第10章 生态系统与生物多样性讲义

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1、第十章 生态系统与生物多样性,一、生物多样性定义 所有生物种类、种类遗传变异及其与生存环境所构成的生态系统及过程的总称，包括遗传、物种、生态系统及景观多样性。,第一节 生物多样性概念,二、 生物多样性的层次,遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性 景观多样性,遗传多样性,广义的遗传多样性： 是指地球上一定时空范围内所有生物所携带的遗传信息的总和。 狭义的遗传多样性 是指个体内、种群不同个体间及种群之间遗传变异总和。,物种多样性：是指一定时空范围内生物物种的丰富性及其形成、发展、演化时空布局和生态分化与适应机制的多样化。是生物多样性概念的核心。 全球生物物种估计有1400万种，而目前发现并描述了

2、的只有162万种 。,物种多样性,生态系统多样性,是指一定时空范围内各级各类生态系统的丰富性及各级各类生态系统内与生态系统之间生境类型、生物群落和各种生态过程的多样性。,景观多样性,一定时空范围内景观生态类型的丰富性及各景观生态系统中不同类型景观要素在空间结构、功能机制和时间动态上的多样化和复杂性（格局和过程）。,生物多样性现状,我国具有陆地生态系统的各种类型，包括森林212类、竹林36类、灌丛113类、草原 55类、草甸77类、荒漠52类、沼泽37类、高山冻土、流石滩植被17类，总共599类。 中国有高等植物35000多种，占世界10%，居第三位，其中裸子植物250种，占世界29.4%， 居

3、首位； 中国有脊椎动物6445种，占世界14%，其中鸟类1244种，居世界首位；鱼类3862 种，居世界前列。 中国特有物种繁多，其中高等植物17300种，脊椎动物667种。 中国经济植物和家养动物的丰富程度居世界首位。,二、测定多样性的公式,辛普森多样性指数（Simpsons diversity index）:D=1-Pi2，Pi种的个体数占群落中总个体数的比例。 香农威纳指数（Shannon-Weiner index）:H=-PilnPi 式中Pi=Ni/N 。,三、影响物种多样性的因素或学说,（1）进化时间学说； （2）生态时间学说； （3）空间异质性学说； （4）气候稳定学说； （5）

4、竞争学说； （6）捕食学说； （7）生产力学说,1 随纬度的变化 2 随海拔高度的变化 3 随水体深度的变化,四、多样性梯度,生物多样性也就是生物资源，有的已被人们作为资源利用，而更多的还未被利用，是一种潜在的资源。 生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础，是一个国家和地区国民经济和社会发展、实施可持续性发展战略的重要基础。,第二节 生物多样性价值,一、生物多样性的经济价值,（1）消耗性使用价值-直接价值 提供薪柴、猎物等。 人们常从他们的周围环境中获得薪柴、蔬菜、水果、肉类等生活必需品。 （2）生产使用价值-直接价值 产品从野外获得，并拿到市场上销售。 从野外采集的物种具有巨大的使用价值，

5、它们能为家养物种以及农作物的基因改良提供新的基础材料及医药、工业材料。 （3）娱乐与生态旅游 特点是非消耗性地享受自然美-休闲价值,（4）环境监测 对环境污染敏感的物种可作为“预警系统”。 （5）选择价值 生物多样性潜在的、将来能为人类提供的经济价值。 （6）教育和科学活动 既有经济效益，又能拓宽人们的知识、强化教育、提供环境知识、丰富人类的经验。,二、生物多样性的生态价值,（1）生态系统生产力： 植物的光合作用为整个地球生命系统提供物质、能量和有氧环境，因此，生物多样性为地球上的生命提供了维持系统。 （2）保护水资源： 生物群落在保护集水区、生态系统抵御特大山洪和干旱的缓冲能力，及保持良好的

6、水质方面起着极其重要的作用。 （3）保护土壤： 生物群落能保护和保持土壤，防止水土流失。,（4）调节气候： 植物群落在调节地方、区域甚至全球的气候都有十分重要的作用。 （5）对污染物的吸收和分解： 生物群落能分解和固定重金属、农药、污水等污染物。 （6）物种关系： 农作物需要依赖其他野生生物才能延续生命。,“上游越穷越垦越垦越穷，下游越险越加越加越险； 上游人把生态义务扔进长江，长江把下游人的生存权利冲进大海。”,三、生物多样性的伦理价值,a.每一物种都有生存的权力 b.所有物种是相互依存的 c.人类必须象其他物种一样生活在同一生态范畴内 d.人们必须对他们的行为负责 e.资源不应浪费 f.尊

7、重人类生活和人类多样性与尊重生物多样性是一致的 g.自然具有超越经济价值的精神和美学价值 h.生物多样性对确定生命的起源是必要的,第三节 生物多样性的丧失,1、生物多样性受威胁的现状 2、生物多样性丧失的原因 3、物种受威胁等级的划分,生物多样性受威胁的现状,人类生产活动导致物种灭绝的速度是自然灭绝速度的1000倍，世界生物多样性丧失的现象正在加剧。 全球热带雨林在20世纪80年代初每年被毁1140万hm2；温带森林1/3已被砍伐，而成为濒危生态系统。 中国植物种中处于濒危的占总数的15%-20%，即4000-5000种。 热带、亚热带由于森林被毁，使水土流失面积达150多万hm2。 由于各种

8、原因引起的土地沙化面积达1.26亿hm2。,一、遗传多样性丧失原因,奠基者效应：原始大种群中的少数个体（称为奠基者）建立一个新的种群。 瓶颈效应：种群数量在短期内急剧减少。 遗传漂变：遗传漂变(英语：Genetic drift)是指当一个族群中的生物个体的数量较少时，下一代的个体容易因为有的个体没有产生后代，或是有的等位基因没有传给后代，而和上一代有不同的等位基因频率。一个等位基因可能（在经过一个以上的世代后）因此在这个族群中消失，或固定成为唯一的等位基因。这种现象就叫“遗传漂变”。 近交退化：有共同祖先的个体间的交配。,二、物种多样性丧失原因,物种保护的基本理论 生境破碎化与岛屿生态学理论

9、S=CAZ S:物种丰富度 A：岛屿面积 C：与生物地理区域有关的拟合参数 Z:与到达岛屿难易程度有关的拟合参数 最小存活种群理论 能够成功的存活相对较长时间的种群所需的最少个体数 复合种群理论 复合种群：相对独立的地理区域内，由空间上相互隔离，但又有功能联系（一定程度的个体迁移）的两个或两个以上的局部种群组成的种群镶嵌系统。,6次物种大灭绝事件,5亿年前的寒武纪末期 3.5亿年前的泥盆纪 2.5亿年前的二叠纪末-95%以上的海洋物种灭绝 1.85亿年前的三叠纪。 6500万年前的白垩纪-恐龙灭绝 1万年前的晚更新世开始-以岛屿型物种、大型哺乳类、鸟类灭绝为标志。,另一份“辛德勒名单”,178

10、1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岛屿。 1876年：欧洲野马灭绝，原生活于欧洲。 1883年：斑驴灭绝，野生灭绝在1860年，原生活于南非。 1893年：白臀叶猴在中国境内灭绝，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：佛罗里达狼灭绝，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。 1922年：犀牛中国境内灭绝。 1925年：高加索野牛灭绝，原生活于欧洲。 1937年：巴厘虎灭绝，原生活于印度巴厘岛。 1942年：红鸭灭

11、绝，原生活于印度。 1947年：普氏野马在中国境内野生灭绝。 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。,麋鹿：1900年野生灭绝，全世界不超过3000头，因为是18头麋鹿的后裔而存在遗传缺陷。 华南虎：仅余50只在动物园中，因90%是6只虎的后代而有遗传缺陷。 雪豹：野外生存有10002000只。 白鳍豚：不超过100只。 扬子鳄：不超过1500只。 大熊猫：野外生存有1000只左右。 黑犀牛：从1970年的6万头锐减至3500头。 指猴：1966年曾有9只，后来命运不详。 绒毛蛛猴：仅余100只左右。 滇金丝猴：野外仅存1000只

12、左右。 黔金丝猴：现存700只。 白眉长臂猿：中国野生量仅5070只。,放过我们吧,三、生态系统多样性丧失,栖息地的丧失和片断化 掠夺式的过度利用 环境污染 外来种入侵 自然灾害,四、物种受威胁等级的划分,灭绝种： 一个物种在野外已肯定有50年没有被发现。 濒危种： 生物类群（种或亚种）面临灭绝危险，如致危因素存在，就可能灭绝。 易危种： 如致危因素继续存在，很快就会成为濒危种。 稀有种： 在全球范围内数量很少的类群，但目前尚不属于濒危种。 未定种： 无充分资料说明究竟属于上述那一类。,第四节 生物多样性保护,生物多样性公约：巴西里约热内卢“联合国环境与发展大会” (1992.06.01 )。

13、 中国加入该公约（1993.1.05） 缔约国191个，签署国168个（2008）,一、保护目标,通过不减少基因和物种多样性，不毁坏重要的生境和生态系统的方式，来保护和利用生物资源，以保证生物多样性的持续发展。,二、保护过程,1、挽救生物多样性。 2、研究生物多样性。 3、明智地持续利用生物多样性。,三、保护途径,就地保护：是指以各种类型的自然保护区包括风景名胜区的方式，对有价值的自然生态系统和野生生物及其栖息地予以保护，以保持生态系统内生物的繁衍与进化，维持系统内的物质能量流动与生态过程。,中国生物多样性保护 重大工程简介,国家林业总局与2001.6制定全国野生动植物保护及自然保护区建设工程

14、总体规划，在2001-2030年期间投资600亿元。,山西省的国家级自然保护区,庞泉沟: 1986, 褐马鸡及森林生态系统 历山: 1988, 森林植被及金钱豹、金雕等野生动物 芦芽山: 1997, 褐马鸡及华北落叶松、云杉次生林 蟒河: 1997, 猕猴、大鲵及暖温带森林植被 五鹿山: 2006, 褐马鸡及其生境 黑茶山: 2012, 暖温带落叶阔叶林与温带草原交错区 的生态系统(褐马鸡、金钱豹、紫点杓兰等) 灵空山:2013, 森林及野生动植物,迁地保护：又叫做易地保护。迁地保护指为了保护生物多样性，把因生存条件不复存在，物种数量极少或难以找到配偶等原因，生存和繁衍受到严重威胁的物种迁出原

15、地，移入动物园、植物园、水族馆和濒危动物繁殖中心，进行特殊的保护和管理，是对就地保护的补充。是生物多样性保护的重要部分。,保护生物多样性的法律法规,1963，国务院森林保护条例 1964，国务院水产资源繁殖保护条例草案 1984，国务院关于严格保护珍贵稀有野生动物的通知 1984，全国人大中华人民共和国森林法 1985，全国人大中华人民共和国草原法 1986，全国人大中华人民共和国渔业法 1986，全国人大中华人民共和国土地管理法 1987，国务院关于坚决制止乱捕滥猎和倒卖走私野生动物的紧急通知 1988，全国人大中华人民共和国野生动物保护法 1989，全国人大中华人民共和国环境保护法,六、具

16、体保护措施,1. 减少并最终停止对生物多样性的胁迫 2. 逐步扩大和恢复自然生态系统 3. 就地保护，建立自然保护区和国家公园 4. 迁地保护，动物园、水族馆和植物园 5. 建立种子库和基因资源库 6. 在非保护区，对生物多样性进行有序、合理和科学的利用 7. 积极开展保护生物学的科学研究，特别是濒危物种生态学与保护生物学的研究,发挥生物技术的作用,1. 生物技术为生物多样性的迁地保护，特别是遗传资源的保存提供了技术保证 2. 动植物组织、器官等超低温保存 3. DNA指纹技术可用来进行新生子代的鉴定和繁殖行为的研究 4. 分子标记技术在遗传多样性研究中的应用 5. RFLP、RAPD等在遗传多样性研究中的应用,第五节 生物多样性与 生态系统功能,一、生物物种在生态系统中的作用 冗余种假说 铆钉假说 特异反应假说 零假说 关键种的作用 功能群作用,二、多样性与群落稳定性,对立的观点： （1）MacArthur（1955）和Elton（1958）假说：生物多样性越高，生态系统越稳