生性天敌,捕食性天敌和病源微生物。松毛虫的天敌种类近200种,其中寄生蜂73种,寄生蝇12种,捕食性昆虫15种,食虫鸟类77种,还有其他捕食动物如蜘蛛等。病原真菌5种,病原细菌5个变种,病毒4种。
综合治理防治落叶松毛虫的方法应该是:采取合理的营林技术措施,保留部分阔叶树,改造人工纯松林,营造混交林,以形成较为复杂的林分,培养丰富多样性的森林生物群落,创造有利于天敌栖息、繁殖、生存的环境,使其利于天敌控制落叶松毛虫的发生。
就地保护
保护生物多样性首先要保护地球上各类动、植物种群的组合。因为地球上不同地理区域的物种之间是不可替代的。就地保护是保护生物多样性的最佳方式,可以保护生态系统和自然环境,维持和恢复物种在其自然环境中有生存力的种群。
生物多样性就地保护通常采取自然保护区、世界自然历史遗产保护地和国家公园的形式,这样可以维持生态系统所能提供的物质循环、保持水土、消除污染、调节气候等生态功能,也保护了物种在原生环境下的生存能力和种内遗传变异度,是对生态系统、物种和遗传多样性三个水平上的最充分、最有效的全面保护。
为了保护自然和自然资源,特别是保护珍贵稀有动、植物资源,保护代表不同自然地带的自然环境和生态系统,而划出一定的区域加以保护,这样的地区就叫做自然保护区。自然保护区的建立应选择不同的生态系统进行合理布局,选择有代表性和科学意义或实践意义重大的地区建立,自然保护区对于维持地球生物圈的生态平衡有着重要作用。
世界各国自然保护区发展建设情况
德国博物学家汉伯特在世界上首创建立自然保护区以保存自然生态,已有百余年的历史。美国于1872年首先设立黄石公园,成为世界上第一个保护自然的国家公园。据世界自然资源保护监测中心(WCMC)截至1993年的数据,全世界已建立自然保护区8619个,总面积达7.922656×108公顷,占地球陆地(不包括南极)面积5.9％。
中国自然保护区发展建设情况
中国的自然保护区建设开始于1956年,第一个建立的国家级自然保护区是广东肇庆鼎湖山自然保护区,该保护区正好位于北回归线上,世界上大部分北回归线地带都是荒漠区,只有中国由于东南季风的影响有常绿阔叶林生长的植被带,因此具有很好的代表性和研究价值。目前全国已建立珍稀濒危物种繁育基地200多处,各类自然保护区2349个,面积约150万平方公里,约占国土面积的15％,已建成870个森林公园、171个动物园和111个植物园,使6000多种动物和1000多种植物得到了有效保护。
自然保护区的数量和范围有限,需要花费大量的人力、物力、财力,世界上90％以上的生物活动范围处于保护区之外,因此还必须加强自然保护区以外的就地保护。针对某些保护区外的濒危物种、特殊生态系统类型、栽培植物和家养动物的亲缘种,可以建立保护点。还可以在片断化的原生生境之间建立缓冲区或野生动物通道,使其能以某种方式联系,禁止采伐天然林,保护残存的破碎化的天然植物,防止环境污染,防止过度利用,采取有利生物多样性保护的经营方式。
迁地保护
面临日益增长的人类干扰和原生环境破坏,许多物种无法就地保护,只能在人工管理下的人工环境中维持个体生存,保存物种所代表的遗传多样性,称为迁地保护,对于稀有濒危物种,迁地保护是必不可少的手段。
迁地保护主要包括物种收集和种质贮存两种类型。物种收集主要包括野外标本采集,野外物种繁殖培育以及动物园、植物园、水族馆的建设和管理等。种质贮存包括微生物培养和组织培养,建立植物种子和花粉库、动物精子和胚胎库、种质基因库等方式。
迁地保护要考虑种群的数量以及最终回归自然生态环境的问题。