物种多样性宇佳

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1、自然界植物、动物、微生物物种以及所有的生态系统及其紧密相关的生态过程组成了生物多样性的基本内容。 物种多样性则是生物多样性研究的核心； 本章将探讨物种及物种多样性的概念，并从物种的产生、物种数目、物种多样性特丰富国家、全球物种多样性的热点地区以及中国物种多样性等方面，介绍全球的物种多样性概况。,本章主要内容,第3章 物种多样性,1. 物种概念 形态学定义：指一组个体，其形态、生理和生化特征与其他个体群有着显著不同，能够相互区分。 生物学定义：物种是在自然界中占据特殊生态位的种群的一个生殖集群，在生殖上与其他物种相隔离。 检验物种形成与否的标准仍是生殖隔离。,一、物种多样性的概念,2. 物种多样

2、性的概念,物种多样性（species diversity）是指一定区域内物种多样化及其变化，包括一定区域内生物区系的状况，形成、演化，分布格局及其维持机制，是生物多样性在物种水平上的表现形式。,3.物种多样性的含义,（1）区域物种多样性：指一定区域内物种的总和； （2）群落物种多样性：指物种分布的均匀程度； （3）进化物种多样性：指现有生物格局的形成、演化过程及维持机制。,4.物种多样性的测度 物种丰富度（species richness）指某个区域内所有物种或特定类群的物种数目的总和；可以用单位面积物种数目（物种密度）来表达； 物种均匀度（species evenness） ：某个地区内各个

3、物种在量上的一致程度； 特有物种比例（endemic species ratio）指在一定区域内特有物种占物种总数与该区域物种总数的比值。,二.全球物种多样性概况,（1）物种数目,表3-1 全球主要类群的物种数目（Heywood 等1995）,（2）物种多样性特丰富国家,表3-2 重要生物类群物种数目最多的前10 个国家（McNeely，等1990）,（3）全球物种多样性的热点地区,表3-3 18 个生物多样性的热点地区及特有物种数（蒋志刚等*，1997）,植物：4900； 哺乳动物：86； 爬行类：234； 两栖类：142；,BACK,高等植物5000种； 哺乳动物40种； 爬行类92种；

4、两栖类168种；,高等植物3700种； 哺乳动物98种； 爬行类120种； 两栖类41种；,BACK,哥伦比亚 高等植物2500种； 哺乳动物8种； 爬行类137种； 两栖类111种；,（4）全球物种特有性格局,特有性（endemism）：是指物种自然分布范围有一定的限制，是对世界广泛分布现象而言的，一切不属于世界性分布的属或种都可以称之为分布区内的特有属或特有种。 不同地区的动植物区系中，特有性的程度也因地区的历史和自然条件等的差异而有较大的不同。Myers所划分的18个物种多样性热点地区，均为植物及其他类群特有性较高的地区。,全球物种特有性格局,如新喀里多尼亚有特有植物1400 种，占该地

5、区植物种类的89 %。 马达加斯加有特有植物4 900种，占该地区植物种类的82%。 全球高等脊椎动物多样性水平高的10个国家依次为澳大利亚、巴西、印度尼西亚、墨西哥、菲律宾、马达加斯加、美国、中国、秘鲁和哥伦比亚。 全球10个维管束植物特有性高的国家（地区）为，新西兰、南部非洲、澳大利亚、苏格兰、马达加斯加、印度尼西亚、中国、巴布亚新几内亚、智利和扎伊尔。,（5）物种多样性的时间格局,历史上物种多样性的资料，都是通过化石记录得到的。由于化石记录的不完整，使有关物种多样性的结论一直有争议，但普遍被接受的结论是从大的时间尺度上看，陆生脊椎动物、植物以及海洋脊椎动物的物种多样性都是逐渐增加。,鱼的

6、骨骼化石,蕨类植物的印痕化石,（6）物种多样性的空间分布格局,对大多数陆生植物和动物来说，极地的物种多样性最低，随着纬度的降低，物种多样性增加，在热带雨林达到最大值，不管是从区域物种多样性水平上还是从群落物种多样性水平上都表现出这样的规律。,啄木鸟 猫头鹰,大山雀 野鸭,鸵鸟 褐马鸡,丹顶鹤 朱鹮,哺乳动物、鱼类、爬行动物等大多数脊椎动物类群，随着纬度降低物种多样性增加。 热带地区比温带地区拥有更多的鸟类，但鸟类多样性的纬度梯度特征比较复杂。其原因之一是很多热带鸟类要迁徙到温带地区交配繁育后代，这就大大增加了温带地区夏季繁殖季节鸟类的多样性。海洋鸟类迁徙范围较大，但非海洋鸟类存在着非常明显的纬

7、度梯度特征。,地衣是真菌和藻类的复合体，在维管植物不能生存的地方往往最丰富。在干旱、寒冷的区域地衣的多样性往往较高。如在北极和南极，维管植物极少生长的地方地衣的多样性也相对较高。 海洋底栖生物也表现出高纬度比低纬度生物多样性高的特点，寄生蜂和土壤线虫的物种多样性在中纬度达到最大值。,地 衣,软体动物，蜻蜓、蝴蝶等很多类群的无脊椎动物，也表现出了明显的纬度梯度特征。 并不是所有的生物类群，在物种多样性方面都表现出，随着纬度降低而物种多样性升高的趋势。一些类群表现出随纬度降低而物种多样性减低的趋势。如两栖类、地衣、海洋底栖生物、寄生蜂、土壤线虫等。 两栖类在北纬35附近物种多样性达到最大值。,海拔

8、与纬度变化的关系,群落类型及环境因素在沿海拔和沿纬度梯度变化方面有很大的相似性，沿海拔梯度每升高1000m ，气温降低6，相当于沿纬度梯度往北递进500-750km。,（7）物种多样性空间分布格局的形成机制,有关物种多样性空间分布格局的形成机制有多种假说： 气候因子假说：适宜的气候因子允许较多物种生存。 气候变率假说：稳定的气候为物种分化创造了条件。 生境异质性假说：物理因子或生物因子的复杂性孕育 了较多的生态位。 能量假说：物种丰富性程度，由每个物种所分配到的能量所决定。 竞争假说：一方面竞争有利于减小生态位宽度，另一方面竞争排斥减少物种数目。,在全球范围内，在大陆区域尺度上，一定有一个第一

9、性的原因。正像Ricklefs（1973）所说的物种数目随纬度梯度的变化规律，一定与某些气候因子或气候因子的组合有关，这些因子随纬度也发生有规律性的变化。Brown和Gibson （1983）也认为，归根结底这种多样性格局一定是物理因子引起的，生物之间相互关系的作用处于次要地位。,在大尺度上，能量是影响物种多样性的第一重要因子。小尺度物种多样性格局的形成主要由生态因子所决定。,（8）世界上物种多样性丰富的生态系统,生物多样性丰富的自然环境包括热带雨林、珊瑚礁、大型热带湖泊和深海（Pianka，1996），热带干性落叶林、灌丛、草地和沙漠的生物多样性也比较丰富，地中海气候（Mediterrane

10、an climates）类型区的温带灌丛也具有较高的生物多样性。,生物多样性丰富的生态系统,物种多样性最丰富的生态系统是热带森林。基于对世界上最大的生物类群昆虫和其他节肢动物的分析认为，尽管热带森林仅占陆地面积的7%，却容纳了世界上50%左右的物种（Whitmore,1990）。 May(1992)年估计，热带森林中未描述的昆虫在500-3000万种之间。一般认为1000万种是比较合理的估计。按1000万种计算，热带森林中昆虫要占世界昆虫的90%以上。,珊瑚礁是另一个物种多样性丰富的生态系统。如澳大利亚东海岸的珊瑚礁群，面积达349 000km2，它容纳了300多种珊瑚，1500种鱼类、400

11、0种软体动物，5种龟类，252种鸟类（IUCN/UNEP,1988）。大堡礁尽管仅占海洋面积的0.1%，却容纳了世界鱼类总数的8%。,三亚珊瑚礁自然保护区,绚丽多彩的珊瑚礁,红树林生态系统是陆地过渡到海洋的特殊森林，是地球上生产力最高的海洋四大生态系统之一。 全世界现有红树林1700万hm2，红树林分布面积较大的国家有巴西、印度尼西亚、澳大利亚、尼日利亚、委内瑞拉、墨西哥和马来西亚； 中国仅有红树林15000hm2， 其中广西红树林面积占全国红树林面积的1/3。红树林生物多样性十分丰富 仅在我国广西红树林区就发现底栖硅藻97种、蜉蝣生物159种、蜉蝣动物26种、大型底栖动物300多种、鸟类20

12、1种以及昆虫200多种。,西河红树林,常绿阔叶林乔木层主要由常绿阔叶树种组成。因为亚热带地区约占我国国土面积的1/4，形成了常绿阔叶林是中国最具特色的森林生态系统类型的格局。这类生态系统在世界其他地区没有十分典型的分布。常绿阔叶林生物类群十分丰富。在我国常绿阔叶林生态系统中分布着2/3以上的种子植物属和约一半的种子植物种。,半湿性常绿阔叶林,山地常绿阔叶林,湿地是指天然或人工、常久或暂时沼泽地、湿地、泥炭地或水域地带，有静止或流动、咸水、淡水、半咸水水体者，包括低潮时水深不超过6米的水域。,湿地景观,湿地广泛地分布于世界各地，是地球上生物多样性丰富、生产力很高的生态系统。依赖湿地生存、繁衍的野

13、生动植物极为丰富，其中有许多是珍稀特有的物种，是生物多样性丰富的重要地区和濒危鸟类、迁徙候鸟以及其它野生动物的栖息繁殖地。,以中国为例，中国湿地动物种极为丰富。 湿地哺乳动物有65种，约占全国总数的13； 湿地鸟类300种，约占全国鸟类总数的26； 爬行类50种，约占全国总数的13； 两栖类45种，约占全国总数的16； 鱼类1040种，约占全国总数的37和世界淡水鱼总数的8以上。,中国湿地还有高等植物1548种，其中被子植物1332种，裸子植物10种，蕨类植物39种，苔藓植物167种。 在40多种国家一级保护的鸟类中，约有1/2生活在湿地中。 中国是湿地生物多样性最丰富的国家之一，亚洲有57种

14、处于濒危状态的鸟，在中国湿地已发现有31种； 全世界有鹤类15种，中国湿地鹤类占9种。,3.2.3 我国的物种多样性,3. 我国的物种多样性 （1） 概况,中国地域辽阔，地形、气候复杂，南北跨越寒温带、温带、亚热带和热带等气候带。生态环境多样，孕育了丰富的物种资源。我国的生物物种多样性体现了如下特点： 物种丰富 中国有高等植物3万余种，在全世界裸子植物15科850种中，中国就有10科，约250种，是世界上裸子植物最多的国家。中国有脊椎动物6347种，占世界近14。, 栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源非常丰富。 中国是水稻和大豆的原产地，品种分别达5万个和2万个。中国有药用植物11000

15、多种，牧草4215种，原产中国的重要观赏花卉超过30属2238种。中国是世界上家养动物品种和类群最丰富的国家，共有1938个品种和类群。, 特有属、种繁多。 高等植物中特有种最多，约17300种，占高等植物总种数的57以上。6347种脊椎动物中，特有种667种，占10.5。 区系起源古老。 由于中生代末中国大部分地区已上升为陆地，第四纪冰期未遭受大陆冰川的影响，许多地区都不同程度保留了白垩纪、第三纪的古老残遗部分。如松杉类世界现存7个科中，中国有6个科。动物中大熊猫、白鳍豚、扬子鳄等都是古老孑遗物种。,我国是生物多样性特丰富国家之一，从已记录的物种数目上来看： 哺乳类占有种数为世界第5 位；

16、鸟类为世界第10 位； 两栖类为世界第6 位； 种子植物在世界第3 位； 并且新类群和新记录仍在不断发表和增加。如占生物界56.4 %的昆虫估计在中国有15 万种以上，而已定名的5万种左右。约占总数的1/3。,表3-4 世界和中国物种估计数和已知种数统计表,（2）我国的特有物种,我国特有物种较为丰富特有植物估计有15 000-18 000种，约占维管植物总数的50%-60% 在世界上处于第7 位；特有高等脊椎动物在世界上处于第8 位；各类群中特有属（种）所占比例见下表。,中国动植物部分类群特有种或属数统计表（陈灵芝等1993）, 物种多样性的编目（inventory） 编目就是编制目录，是指对

17、生物类群加以鉴定并汇集成名录。物种多样性的编目是一项艰巨而又急待加强的工作。 编目应包含： 1）各分类单元的名称或代码； 2）分布地点； 3）物种生物学信息； 4）物种生态学相关的信息； 5）汇集、编辑称成物种名录数据库。,（3）我国物种多样性研究的趋势,3.2.3.3 物种多样性研究的未来趋势, 物种多样性的形成、演化、空间格局及维持机制等理论问题需要深入探讨 到目前为止关于生物多样性空间格局的形成、演化和维持机制方面的研究，仅限于提出一些假说的水平，还没有一个得到公认的结论。而地球上生物多样性空间格局、形成过程、演化规律和维持机制等问题，是保护和可持续利用生物多样性的重要基础，因此必须从理论上加以深入探讨。,