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1、专题二 生物多样性与环境,生物多样性（biodiversity）,Norse et al.（1986）-生物多样性体现在多个层次上。Wilson（1992）-生物多样性就是生命形式的多样性。孙儒泳（2001）-生物多样性一般是指地球上生命的所有变异。在生物多样性公约（Convention on Biological Diversity，1992）里，生物多样性的定义是所有来源的活的生物体中变异性，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成生态综合体；这包括物种内、物种之间和生态系统的多样性,生物多样性（biodiversity）指生命有机体的种类和变异性及其与环境形成的生态复合体以及与
2、此相关的各种生态过程的综合，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。-蒋志刚保护生物学（1997）,Part 生物多样性的类型,一、遗传多样性 遗传多样性：是指生物种内不同群体之间或同一群体内不同个体之间的遗传变异的总和。遗传多样性是生物多样性的内在形式二、物种多样性 物种多样性是生物多样性在物种上的表现形式，反映了地球上生物有机体的复杂性。物种多样性是生物多样性的核心内容,种数：有记载 141万种 估计 500万种,全球主要生物类群的物种数,生物类群已描述的物种数（万种）估计存在的物种数（万种）病毒 0.4 40细菌 0.4 100真菌 7.2 15
3、0原生动物 4.0 20藻类 4.0 40高等植物 27.0 32线虫 2.5 40甲壳动物 4.0 15蜘蛛类 7.5 75昆虫 95.0 800软体动物 7.0 50脊椎动物 4.5 5其他 11.5 25 总计 175.0 1362,概述 1 植 物,植物与动物的区别,主要植物类群,植物界,藻类植物菌类植物地衣植物苔藓植物蕨类植物裸子植物被子植物,能够通过光合作用制造其所需要的食物的生物的总称,藻类植物,菌类植物,地衣植物,真菌和藻类共生的一类特殊植物无根、茎、叶的分化能生活在各种环境中被称为“植物界的拓荒先锋”,苔藓植物,蕨类植物,蕨菜与蕨根粉,界：植物界 Plantae 门：蕨类植物
4、门 Pteridophyta 纲：真蕨纲 Pteridopsida 目：水龙骨目 Polypodiales 科：凤尾蕨科 Pteridaceae 属：蕨菜属蕨菜又叫拳头菜、猫爪、龙头菜。学名:Pteridium aquilinum(Linn.)Kuhn var.latiusculum(Desv.)Underw.ex Heller，喜生于浅山区向阳地块，多分布于稀疏针阔混交林。其食用部分是未展开的幼嫩叶芽。,裸子植物,被子植物,单子叶植物：种子具一枚子叶叶片具平行脉花多是3基数,双子叶植物：种子具两枚子叶叶片具网状脉花多是4或5基数,主要植物类群,植物界,孢子植物（隐花植物）,种子植物（显花植物
5、）,藻类植物菌类植物地衣植物苔藓植物蕨类植物,裸子植物被子植物,低等植物（无胚）,高等植物（有胚）,概述 2 动 物,动物是一种没有细胞壁和质体的真核细胞或由这些真核细胞组成的、异养的、并且有特殊的摄食器官，主动摄食，在其生活过程中，有明显的空间位移的生物。,主要动物类群,动物界,原生动物门海绵动物门腔肠动物门扁形动物门线形动物门环节动物门软体动物门节肢动物门棘皮动物门脊索动物门,头索动物亚门尾索动物亚门脊椎动物亚门,圆口纲鱼纲两栖纲爬行纲鸟纲哺乳纲,动物界大约有150万种,整个身体仅仅由一个细胞组成,原生动物门,变形虫,草履虫,最原始最低等的多细胞动物。体壁由二层细胞组成，其间为中胶层。有中
6、央腔。雌雄同体（也有异体），异体受精。,海绵动物门,多孔红海绵（Hymeniacidon sanguinea）,腔肠动物门,真正后生动物的开始。辐射对称：水螅型（圆桶型，口向上）、水母型（伞型，口向下）网状神经系统水螅纲、水母纲、珊瑚纲,水螅,水母,海葵,扁形动物门,扁形动物体型为两侧对称背腹扁平具三胚层无体腔。,涡虫,血吸虫,线形动物门,为寄生种类或自由生活与寄生生活兼有的种类。体型多为长筒形，两侧对称，三胚层。体表有角质膜。具原体腔（假体腔）。,环节动物门,环节动物为两侧对称，三胚层，身体分为体节（同律分节），具真体腔。,长枪乌贼,大红蜗牛,虎斑宝贝,软体动物门,本门动物身体柔软左右对称不
7、分节具石灰质贝壳,节肢动物门,占动物总数的85，群体大。异律分节身体分部：头、胸、腹具分节的附肢（感觉、口器、运动、呼吸、生殖）发达坚硬的外骨骼强有力的横纹肌真体腔退化，血液无色,蜈蚣,长金蜘蛛,棉蝗虫,雌蟹,雄蟹,棘皮动物门,棘皮动物体型为辐射对称。体腔发达,体腔的一部分形成独有的水管系统，另一部分形成围血系统。,脊索动物门,特征 具脊索 具背神经管 具鳃裂,分类 头索动物亚门 尾索动物亚门 脊椎动物亚门,脊椎动物亚门 Vertebrata,明显的头部。N管分化为脑和脊髓。脊柱代替脊索。（除圆口类外）具有上下颌。完善的循环系统：1房1室2房2室。6纲：圆口纲、鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳
8、纲。,鱼纲 Pisces,两栖纲 Amphibia,中国林蛙 Rana temporaria,饰纹姬蛙(Microhylaornata),大鲵,爬行纲 Reptilia,扬子鳄,鸟纲,哺乳纲 Mammalia,地球上的物种并不是均匀分布的。生物多样性特丰富国家：地处或拥有大面积的热带、亚热带地区，占有全世界最高比例物种多样性的一些国家。,12个生物多样性特丰富国家：包括巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚、马来西亚。这些国家拥有全世界60%70%以上的生物多样性，对全球生物多样性的生存和保护起着关键作用。,世界与中国主要生物类群 已定名物
9、种数的比较,中国生物多样性关键地区（国家环境保护局，1998）,陆地(11个）湿地（3个）海洋（3个）横断山南段（藏东南、滇西北、川西南）沿海滩涂湿地 闽江口外南澳岛海区 岷山横断山北段（川西北）东北松嫩三江平原湿地 渤海海峡及渤海海区新、青、藏交界处高原地区 长江下游湖区 舟山南麂海区滇南西双版纳地区湘、黔、川、鄂边境山地海南岛中西南部山地桂西南石灰岩地区浙、闽、赣交界地区秦岭山地伊犁西段天山山地长白山地,物种多样性规律：就进化时间而言，物种多样性的总趋势是逐渐增加的。随着纬度的降低，大多数陆生动物和植物物种多样性有明显增加的趋势。但是，也有个别生物类群例外，如企鹅和海豹的种类在极地最多。随
10、着山体海拔升高，鸟类、微管植物的多样性表现出降低的趋势。物种多样性随水体深度而减少。,三、生态系统多样性 生物圈内物种集合的空间多样性，包括生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。生态系统多样性是维持物种多样性和遗传多样性的保证。,生态系统的分布规律：纬向地带性，即自低纬度的赤道向高纬度的两极依次出现热带雨林、常绿阔叶林、落叶阔叶林、草原、北方针叶林和苔原等；经向地带性，即自沿海区域向大陆腹地依次出现森林、草原和荒漠等生态系统类型；垂直地带性，即随着海拔高度的增加，依次出现朝向极地的各种生态系统类型。,中国生态系统的类型与分布,热带雨林,亚热带常绿
11、阔叶林,温带落叶阔叶林,针叶林,热带草原,温带草原,冻原,荒漠,海洋生态系统淡水生态系统农田生态系统湿地生态系统,陆地生态系统森林生态系统草地生态系统城市生态系统,Part 生物多样性的价值,1993年，联合国环境规划署（UNEP）组织专家编写的生物多样性国情研究指南中，将生物多样性价值划分为5种类型，即：（1）具显著实物形式的直接价值；（2）无显著实物形式的直接价值；（3）间接价值；（4）选择价值；（5）消极价值。,中国生物多样性国情研究报告的价值分类系统,直接价值,A.大约80%的世界人口仍主要依赖从植物中获得的各种药材（Farnsworth,1988)。在亚马孙河流域有2000多种动植物
12、被作为药用，在中国，能够入药的物种多达5000多种。B.木材和动物粪便提供了尼泊尔，坦桑尼亚和马拉维主要能源需求的90%和其它一些国家的80%（Pearce,1987)。C.在偏僻地区生活的居民的蛋白质主要来源于狩猎野生动物。在非洲加纳，大约75%的人口的蛋白质来源为动物，包括各种鱼类、昆虫和蜗牛。D.木材、鱼类、动物的毛皮、麝香、鹿茸、蜂蜜、橡胶、树脂、水果、染料,可见，生物多样性是人类赖以生存和社会可持续发展的物质基础之一，生物多样性保护不仅能对当代产生最大的持续利益，而且还能造福于子孙后代。1992年在巴西举行的联合国环境与发展大会，包括中国在内的155个国家共同签署生物多样性公约。开展
13、生物多样性研究和保护已经成为各国政府及社会各界有识之士共同关注的主要问题。,Part 生物多样性的丧失 及原因,物种受威胁等级的划分,(1)灭绝种：一个物种在野外肯定有50年没有被发现。(2)濒危种：随时可灭绝的种类，包括数量和栖息地面积 的减少都可引起灭绝。(3)易危种：如果致危因素继续存在，很快可成为濒危种 的类群。(4)稀有种：指数量很少的种，但现在还不属濒危种。(5)未定种：无法确定是否属于灭绝种、濒危种、易危种 还是稀有种。,世界上的濒危物种数量,例1：哺乳类一般认为脊椎动物物种的平均生存期为500万年，比较低的估计值也有20万年。如果将地球上目前生存的4000种哺乳类按20万年平均
14、生存期计算，那么，应当是每50年灭绝一种哺乳类。但是，在过去的400年中，全世界的哺乳类共灭绝58种，平均每7年灭绝1种。而在本世纪内则灭绝23种哺乳类，平均每4年灭绝1种。,例2：鸟类世界鸟类区系研究结果表明，在世界上的9000多种鸟类中，约1000种（占11%）不同程度地受到灭绝的威胁。而1978年才只有290种鸟类受到威胁。,生物多样性丧失的原因,1.生境丧失 地球表面的40%区域被人类开发作为农业、城市、公路和水库。,2.植被面积大量缩减 至80年代初，全球41%的热带雨林已经消失。统计资料表明，人类目前对热带雨林的破坏仍以大约每分钟47ha的速度进行着，照此下去，热带雨林将在50年内
15、消失。,3.过度捕杀 大型动物被人类的大批捕杀而灭绝：在澳大利亚和北美洲，自人类定居以来，74%86%体重在44千克以上的大型动物由于人类狩猎而灭绝。,4.人工生态系统取代自然生态系统 人工生态系统仅仅由单一或少数几个物种组成，如农作物种植、人工造林，遗传多样性和变异性降低，系统内的生物存在着潜在的威胁。在人工生态系统中，一种新的病菌或捕食者可能导致一个物种的灭绝。,5.污染 如现代工业所排出的废气使大气中的二氧化碳含量迅速增高，导致全球性的温室效应。气温的升高往往使陆地沙漠化扩大，生态系统失调，自然环境恶化，从而使一些物种失去原有的生存条件而灭绝。,Part 生物入侵,物种从自然分布地区（可
16、以是其他国家和中国的其他地区）通过有意或无意的人类活动而被引入，在当地的自然或人造生态系统中形成了自我再生能力，给当地的生态系统或景观造成了明显的损害或影响。这种现象称为“生物入侵”。,一、生物入侵,外来入侵物种是指对生态系统、生境、物种及人类健康带来威胁的外来种。外来入侵物种不仅威胁本地的生物多样性，引起物种的消失与灭绝，而且瓦解生态系统功能。,外来入侵物种,2003年3月6日，国家环保总局公布了首批入侵中国的外来物种名单：植物名称薇甘菊、空心莲子草、互花米草、飞机草、凤眼莲(水葫芦)、紫茎泽兰、豚草、毒麦和假高粱 动物名称福寿螺、牛蛙、蔗扁蛾、湿地松粉蚧、强大小蠹、美洲白蛾和非洲大蜗牛,二
17、、铁证如山：我国生物入侵状况,农业部最新统计显示，目前入侵我国的外来生物已达400 余种。在国际自然保护联盟（IUCN）公布的全球100 种最具威胁的外来生物中，中国已经有50 余种。近十年来，新入侵我国的外来入侵生物至少有20 余种，平均每年递增种。我国已经成为遭受外来入侵生物危害最严重的国家之一，面临的防治形势越来越严峻。,目前约有36 种有害植物入侵到北京，大多数原产北美、南美、欧洲、亚洲和西亚，90为一至二年生的草本植物，其特点是秋季繁殖最强，传播迅速快，大面积扩散，对农田、果园、林业危害严重。北京入侵较为严重的植物包括三裂叶豚草、豚草、意大利苍耳、毒麦等。,北京遭36 种外来有害生物
18、入侵,作为我国重要植物资源库和物种基因库的三峡库区目前正遭受以紫茎泽兰为代表的53种外来有害生物入侵，在威胁着库区本土生物发展的同时，对库区的生物种群结构、水土流失控制、土壤营养循环、生物多样性造成严重影响。,三峡库区遭受53 种外来有害生物入侵,我国发现的400余种外来入侵生物中，海南省有200多种，成为我国外来生物入侵与危害最为严重的地区之一。1993年至今的10多年间，海南省外来有害生物以美洲斑潜蝇、水椰八角铁甲、蔗扁蛾、椰心叶甲、香蕉枯萎病危害为甚。2002年海南发现椰心叶甲疫情以来，受害的椰子树、大王棕等11种棕榈科植物达182.54万株，棕榈产业每年损失1.5亿元，至今未得到有效控
19、制。,海南频遭200 多种外来生物入侵,（1）浙江省（8种）植物：空心莲子草、豚草、毒麦、凤眼莲（水葫芦）和假高粱动物：蔗扁蛾、福寿螺和牛蛙（2）山东省（15种）豚草、凤眼莲、车前属、大米草、美国白蛾等（3）广东省（7种）植物：薇甘菊（珠江三角洲所独有）、空心莲子草、互花米草、飞机草、凤眼莲（水葫芦）动物：福寿螺和牛蛙,各省的外来入侵生物,1、祸起福寿螺-水稻杀手,2、生态杀手：加拿大一枝黄花,凤眼莲俗称“水葫芦”，原产南美，1901年作为花卉引入我国。水葫芦繁殖快，有净化水质的作用，20世纪50-60年代还作为猪饲料推广。现在猪不吃这种饲料了，水体的富营养化又促成了水葫芦的疯狂繁殖，成片聚集
20、的“绿岛”不仅堵塞河道，影响通航，更严重的是它们已成了破坏江河生态平衡的罪魁祸首。,3、疯长的凤眼莲,遭水葫芦侵害的江南水乡,我国最初从英美引进 大米草，目的是为了保护沿海滩涂。也发挥了一定作用，功不可没。但近年来它在沿海地区疯狂扩张，覆盖面积越来越大，已经到了难以控制的局面。危害：疯长的大米草与沿海滩涂本地植物竞争生长空间，致使大片红树林消亡。大米草还破坏了近海生物的栖息环境，影响海水交换能力，导致水质下降并引起赤潮，堵塞航道，大量的沿海生物窒息死亡。,大米草（互花米草）,豚草被誉为“毒草”，原产北美，属菊科一年生草本植物入侵：此种植物是20世纪30年代由日军的马料中带入，另一说法是当年侵华
21、日军用此种植物给坦克作伪装时带入。危害：除对本地生物多样性构成威胁外，（1）花粉是人类花粉病的主要病原之一；（2）侵入农田，导致作物减产；（3）释放多种化感物质，对禾本科、菊科等植物有抑制、排斥作用。,豚草入侵,空心莲子草俗称水花生，原产巴西，于20世纪30年代传入我国上海及华东一带，后逸为野生，繁殖能力强，很难根除。,空心莲子草,欧洲鳗 Europeaneel,克氏螯虾(Procambius Clarkii),鳙（Aristichthys Nobilis）,美洲斑潜蝇(Liriomyza sativae),食人鱼,“搭便车或偷渡”随交通工具侵入 海洋垃圾 旅游者带入通过周边地区自然传入紫茎泽
22、兰随人类的建设过程传入军队的转移,三、引入路径,入侵途径之一无意引进43.9%或自然进入（3.1%）,作为牧草或饲料空心莲子草作为观赏物种马樱丹作为药用植物洋金花为恢复植被和进行城市绿化大米草作为食物西番莲（鸡蛋果）植物园引种,入侵途径之二有意引进39.6%,据了解，世界许多国家因外来物种入侵造成的经济损失都很惊人，美国每年损失1500亿美元，印度每年损失1300亿美元，南非损失800亿美元。,四、外来入侵物种引起的经济损失,泛滥于西南部的外来植物紫茎泽兰含有毒素，马、羊食后引发气喘病，曾使四川凉山的羊减产6万多头，损失2100多万元；作为猪饲料引进的水葫芦在沿江一带疯长，上海2001年用于打
23、捞水葫芦的费用超过6000万元，浙江年打捞费1000万元，全国年打捞成本达1亿元；空心莲子草每年给黄河以南地区造成6亿元的经济损失,生物入侵给中国带来的经济损失,外来入侵物种每年对中国国民经济有关行业造成直接经济损失共计198.59亿元。以物种论，美洲斑潜蝇、豚草、褐家鼠、烟粉虱、温室白粉虱、紫茎泽兰造成损失均在10亿元以上，是危害中国国民经济的主要外来入侵物种。,排挤本土物种，降低生物多样性生态适应能力强，繁殖能力强，传播能力强的优势，疯狂占据本地物种的生态位，排挤本地种。,五、生物入侵主要危害,有相当一部分入侵种，可以产生并释放抑制素。三裂蟛蜞菊，可释放倍半萜内酯及甾醇等化感物质，这些化感
24、物质，抑制了其他植物的生长，而自身成片生长。,影响其他生物生长与生存,三裂蟛蜞菊,加强宣传，提高认识加强法制，制定专门法加强监管，建立预警体系 加强合作，共同研究采取行动，群防群治提倡使用当地物种,六、防止生物入侵对策,我国已经签署的“生物多样性公约”第 8 条规定：必须预防和控制外来入侵物种对生物多样性的影响。2003年3月1日起，经修订的“中华人民共和国农业法”开始施行。该法第六十四条第一款规定：“从境外引进生物物种资源应当依法进行登记或者审批，并采取相应安全控制措施。”,预防与控制“生物入侵”,Part 生物多样性的保护,一、生物多样性保护的目标 以不减少遗传多样性和物种多样性，不破坏生
25、境和生态系统的方式，来保护和利用资源，以保证生物多样性的持续发展。,二、生物多样性保护的对策1.生物多样性的就地保护2.生物多样性的迁地保护3.新技术的作用4.完善生物多样性保护的法律体系5.公众的作用,1.生物多样性的就地保护,就地保护是生物多样性保护的最有效的措施。,就地保护在原来生境中对濒危动植物实施 保护。由于自然选择的择优汰劣作用，能 保持野生状态下物种的活力，因此，就地 保护是将物种作为生物圈中的一个有生存 力的物种进行保护，是最有效的保护。,自然保护区（Nature Reserves）：通过立法以达到保护某种自然资源或具有特殊意义景观环境的特定区域。国家公园（National P
26、ark）：保护自然景观、野生动物及其生态环境的区域。区内允许适当的娱乐休闲或旅游活动，但是禁止狩猎等破坏活动。,保护区内部 功能分区,2.生物多样性的迁地保护,迁地保护：是指将濒危动植物迁移到人工环境中或易地实施保护。当物种丧失在野生环境中生存的能力，在野生状态下即将灭绝时，迁地保护无疑提供了最后一套保护方案。目前，近3000种鸟兽类只有在迁地保护下才能生存。这些物种只有在维持野生种群的同时维持一个人工保护的迁地种群，才能保证物种不会灭绝。如麋鹿、加州秃鹫、黑足鼬等，曾分布在美国与加拿大交接地带，都是迁地保护成功的实例。,动物园、水族馆和植物园都是展示、保存、繁育动植物的场所。既是物种迁地保护的地方，又是对公众进行生物多样性和自然保护教育的基地。,基因资源库和种子库：基因资源库（Genome resource bank）：将生物组织和细胞、孢粉、动物的精液、卵子和胚胎以冷冻储存（-196的液氮环境中）或以培养液长期保存的场所。,3.新技术的作用,4.完善生物多样性保护的法律体系,5.公众的作用,
