生物多样性保护导论.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物多样性保护导论,解 焱,中国科学院动物研究所,内容和时间,19月14日：生物多样性概念、价值和重要性,9月21日：停课一次。,9月28日：生物多样性现状和致危因素分析方法,10月12日：全球变化和生物多样性,停2周课,（,International Symposium on Science,Knowledge and Market.General Assembly of 19th World Federal of Scientific Workers）,11月2日：生物入侵,11月9日：物种濒危机制和濒危等级评估标准,内容和时间,可能停课两周,11月16日：保护现状和国内、国际相关法规体系,11月23日：中国生物地理区划和生物多样性特点,11月30日：生物多样性信息收集、管理和分析,12月7日：生态系统恢复原理和基础,12月14日：中国保护地系统分析和保护地管理,12月21日：异地保护以及课程总结,授课方式,11次课,随时穿插提问和回答,不用记笔记,评分：自定名论文（2000-5000字）,参考资料,生物多样性的定义1,生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。,生物多样性的定义2,Wilson(1992),生物多样性是我们最宝贵的,但极少得到评价的资源。广义地说，生物多样性是遗传差异显著的生物体构成的生物圈的丰富程度,生物多样性的定义3,美国国会名词审定办公室(1987),生物多样性指是生物体的变异和可变异度以及它们发生环境的生态复杂性,生物多样性的定义4,Sandlund et al.1993,生物多样性是生命形式在分子、种群、物种、群落和生态系统等层次的结构与功能的多样性,生物多样性的定义5,延续性与多样性是生命的两大基本特征。生命的延续性指地球上的生命形式从低级到高级，从原始类型到复杂类型,都具有自我复制、繁衍再生的能力。生物多样性则指地球上生物类群层次结构的多样性。生物多样性具有多个层次:遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性以及景观多样性。,生物多样性的定义6,生物多样性公约,所有来源的活的生物体中的变异性，这些来源包括陆地、海洋和其它水生生态系统及其构成的生态综合体；这包括物种内、物种间和生态系统的多样性,生物多样性的组分,遗传多样性,物种多样性,生态系统多样性,问题二、什么是物种,?,物种多样性,物种是生物分类的基本单元，代表一群在形态、生理、生化上与其他生物有明显区别的生物。通常这群生物之间可以交换遗传物质，产生可育后代,生物种不是逻辑的聚类，是由生殖、遗传、生态、行为以及相互识别系统联系起来的个体集合,物种的概念,模式种概念：源于柏拉图和亚里士多德的哲学思想：宇宙的多样性是存在于宇宙中的有限数目的“模”。每一个种有标准的形式，即所谓的形态“模”,唯名论种概念：“物种这个名词，我认为完全是为了方便起见用来表示一群相互密切类似的个体的”达尔文物种起源,物种的概念,群体种概念:生物种是一些具有形态和遗传相似性的种群组成，种内个体的相似性大于种间个体的相似性,表型种概念：生物种是表型上能识别的生物个体的集合,生殖种概念：“种是相互繁殖的自然群体，这个群体与其它群体在生殖上相互隔离”,物种的概念,生态种概念:物种是生态系统的功能单元，每个物种占据一个生态位,时间种概念：当一个物种的后代随着时间的演化，当表型的差异足以区别于其祖先时，那么，一个新的时间种形成了,分支种概念：针对物种在空间上是间断的而在时间中是连续的之悖论，亨尼指出与其将生殖隔离作为种的标准，不如将每个分支事件，即两个线系的衍征产生作为种的识别标准。,物种的概念,物种是一个可以随时间变化而变化的个体集合,物种是生态系统中的功能单元,物种是真实的存在，与种以上分类单元不一样,表型是区别种的最重要标志,分子水平的区别,物种的概念,在实践中以生殖隔离来区分物种有时是十分困难的,问题三,物种是如何起源和进化？,物种起源,适者生存,环境改变,地理屏障,一般的，自然选择会固定某些基因，降低遗传多样性,自然选择有时会保持等位基因的多态性，因为不同的基因型会适应不同的生态环境,物种起源,唐纳雀科Honeycreeper,夏威夷所特有,嘴型的变化适应不同的食物类型,生物分类阶元,生物分类阶元,问题四、,物种有多少界Kingdom？,5个界：植物、动物、真菌、原核单细胞生物、原生生物,物种命名法,学名或拉丁名,双名法,Dendroica fusca,标准写法（问题五）,Homo sapiens,Linnaeus,Hemiechinus auritus,(Gmelin,1770),Erinaceus auritus,Gmelin,1770,Dendroica,spp.,Dendroica,sp.,物种的多样性,问题六、世界上有多少物种？,据E.O.Wilson 1992年的统计资料，估计全世界生物总数在200万种至1亿种之间。全球已记录的生物为141.3万种。,昆虫75.1万种，,其它动物28.1万种，,高等植物24.84万种，,真菌6.9万种，,真核单细胞有机体3.08万种，,藻类2.69万种，,细菌等0.48万种，,病毒0.1万种。,遗传多样性,问题七：如何理解遗传多样性？,遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的基础，是生物多样性的内在形式,遗传多样性定义,蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和。,McNeely(1990),是指种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间或同一群体内的遗传变异,全球生物多样性策略1992,遗传多样性,我们日常所见到的是生物体表型的变异,表型=遗传型+环境,遗传多样性,生物体遗传型的变异来源于,基因突变：碱基的插入、缺失等,染色体变异：染色体重组、交换、缺失、反转、重复等,检测方法,形态学,染色体,DNA序列,遗传多样性的一般规律,遗传多样性与种群大小有关,遗传多样性与生境大小有关,分布广的物种比分布狭窄的物种遗传多样性高,动物的遗传多样性与动物个体大小呈反比,濒危物种一般比正常物种的遗传多样性低,生态系统多样性,问题八：什么是生态系统多样性？,生物群落：占据一个特定地点的所有物种及这些物种间的相互作用,生态系统是生物体及其有机和无机环境的复合体,物种之间和物种与环境之间的相关性,物理环境和生物群落的关系,温度和降水量决定生物群落的类型,生物群落影响风速、湿度、温度和土壤等,水域和珊瑚礁,问题九,为什么前两个多样性不能全部涵盖生物多样性的全部内容？,生物之间的关系,竞争,捕食,互惠共栖,传粉,播种,共栖关系,关键种,关键种是指其一旦灭绝将会引起连锁反应，并导致生物多样性减少和某一生态系统功能的紊乱。,高原鼠兔属于关键种,它所挖掘的洞穴可以为许多小型鸟类和蜥蜴提供赖以生存的巢穴；,对微生境造成干扰，从而引起植物多样性的增加；,是草原上大多数中小型肉食动物和几乎所有猛禽的主要捕食对象；,通过加速土壤循环过程对生态系统产生正效应；,增加地表及地下（根部）生物量。,关键种,北美洲的狼,太平洋岛屿上的果蝠,关键资源,饮水源,盐矿点,食果和食蜜动物的食物来源,生物多样性的测量,问题十、如何测量生物多样性？,多样性：可用于比较不同生态类型中物种的数目和多样性,物种丰富度（species richness）,物种密度,数量丰度,Simpson,指数（优势度大小）,多样性指数（不确定性大小）,生物多样性的测量,多样性：描述物种组成随环境梯度改变的程度,不同群落或某环境梯度上不同点之间的共有种越少，,多样性越大,生物多样性的测量,多样性：适用于更大的地理尺度,在不同地点的同一类型生境中，物种组成随着距离或随地理区域的延伸而改变的程度,生物多样性的价值和重要性,为什么要保护生物多样性？,环境经济学,成本效益分析,长远利益,公众利益,环境经济学：把经济学、环境科学和公共政策制定整合到一起。其主要目标是发展对生物多样性组分进行评估的方法,生物多样性价值评估,直接经济价值,间接经济价值,生态过程,生态服务功能,教育、科学,直接经济价值,问题十一、有哪些直接价值？,当地消费使用价值（食物、烧柴、建筑材料、渔业）,马来西亚东部Sarawak,土著人每年野猪肉的直接使用价值约为4000万美元,直接经济价值,生产使用价值（野外收获进入贸易市场）,纸浆、树脂、松香、橡胶、木柴和木炭等燃料、木材、食品、布料和医药等,通常可以在国家的经济统计资料，如GDP中体现,直接经济价值,生产使用价值,19881996年间中国每年的商品木材生产量平均为623010,4,m,3,。,根据1999年进口原木的价格（每立方米1020 元）计算，中国商品原木价值约每年63510,8,元。,竹子90年代，中国每年生产约1000,10,4,t,竹竿和近200,10,4,t,竹笋，总价值为57.910,8,元。以竹子为主要原料的建筑板材，到1994年，其年产量达到225000,m,3,，,价值8.2710,8,元。,间接经济价值,问题十二、有哪些间接价值？,间接价值包括：,水土保持,气候调节,控制污染,控制生物灾害,种间关系,休闲和生态旅游,可更新能源,间接经济价值,教育和科学价值,环境监测预警者,备择价值,存在价值,间接经济价值,1.水土保持作用,问题十三、如何计算水土保持作用？,1.1 水源保持,树冠,拦截的雨水量一般高达15%40%。,灌木与草本植物层,拦截并保留的雨水更多。,枯枝落叶层是森林海绵效应最重要的组成部分,，,最低有效厚度为0.51.0cm，效应可达80%以上。,缓解雨水的侵蚀作用；,吸收雨水；,增加地面的粗糙度，过滤、阻断和减缓地表径流；,改善土壤结构和肥力，提高持水能力。,森林的庞大,根系,以及各种,土壤无脊椎动物和微生物,的活动。,1.2 防止缺水,黄河下游断流的天数从1970年到1990年的平均每年20天突增到1995年后的每年150天，并曾在1997年达到了226天之多。,每年8910,11,元=1210,8,人2275,m,3,/a3.27,元/,m,3,）,中国内地人均收入香港人均收入。至少这个数字的10%，或大约,18,10,10,元可以归因于植被覆盖的海绵效应。,1.3 预防水灾,1998,年的水灾,1998年全国受影响的农田达222910,4,hm,2,，,受灾区域为137810,4,hm,2,，,死亡4150人，倒塌房屋685万间。,直接经济损失255110,8,元。如果计入农业生产和人民灾难的间接损失，损失则更为严重。,1.3 预防水灾,中国森林面积为15910,4,km,2,。,森林的蓄水量每公顷比荒地多14.510,4,18.310,4,m,3,森林在雨季蓄水量达到饱和状态时可以多吸收2.310,8,2.9110,8,m,3,的雨水。也就是说，现有森林在雨季可以在23010,4,29110,4,km,3,范围内吸收1,m,深的洪水。这个范围比1998年洪水影响的整个地区的大10倍。,1.3 预防水灾,按照1998年每公顷的经济损失（22.310,4,km,2,损失2.5510,8,元，平均每公顷损失人民币1.14元），现有森林每年能节省2.6310,12,3.3310,12,元。,1.4 防止水土流失,中国水土流失面积36710,4,km,2,，,占国土面积的38,据估计，每公顷山地森林防止泥沙流失效益为32元，全国山地森林的,效益约3610,8,元；每公顷山地森林防止土壤养分流失效益为3元，全国约310,8,元。二项合计，全国山地森林的保土效益每年约3910,8,元。,1.5 土壤肥力的养护,森林枯枝落叶层的腐烂可以使每年每公顷平均3990,kg,的硝酸盐返回到土壤中,据估计森林每年每公顷可固氮510,kg。,因此，森林能够每年每公顷将大约4000kg的硝酸盐转移到土壤中。,中国森林总面积为15910,4,km,2,，,因此每年可以将6.3610,8,t,硝酸盐转化到土壤中。按1999年中国出口尿素的价格（每吨1050元）计算，森林每年固定到土壤里的硝酸盐价值达66510,8,元。,1.6 水土保持的其他作用,防止沙漠化,稳定海岸,2.调节,气候和天气,冬季更冷、夏季更热了。,总降水量也只是略微减少，但其季节分布不均却明显加剧了。冬季降水量与从前相比大大降低。,每年的雾天天数减少了30%。这种雾气的减少危及到了热带常绿植物的生存，而这其中也包括当地在经济上高度依赖的橡胶植物。,3.防止火灾,森林破坏容易增加火灾,单一植被增加火灾,4.防范风暴,红树林和沿岸森林有助于降低严重风暴的风速和破坏力。,5.固碳作用,问题十四、为什么固碳作用很重要？,问题十五、如何计算固碳作用？,森林每生产1,kg,干物质需吸收1.84,kg,二氧化碳，或每生产出1,m,3,的木材，大约需要吸收850,kg,的二氧化碳，或折合成230,kg,碳。,全球森林每年通过光合作用可固定1000120010,8,t,碳，占大气总碳贮量的13%16%,5.固碳作用,在亚马逊河流域是进行的大规模生物圈与大气实验表明，由于19791989年间热带美洲森林丧失，造成每年有2410,8,t,碳被排放到大气中,森林丧失的影响远远超过人为二氧化碳的排放。,5.固碳作用,据,估计,，释放到大气中的碳每吨至少造成165元的损失,中国森林资源活立木总蓄积量是12510,8,m,3,。,由于需要230,kg,碳来生产1,m,3,木材,，,全部活立木共贮存着约28.810,8,t,碳。按每吨碳165元计算，则此储存量价值475210,8,元。,中国目前草原覆盖面积是40010,4,km,2,，,可以固定大约5.210,12,t,碳，价值约85.810,8,元。,6.控制污染,天然植被，特别是森林，能够通过吸收污染物而净化空气和水。要生产1,kg,的干物质，需要过滤3110,m,3,的空气,能够从大气中去掉的有毒气体有二氧化硫、氟化氢、氯和氨,都市森林每年每公顷能吸收30006000,kg,的二氧化硫。每公顷都市阔叶林有400,t,树叶，每年能吸收3002000,kg,的氟和氟化物，以及30005000,kg,的氯,6.控制污染,沉降烟尘（拦截、沉淀、增加湿度）,杉、松和栎木林每年每公顷的截尘能力分别为3200，3440和6800,t,更新的研究（1998,）,估计每年与环境污染有关的损失约为98610,8,元,7.娱乐与旅游,1994年，中国自然保护区的全部旅游收入为300500万元,1995年，中国森林公园接待了总共6090万旅客，直接收入为5.2110,8,元,1998年的103010,8,元,狩猎场,观鸟活动,8.可更新能源,薪柴和木炭,提高发电效率,问题十六、为什么能够提高发电效率？,8.森林具有调节水量的作用,森林覆盖与旱季河流水流量的关系,减少泥沙淤积,8.森林可以提高发电效率,河流水流量与发电效率的关系图,森林覆盖至少可使水力发电的效率提高10%30%,8.森林对发电的贡献,发电量每年4340亿,kW/h,如果用20%这个中等水平的森林潜在作用计算,森林相当于贡献了每年868亿,kW/h,的电力，相当于价值,每年434亿元,（每,kW/h,0.5,元计）,9.教育和科学价值,以大自然为主题的书籍、电视,用于自然方面的教育每年数10亿美元,生态观察,增加人类的知识、丰富人的经历,10.环境监测和预警价值,有些物种可以提供早期预警信息，减少昂贵的设备和大规模破坏带来的损失,苔藓,水生生物,11.备择价值,新药的发明,食品：de-Coffee,用于扩增DNA的多聚酶链式反应（PCR）技术是数十亿美元生物技术产业的最重要工具之一。其中基础的高温下稳定的酶最初是从黄石公园天然温泉特有的一种细菌中获得的,12.种间关系,问题十七：种间关系为什么有价值？,物种之间的生态交互作用是生态系统自我更新和维持能力的基础,授粉或传播种子的媒介动物,控制病虫害的天敌动物,分解枯枝落叶，加速土壤营养循环的动物,12.种间关系,农作物和昆虫授粉,More than 75%of the major world crops and 80%of all flowering plant species rely on animal pollinators,Of the hundred or so animal-pollinated crops which make up most of the worlds food supply,15%are pollinated by domestic bees,while at least 80%are pollinated by wild bee species and other wildlife,Approximately 73%of the worlds cultivated crops,such as cashews,squash,mangoes,cocoa,cranberries and blueberries,are pollinated by some variety of bees,19%by flies,6.5%by bats,5%by wasps,5%by beetles,4%by birds,and 4%by butterflies and moths,12.种间关系,农作物和昆虫授粉,there are an estimated 25,000 bee species,the total number of pollinators probably exceeds 40,000 species,Services that are provided by native pollinators(non-honeybee species)are estimated to be worth US$4.1 billion a year to United States agriculture alone,The value of the annual global contribution of pollinators to the major pollinator-dependant crops is estimated to exceed US$54 billion,13.存在价值,关注野生动植物,私人捐助,政府投资,科研、教育，种间关系、备择和存在价值等还未计在内,伦理上的考虑,每个物种都有生存的权利,所有物种是相互依存的,人类必须生活在于其他物种相同的生态学限度内,人类有责任充当地球的管家,对人类生活和人类多样性的尊重与对生物多样性的尊重兼容,自然精神和美学价值胜过其经济价值,确定生物的起源需要生物多样性,所有物种都有自身的价值和存在的意义，人类无权贬低它们,超越价值：生物多样性与思想自由,自然界是人类体验自由（这也是一种精神环境）的能力中不可或缺的一部分。这一观点将改变我们对待自然环境的方式，也关乎今后生物多样性长期存在的前景。,问题十八、一个或几个世纪之后,的世界是个什么样子？,在世界上只有单一的作物和农场呈现在地平线上，间或有一些萎缩的自然保护区（其中半数要靠灌溉来维持，有一半是作为城市的主题公园而存在），城市相互包围着，文化和社会被琐事和强制的管理所控制，所有生命都是普遍相同的且由人为技术所造就。,物种和空间的多样化和丰富性、山林间的一小块一小块的农田、仍然神秘的自然保护区和广大美丽的农田、星罗棋布的自我维持的城市以及丰富的人与传统的结合，各种事物都以一个内部相互关联的系统支持着。,