生物多樣性第一章生物多樣性的概念與層次課件

生物多樣性理論與實踐

PrincipleandPracticeofBiodiversity

授課教師徐正會本課程講授以下章節(jié)：第一章生物多樣性的概念與層次第二章生物多樣性的價值第三章生物多樣性的形成與演化第四章生物多樣性的喪失第五章外來物種對生物多樣性的影響第六章遺傳多樣性的擴(kuò)展與安全第七章生物多樣性的現(xiàn)狀第八章生物多樣性的保護(hù)建議教材：田興軍主編，2005，生物多樣性及其保護(hù)生物學(xué)，化學(xué)工業(yè)出版社，311頁。王獻(xiàn)溥,劉玉凱，1994，生物多樣性的理論與實踐，中國環(huán)境科學(xué)出版社，257頁。胡志昂，張亞平主編，1997，中國動植物的遺傳多樣性，浙江科學(xué)技術(shù)出版社，198頁。季維智，宿兵主編，1999，遺傳多樣性研究的原理與方法，浙江科學(xué)技術(shù)出版社，218頁。Primack,R.，季維智主編，2000，保護(hù)生物學(xué)基礎(chǔ)，中國林業(yè)出版社，267頁。Krishnamurthy,K.V.著，張正旺主譯，2006，生物多樣性教程，化學(xué)工業(yè)出版社，225頁。第一章

生物多樣性的概念與層次1什么是生物多樣性Biodiversity？1.1生物多樣性的概念1987年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署正式引用“生物多樣性Biodiversity”這一概念。1995年聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署發(fā)表了《全球生物多樣性評估》，并將生物多樣性作了定義：生物多樣性是所有生物物種、種內(nèi)遺傳變異和它們與生存環(huán)境構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)的總和。生物多樣性分為3個層次：遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性1.2生物多樣性的研究歷史概況生物多樣性概念最初由Fisher和Williams（1943）在研究昆蟲物種——多度關(guān)系時提出；Preston（1948）在研究鳥類群落相對多度時，提出了對數(shù)正態(tài)分布模型；MacArthur（1957）提出了鳥類物種多度分布的分割線段模型；Whittker（1972）在研究植物群落演替過程時提出了生態(tài)位有限占領(lǐng)假說；20世紀(jì)80年代以前，生物多樣性的概念更多局限于群落的組織水平；20世紀(jì)80年代中后期，生物多樣性逐漸成為生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)，乃至整個生物學(xué)領(lǐng)域的重要概念，成為人們關(guān)注和研究的熱點。5個核心領(lǐng)域：生物多樣性的起源、維持和喪失的機(jī)理；生物多樣性的生態(tài)系統(tǒng)功能；生物多樣性的編目和分類；生物多樣性的評價和監(jiān)測；生物多樣性的保存和恢復(fù)。4個交叉領(lǐng)域：人類活動對生物多樣性的影響；土壤及沉積物的生物多樣性；海洋生物多樣性；微生物多樣性。2遺傳多樣性geneticdiversity2.1遺傳多樣性的概念遺傳多樣性是指種內(nèi)基因的變化。遺傳多樣性是遺傳信息的總和，蘊(yùn)藏在地球上植物、動物和微生物個體的基因中。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。遺傳多樣性具有重要的理論和實踐意義：首先，遺傳多樣性是長期進(jìn)化的產(chǎn)物，是物種生存適應(yīng)和發(fā)展進(jìn)化的前提；其次，遺傳多樣性是保護(hù)生物學(xué)研究的核心內(nèi)容；第三，遺傳多樣性是生物學(xué)各分支學(xué)科重要的背景資料。2.2遺傳多樣性的研究方法檢測遺傳多樣性的方法隨著生物學(xué)、遺傳學(xué)和分子生物學(xué)的發(fā)展而不斷完善，包括下列各種方法：2.2.1形態(tài)學(xué)方法：依據(jù)形態(tài)學(xué)或表型性狀來檢測遺傳變異是古老而簡便的方法；2.2.2核型分析方法：染色體水平上的分析方法，20世紀(jì)中后期應(yīng)用較多，包括染色體數(shù)目、形態(tài)特征、染色體帶紋（C帶、Q帶、G帶、R帶、T帶等）；分子標(biāo)記方法包括以下具體方法：（1）限制性片段長度多態(tài)性技（RFLP）（2）聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）（3）隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)性技術(shù)（RAPD）（4）DNA擴(kuò)增指紋分析（DAF）（5）任意引物PCR技術(shù)（AP-PCR）（6）特定序列位點標(biāo)記技術(shù)（STS）（7）擴(kuò)增片段長度多態(tài)性技術(shù)（AFLP）3物種多樣性speciesdiversity3.1物種多樣性的概念物種多樣性是指一個地區(qū)物種的變化。物種多樣性是指生命有機(jī)體動物、植物、微生物等物種的多樣性。

3.2物種多樣性的研究方法（1）樣方法：是物種多樣性調(diào)查中最常用的方法，以一定面積的樣地作為整個研究區(qū)域的代表，詳細(xì)調(diào)查這個面積中動物、植物或微生物的種類、個體數(shù)目。（2）樣帶法：采用一個長方形的條狀樣地來代表群落種類分布的調(diào)查方法。（3）路線調(diào)查法（4）陷阱法3.3物種多樣性的主要指標(biāo)3.3.1物種豐富度：指群落內(nèi)的物種數(shù)目。一般用物種密度（單位面積的物種數(shù)目）和數(shù)量豐度（一定數(shù)量個體或一定生物量中的物種數(shù)目）來測定。3.3.2物種相對多度：指物種對群落總多度的貢獻(xiàn)大小。3.3.3Simpson優(yōu)勢度指數(shù)式中：Pi=Ni/N，Ni是第i個物種的個體數(shù)，N是S個物種的個體總數(shù)。3.3.4Shannon-Wiener多樣性指數(shù)式中：Pi=Ni/N，Ni是第i個物種的個體數(shù)，N是S個物種的個體總數(shù)。3.3.5Pielou均勻度指數(shù)

E=H/lnS

式中：H是Shannon-Wiener多樣性指數(shù)，S是物種數(shù)目。3.3.6Jaccard群落相似性系數(shù)

q=c/(a+b-c）

式中：c為兩個群落的共同物種數(shù)，a和b分別為群落A和群落B的物種數(shù)。根據(jù)Jaccard相似性原理，當(dāng)q值為0.00～0.25時為極不相似，當(dāng)q值為0.25～0.50時為中等不相似，當(dāng)q值為0.50～0.75時為中等相似，當(dāng)q值為0.75～1.00時為極相似。3.3地球的物種多樣性（1）病毒：估計地球上生存的病毒在40－50萬種之間，已知4－5千種。（2）細(xì)菌：估計全球有40萬種，已經(jīng)記載約4千種。（3）真菌和地衣：估計全球的真菌有150萬種，地衣有2.5萬種。目前已知真菌7萬種，已知地衣1.7萬種。（4）藻類：估計全球有36萬種，已經(jīng)記載4萬種。（5）苔蘚：估計全球有3萬種，已經(jīng)記載1.6萬種。（6）蕨類：估計全球有1.5萬種。（7）裸子植物：全球已經(jīng)記載750種。（8）被子植物：估計全球有30萬種，已經(jīng)記載25萬種。西雙版納不同植被亞型雨季和旱季

螞蟻物種數(shù)目比較植被亞型雨季旱季半常綠季雨林6145山地雨林5232季節(jié)性雨林5028季風(fēng)常綠闊葉林4830熱性竹林4233植被亞型雨季旱季落葉季雨林4130暖熱性松林3333輪休旱地3331石灰?guī)r季雨林3317禾草草叢3219植被亞型雨季旱季暖溫性落葉闊葉林3121橡膠林2825苔蘚常綠闊葉林1819茶園1034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)過程的多樣性。生境又稱棲息地，主要指無機(jī)環(huán)境，包括地貌、氣候、土壤、水文等，生境的多樣性是生物多樣性形成的基本條件。生態(tài)系統(tǒng)使?fàn)I養(yǎng)物質(zhì)從生產(chǎn)、消費到分解得以循環(huán)，營養(yǎng)物質(zhì)包括水、氧、甲烷、二氧化碳、硫、氮、碳及其它所有化學(xué)物質(zhì)。景觀多樣性landscapediversity屬于生態(tài)系統(tǒng)多樣性的范疇，是生態(tài)系統(tǒng)多樣性更高的等級單位。4.1生態(tài)系統(tǒng)的組成生態(tài)系統(tǒng)由生境和生物群落兩個部分組成。生境是非生物部分，指無生命的無機(jī)環(huán)境，包括土壤、巖石、砂礫、水分、陽光、空氣等理化因素，這些因素構(gòu)成生物生長、發(fā)育、繁衍、活動的空間環(huán)境，提供了生物新陳代謝的物質(zhì)和能量。有生命的各種生物物種通過物質(zhì)和能量的傳遞而相互依存，組合成各類生物群落。依據(jù)它們?nèi)〉梦镔|(zhì)和能量的方式，以及它們在物質(zhì)和能量循環(huán)中所發(fā)揮的作用，可以分為3大類：第一類是具有光合作用能力，自養(yǎng)型的綠色植物和具有化能合成能力的細(xì)菌，稱為生產(chǎn)者；第二類是異養(yǎng)型的草食動物和肉食動物，稱為消費者；第三類是異養(yǎng)型的微生物、某些原生動物和一些小型土壤動物，它們專門分解植物和動物的尸體，稱為分解者或還原者。4.2生態(tài)系統(tǒng)的主要類型生態(tài)系統(tǒng)是一個富有彈性的概念，任何生物群落與其環(huán)境組成的自然體均可稱為生態(tài)系統(tǒng)。一塊草地，一片森林是生態(tài)系統(tǒng)；一片沙漠，一個水池也是生態(tài)系統(tǒng)。小的生態(tài)系統(tǒng)組成大的生態(tài)系統(tǒng)，簡單的生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成復(fù)雜的生態(tài)系統(tǒng)。因此，生態(tài)系統(tǒng)具有豐富的層次性。生物圈本身就是一個巨大無比而又及其精密的生態(tài)系統(tǒng)。地球上的主要生態(tài)系統(tǒng)包括以下主要類型：（1）森林生態(tài)系統(tǒng)：有森林覆蓋的生態(tài)系統(tǒng)。包括針葉林、針闊混交林、闊葉林等。針葉林包括寒帶針葉林、溫帶針葉林、亞熱帶針葉林、熱帶針葉林等。闊葉林包括落葉闊葉林、常綠闊葉林、熱帶季雨林、熱帶雨林等。（2）草原生態(tài)系統(tǒng)：由多年生旱生草本植物為主體構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)。（3）荒漠生態(tài)系統(tǒng)：發(fā)育在降水稀少、蒸發(fā)強(qiáng)烈、極端干旱生境下的植物稀疏的生態(tài)系統(tǒng)。包括沙漠、戈壁、干熱河谷等。（4）沼澤生態(tài)系統(tǒng)：在多水和過濕條件下形成的以沼生植物占優(yōu)勢的生態(tài)系統(tǒng)。（5）淡水生態(tài)系統(tǒng)：以淡水為主體形成的生態(tài)系統(tǒng)。包括河流、湖泊兩大類。（6）紅樹林生態(tài)系統(tǒng)：以紅樹科植物為主體，在熱帶海岸潮灘上形成的生態(tài)系統(tǒng)。范圍有限，但價值很大。（7）珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)：在熱帶和亞熱帶海域，以石珊瑚類骸骨為主體形成的生態(tài)系統(tǒng)。（8）海洋生態(tài)系統(tǒng)：以咸水海洋為主體形成的生態(tài)系統(tǒng)。在地球上范圍最大，面積最廣。4.3生態(tài)系統(tǒng)多樣性的

主要研究內(nèi)容包括下列主要問題：（1）生物群落或生態(tài)系統(tǒng)的關(guān)鍵種：如果某些生物的活動能決定其所在生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)與動態(tài)，這些生物就被稱為關(guān)鍵種。（2）生物多樣性關(guān)鍵地區(qū)：不同生態(tài)系統(tǒng)對全球生物多樣性的貢獻(xiàn)和價值是不盡相同的。判斷關(guān)鍵地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)也不單是物種多樣性水平，應(yīng)當(dāng)在不同地理帶中具有代表性，還應(yīng)該包括那些具有較大進(jìn)化潛力的地區(qū)。（3）生態(tài)系統(tǒng)持續(xù)性：主要研究人類干擾對生物群落組成的影響，人為過度利用或關(guān)鍵種滅絕對生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和生態(tài)過程的影響，具有不同系統(tǒng)發(fā)育的生態(tài)系統(tǒng)對人類干擾的敏感程度等。（4）恢復(fù)受害生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)學(xué)研究