《生物多样性论》word版.docx

生物多样性董永然 学号：2013013105【摘 要】生物多样性的研究随着人们对生命科学的认知的加强而逐渐加强，我们逐渐了解到生物多样性对整个生态系统起到了非常重要的作用。本文从形成生物多样性的生态学基础、生物多样性对生态系统的作用、保护生物多样性的重要意义以及如何保护生物多样性这四方面出发，详细介绍了有关生物多样性的有关内容。【关键词】生物多样性 生态系统 意义 对策 生物多样性是指生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性，它包括植物、动物和微生物的所有种及其组成的群落和生态系统。生物多样性可以分为遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。遗传多样性是指地球上生物个体中所包含的遗传信息的总和；物种多样性指的是地球上生物有机体的多样化；生态系统多样性涉及的是生物圈中生物群落、生境与生态过程的多样化。那么，生物多样性到底是如何形成的呢？一 形成生物多样性的生态学基础 有关生物多样性形成机制的假说,国外以Jeffries提出的观点较全面。Jeffries认为生物多样性的形成主要受3类生态因子的制约:(1)主因子,即地理和自然因子,这是一些大尺度的全球或区域的物理影响因子。这类因子又可分为4种,即历史和年龄(生态系统形成的时间越古老,生物多样性就越高)、梯度(生物多样性随环境梯度,即纬度、海拔、深度、干旱度和盐度等的变化而变化)、面积(生物多样性随面积的增加而增加)、隔离(又可称岛屿化,生物多样性随隔离的增加而降低);(2)区域或较小尺度的生态学模板,又可分为4种,即生产力(全球尺度上,生物多样性随生产力的增加而增加;但在局地,生产力的增加或降低通常会降低生物多样性)、无量纲格局(指与种群多度有关的食物网的一致性、物种丰富度格局等)、生境异质性与镶嵌性(生境种类越多,物种多样性越高)、生境架构(生物多样性随自然生境架构复杂性的增加而增加);(3)相互作用的内部因子,又可分为4种,即演替、种间作用、干扰和散布与拓居1。 由该假说可知，生物多样性的形成与物种及生境有关。 首先，因为有了物种，才有了基因库，物种的多样性也为基因的多样性提供了条件；有了物种，才有了生态位，生态位主要是指在自然生态系统中一个种群在时间、空间上的位置及与其相关种群之间的功能关系，物种间的种间关系如种间协作、互惠共生、物种共存、竞争和捕食等对生物多样性也有影响。种间协作可以改善环境和提高幼年个体的补充与更新,从而减少死亡率和促进定居(或萌发);并且,物种共存对维持物种多样性具有重要作用。互惠和共生可以增加那些通常在高自然干扰、胁迫或捕食者等条件下难于生存的种类,从而增加群落的物种多样性，进而促进生物多样性。 另外，生境的多样性也对生物多样性有影响。生境不同，那么物种的丰富度、均匀度和多度也不同，物种组成和物种间相互关系也不同，从而形成多样的生态系统，生态系统多样性也会促进生物多样性。二 生物多样性对生态系统的作用 有关生物多样性如何影响生态系统的过程与功能的假说主要有以下6种:(1)多样性_稳定性假说:MacArthe首次提出了群落的物种多样性和稳定性的关系,他认为随物种数的增加,生态系统的生产力和恢复干扰的能力均增强。Elton也提出了相似的假说。(2)铆钉假说:Ehrlich和Ehrlich将一个生态系统中的物种比作一架飞机上的铆钉,每个物种对生态系统的功能均有贡献,物种(铆钉)的丢失超过一定的限度将导致系统(飞机)突然的灾难性的崩溃。因为许多物种可能是冗余的,所以少量物种的灭绝可能不影响生态系统总的功能,这表明了物种丰富度和生态系统功能之间的非线性关系。(3)冗余种假说： Lawton和Brown认为生态系统中的物种可被划归不同的“功能群”来考虑,有一些物种在其它相邻物种灭绝后,有一定的延伸其功能进行补偿的能力。需要一个最小的多样性来维持生态系统的功能,除此之外的大多数物种是冗余的,也就是说物种丰富度对生态系统功能并不非常重要。(4)“特异性假说”Lawton认为生态系统的功能随多样性的改变而改变,因单个物种的地位是复杂和变化的,所以这种改变的程度和方向均是不可预测的。(5)“零假说”Vitousek和Hoope Lawton认为生态系统的功能与物种的丢失和增加无关。(6)多样性_可持续性假说:Tilman等认为由于多样性高的生态系统中营养物的丢失会降低,故生态系统中土壤营养元素循环和土壤肥力的可持续性与多样性程度密切相关2。 通过对以上假说，我们可以得出以下几点： 第一是生物多样性对生态系统的稳定性的影响。因为在生态系统中，组成成分较多，那么如果某一物种的数量突然减少，该物种可以由该营养级的其他物种取代，这样不会影响生态系统的正常生命活动，从而维持生态系统的稳定性。所以说生物多样性的增加可以加强生态系统的稳定性。 第二是生物多样性对生态系统生产力的影响。生物多样性的变化对生态系统生产力的影响可能有三种不同的结果:(1)物种的丢失对生态系统的功能有微小的影响或没有影响。这可能主要是由于剩余物种的增长补偿了物种丢失的作用。Hooper认为需区分由物种组成不同而造成的生产力增加和由物种丰富度的增加及互补所产生的生产力增加。故他采用功能群代替物种来考察丰富度生态系统功能的影响。他根据植物不同的生长型、表型及根的深度、凋落物CN等特征将草地上的植物分为:早季的一年生杂草(E);晚季的一年生杂草(L);多年生丛生杂草(P)及固氮植物四种功能型(N)。实验的结果说明,更多样化并不意味着更高的生物生产力。在影响生态系统的过程方面,物种的组成至少与多样性有同样重要的作用。(2)随多样性的升高,生态系统的生产力降低。在对纽约弃耕地的研究中,平均生产力随多样性的升高而降低。Silvertown等的研究也表明,植物地上部分的现存生物量随多样性升高而降低。(3)随物种多样性的增加,生态系统的生产力提高。支持该结论的实验证据较多,例如,Naeem巧妙地利用受控的“生态箱”,分别用9、15和31个物种组成一个多营养级的群落,低物种数的群落作为高物种数群落的子集,模拟自然生态系统中各营养级上的物种均匀丢失的结果。他在实验过程中测定了5个生态系统过程:群落的呼吸;分解;营养物的存留;植物的生产力及群落对水的存留。实验的结果表明:群落的呼吸和植物生产力与多样性有密切的关系。这是第一次在受控的条件下说明生物多样性的丢失与遗传资源的丢失、生产力的丢失、生态系统对干扰缓冲能力的丢失以及美学和商业价值的丢失一样,能够改变或损害生态系统所能提供的“服务”3。 第三是生物多样性对生态系统的可持续性的影响。生物多样性对生态系统的物质循环有影响,同时影响了生态系统中元素循环和土壤肥力的可持续性。Tilman等的多样性_可持续性假说认为土壤元素循环即土壤肥沃程度的可持续性依赖于生物多样性。三 保护生物多样性的意义 生物多样性的价值包括直接价值、间接价值和潜在价值。被直接用作食物 、 药物 、 能源和工业原料等所表现出来的价值称做生物多样性的直接价值，它包括消费使用价值和生产使用价值。生物多样性的间接价值主要包括：植物通过光合作用将太阳能储藏起来, 从而形成食物链中能量流的来源， 为绝大多数物种的生存提供能量基础；保护水源，维持水体的自然循环，减弱旱涝；调节气候，森林消失不仅对局部，而且对全球的气候都会产生影响， 对农业生产和生态环境造成不良后果；防止水土流失，减轻泥石流滑坡等自然灾害； 吸收和分解环境中的有机废物、农药和其他污染物；为人类身心健康提供良好的生活和娱乐环境。正是生物多样性的这两种价值给我们带来了很大的好处。 (一)、生物多样性为我们提供了食物、纤维、木材、药材和多种工业原料。 我们的食物全部来源于自然界, 维持生物多样性, 食物品种会不断丰富。 人民的生活质量会不断提高。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, 野生动物的肉制品在人们食物中占据了所需蛋白质的很高比例。 (二)、生物多样性还为人类提供多种多样的工业原料, 如木材、纤维、橡胶等。 甚至能源石油、煤、天然气等也是由古代森林所储藏的几百万年前的日光能所提供。 木材是一些发展中国家的重要出口产品, 全世界每年的木材产值在750 亿美元以上。 现代工业生产还需要开发更多新的生物资源, 以提供原料和新型能源。 (三)、生物多样性还在保持土壤肥力、保证水质以及调节气候等方面发挥了重要作用。 黄河流域曾是我们中华民族的摇篮。 几千年以前, 那里还是一片十分富饶的土地, 树木林立, 百花芬芳, 各种野生动物四处出没。 但由于长期的战争及人类过度地开发利用, 这里已变成生物多样性十分贫乏的地区, 到处是黄土荒坡, 遇到刮风的天气便是飞沙走石,沙漠化现象十分严重。 近年来由于人工植树, 大搞“ 三北防护林”工程, 生物多样性得到了一定程度的恢复, 沙漠化进程得到了抑制, 森林覆盖率逐年上升, 环境不断得到改善。受自然植被覆盖和凋落层保护的优质土壤可保持肥力、防止危险滑坡、保护海岸和河岸以及防止淤积作用。 有树木的农田很大程度上使土壤的冲刷危害大幅减少, 有利于保持土壤的完整性和最小的侵蚀量。 (四)、生物多样性在大气层成分、地球表面温度、地表沉积层氧化还原电位以及 PH 值等方面的调控发挥着重要作用。例如, 现在地球大气层中的氧气含量为 21%, 供给我们自由呼吸, 这主要应归功于植物的光合作用。 在地球早期, 大气中氧气的含量要低很多。 据科学家估计, 假如断绝了植物的光合作用, 那么大气层中的氧气, 将会由于氧化反应在数千年内消耗殆尽。 (五)、生物多样性的维持, 将有益于一些珍稀濒危物种的保存。 我们都知道, 任何一个物种一旦灭绝, 便永远不可能再生。 今天仍生存在我们地球上的物种, 尤其是那些处于灭绝边缘的濒危物种, 一旦消失了, 那么人类将永远丧失这些宝贵的生物资源。 而保护生物多样性, 特别是保护濒危物种,对于人类后代, 对科学事业都具有重大的战略意义。 (六)、生物遗传多样性为人类提供了大量的基因资源。 每一个物种或品种在遗传组织上都可能是唯一的, 即使是一草一木也应该珍惜。 谁能在若干年前就想到中药天花粉的蛋白质不仅能治愈绒毛膜皮癌, 而且还是治疗艾滋病的良药?人类未来还会面临各种各样意想不到的挑战, 那些现在看来毫无用处, 微不足道的生物, 也许将来某一天却能帮助人类免于饥荒, 祛除疾病而继续生存下去。 (七)、 生物多样性对人类健康也有很大贡献。 在科学技术发达的今天, 人们的医疗保健在很大程度上仍依赖于生物。 大约 80%的世界人口仍主要依赖从植物中获得的各种药材。 中国有记载的药用植物就有 5000 多种, 其中 1700种为常用药物。 相当多的陆生动物也是医药来源, 如蜂毒可以治疗关节炎, 某些蛇毒能控制高血压, 斑蝥素可以治疗某些癌症。 目前, 已知的具有抗癌潜力的海洋生物有 500余种, 但被人们研究应用的仅是其中极少一部分4。 现在我们还不能确定生态系统的潜在价值，但是可以确定的是，它的价值不管是直接价值还是间接价值还是潜在价值都是非常重要的，所以保护生物多样性的重要意义是显而易见的。四 如何保护生物多样性 保护生物多样性之前我们需要清除现在生物多样性面临的威胁：(一)、过度掠取即掠取速度超过了一个种群繁殖更新的速度。当该物种受到法律保护时，这种掠取就成了偷猎，历史上不少大型动物就是因此而绝灭的。现在仍有不少生物因此而濒危，如虎、象、犀牛等。(二)、栖息地丧失这通常是指多样性极其丰富的自然生态系统向多样性极其单调的农业生态系统转变。一个地区自然植被面积的陡然下降，常导致生物栖息地被隔离开来，形成一个个孤立的生态环境，限制了种内基因的交流，遗传多样性因此丧失一部分，该种群对疾病、猎捕以及偶发灾变的抵抗力随之下降，这样该种群就有可能走下坡路。(三)、污染 由于环境污染而导致一些物种没有了适合生存的家园，从而频临灭绝。(四)、气候变化这是又一个威胁生物生存的因素，它常与区域性植被格局的改变有关。涉及全球的二氧化碳浓度的升高、区域性厄尔尼诺效应和季风规律以及地方性火灾对北方森林、珊瑚礁、红树林、湿地等会有强烈影响。(五)、引进物种这是不容忽视的一个问题。在许多海岛上，引进植物已取代了当地土生土长的植物，这种现象称为生态入侵。引进植物已被认为是美国国家公园所面临的最大的威胁，引进鱼种使具有极高特有种的非洲裂谷一些湖泊里的土生鱼种濒临绝灭的边缘。 在人类出现以前, 物种的灭绝与物种形成一样, 是一个自然的过程, 两者之间处于一种相对的平衡状态。 有人估计, 物种自然灭绝的速度大约为每 100 年仅有 90 个物种灭绝。 人类出现以后, 尤其是近百年来, 随着人口的增长和人类活动的加剧, 物种灭绝的速度大大加快了。 目前, 生物多样性正以前所未有的高速度在丧失。 以鸟类为例, 在世界上 9000 多种鸟类中, 1978 年以前仅有 290 种鸟类不同程度地受到灭绝的威胁, 而现在这个数字则上升到 1000 多种,大约占鸟类总数的 11%。 据联合国环境计划署估计, 在未来的 2030 年之中, 地球总生物多样性的 25%将处于灭绝的危险之中。 在 19902020 年之间, 因砍伐森林而损失的物种, 可能要占世界物种总数的 525%, 即每年将损失1500050000 个物种, 或每天损失 40140 个物种5。大量的物种从地球上消失已引起了国际社会的广泛关注。那么，我们应该如何拯救这些即将走向灭绝的物种呢？ 我们有两种方法可以保护生物多样性：就地保护和易地保护。 就地保护是在野生动植物的原产地对物种实施有效保护。 是指以建立自然保护区或保护点的方式, 将有价值的自然生态系统和野生生物及其生态环境保护起来, 借用这种办法维持生态系统内的物质能量流动与生物的繁衍与进化。 在大多数情况下, 就地保护是保护生物多样性的最根本的途径。 只有在野外, 物种才能在自然群落中继续适应变化的环境进化过程。 目前, 我国各省、市、自治区都建有自然保护区, 这些保护区包括森林、草地、湿地、海洋、生物等多种类型。 通过就地保护措施, 的确保护了一大批具有重要意义的生态系统和若干珍稀濒危野生物种。 易地保护是通过人为努力, 将野生生物种的部分种群从原产地迁移到适当的地方加以人工管理和繁殖, 使其种群不断扩大。 主要方式是建立动物园、植物园及各种引种繁殖设施。 随着自然界环境状况的日益恶化, 易地保护越显示出其重要性。 对于一些濒危物种来说, 如果其野生种群数量太少, 或适合其生存的自然栖息地已被破坏殆尽, 则易地保护将成为保存这些物种的唯一手段。 例如麋鹿、加州秃鹫等的保护即是成功的例子。 我们应充分认识到易地保护的作用, 并在生物多样性的保护实践中积极有效地使用这一手段。 就地保护和易地保护是两种比较大概的方式，那么我们具体应该怎么做才能有助于保护生物多样性呢？ (一)、建立自然保护区和国家公园。从保护区的选址、设计和建立都应该考虑到生态系统的某些特性，根据实际情况来规划保护区，另外，还要避免保护区中的动植物被人类过多干扰，应该保持其正常生长发育。 (二)、建立种子库和基因资源库。将一些频临灭绝的物种的种子或者基因保存起来，通过一些科学技术繁衍该物种的后代，以拯救这些物种。 (三)、加强环境保护及生态系统的治理与恢复。将一些已经遭到破坏的地区进行生境恢复，加强对未被破坏地区的环境保护，使生物拥有一个非常适合它们生存的家园。 (四)、提高人们对生物多样性保护的认识。加大宣传力度，让更多的人知道生物多样性的现状以及保护生物多样性的重要意义,让大家明白我们必须善待地球、善待自然,不能以传统的高投入、高消耗为发展模式;不能以高消费、高享受为发展目标和推动力;不能以牺牲环境为代价,片面强调发展的速度和数量，而应该应强调人与自然的和谐,强调资源的持续利用,强调后代人享有与当代人同等的发展机会。增强环境道德观念和持续发展观念,共同维护我们惟一能够生存的地球家园,是人类应该共同追求的理想。 (五)、加强对生物多样性的研究，及时了解生物多样性的现状，并能及时的采用科学合理的方法地所遇到的问题提出解决方案。 (六)、加强生物技术在生物多样性保护中的应用。采用转基因技术把某些具有高产、抗逆等优良性状的基因导入原来不具备这些性状的生物体内,达到改良和培育新品种的目的。在这方面成功的例子不少,如在畜牧水产实践中,转基因技术为动物品种改良以及获取某些重要蛋白质提供了新途径,并已培育出转基因鱼、转基因鸡和转基因猪6,其中我国关于转基因鱼的研究已居世界领先地位。在农作物方面,我国已利用转基因技术培育出水稻、小麦、玉米及马铃薯等新品种,提高了粮食作物的产量和质量7。转基因动植物的产生丰富了生物多样性,可以满足人类日益增长的生活需求。今后还要继续加强这方面的研究和推广工作,科学合理的利用是生物多样性保护的有效策略。(七)、加强立法与执法。为保护生物资源,我国先后颁布了野生动物保护法、海洋环境保护法、水污染防治法、森林法、草原法和自然保