生物多样性 第四章 生物多样性的丧失

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1、第四章 生物多样性的丧失灭绝动物 阿特拉斯棕熊,1870年消失了灭绝动物 澳大利亚小兔猼,1890年灭绝灭绝动物 澳米氏弹鼠,1901年死光了灭绝动物巴基斯坦沙猫1940消失灭绝动物 巴厘虎1937年全部OVER灭绝动物 白足澳洲林鼠,19世纪初灭绝动物斑驴,1883年灭绝动物 袋狼1936年灭绝灭绝动物 袋鼠家族里较小的种类灭绝动物 东袋狸.1940年全部灭绝灭绝动物渡渡鸟,1799年灭绝灭绝动物 堪查加棕熊1920年灭绝灭绝动物 恐鸟,1800年灭绝灭绝动物 昆士兰毛鼻袋熊,1900灭绝灭绝动物 旅行鸽,1930年消失灭绝动物 美国缅因洲海鼬,1880年灭绝灭绝动物 南极狼.曾经的南极霸主

2、,于1875年消失灭绝动物 塔斯曼尼亚虎 1936年灭绝灭绝动物 台湾云豹1972年灭绝灭绝动物 西非狮,1865年灭绝灭绝动物 西加利福尼亚猫狐灭绝动物 西亚虎,1980年后的人是看不见它了灭绝动物 新墨西哥狼,1920年灭绝灭绝动物 新南威尔士白袋鼠,1927灭绝灭绝动物 亚欧水貂 灭绝时间大概是1995-1999年之间灭绝动物 亚洲狮 最后一头死于1908年灭绝动物 中国白臀叶猴,1882年最后一个被法国人枪杀灭绝动物 中国豚鹿 1960年全部OVER灭绝动物 最后一次发现亚洲猎豹是在1948年的印度南部1 生物灭绝概况 生物多样性的丧失包括自然丧失和人为丧 失两方面。 就多数生物类群而

3、言，一个物种的平均生 命年限（lifespan）约为100万年1000万 年。 据此推断，现存生物区系中约有1000万种 生物，每年仅灭绝110种。 这个估计数对海洋物种最准确，因为它们 的化石记录最完整。 陆生哺乳动物的存活年限也处于这个时间 范围内，大约100万年200万年。 当今地球上约有13000种鸟类和哺乳动物， 每1001000年只发生1次灭绝。 然而，在人为因素干扰下，鸟类和哺乳动 物的灭绝速度是自然状态下的1001000倍 。 据统计，从1600年至1950年，鸟类和哺乳 类的灭绝速度已经上升至0.51种/百年。 1600年以来，已经有大约113种鸟类和83 种哺乳类灭绝了。

4、18851950年之间，鸟类和哺乳类灭绝速 度已经上升至平均每年1个物种。 在生物进化的自然历史中，新生物的诞生 通常伴随着旧生物的灭绝。 化石证据表明，曾经统治地球1亿多年的恐 龙在中生代白垩纪末期大规模灭绝了， 可能只有少数分支得以延续并演化为当今 的鸟类。 据古生物研究估计，地球历史上曾生活过 40亿种动植物。 然而今天地球上生存的生物仅有几百万种 ，可见在地质历史上大多数生物都已灭绝 。 新旧物种的更替是地球生物多样性不断进 化和发展的基础。 同时，地球生物多样性在漫长的地质历史 中也保持着相对的稳定性。 总体来看，地球历史上曾经发生过多次规 模不等的生物灭绝事件。 但在人类文明出现以

5、前，地球生物多样性 丧失的速度是比较缓慢的。 随着人类文明的开始，人类活动对生物圈 的影响变得深刻而不可逆转，极大地加速 了物种的灭绝。 现代工业革命、农业现代化、人口膨胀等已经在 全球范围内引发了一系列严重环境问题，如： 生境的破坏与片断化、 生物资源过度开发、 环境污染、 气候变化、 外来生物入侵、 土著作物品种基因型丧失、 地方特有禽畜品种基因型丧失等。 这些问题已经导致了前所未有的生物多样 性丧失，并且对全球生物多样性持续发展 和人类文明的持续繁荣构成了严重威胁。2 地质历史上的自然生物灭绝 2.1 背景灭绝与集群灭绝 背景灭绝（background extinction）又称 正常灭

6、绝（normal extinction）， 是指一个分类群（科、属、种等）的所有 成员在正常生态条件下因不能适应或来不 及适应环境条件的变化而逐渐衰落，直至 全部死亡，灭绝速率低于8科/百万年。 背景灭绝在生命发展史上是一种正常的生 物进化过程，并以一定的规模和形式经常 发生，表现为生物类群中物种的替代，或 新旧物种的更替。 集群灭绝（mass extinction） 泛指在某些地质时期，由于生态环境发生 了剧烈变化，导致许多生物门类大规模灭 绝的现象，灭绝速率高于8科/百万年。 在集群灭绝中，生物区系中的大部分成员 在很短的地质时间里遭到毁灭。2.2 地质历史上的主要集群灭绝事件 研究证实，

7、地质历史上主要的集群灭绝事 件有9次，属、种两级阶元的灭绝率分别高 于当时所有生物类群的15、35； 其中重大的灭绝事件有5次，科、属、种三 级阶元的灭绝率分别高于当时所有生物类 群的15、45、75。 这5次灭绝事件分别发生在奥陶纪末期、泥 盆纪后期、二叠纪末期、三叠纪末期、白 垩纪末期。 最著名的集群灭绝是白垩纪末期的恐龙灭 绝。 而造成灾难最大的是二叠纪末期的集群灭 绝，估计导致了当时95物种的毁灭。集群灭绝事件距今年代 /百万年生物类群灭绝比率/科属种始新世后期35.415358白垩纪末期*65.01647765白垩纪中后期90.426537侏罗纪末期145.621457.5侏罗纪早期

8、187.026537三叠纪末期*208.02253804二叠纪末期*245.05182952泥盆纪后期*367.02257834奥陶纪末期*439.026608532.3 集群灭绝的作用 集群灭绝能够为生物区系的更迭创造机会 和条件： 淘汰已经占据优势地位的类群； 促进那些原先并不重要、但在集群灭绝环 境中拥有存活特征的其他类群产生适应辐 射而得到发展。 集群灭绝能够打破那些物种分化丰富的类 群在数百万年自然选择过程中建立起来的 霸主地位； 推动那些在灭绝发生前处于劣势的生物类 群的适应辐射进程。2.4 集群灭绝的成因假说 20世纪80年代，著名物理学家、诺贝尔奖得主L. Alvarez及其合

9、作者在丹麦、意大利、新西兰等地 的白垩纪第三纪界线黏土层中发现： 地球上罕见的铱元素含量异常丰富。 从而提出小行星撞击地球造成白垩纪第三纪 之交全球生物大灭绝假说。 该假说揭开了人类对生物集群灭绝事件的形式、 过程、原因等问题进行探讨的序幕。 导致背景灭绝的主要原因是生物因素和自 然选择； 而导致集群灭绝的主要原因是物理因素和 偶然性。 在背景灭绝事件中灭绝的是物种； 而在集群灭绝事件中灭绝的是整个高等分 类群。 但是，某些高等分类群比其他高等分类群 更能经受集群灭绝的打击。 关于集群灭绝的假说分为2类： 地内成因说； 地外成因说。 地内成因说包括食物链破坏、海洋状况恶 化、海平面下降、火山爆

10、发、气候变化、 冰期、磁场侧转等。 近年来，地内成因说主要集中于海平面变 化、火山爆发、冰期等假说。 地外成因说包括小天体撞击地球、超新星 爆发、彗星雨等假说。 上述假说中，以小天体撞击假说和火山爆 发假说最受认可。 小天体撞击假说认为： 在白垩纪末期，一个直径约10km的小天体 以20km/s的速度与地球相撞，所释放能量 相当于现有核武器能量的几万倍，所产生 尘埃遮挡了阳光，造成212个月全球性黑 暗。 光合作用几乎停止， 食物链崩溃， 大气受到污染， 臭氧层遭破坏， 温室效应和酸雨加剧， 海洋受到几百至几万年的污染，海水PH值 明显降低， 最终导致生物大量死亡，乃至灭绝。 火山爆发假说认为

11、： 大规模火山爆发污染了大气圈和水圈， 造成地球增温、 产生大量酸性尘埃和有毒物质、 海水化学性质改变， 形成大区域或全球性灾变环境， 最终导致生物灭绝。 2.5 选择性灭绝与生物抗灾变能力 选择性灭绝是指在灭绝事件中，灾变环境 对不同生物类群表现出来的灭绝作用的差 异性。 白垩纪末期的生物灭绝事件具有明显的选择性： 陆生植物在此次事件中首当其冲，因光合作用受 到抑制衰亡。 此次灭绝事件主要影响到大型陆生食草动物及其 捕食者，这些动物几乎均为恐龙； 灭绝事件中幸存下来的陆生脊椎动物大多数是体 形较小的类群，如有鳞类和哺乳动物，主要为肉 食性、虫食性或杂食性； 而生活在淡水中的生物群落受影响最小

12、。 抗灾变能力是指生物由于自身结构、组织 、习性、繁殖方式等方面差异，而对环境 中发生的短时间剧烈变化表现出来的不同 抵御、防护和再生能力。 灾变事件的特点是突发性强、持续时间短 、分布范围广、能量特别大。 生物类群的抗灾变能力有强弱之分。 那些抗灾变能力强的类群能够更好地渡过 危机，在灾变之后再生，从而避免灭绝的 命运。 抗灾变能力与正常环境条件下生物的适应 能力有根本区别。 抗灾变能力在正常环境条件下作用不大， 而在发生灾变事件时至关重要。 植物比动物具有更强的抗灾变能力，因为 种子植物的胚受到果皮和种皮的保护，在 一定条件下可以休眠几十年至几千年。 蕨类和种子植物的根状茎、块茎、球茎、

13、鳞茎等器官具有很强的营养和繁殖能力。 灾变发生时，植物的果实、种子及其他繁 殖器官受到土壤和岩石的保护，尽管有很 多个体死亡，仍然能够劫后余生。 而两栖动物和爬行动物的休眠时间一般只 有几个月。 所以白垩纪末期灾变事件发生后，恐龙几 乎全部灭绝了， 而同时代的桫椤等蕨类植物却存活下来， 至今仍分布在一些温暖、湿润的地区。2.6 生物灭绝的速率与周期性 自早寒武纪以来，地球生物背景灭绝的总 速率已经从4.6科/百万年下降至2.0科/百万 年。 背景灭绝速率的降低，意味着从早寒武纪 至今，减少了大约710科生物的灭绝。 同时，从早寒武纪至今，生物多样性的增 长约为680科。 从时间尺度上看， 包括

14、集群灭绝在内的许多宏观进化现象发 生在地质史上的时间都相当短暂（少于几 千万年）， 并且可能存在一个2600万年的生物灭绝周 期（Raup和Sepkoski，1986）。2.7 生物灭绝的进化意义 灾变对生物历史的发展，尤其对大尺度下 的生物演化具有重要意义。 灾变造成生物类群的大量消失，同时对新 生类群的形成和辐射演化起到了促进作用 。 灭绝淘汰了不适应者，导致幸存者和新生 类群适应水平的提高，并且为它们提供了 广阔、全新的生态位。 在经历每一次灭绝事件之后， 地球生物本身在结构和功能上都发生了一 次飞跃，进化到一个更高的层次和水平。 在地质历史上，生物灭绝和物种起源同样 普遍，并且对地球生

15、命演化同等重要。3 人类导致的生物多样性丧失 人类对环境的影响已经导致了日益严重和 广泛的 生境退化和片断化， 由此产生了一系列物种和遗传多样性丧失 的危机。 在过去的23个世纪中，人类对生物多样 性和生态系统的改变、经营、利用是如此 广泛和深刻，以至于地球上几乎不存在完 全未受干扰的净土了。 人类的经济活动对自然环境的破坏，已经 对野生生物的生活和繁衍产生了巨大压力 。 人类活动已经成为影响生物灭绝的主要因 素，生境破坏已经成为生物多样性丧失的 主要原因。 从特定意义上讲，目前地球正处于另一个 集群灭绝时期，原因就是人类造成的生境 毁坏和环境污染（Mayr，2003）。3.1 淡水生物多样性的丧失及其成因 淡水是大量鱼类、两栖类、无脊椎动物、 水生植物和微生物的栖息地。淡水系统与海洋和陆地系统的区别： 淡水物种必须克服局部地区气候和生态环 境的变化； 淡水生物多样性通常高度特化； 即使在任何一类生物物种数都很低的地区 ，淡水生物多样性也很高； 淡水湖泊相当于“生境岛屿”，水体被陆地包 围，越大越古老的的湖泊，其特有性越高 。 由于淡水系统的特殊性，大量生活于淡水 中的物种更容易遭遇灭绝或受到威胁。（1）栖息地的改变或丧