生命科學(xué)導(dǎo)論5-生物多樣性

第四章

生物多樣性及生物入侵第一節(jié)生物多樣性第二節(jié)生物入侵第一節(jié)生物多樣性一、生物多樣性定義生物多樣性（Biodiversity）是指地球上所有生物（動(dòng)物、植物、微生物等）、它們所包含的基因以及由這些生物與環(huán)境相互作用所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)的多樣化程度生物多樣性包括四方面內(nèi)容：遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性景觀多樣性1、遺傳多樣性(geneticdiversity)，又名基因多樣性，遺傳多樣性是種內(nèi)的基因變化，包括種內(nèi)兩個(gè)隔離地理種群間及單個(gè)種群內(nèi)個(gè)體間的遺傳變異。這種遺傳變異通?？梢詮娜齻€(gè)方面來度量:①種群基因?yàn)槎嘈偷臄?shù)目和百分?jǐn)?shù);②每個(gè)多型基因的等位基因數(shù);③每個(gè)個(gè)體中多型基因的數(shù)目和百分?jǐn)?shù)。種內(nèi)遺傳變異的來源主要有突變、重組和染色體畸變，其中最根本的是突變，它是所有生物多樣性產(chǎn)生的根源。廣義的遺傳多樣性是指地球上所有生物所攜帶的遺傳信息的總和。狹義的遺傳多樣性主要是指種內(nèi)個(gè)體之間或一個(gè)群體內(nèi)不同個(gè)體的遺傳變異總和。種內(nèi)遺傳多樣性的作用種內(nèi)遺傳多樣性是物種以上各水平多樣性的最重要來源。種內(nèi)遺傳多樣性決定著一個(gè)物種維持和繁衍、對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力以及對(duì)外界干擾的抵抗和生存能力。種內(nèi)的遺傳變異程度也決定其進(jìn)化的潛勢(shì)。2、物種多樣性（SpeciesDiversity）物種水平的生物多樣性即為物種多樣性，指一個(gè)地區(qū)內(nèi)物種的多樣化，主要是從分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和生物地理學(xué)角度對(duì)一定地區(qū)內(nèi)物種的現(xiàn)狀進(jìn)行研究，即物種多樣性的現(xiàn)狀（包括受威脅狀況）、物種多樣性的形成、演化及維持機(jī)制等。此外，物種的瀕危狀況、滅絕的速率及原因、生物區(qū)系的特有性、如何對(duì)物種進(jìn)行有效的保護(hù)與持續(xù)利用等都是物種多樣性研究的內(nèi)容。

3、生態(tài)系統(tǒng)多樣性（ecosystemdiversity）生態(tài)系統(tǒng)多樣性是指生物圈內(nèi)生境、生物群落和生態(tài)過程的多樣化及生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生境差異、生態(tài)過程變化的多樣性。其中生境主要是指構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)要素之一的無機(jī)環(huán)境，包括地形、地貌、氣候、土壤及水文等。它不僅是生物群落乃至生態(tài)系統(tǒng)形成的基本條件，而且生境的多樣性在一定程度上也影響了生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。生物群落的多樣性則包括各種各樣生存著的生物群落，各群落彼此之間多層次的相互作用及動(dòng)態(tài)變化。生態(tài)過程是指生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)及功能等在時(shí)間尺度上的變化，這也是生態(tài)系統(tǒng)研究中的一個(gè)重要方面。4、景觀多樣性（landscapediversity）景觀多樣性指由不同類型的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的景觀在空間結(jié)構(gòu)、功能機(jī)制和時(shí)間動(dòng)態(tài)方面的多樣化或變異性。景觀是一個(gè)大尺度的宏觀系統(tǒng)，是由相互作用的景觀要素組成的、具有高度空間異質(zhì)性的區(qū)域。景觀要素是組成景觀的基本單元，相當(dāng)于一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)，依形狀的差異，景觀要素可分為：綴塊（patch）、廊道（corridor）和基底（matrix）。不同水平層次的生物多樣性是相互聯(lián)系、密不可分的，上一級(jí)水平的多樣性是由下一級(jí)生命實(shí)體的不同組合方式形成的。由遺傳的多樣性導(dǎo)致了物種的多樣性，而物種不同形式的組合則決定了生物群落乃至生態(tài)系統(tǒng)的多樣性。在所有層次的生物多樣性中，物種多樣性是最基本的，這不僅在于物種個(gè)體是承載各種生命現(xiàn)象的有機(jī)單位，而且在從微觀到宏觀的多樣性帶譜中，物種是承前啟后的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。生物多樣性公約1992年6月150多個(gè)國家巴西里約熱內(nèi)盧1992年環(huán)發(fā)大會(huì)上，李鵬總理代表中國簽署《生物多樣性公約》二、物種多樣性現(xiàn)狀

已發(fā)現(xiàn)并命名的物種約2000000

種

其中植物260000種

昆蟲750000種

脊椎動(dòng)物50000種

估計(jì)地球上的生物約有5000000

種多樣性特豐富國家megadiversitycountry，包括巴西、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、墨西哥、扎伊爾、馬達(dá)加斯加、澳大利亞、中國、印度、印度尼西亞和馬來西亞在內(nèi)的12個(gè)。生物多樣性特豐富國家擁有全世界60－70％甚至更高的生物多樣性。多樣性特豐富國家中國是北半球植物多樣性最豐富的地區(qū)歐洲土地面積990萬km2，約11500種高等植物；北美土地940萬Km2，有18000種，中國960萬km2，有30000種，物種的豐富度比率大致為1：2：3。世界248000種高等植物，中國占1/8。原因(1)面積、時(shí)間和氣候：面積僅次于前蘇聯(lián)和加拿大。面積增加10倍，物種數(shù)增加1倍；遼寧古果是世界上最早的被子植物化石，說明有足夠的時(shí)間演化；山丘和地形復(fù)雜，第四紀(jì)冰川干擾較少，不象歐美，全部被冰川覆蓋，這樣，中生代和新生代濕熱環(huán)境中形成的植物得以發(fā)展演化。(2)具有熱帶至寒溫帶連續(xù)的植被類型。熱帶占陸地面積的6%，卻蘊(yùn)藏了地球一半以上的物種。中國1/10的熱帶面積，占全國種子植物的50%以上。三、生物多樣性的形成地球上生物多樣性的形成包括兩個(gè)最基本的過程，即多樣性的起源和進(jìn)化。生物多樣性的形成不能單純地理解為新物種的形成，還應(yīng)包括新的生態(tài)復(fù)合體的形成。新基因的形成：基因重復(fù)、基因延長、雜種基因、基因突變新物種的形成：需要有可遺傳的變異、自然選擇、隔離新生境的形成：太陽及地球本身的物理和化學(xué)因素、生物本身對(duì)其所處生境的改造四、生物多樣性的分布根據(jù)對(duì)已鑒定命名的物種數(shù)目統(tǒng)計(jì)，物種最豐富的自然環(huán)境是在熱帶雨林、珊瑚礁、熱帶湖泊及深海區(qū)。從整個(gè)地球范圍來看，生物多樣性分布明顯與緯度、海拔高度、地質(zhì)年代有關(guān)。物種豐富度的分布格式也與地形、氣候及局部環(huán)境的復(fù)雜性等有關(guān)。生物多樣性分布格局成因地質(zhì)歷史：地質(zhì)歷史古老的地區(qū)，可能擁有更多的物種。如熱帶雨林地區(qū)，從第三紀(jì)后以來氣候沒有發(fā)生過大的變化；高緯度地區(qū)受第四紀(jì)冰河冰河影響，許多物種滅絕。環(huán)境異質(zhì)性與資源多樣性：提供更多的生態(tài)位與更多的資源類型，從而容納更多的物種。島嶼生物地理學(xué)理論：島嶼的面積越大以及與大陸的距離越近，其物種多樣性越高。生物因素：種間關(guān)系、種的生態(tài)位幅度等生物因素對(duì)生物多樣性也起重要作用。如共生、寄生、傳粉、捕食、競(jìng)爭(zhēng)等均影響生物多樣性。尺度問題：生物多樣性的測(cè)定都是在一定尺度上進(jìn)行的，一定空間或時(shí)間上的測(cè)度結(jié)果不能用于說明其他尺度上的問題。五、生物多樣性測(cè)定1、遺傳多樣性的測(cè)定2、物種和群落或生態(tài)系統(tǒng)水平上的生物多樣性的測(cè)定3、景觀生物多樣性的測(cè)定物種和群落或生態(tài)系統(tǒng)水平上的生物多樣性的測(cè)定α-多樣性：群落內(nèi)或生境內(nèi)生物多樣性，用于測(cè)量群落內(nèi)生物種類數(shù)量以及生物種類間相對(duì)多度，有：物種豐富度指數(shù)、物種均勻度指數(shù)、物種相對(duì)多度分布等。β-多樣性：群落間或生境間生物多樣性，表示生物種類對(duì)環(huán)境異質(zhì)性的反映，通常用來表示群落間相似性指數(shù)或同一地區(qū)地理區(qū)域內(nèi)不同生境中生物物種的周轉(zhuǎn)率。α-多樣性例：1）物種豐富度指數(shù)：D=S/N；S-物種數(shù)目，N-所有物種個(gè)體數(shù)目之總和若研究對(duì)象為樣方而不是整個(gè)群落時(shí)，D=(S-1)lgN缺陷：沒有考慮物種在群落中分布的均勻性，而現(xiàn)實(shí)常常是少數(shù)物種占優(yōu)勢(shì)→不能完全反映群落中生物多樣性α-多樣性2）Shannon-Wiener指數(shù)（H）H=?Σ{ni

/Nlg

（ni

/N

）}ni

?第i個(gè)種的個(gè)體數(shù)目；N?群落中所有個(gè)體總數(shù)?既考慮了群落中物種數(shù)目也考慮了每個(gè)種的相對(duì)多度?目前沒有一個(gè)單獨(dú)的統(tǒng)計(jì)數(shù)可以恰當(dāng)描述群落生物多樣性，建議多用幾個(gè)多樣性指數(shù)以達(dá)到較全面地描述生物多樣性的目的。β-多樣性Whittaker指數(shù)：βw

=S/(mα

?1)mα—樣方的平均物種數(shù)S—研究群落中的物種總數(shù)Cody指數(shù)：

βc=[g(H)+I(H)]/2g(H)—沿生境梯度而增加的物種數(shù)目I(H)—沿生境梯度而減少的物種數(shù)目Wilson和Shmida指數(shù)：

βT

=[g(H)+I(H)]/m不僅描述生境內(nèi)生物種類的數(shù)量，同時(shí)也考慮這些種類的相同性及彼此間的位置。六、生物多樣性的喪失生物多樣性喪失有哪些多種途徑？個(gè)體數(shù)量減少和種群間隔離增加→遺傳變異性消失物種消失(最嚴(yán)重)→其DNA分子中獨(dú)有的遺傳信息和特有的性狀組合將永遠(yuǎn)消失地球的物種是40－45

億年地球自然進(jìn)化的結(jié)果。生物多樣性的喪失自然原因人類活動(dòng)喪失原因人類生產(chǎn)活動(dòng)導(dǎo)致物種滅絕的速度是自然滅絕速度的1000倍。熱帶雨林在20世紀(jì)80年代初每年被毀1140萬hm2，到80年代末每年上升到1700～2000萬hm2，比原有面積減少了一半。溫帶森林1／3已被砍伐，溫帶森林已成為瀕危生態(tài)系統(tǒng)。濕地是生物多樣性豐富的類型，澳大利亞、新西蘭，美國加利福尼亞的濕地已消失一半。亞洲、拉丁美洲、西非的紅樹林損失嚴(yán)重；印度、巴基斯坦和泰國至少有3／4的紅樹林受到破壞。珊瑚礁的生境受到威脅著珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)的生存。世界生物多樣性威脅的狀況近400年里，484萬種動(dòng)物滅絕，隨著世界人口的爆炸，經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，物種滅絕的速度還要加快！專家預(yù)計(jì)：從1990年到2015年，世界上將有60萬到240萬種生命滅絕！1999年國際植物大會(huì)：人類活動(dòng)破壞了地球?qū)⒔话氲年懙?正導(dǎo)致自然界的動(dòng)植物加速走向滅絕,如果這種情況持續(xù)下去,估計(jì)下世紀(jì)后半葉,將有三分之一至三分之二的物種從地球上消失！中國生物多樣性威脅狀況中國植物物種中處于瀕危狀態(tài)者達(dá)全國植物種的15％－20％，即4000～5000種，估計(jì)在最近數(shù)十年中有5％的植物被滅絕。在2000年前中國的森林覆蓋率達(dá)50％，如今約為13.8％，這還包括后來的人工林。20世紀(jì)初大興安嶺為樟子松林集中分布的地方，面積日益縮小，有些地方已絕跡。紅松闊葉混交林僅在少數(shù)保護(hù)區(qū)內(nèi)殘存。落葉闊葉林分布地區(qū)次生落葉闊葉林。常綠闊葉林是生物物種最豐富的一種森林類型，分散在不同的山地上。熱帶雨林在中國分布面積有限，但大部分也被橡膠園、熱帶作物園所替代。熱帶、亞熱帶由于森林消失，使水土流失面積達(dá)150多萬hm2，草原由于過度放牧，退化草場(chǎng)占可利用草場(chǎng)面積的1／4，15％的草原減產(chǎn)，個(gè)別地區(qū)出現(xiàn)堿化現(xiàn)象。由于各種原因引起的土地沙化面積達(dá)1．26億平方公頃。中國的沼澤面積僅次于加拿大居世界第二位，在三江平原，沼澤大面積地被開墾為農(nóng)田并建立起許多農(nóng)場(chǎng)群。熱帶、亞熱帶沼澤的主要類型——紅樹林受破壞面積達(dá)50％。全球變化污染加劇生境片斷化和破碎單一化農(nóng)業(yè)結(jié)構(gòu)外來種入侵人口增加人類活動(dòng)生物多樣性喪失的人類因素（一）物種的滅絕滅絕(extinction)指一個(gè)個(gè)體、種群或物種從一個(gè)給定的生境或生物區(qū)系消失的過程。當(dāng)一個(gè)物種從整個(gè)地球的生物區(qū)系消失則稱該物種為滅絕種或絕種(extinctspecies)如果一個(gè)種的個(gè)體僅是被籠養(yǎng)或在人工控制狀態(tài)下存活。它是否可以被認(rèn)為已在野外滅絕？當(dāng)一個(gè)物種的數(shù)量減少到對(duì)群落中其他成員的影響微不足道時(shí)，如老虎，是否可稱為生態(tài)滅絕？自然滅絕：根據(jù)古化石估計(jì)自然滅絕率為每年10-6至10-7人為滅絕：速度遠(yuǎn)超自然滅絕速度目前，全世界的森林正以每年1800萬公頃的速度從地球上消失。近200年來，瀕于絕滅的已有593種鳥類、400多種獸類、209種兩棲爬行類，以及兩萬多種植物，比自然淘汰的滅絕速度快1000倍。物種的滅絕速度自然滅絕新種形成和舊種滅絕同是進(jìn)化過程的結(jié)果。在地球上長達(dá)35億年的生物進(jìn)化歷史中，一方面不斷有物種形成，另一方面不斷有物種滅絕；滅絕后總有新物種形成，如恐龍的滅絕后的天空成了鳥類的世界。根據(jù)古化石估計(jì)，在過去的2億年間，平均每100萬年有90萬種脊椎動(dòng)物滅絕；如果地球上現(xiàn)有1000萬個(gè)物種，預(yù)計(jì)因自然滅絕每年大約有1-10個(gè)物種消失，即自然滅絕率為每年10-6至10-7。自然因素－物種大滅絕的周期性物種滅絕是自然現(xiàn)象。生物進(jìn)化史中曾出現(xiàn)過6次物種大滅絕事件。第1次發(fā)生在約5億年前的寒武紀(jì)末期，大約50％的動(dòng)物包括許多三葉蟲在內(nèi)滅絕了。第2次發(fā)生在3.5億年前，30％的動(dòng)物包括許多無頜類魚類，盾皮魚類和三葉蟲都消失了。第3次物種大滅絕發(fā)生在二迭紀(jì)末，不僅影響了海洋生物也影響了陸生生物，那時(shí)大約40％的動(dòng)物科消亡了，95％以上的海洋物種滅絕了。在這期間，許多樹種、兩棲動(dòng)物、苔蘚動(dòng)物、腕足動(dòng)物和所有的三葉蟲都死掉了，那些死去的樹木殘?bào)w形成了現(xiàn)代的煤田。第4次物種大滅絕發(fā)生在1.85億年前，35％的動(dòng)物科包括許多菊石、80％的爬行動(dòng)物消失了。第5次大滅絕，6500萬年前白堊紀(jì)發(fā)生，在許多海洋生物滅亡的同時(shí)，統(tǒng)治了地球近兩億年已經(jīng)輻射適應(yīng)地球上許多生境的爬行動(dòng)物恐龍滅絕了。第6次物種大滅絕，這一次物種大滅絕與人類活動(dòng)密切相關(guān)。人為滅絕目前速度遠(yuǎn)超自然滅絕速度；哨乳動(dòng)物的現(xiàn)代滅絕率高出自然滅絕率500一5000倍，即使滅絕率最低的無脊推動(dòng)物，其現(xiàn)代滅絕速度也高出自然滅絕速度2.5-5倍。如自從西方探險(xiǎn)家進(jìn)行遠(yuǎn)洋航行“發(fā)現(xiàn)”了美洲大陸、澳大利亞、新西蘭以及許多大洋島嶼之后，歐洲移民大量涌向這些殖民地。其結(jié)果對(duì)這些地區(qū)的大量物種造成毀滅性打擊。僅僅因?yàn)榇颢C就消滅了美洲大陸的大型哺乳動(dòng)物；移民美洲不久就使77-88%體重超過44公斤的哺乳動(dòng)物走向滅絕。并非所有物種趨于滅絕的概率都是一致的→哪些物種容易滅絕?海島上特有物種具有很高的滅絕率；局限于某一特定水域的魚類也可能道受類似的滅絕命運(yùn)。例如，分布于美洲西南部的斑鳉特別易于滅絕。這類魚的每一種都只生活在一個(gè)魚塘內(nèi)一旦池塘因某種原因而不適于生存、該池塘內(nèi)的魚種必將滅絕。容易滅絕物種的特性1.地理分布區(qū)狹窄2.只有一個(gè)和少數(shù)幾個(gè)種群3.種群規(guī)模小的物種4.需要較大生活空間5.體型較大的物種6.種群個(gè)體數(shù)增長速率低7.不能有效擴(kuò)散8.很少遺傳變異9.需要特殊生態(tài)位10.以穩(wěn)定生態(tài)環(huán)境為特征的物種11.長期或暫時(shí)群聚的物種12.具有極高經(jīng)濟(jì)價(jià)值而被人類獵取或收獲的物種容易滅絕物種的特性（二）棲息地喪失和片斷化對(duì)生物多樣性的影響棲息地的喪失：對(duì)生物多樣性最大的威脅生境片斷化：人類活動(dòng)造成更多生物的生境破碎棲息地的喪失也許暫時(shí)不會(huì)導(dǎo)致某些物種滅絕，但肯定會(huì)形成一些反應(yīng):棲息地的喪失棲息地的喪失種群縮小或消失遺傳多樣性減少(損失一些特殊的等位基因或基因型)相關(guān)的生態(tài)型消失種群數(shù)量小于保持其延續(xù)該物所需要的最小種群物種消失例如，在東南亞，棲息地的大面積喪失巳使該地區(qū)的靈長類受到了極大的影響。爪哇長臂猿和爪哇葉猴有95%以上的原始生境已不復(fù)存在，僅有不到2%的生境受到保護(hù)。生境片斷化環(huán)境具有什么特點(diǎn)？具有更大的邊緣面和各個(gè)殘片的中心距邊緣更近生境片斷化生境片斷化是一個(gè)面積大而連續(xù)的生境被分割成兩個(gè)或更多小塊殘片并逐漸縮小的過程公路鐵路原因：農(nóng)田、鐵路、公路、水溝、電線網(wǎng)絡(luò)、樹籬、防火道、農(nóng)田、房屋建筑等影響：限制活動(dòng)范圍：使物種擴(kuò)散和建立種群的機(jī)會(huì)減少；使動(dòng)物的搜尋能力降低；邊際效應(yīng)：由生境片斷化形成的邊際小生境與生境內(nèi)部有明顯的差異。如光照、溫度、濕度、風(fēng)和偶爾發(fā)生的火災(zāi)對(duì)小生境中的小氣候有著重大的影響，并由此影響到小生境的物種生存和物種組成。生境片斷化邊際效應(yīng)林緣光照充足、溫度高、濕度低片斷化喜陰植物先鋒植物和交織蔓生的藤本植物雜食性的動(dòng)物如浣熊、臭鼬、冠藍(lán)鴉可沿林沿增加（三）生物多樣性的影響因素棲息地喪失與片斷化過度開發(fā)：如鯨類（多種經(jīng)濟(jì)價(jià)值、活動(dòng)范圍大、不屬于任何具體的國家管理）環(huán)境污染：水污染、大氣污染、溫室效應(yīng)、酸雨外來種引入溫室效應(yīng)北溫帶和南溫帶氣候區(qū)將向兩極擴(kuò)展。北美東北落葉闊葉林的物種將會(huì)向北遷移500-l000km，以每年5000-10000m的速度向北遷移。許多物種可能不能以如此高的遷移速度跟上氣候變化速度。人類活動(dòng)造成的生境片斷化可能會(huì)使物種遷移速度降低。全球雨量、熱量平衡變化海平面上升珊瑚的形成島嶼上的外來物種：缺乏肉食獸或食草獸；如夏維夷為了消滅原先引入的嚙齒類動(dòng)物，人們將貓鼬引進(jìn)該群島。水生生境的外來物種：由陸地包圍的島嶼外來病害：當(dāng)病原微生物被帶到一個(gè)新的地方時(shí)，當(dāng)?shù)氐膭?dòng)植物對(duì)它們幾乎沒有抗性，如中國板栗引入美國其所攜帶的枯萎病造成美國板栗樹的滅絕。外來物種（一）保護(hù)生物多樣性的意義地球是有生活在其上的所有生物的共同家園生物多樣性與人類生活密切相關(guān)現(xiàn)有物種是基因庫，目前還不知道哪些基因?qū)碛杏媒陙砦锓N滅絕速度加快七、生物多樣性保護(hù)直接價(jià)值——衣食住行

(1)食物，全世界估計(jì)有30萬余種陸生植物，而現(xiàn)在僅有150余種被大面積種植作為食品；世界上90％的食物僅來源于20個(gè)物種。目前人類所需糧食的75％來自小麥、水稻、玉米、馬鈴薯、大麥、甘薯和木薯7種作物，前3種又占總產(chǎn)量的70％以上。（二）生物多樣性的價(jià)值(2)

藥物

A.在全世界25萬種高等植物中，科學(xué)家僅對(duì)具有潛在藥物屬性的5000種進(jìn)行過分析。中國有記載的藥用植物約有5000種，常用的約有1000種。B.相當(dāng)多的動(dòng)物已經(jīng)被人類作為主要的藥物，如水蛭素是珍貴的抗凝劑，蜂毒治療關(guān)節(jié)炎，某些蛇毒可控制高血壓。C.微生物，抗生素，疫苗，干擾素，胰島素，激素。(3)生物多樣性還為人類提供各種工業(yè)原料如木材、纖維、橡膠、造紙?jiān)?、天然淀粉、油脂等。間接價(jià)值生態(tài)美學(xué)價(jià)值：美國每年生態(tài)旅游120億美元。綠色植物為主的生態(tài)系統(tǒng)的服務(wù)功能，全球總值達(dá)3.3*1012美元，是1994年全球GDP的1.8倍。中國的生態(tài)系統(tǒng)效益價(jià)估算為0.65*1012美元，陸地是0.4*1012美元，是我國1994年GDP的1.2倍。生態(tài)旅游每年創(chuàng)匯2500萬美元，非洲象每年創(chuàng)匯60億美元，全世界交易的蘭花有5000種，英國栽培的植物超過3000種。（三）最小生存種群理論最小生存種群(minimumviablepopulation，簡(jiǎn)稱MVP)是免遭滅絕而必須維持的最低個(gè)體數(shù)量。野外生物學(xué)家長期以來提供了豐富的經(jīng)驗(yàn)證據(jù)，說明小種群比大種群更易遭致滅絕。當(dāng)種群規(guī)模一旦低于某個(gè)體數(shù)目時(shí)，該種群會(huì)迅速衰退，直至滅絕不同物種因其種群特性和遺傳學(xué)特征、所處的生態(tài)環(huán)境和受威脅程度不同而有不同的MVP（四）生物多樣性保護(hù)方法確定優(yōu)先保護(hù)的對(duì)象：瀕危生物的評(píng)估與分級(jí)生物多樣性主要保護(hù)措施1、瀕危生物的評(píng)估與分級(jí)兩種廣泛運(yùn)用的評(píng)估物種受脅迫程度的評(píng)估系統(tǒng)：Mace和Lande評(píng)估系統(tǒng)：在國際保護(hù)聯(lián)盟發(fā)表的紅皮書基礎(chǔ)之上提出的世界自然保護(hù)協(xié)會(huì)系統(tǒng)領(lǐng)域優(yōu)先級(jí)高優(yōu)先級(jí)低地理小范圍的地理分布地區(qū)特有種大范圍的地理分部非地區(qū)特有種分類較高等級(jí)分類單位（如科、屬）小科/屬，可能是孑遺種較低等級(jí)分類單位（亞種、變種）大科/屬，非孑遺種生境處于危險(xiǎn)的生境中環(huán)境脆弱特定狹窄處于演替過程中處于非危險(xiǎn)生境中環(huán)境具有抵抗力范圍廣處于頂級(jí)狀態(tài)生活型一年或短命多年生長命多年種群小且少大且多生物學(xué)很少開花特定受粉者雌雄異株專性異型雜交差的等級(jí)結(jié)構(gòu)（年齡等級(jí)不均）差的無性繁殖力常開花非特定傳粉者雌雄同株穩(wěn)定的自花受精良好的等級(jí)結(jié)構(gòu)（種群按年齡級(jí)分布）良好的無性繁殖力其他可收獲高特有現(xiàn)象出現(xiàn)地區(qū)不可收獲低特有現(xiàn)象出現(xiàn)地區(qū)Mace和Lande評(píng)估系統(tǒng)世界自然保護(hù)協(xié)會(huì)系統(tǒng)G1——全球極度危險(xiǎn)的物種。通常此級(jí)是指那些在其整個(gè)分布區(qū)僅有5次或更少的出現(xiàn)記錄，或少于

1000個(gè)成熟個(gè)體的物種，如大熊貓G2——全球危機(jī)的物種。物種在整個(gè)分布區(qū)域內(nèi)有

6到20次出現(xiàn)記錄，或僅有1000到3000個(gè)成熟個(gè)體G3——不常見但不危機(jī)的物種。在其分布區(qū)域出現(xiàn)記錄為21到100次，或3000到10000個(gè)個(gè)體G4——較常見但非瀕危物種G5——已證明在其分布區(qū)域內(nèi)具有高豐富度、沒有瀕危的物種總結(jié)：選擇優(yōu)先保護(hù)的物種一般的標(biāo)準(zhǔn)目前的稀有、特有性，受協(xié)狀態(tài)及其實(shí)用性，大型哺乳動(dòng)物和那些被列入國際瀕危物種名單之列的物種顯然應(yīng)作為首選的保護(hù)對(duì)象。往往被作為首選對(duì)象物種在生態(tài)系統(tǒng)及群落中的地位。保護(hù)對(duì)象應(yīng)對(duì)維護(hù)整體生態(tài)平衡有關(guān)鍵作用物種的進(jìn)化意義。一種雜草可能本身很不起眼，在群落內(nèi)也表現(xiàn)不出重要意義，但卻有可能對(duì)進(jìn)化史及未來生物多樣性的發(fā)展有重要價(jià)值。用進(jìn)化的觀點(diǎn)來進(jìn)行生物多樣性保護(hù)比被動(dòng)地保護(hù)現(xiàn)存的瀕危物種更具有意義(Edwin1991)。2、生物多樣性主要保護(hù)措施就地保護(hù)

遷地保護(hù)

離體保護(hù)（1）就地保護(hù)最有效的方式，是以各種類型的自然保護(hù)區(qū)包括風(fēng)景名勝區(qū)的方式將有價(jià)值的自然生態(tài)系統(tǒng)和野生生物生境保護(hù)起來，以保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)生物的繁衍與進(jìn)化，維持系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)能量流動(dòng)與生態(tài)過程。

一個(gè)大的保護(hù)區(qū)好還是多個(gè)小面積的保護(hù)區(qū)好？選擇什么形狀的保護(hù)區(qū)？保護(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)保護(hù)多少個(gè)受危物種？建立多個(gè)保護(hù)區(qū)時(shí)，它們彼此相臨還是分離？若分離，相距的距離應(yīng)多大？就地保護(hù)保護(hù)區(qū)面積保護(hù)區(qū)形狀碎化影響優(yōu)先保護(hù)對(duì)象保護(hù)區(qū)之間的聯(lián)系人為活動(dòng)的影響保護(hù)區(qū)的面積大型保護(hù)區(qū)可以保護(hù)大型物種、分布廣的物種、低密度的物種減輕邊際效應(yīng)容納更多的物種和生境類型當(dāng)然也不是越大越好保護(hù)區(qū)的形狀形狀緊湊，邊界應(yīng)具有生物學(xué)意義。如包括整個(gè)流域、生態(tài)過度區(qū)或緩沖區(qū)。注意減少有害的邊界影響，具有較小的邊界/面積比。片斷化減少片斷化的影響片斷化為外來種的入侵提供了機(jī)會(huì)減少了基因的流動(dòng)優(yōu)先保護(hù)對(duì)象保護(hù)區(qū)內(nèi)應(yīng)保護(hù)與保護(hù)對(duì)象關(guān)系密切的物種：如若保護(hù)區(qū)內(nèi)保護(hù)對(duì)象為植物，則需特別保護(hù)授粉者與種子傳播者。保護(hù)區(qū)之間的關(guān)系盡量避免使保護(hù)區(qū)處于完全孤立狀態(tài)：生境通道可以為植物、動(dòng)物在保護(hù)區(qū)之間移動(dòng)、傳播、尋找更適合的生境；加速病蟲害的傳播。人為活動(dòng)的影響不能完全排除保護(hù)區(qū)的設(shè)立核心區(qū)過渡帶（實(shí)驗(yàn)性科學(xué)研究）（絕對(duì)保護(hù)）緩沖帶（非破壞性研究）（2）遷地保護(hù)主要適于對(duì)受到高度威脅的動(dòng)植物種的緊迫拯救，涉及基因庫建立、植物園的建立、動(dòng)物園的建立。（3）離體保護(hù)作物品種及其親緣種的收集和保存家養(yǎng)動(dòng)物品種的收集與保存。第二節(jié)生物入侵一、定義生物入侵（biologicalinvasion）：某種外來生物進(jìn)入新分布區(qū)成功定居，并得到迅速擴(kuò)展蔓延的現(xiàn)象。外來物種（alienspecies）

：生物入侵是指某種生物從外地自然傳入或人為引種后成為野生狀態(tài)，并對(duì)本地生態(tài)系統(tǒng)造成一定危害的現(xiàn)象。這些生物被叫做外來物種。二、外來物種的特點(diǎn)1、生態(tài)適應(yīng)能力強(qiáng)許多外來入侵種生活范圍非常廣，能在多種生態(tài)系統(tǒng)中生存。比如空心蓮子草。2、繁殖能力強(qiáng)入侵中能產(chǎn)生大量后代或種子，或繁殖世代較短，特別是具有很強(qiáng)的無性繁殖能力。比如鳳眼蓮，它兼有性和無性兩種繁殖方式，每個(gè)花穗包含300-500粒種子，還可通過匍匐枝無性繁殖。3、傳播能力強(qiáng)有的種子小，可隨風(fēng)、水傳播很遠(yuǎn)；有的可通過鳥類、或其它動(dòng)物傳播很遠(yuǎn)，有的因外觀美麗或具有經(jīng)濟(jì)價(jià)值而常常被人有意的傳播。4、外來種與土著種的相互作用缺乏天敵；種間抑制；競(jìng)爭(zhēng)（耐瘠薄）；干擾作用。正確的引種會(huì)增加引種地區(qū)生物的多樣性，也會(huì)極大豐富人們的物質(zhì)生活，如美國于20世紀(jì)初從我國引種大豆，其種植面積從6000多萬畝增加到現(xiàn)在的4億多畝，目前，美國已成為大豆的最大生產(chǎn)國、出口國。就我國而言，早在公元前126年張騫出使西域返回后，我國歷史便揭開了引進(jìn)外來物種的一頁，苜蓿、葡萄、蠶豆、胡蘿卜、豌豆、石榴、核桃等物種便開始源源不斷地沿著絲綢之路被引進(jìn)到了中原地區(qū)，而玉米、花生、甘薯、馬鈴薯、芒果、檳榔、無花果、番木瓜、夾竹桃、油棕、桉樹等物種也非我國原產(chǎn)，也是歷經(jīng)好幾百年陸續(xù)被引入我國的重要物種。三、入侵起因相反，不適當(dāng)?shù)囊N則會(huì)使得缺乏自然天敵的外來物種迅速繁殖，并搶奪其他生物的生存空間，進(jìn)而導(dǎo)致生態(tài)失衡及其他本地物種的減少和滅絕，嚴(yán)重危及一國的生態(tài)安全。此種意義上的物種引進(jìn)即被稱為“外來物種的入侵”。由此，這種對(duì)等地生態(tài)環(huán)境，造成嚴(yán)重危害的外來物種即被稱為“入侵種”（invasivespecies）。我們不難看出，“入侵種”不同于“外來物種”，它特指的是有害的外來物種，如前面提到的“鳳眼蓮”“松材線蟲”“大米草”等，其范疇小于“外來物種”；而“外來物種入侵”也不同于“外來物種引進(jìn)”，它特指的是入侵種經(jīng)自然或人為的途徑，從原生地傳播到入侵地，并損害入侵地的生物多樣性、生態(tài)系統(tǒng)甚至危及人類健康，從而造成經(jīng)濟(jì)損失及生存災(zāi)難的過程。值得一提的是，隨著氣候環(huán)境等因素的變化，某些在引進(jìn)后相對(duì)一段時(shí)期內(nèi)不具有危害性的物種有可能逐漸會(huì)轉(zhuǎn)認(rèn)為“入侵種”，因此，從某種意義上說，外來種引進(jìn)的結(jié)果具有一定程度的不可預(yù)見性。這也使得外來物種入侵的防治工作顯得更加復(fù)雜、棘手。四、入侵渠道總體來看，生物入侵的渠道包括以下三種：自然入侵、有意引進(jìn)、無意引進(jìn)。1、自然入侵這種入侵不是人為原因引起的，而是通過風(fēng)媒、水體流動(dòng)或由昆蟲、鳥類的傳帶，使得植物種子或動(dòng)物幼蟲、卵或微生物發(fā)生自然遷移而造成生物危害所引起的外來物種的入侵。如紫莖澤蘭，微甘菊以及美洲斑潛蠅都是靠自然因素而入侵我國的。2、無意引進(jìn)這種引進(jìn)方式雖然是人為引進(jìn)的，但在主觀上并沒有引進(jìn)的意圖，而是伴隨著進(jìn)出口貿(mào)易，海輪或入境旅游在無意間被引入的。如“松材線蟲”就是我國貿(mào)易商在進(jìn)口設(shè)備時(shí)隨著木材制的包裝箱帶進(jìn)來的。航行在世界海域的海輪，其數(shù)百萬噸的壓艙水的釋放也成為水生生物無意引進(jìn)的一種主要渠道。此外，入境旅客攜帶的果蔬肉類甚至旅客的鞋底，可能都會(huì)成為外來生物無意入侵的渠道。3、有意引進(jìn)應(yīng)當(dāng)說，這是外來生物入侵最主要的渠道，世界各國出于發(fā)展農(nóng)業(yè)、林業(yè)和漁業(yè)的需要，往往會(huì)有意識(shí)引進(jìn)優(yōu)良的動(dòng)植物品種。如20世紀(jì)初，新西蘭從我國引種獼猴桃，美國從我國引種大豆等。但由于缺乏全面綜合的風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度，世界各國在引進(jìn)優(yōu)良品種的同時(shí)也引進(jìn)了大量的有害生物，如大米草、水花生、福壽螺等。這些入侵種由于被改變了物種的生存環(huán)境和食物鏈，在缺乏天敵制約的情況下泛濫成災(zāi)。全世界大多數(shù)的有害生物都是通過這種渠道而被引入世界各國的。五、嚴(yán)重后果外來有害生物侵入適宜生長的新區(qū)后，其種群會(huì)迅速繁殖，并逐漸發(fā)展成為當(dāng)?shù)匦碌摹皟?yōu)勢(shì)種”，嚴(yán)重破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)安全，具體而言，其導(dǎo)致的惡果主要有以下幾項(xiàng)：1、外來物種入侵會(huì)嚴(yán)重破壞生態(tài)平衡外來物種入侵，會(huì)對(duì)植物土壤的水分及其他營養(yǎng)成份，以及生物群落的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及遺傳多樣性等方面造成影響，從而破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。如引自澳大利亞而入侵我國海南島和雷州半島許多林場(chǎng)的外來物種薇甘菊，由于這種植物能大量吸收土壤水分從而造成土壤極其干燥，對(duì)水土保持十分不利。此外，薇甘菊還能分泌化學(xué)物質(zhì)抑制其他植物的生長，曾一度嚴(yán)重影響整個(gè)林場(chǎng)的生產(chǎn)與發(fā)展。2、外來物種入侵危害會(huì)因其可能攜帶的病原微生物而對(duì)其他生物的生存甚至對(duì)人類健康構(gòu)成直接威脅。如起源于東亞的“荷蘭榆樹病”曾入侵歐洲，并于1910年和1970年兩次引起大多數(shù)歐洲國家的榆樹死亡。又如40年前傳入我國的豚草，其花粉導(dǎo)致的“枯草熱”會(huì)對(duì)人體健康造成極大的危害。每到花粉飄散的7—9月，體質(zhì)過敏者便會(huì)發(fā)生哮喘，打噴嚏，流鼻涕等癥狀，甚至由于導(dǎo)致其它并發(fā)癥的產(chǎn)生而死亡。外來物種入還會(huì)給受害各國造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。對(duì)于任何一個(gè)國家而言，想要徹底根治已入侵成功的外來物種是相當(dāng)困難的，實(shí)際上，僅僅是用于控制其蔓延的治理費(fèi)用就相當(dāng)昂貴。在英國，為了控制12種最具危險(xiǎn)性的外來入侵物種，在1989—1992年，光除草劑就花費(fèi)了3.44億美元，而美國每年為控制“鳳眼蓮”的繁殖蔓延就要花掉300萬美元，同樣，我國每年因打撈水葫蘆的費(fèi)用就多達(dá)5—10億元，由于水葫蘆造成的直接經(jīng)濟(jì)損失也接近100億元。據(jù)美國、印度、南非向聯(lián)合國提交的研究報(bào)告顯示，這三個(gè)國家每年受外來物種入侵造成的經(jīng)濟(jì)損失分別為1500億美元，1300億美元和800多億美元。而據(jù)國際自然資源保護(hù)聯(lián)盟的報(bào)告，外來物種在非洲蔓延迅速，已嚴(yán)重破壞了生物多樣性和經(jīng)濟(jì)發(fā)展，每年造成的經(jīng)濟(jì)損失多達(dá)數(shù)十億美元，且報(bào)告的起草人霍華德認(rèn)為，目前所了解到的外來物種給非洲造成的破壞可能只是冰山一角，其對(duì)非洲生態(tài)和經(jīng)濟(jì)發(fā)展的影響可能要比估計(jì)的大得多。六、我國生物入侵現(xiàn)狀我國地域遼闊，棲息地類型繁多，生態(tài)系統(tǒng)多樣，大多數(shù)外來物種都很容易在我國找到適宜的生長繁殖地，這也使得我國較容易遭受外來物種的入侵。據(jù)初步統(tǒng)計(jì)，目前我國已知的外來入侵物種至少包括300種入侵植物，40種入侵動(dòng)物，11種入侵微生物。其中水葫蘆、水花生、紫莖澤蘭、大米草、薇甘菊等8種入侵植物給農(nóng)林業(yè)帶來了嚴(yán)重危害，而危害最嚴(yán)重的害蟲則有14種，包括美國白蛾、松材線蟲、馬鈴薯甲蟲等。國家環(huán)?？偩止嫉?6種有害外來物種分別為：紫莖澤蘭，薇甘菊、空心蓮子草、豚草、毒麥、互花米草、飛機(jī)草、鳳眼蓮（水葫蘆）、假高粱、蔗扁蛾、濕地松粉蚧、強(qiáng)大小蠹、美國白蛾、非洲大蝸牛、福壽螺、牛蛙。這些外來入侵生物，目前已然成為我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)生產(chǎn)和生物多樣性保護(hù)的頭號(hào)敵人。一方面它給我國農(nóng)業(yè)、林業(yè)、牧業(yè)造成巨大的經(jīng)濟(jì)損失。據(jù)估算，僅幾種主要外來入侵種每年給我國造成的直接經(jīng)濟(jì)損失就多達(dá)500億元人民幣。另一方面，它使得我國維護(hù)生物多樣性的任務(wù)更加艱巨。據(jù)調(diào)查，國際自然資源保護(hù)聯(lián)盟公布的100種破壞力最強(qiáng)的外來入侵物種中，約有一半侵入了我國。與此相一致的是在《瀕危野生動(dòng)植物國際公約》列出的640種世界瀕危物種中，有156個(gè)均在我國。因此，維護(hù)生物多樣性，全力抵御外來物種的入侵的工作已刻不容緩。七、防治外來物種入侵建立統(tǒng)一協(xié)調(diào)的管理機(jī)構(gòu)完善風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估制度建立跟蹤監(jiān)測(cè)制度建立綜合治理制度

鳳眼蓮

雨久花科鳳眼蓮屬。又名“水葫蘆”。原產(chǎn)巴西東北。1901年從日本引入臺(tái)灣作花卉；20世紀(jì)50年代作為豬飼料；吸附重金屬等有毒物質(zhì)；死亡后沉入水底，構(gòu)成對(duì)水底的二次污染；覆蓋水面，影響生活用水；滋生蚊蠅。八、典型案例水葫蘆造成的危害

1901年，水葫蘆作為一種花卉被引入我國，到20世紀(jì)五六十年代又作為豬飼料推廣種植，1980年前后，隨著水葫蘆不再作為豬的青飼料，便開始泛濫成災(zāi)。如今，水葫蘆所在的珠江水系、太湖水系等全國多個(gè)水域都在遭難。

由于水葫蘆入侵，昆明滇池內(nèi)很多水生生物處于滅絕邊緣。據(jù)專家調(diào)查：20世紀(jì)60年代以前，滇池主要的水生植物有16種，魚類68種，到了80年代，水生植物相繼消亡，只剩下3種，魚類下降到30種。水葫蘆的繁殖能力特別強(qiáng)，一旦入侵，很快就會(huì)覆蓋整個(gè)水體表面，不但于其他水生植物爭(zhēng)奪養(yǎng)分，還爭(zhēng)奪水中的氧氣和陽光，造成其他水生動(dòng)植物大量死亡，對(duì)生物多樣性造成很大危害，并污染水體。如今南方大部