第15章+应用生态学（1）+21世纪的生态学挑战.ppt

21世纪生态学挑战孙儒泳北京师范大学生命科学学院,21世纪人类面临的最大生态学挑战:工业革命以来，人类的社会、经济、科学技术和人口都在迅猛地发展，人类活动的空间不断扩大，需求日益增加，为人类创造了巨大的财富。但是就在同时，人类对地球资源的消耗、环境的破坏也越来越大，即人类对地区上各种生态系统的影响越来越大。人们发现：地球环境正在全面恶化中，甚至于威胁人类自身的生存。当今，人类活动对于环境或地球生态系统的影响问题已经上升为现代生态学的焦点，而全面、充分了解各种生态系统的生态过程是科学确定环境对策的关键。,下面说几个事实：1972年6月联合国在瑞典斯德哥尔摩召开了第一次世界性人类环境会议，通过了人类环境宣言和人类环境行动计划。1992年，联合国在巴西召开了环境与发展政府首脑会议，通过了21世纪议程，签署了生物多样性公约、气候变化框架条约等，并且达成了共识走可持续发展的道路。我国政府已经签署了生物多样性公约和气候变化框架条约，并且最早制定了中国21世纪议程。1996年3月，八届全国人大第四次会议通过的国民经济和社会发展“九五”计划和2010年远景目标纲要，把可持续发展作为重要战略。,2002年8月26日-9月4日在南非约翰内斯堡举行的可持续发展世界首脑会议就可持续发展通过目标明确的行动执行计划并发表了政治宣言，推动了全球可持续发展事业进入一个新阶段。月日中国国务院总理朱镕基在会议上讲话时宣布，中国已核准联合国气候变化框架公约京都议定书。美国是世界头号排污大国，它只顾自己国家的发展，不想承担相应的义务，不执行京都议定书是极不负责任的。在可持续发展世界首脑会议（地球峰会）上，到处可以听见批评美国的声音。很多国家的政府代表、非政府组织和媒体指出，美国是世界上经济最发达的国家，却也是最大的污染国。,一、地球环境变化的主要表现1998年美国科学279(5350）:491-497刊登了美国生态学会秘书长J.Lubchenco进入环境世纪的文章介绍，提出了下列6结论：,从工业革命以来大气的二氧化碳浓度提高了30%；人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量；人类利用的地表淡水，已经超过可用总量的二分之一；近二千年来，地球上大概有四分之一的鸟类物种已经灭绝；有三分之一到二分之一的陆地面积已经被人类活动所改变；接近三分之二的海洋渔业资源已经过捕或耗尽。,根据南极冰芯中所含气泡组成测定的16万年间大气二氧化碳和温度变化的同步。（http：/www.epa,gov/globalwarming/climate/index.html),（一）大气的二氧化碳浓度与全球气候变暖,温室效应是指大气中二氧化碳和甲烷等污染物导致全球气温上升的理论。上面两图所描述的事实就支持了这个理论。因为大气中的温室气体能够吸收入射的太阳热量，但是又阻止地球热量的全部散失，从而能使地球的气温上升。大气中二氧化碳含量上升的主要原因是化石燃料的燃烧和地球表面植被的破坏。空气中二氧化碳浓度的准确测量和记录已持续近120年，这段时间里，二氧化碳水平增加，同时全球温度上升0.4-0.7。根据模型的预测，如果将大气中的二氧化碳浓度在现有水平上翻倍，气温将继续上升3.5左右。温室效应引起的影响将是深远的，如极地的冰会融化，海洋会因热而膨胀，海平面上升，最终导致全球气候的大规模变化。另外，全球变暖会引起生物的迁移，这种迁移或者是为寻求适宜的温度，或者是为适应变化的环境，或者是面临灭绝的反应。生物的这种迁移会引发热带病，生境由温带气候变成热带气候就有可能导致这类病（如疟疾）的流行(C.Harvelletal,2002,SCIENCE,296(5576):2158-2162)（鸟疟疾传染媒介Culexmosquitoes图）。,(C.Harvelletal,2002,seeSCIENCE,296(5576):2158-2162),鸟疟疾传染媒介Culexmosquitoes图。,，CO2释放量地理分布,1992年联合国政府间拟订的“气候变化框架公约”，就是第一个全面控制导致全球变暖的二氧化碳等温室气体排放的协议（蒙特利尔公约，后来的东京公约）。,彩图是NOAA(/)公布的ENSO对北半球冬季和夏季气候的影响图，影响所达的地区包括南北美洲、欧洲、澳洲和非洲的不同地区。我国东南部的周期性暖冬，还有冬夏季干旱可能与ENSO有关。ENSO周期平均是四年，变动于二到七年之间。ElNino出现的记录是1982-1983，1986-1987，1991-1992，1993-1994，1995？，1997-1998。,厄尔尼诺-南方涛动，其缩写为ENSO,是大尺度的大气-海洋现象，它在全球尺度上影响生态学系统，是当今世界关注的重大问题。,厄尔尼诺（ElNino，原含义是“基督的孩子”，因为它出现在圣诞节季节而得此名）现象是当今人类最具挑战性问题，它对于海洋生物种群造成了巨大的生态后果，例如曾经是世界海洋鱼类产量最高的秘鲁鯷鱼，其产量曾在1982-1983年由特大ElNino而崩溃。在常年中，南美西海岸海洋表面温度较低，上升流将营养物质从海底带到海洋上层。但在ElNino出现时，它阻挡了上升流，上层的营养物质供应大量减少，其影响达到大部分食物链。浮游植物初级生产力剧烈下降，上层吃浮游植物的鯷鱼及其捕食者种群生物量就大为降低。对于厄尔尼诺的预报，最初也开始于秘鲁，根据预报不仅能够减少损失，而且从调整种植水稻-棉花的面积获得好处，现在有澳大利亚，巴西,Ethiopia，印度等国家也已经从实施预报中收到利益。,（二）人工固氮的总量已经超过了天然固氮总量,1960-1997年世界氮肥消费（百万吨）,Colorado灌溉和旱作的小麦、玉米年产量的变化,大量有活性的含氮化合物进入土壤和各种水体以后对于环境产生的后果，其影响范围可能从局域卫生到全球变化，深至地下水、高达同温层。(1)水体硝酸盐（NO3）浓度对于生物是危险的，例如，它可以引起婴儿的“蓝婴病”。硝酸盐在消化道中可以转化为亚硝酸盐，当亚硝酸盐与血红蛋白相结合形成正铁血红脘,它导致红血细胞输氧功能的损失，婴儿皮肤因缺氧而呈蓝色，尤其是在眼和口部，蓝婴病即由此而得名。这种病还可能与皮肤病和一些癌有联系。硝酸盐是高溶解性的，容易从土壤淋洗出来，污染地下水和地表水，在使用化肥过多的农田区是一个严重问题，至少已经有了30余年历史。(2)流入池塘、湖泊、河流、海湾的化肥氮造成水体富氧化，藻类和蓝细菌种群大暴发，死体分解过程中大量掠夺氧，造成鱼类、贝类大规模死亡。海洋和海湾的富氧化称为赤潮，某些赤潮藻类还形成毒素，引起记忆缺失、肾脏和肝脏的疾病。造成水体富氧化和赤潮的原因，除过多的氮以外，还有磷，两者经常是共同起作用的。,（三）臭氧层和紫外辐射臭氧存在于大气上层，它吸收短波太阳辐射（特别是200-300nm范围）形成了保护地球表面免受紫外辐射的护罩。不幸的是某些物质，特别是用作喷雾器中的推进剂和空调、冰箱中的制冷剂氯氟烃（CFCs）即氟里昂，其中的氯原子，破坏臭氧分子。同温层臭氧降低50%以上，就形成所谓的臭氧空洞，它已经在两个半球的高纬度地区观察到了。紫外辐射对于人的健康、作物和自然植被是有害的。因为DNA也吸收280-320nm波长的紫外辐射，危害DNA分子，所以地球表面紫外辐射的提高将使皮肤癌病例上升。紫外辐射还危害植物的光合作用，能导致初级生产力下降。臭氧空洞威胁很大，国际社会已经通过维也纳臭氧层保护协定（1985）和蒙特利尔协议（1987），同意在20世纪末停止使用CFCs,欧洲社会则在1997年。近来也有报道预期，这个行动将使我们已经制造的危害逆转，或许在一个世纪之内，使大气臭氧回到它自然平衡水平。,南极臭氧空洞（根据NASA提供的1999年10月3日的假彩色卫星象）,（四）酸雨问题煤和石油在燃烧中产生二氧化碳和水蒸气，喷涌出氧化氮和二氧化硫到大气中。当这些气体溶于雨滴中时转变为酸，导致酸雨。酸雨的分布比较广泛。在工业化很高的地区，雨的pH可能下降到3到4之间，这相当于自然雨水酸度的100到1000倍。酸雨在某些地区的后果十分严重，例如美国东北部和加拿大，北欧的斯堪的纳维亚。这些区域的河流湖泊是贫养的，因此没有溶解的盐来缓冲酸的输入，所以其pH可能降低到4.0，足以阻碍鱼类和其它生物的生长发育，甚至于死亡。我国降水酸度由北向南逐渐加重，华东、西南地区普遍发生酸雨，成了世界第三大酸雨区。1982年重庆地区入夏后连降酸雨，使2万亩水稻，叶子突然枯黄，状如火烤，几天后枯死。另外，酸雨因腐蚀性很强，会大大加速建筑物腐蚀速度，可成为摧残文物古迹的原凶。,德国被酸雨损害的树林,这些树更易遭受干旱、疾病和昆虫的危害。,（五）荒漠化荒漠化是导致土地资源丧失的另一世界性重大环境问题。据联合国环境规划署的资料，全球沙漠化土地有4560万平方公里，几乎等于俄罗斯、加拿大、美国和中国面积的总和。其中60%在亚洲和非洲。现在世界上平均每分钟就有10公顷的土地变成荒漠，每年要损失600万公顷的农田和牧场，直接损失约260亿美元。我国也是受荒漠化危害较深的国家之一。有关研究资料表明，我国荒漠化土地70年代为每年1560平方公里，90年代初增加到每年2100平方公里，到世纪末扩展到每年3436平方公里。北京2005年6月17日“世界防治荒漠化与干旱日”宣布，全国沙化土地已由上世纪末每年扩展3436平方公里转为每年减少1283平方公里。造成荒漠化的主要原因是：草原开垦，过度放牧。治理沙漠化，应该采取治理与预防相结合，以预防为主的方针。我国采取了沙障和植物固沙相结合，乔、灌、草防沙林与农田相结合，人工造林与丰育相结合，调整土地利用结构和合理放牧相结合等等一系列措施，使大约10%的地区的沙漠化得到控制，12%的沙漠化土地恶化情况得到改善。,（六）谈水资源现在世界有三分之一人口的淡水供应不足；30年后，经受淡水供应不足的人口将加倍,二、环境与人类健康良好的空气质量、清洁的饮用水、干净无污染的食品、最低的无毒化学物和紫外辐射的暴露等都已经成为人类健康的重要问题；这是一些明显的例子，还有一些不很明显的例子.(参考:健商HQ，加谢华真著）。,(1)有些传染性疾病曾盛极一时，之后得到控制降低，现在又重新严重起来。例如疟疾和肺结核病在全世界许多地方又卷土重来。鼠疫、白喉、登革热、流行性脑膜炎、黄热病和霍乱在潜迹数年后又在许多国家重新出现，威胁了公共健康。有些病还可能再次爆发流行。根据世界卫生组织的报告，传染病的几个头号杀手是急性肺炎(370万)，肺结核(290万)，腹泻(250万)，HIV艾滋病(230万)和疟疾(150-270万)。(2)一些以前没见过的传染病正以惊人的速度涌现。过去20年间已鉴别出30多种新型传染病和高度传染的疾病。毒力很强的埃博拉出血热，西尼罗病毒，和今年出现的SARS病毒。对于这些病和HIV艾滋病，我们尚无有效药物和疫苗。(3)新病的出现和旧病的再发有许多原因：如国际旅游人数的增加，人口稠密的大城市的增多，全球化贸易，以及食品生产、处理与加工程序的改变，由食物致病的危险一直在增长。,土地利用实践、气候变化以及人口密度是许多疾病的发生和传播的变化。例如，人类砍伐森林，划出土地作为新的居所，这些曾经是野外动物和昆虫栖息的地方，导使人类致病的可能性极高，人们往往无法控制蚊子和其他疾病载体的侵害。一些流行病的新变化，如莱姆关节炎，锥虫病、吸血虫病、霍乱、黄热病等的加剧，都是由于土地利用变化而引起的；在亚马逊河地区，由于造路和运输木材，加上人口密度的增加，疟疾的发生和扩散更加猖獗（例如，锥虫病、疟疾和寄生虫）。,(4)人类疾病增加的另一个重要原因是大量新的合成化学物品：大量不易分解的的新化学合成物品，如DDT、PCBs等被不断生产出来和释放到大自然中；在这些新化学物品中，只有少数的种类，其变化和动态得到监察；而新化学物品的生物学后果，尤其是它们之间的协同作用，大部分还是未知的；特别是那些对于激素系统和生长发育的影响有密切关系的化学物品，与人类健康息息相关。,三、生物多样性1生物多样性价值(1)直接价值它们给人类提供了食物、纤维、药物（如各种中药、维生素、鱼油等）和燃料、建材等的使用价值，这些是人们普遍认识的。(2)间接价值对环境和生命维持系统的调节功能（例如CO2和O2的平衡，水土保持、土壤形成、净化环境等），这部分以往被认为是人们可以“免费”使用的、公共的自然恩施。生物多样性的间接价值，明显地大于可以作为买卖价值的直接使用价值。（3）伦理或道德价值（ethicalvalue）:认为每种生物都有自己的生存权利。对伦理价值还是有争论的概念，所谓“深层生态学家deepecologists”就持有这种观点。哲学家把价值分为工具主义价值和内在价值两类，道德价值属于内在价值之一。不管如何，加强生态意识和生态道德是当前的重要任务。,2、生物多样性丧失及其危害一般的说，生物多样性分为物种多样性、生态系统多样性和遗传多样性。(1)物种损失生物物种的灭绝是自然过程，但是灭绝的速度和方式，由于人类活动对地球的影响而大大加速。有学者估计，自1600年以来，人类已经导致75%的物种灭绝。Reidh和Miller（1989）估计，鸟、兽两类，1600-1700年间大约每10年灭绝一种；而1850-1950年期间，上升到大约每两年灭绝一种。1600年以来的灭绝，古生物家称为地质史上的第六次大灭绝，它大约是已往地质年代“自然”灭绝的100-1000倍。并且，它主要是由人类活动的加强而引起的。,近代物种多样性丧失加剧的原因有：过渡利用、过渡采伐和乱捕乱猎，生境丧失和片断化，环境污染，外来物种引入导致当地物种灭绝，农业、牧业和林业品种的单一化。,随着过度捕打种群的缩小，捕鲸业转向新的、更加低利润的物种。（蓝鲸、长须鲸、抹香鲸、鰛鲸）,输入过多有机废物能够造成水体环境缺氧的条件。（图示溪流中鱼类，由于有机污染造成缺氧引起的全部死亡。）,有毒重金属是从开矿和炼矿产生的废物释放到环境中的。（图示犹他州Bingham露天开采的铜矿，其废弃物含有高浓度的重金属，阻碍了植物的再移植和群落的重新建立）,油泄漏最常见于海洋。(a)遭难的油船到达巴拿马的加拉比海岸。（b）被油泄漏所杀死的红树林的边缘。,20世纪50年代，为了改善渔业，维多利亚湖引进了尼罗尖吻鲈，但是把许多当地土著鱼类推向灭亡，并且完全改变了湖泊生态系统的面貌。,向生态系统引进一个新种可能产生巨大的后果。,(2)生态系统或生境破坏或损失地球上许多生态系统的生物多样性及其生境的损失，表现在面积剧烈地减少，被改变或被破坏。湿地是被人类开发最剧烈的系统之一。新西兰有90%的湿地从欧洲殖民以来已经损失。美国从1492年以来，几乎100%的自然草地已经损失。欧洲的温带森林已经大部分被破坏。利用人造卫星技术可以监测全球森林的损失，估计是170000km2/a(从1981到1990)。,从生态系统多样性丧失对人类社会的影响而言，今以我国1998年长江洪水危害根源为例：长江上中游森林破坏造成的水土流失和下游湖泊、湿地的围垦和开发导致调节洪水能力的减弱，无疑是其中的两大重要原因，它们都与生态系统多样性功能的丧失有密切的关系。这个例子也说明，要深入了解生物多样性丧失的危害性，其关键是科学地理解生物多样性的各种生态系统功能及其变化机理。,四、生态系统服务生态系统服务（ecosystemservices）是指对人类生存和生活质量有贡献的生态系统产品（goods）和服务(services)。产品是指在市场上用货币表现的商品，服务是不能在市场上买卖，但具有重要价值的生态系统的性能，如净化环境、保持水土、减轻灾害等。显然，生物多样性的直接和间接价值大致与生态系统的产品和服务相当，但后者的提出是具有特殊的意义。,美国马里兰大学生态经济学研究所所长Costanza等（1997）在Nature杂志发表关于世界生态系统服务和自然资本的价值文章和出版Daily的生态系统服务：人类社会对自然生态系统的依赖性一书以后，一个研究生态系统服务的热潮正在兴起，各国领导、科学家和公众对保护生物多样性的重要性认识和支持积极性都显然地提高。,Castanza根据已出版的研究报告和少数原始数据进行最低估计，获得全球生态系统提供的服务总价值为：每年平均33万亿（16-54亿）美圆，与之相比，1997年全球GNP的年总量为18万亿美圆，即全球生态系统服务总价值大约为当年全球GNP的1.8倍。2002年的新研究结果也与此可比（25万亿美圆）。下表是Roush简化后的数据。,表1：全球生态系统服务的价值（引自Roush,Science,276:1029,1997）_生态系统面积价值全球价值（百万hm2）($/hm2.a)（$万亿/a)海洋33,2002528.4近海水域3102405212.6热带森林190020073.8其它森林29553020.9草地38982320.9湿地33014,7854.9湖泊河流20084981.7农田1400920.1全球总价值=33.3万亿美圆单位面积的价值最高的是湿地（$14785）,远高于热带森林（$2007）。关于湿地生态系统的重大价值，我们在下面还要提到。,对于生态系统服务，有几点认识是值得强调的：1.只要自然生态系统存在，各种生态过程在正常的运行着，不管人们是否认识其意义和估计了它的价值，它都给居住在地球上的人类，提供着无偿的、或有偿的服务。生态系统服务都是客观存在的，它是与生态过程紧密地结合在一起的。生态系统，包括其中各种生物种群，在自然界的运转中，充满了各种生态过程，同时也就产生了对人类的种种生态系统服务。另一方面，由于生态系统服务在时间上是从不间断的、所以从某种意义上说，其总价值是无限大的。全人类的生存和社会的持续发展，都要依赖于生态系统服务。,2.最重要的生态系统服务价值多数是没有进入市场的间接价值，对环境和生命维持系统的许多重大调节功能，例如CO2和O2平衡，水土保持、土壤形成、净化环境等。这部分价值在以往被人们认为是可以“免费”使用的、“公共的”、“自然恩施”，社会对此并没有任何控制。并且其价值明显地大于可以作为买卖的直接价值。要使公众和政府认识生物多样性保育的重大意义，其主要困难就在于人们如何把有价值的自然生态过程的种种机理都能认识和掌握，并加以定量，把非财政利益翻译为财政利益。但是，传统的经济学并没有估计这类生态系统服务的间接价值，因此，很多学者认为，发展生态经济学是当前重要的任务。从这个意义上说，生态系统服务的价值，就是现在所称为的自然资本，生态经济学的迫切职责，就是要把它估计出来。,3.生态系统服务中，有不少是跨地区、超越国界的，例如热带森林对于保护良好气候和减少温室气体上具有重要的作用。不少属于这一类生物多样性的生存价值（existencevalue），其价值不能从本地生物资源直接获得，而依附于别的国家的、遥远的生态系统。因为世界发展中国家多数为富有生物多样性的，而发达国家由于其发达的企业，许多环境污染物（如燃料消费和化学物生产）的产生往往大部分来源于它们。国际保护署曾为此偿还发展中国家某些债务，以交换其为生物多样性的保护所做出的贡献，即所谓以货易货的自然债务的原则。同样，我国东部人民也依赖与西部公众的生物多样性的保护。广东、浙江也有比较贫困的山区和沿海发达地区的区别，发达地区同样应该支持欠发达的山区。,4.Costanza还提出，据此研究可以得到一个重要结论：社会应彻底检查和修改其环境和经济政策，例如对湿地丧失收取税收。当然，也有学者说，每个生态系统是不同的，通用的环境税可能会导致某一些地区的过保护，和另一些地区的低保护。不过，后者显然是可以通过试行和在实践中的修正而解决的。过保护和低保护的提法，表明了他们既反对只就发展经济而忽视自然保护、又反对只要保护不能开发的两种极端片的观点。,下表提供了各种生态系统服务项目在各类生态系统中的相对重要性，尽管Costanza的数据是初步的，但是对于我们了解各类生态系统在那些服务方面最为要紧是有参考意义的。,全球各种生态系统服务的年平均价值1234567891011121314151617全球每1ha生物群落气体气候干扰水调水供防侵土壤养分废物传粉生物避难食物原材基因休闲文化价值总值调节调节调节节应蚀形成循环处理防治所生产料资源游乐海洋381185150762528.381海岸883.67738893482624.05212.568热带林2235682451092287323154111222.0073.813其他森林880108745025362302894草地7032918725236702232960湿地1334.539153.8004.17730425610657488114.7854.879湖泊/河流5.4452.117665412308.4981.700农计13416841.7791.1151.6925765317.0752.2771174171241.386721798153.10533.268,虽然Costanza等对全球生态系统服务价值的估计是人类历史中第一次，同时，它是一个初步的、十分粗放的估计。出版后，有的学者认为估计太低，或者生态系统的价值可能超过其各个功能之和，或者没有包括生态系统的内在价值等，但毕竟是一个很有用的定量数据。其重要意义表现在：1）生态系统服务估价较好地反映了自然资本(naturalcapital)的价值，它在提高公众对生物多样性重要性意识和国家领导人作出保护生物多样性和生态系统的决策的决心。过去的实践表明这是非常重要的，因为人们通常容易把发展经济与保护自然环境对立起来。2）它从理论上说明，生态系统的许多服务项目，是人类几乎无法用其它方式替代的。据估计，要想通过人类自己来解决这些服务，每年至少要花人均九百万美元。3）各种生态系统服务项目在各类生态系统上的相对价值，有助于说明其对于人类社会持续发展的相对重要性，从而为各级政府有关部门在制定具体方案和采取措施中提供了背景值。也有助于解释生物多样性为什么正在损失。,毕竟这项研究还是初步的，也存在不少问题。例如，在地球上的生态系统中，人们对荒漠、冻原等生态系统还没有充分研究资料；即使已经有很多资料的生态系统，也会有人们忽视或没有认识的重要服务项目；在不同洲和不同区域的同一类生态系统，其生态过程也可能有重要的区别，它们也必然会影响到其服务的价值。因为生态系统生态学的理论本身还处于尚未充分发展的阶段，所以，全球生态系统服务价值的研究只能说是一种探索性的研究，不可避免地有其局限性。但是，最重要的是，这项研究刺激了生态系统服务的进一步研究，包括生态系统模型的构建、自然生态与社会经济的结合、全球生态系统更深层次的研究。,（五）自然与生物多样性保护的对策上面我们用较多的时间比较详细的说明地球环境的迅速变化、生物多样性的价值及其丧失、对人类生存的威胁状况及其挑战性，那么我们应该怎样去解决呢？当前世界公众和各国领导重视的生物多样性问题，其焦点主要是生物多样性的保护，目的指向保护人类生存的地球，或我们共同的未来。已经提出了各种设想的补救途径，我们首先谈一谈重要的原理。,(1)一定要协调好人与自然的相互关系，在人与自然的关系问题上，有两种极端的、片面的思想：一种是轻视自然、认为人是自然的统治者，人类可以“为所欲为”地利用和改造自然的观点，另一种则认为人类不能利用和改变自然、没有人类以前的自然才是理想的自然主义思想。现在，人类已经意识到，人类必须与自然协调发展，与其它生物共同生存。人类本来就是与许多物种在地球上一起进化而来的。前面提到的“既反对过保护，又反对低保护”，即反对两种极端主义的思想，我们认为是人与自然关系的正确观点。一般地说，当前的情况是人类过度的利用了自然空间和自然资源，我们必须加强环境意识、生态意识，为我们的子孙保护好他们未来的生存环境。所以，当前人类主要是降低改变地球及其生态系统的速度：包括控制人口增长、有效地利用自然资源（有限）、污染物质的资源化（重复利用）等。,Byebyebiosphere2(science,v.302,19December2003,p2053),这里值得一提SCIENCE274（5290）1996/11/15一期刊登的“生物圈2号”实验失败的教训。为了试验人类能否离开地球而生存，从1984起，美国化2亿美圆在Arizona建造了几乎密封的“生物圈2号”（我们生活着的地球是“生物圈1号），年运行费达数百万，内有土、气、水和多样化的动植物和微生物，设想供8名研究人员生活2年。失败的主要原因是：由于肥沃的土壤中微生物分解作用导致大气氧含量下降到14%，二氧化碳量猛增。二氧化氮增到79ppm，V12合成受影响，损害人的大脑。证明在目前人类还无法模拟供人类持久生存的地球，地球这个生物圈1号，必须有生物多样性来支持。“生物圈2号”试验失败的教训是深刻的；人类今日所具有的科学知识，还不足以仅仅维持8个人持久生存的生物圈模型。生物科学、大气科学、海洋科学、土壤科学和全球生态学等等，都需要有更大的发展，才能使“生物圈2号”类似的试验获得成功。,现在世界上也有一些持续生态系统的研究实例。例如，秘鲁可持续热带雨林（主要用条带-采伐技术来模拟林窗-相动态）、坦桑尼亚国家公园（结合狩猎和养殖业）等。为木材而得到管理的森林，常常被持续地收获着，那就是，减少的乔木被新树苗所顶替，采伐的生物量为新加的生物量所补偿和平衡，这与青山常在的思想是一致的。当然，长期保持原模原样的生态系统也是不可能的。持续的森林，虽然不破坏森林生态系统，并保证木材资源得以维持，但是也受到明显改变，生物多样性和保护价值几乎总是有所降低。受到管理的森林,通常年龄比较均匀、乔木种多样性比天然森林较低，地面植物区系也比较贫乏。,（3）要搞好生态系统管理SCIENCE编辑部在1997/7/25出版的第277（5325）期组织了一批（包括6篇文章和三个新闻）文章，总标题为“人类统治的生态系统”，其目的是鸟瞰“人类对地球影响”的研究进展。文章题目是：1、地球生态系统的人类统治现象。2、生物防治与生态系统功能。3、农业集约化与生态系统特征。4、渔业管理与海洋生态系统。5、对将来的希望：恢复生态学与保护生物学6、森林作为人类统治的生态系统。在Science上，所以化这样多的编幅是基于下面两个考虑：,生态系统管理的目标一般认为有两条：管理必须使生态系统得以持续；要使生态系统同样能对我们的后代提供产品和服务。换言之，持续力(sustainability)是普遍认为的生态系统管理的中心目标(见美国生态学会生态系统管理科学基础委员会的报告，Christensen等1996)。另一种提法是，生态系统健康(ecosystemhealth)是生态系统管理的目标。人体有健康的和病态的，生态系统健康借用于此语。,生态学是生态系统管理的科学基础生态系统管理的基础是人类对于生态系统中各成分间的相互作用和各种生态过程的最好的理解。这就是说，只有充分地了解生态系统的结构和功能，包括种种生态过程，并根据这些规律性和社会情况来制定政策法令和选定各种措施，才能把生态系统管理好。人类在实践上已经具有一定的生态系统管理经验，例如农田就是一种管理程度相当高的生态系统，还有河口的水产养殖系统、栽培的森林。但是，其目标一般只是为了获得或利用产品，而忽视了这些高度管理生态系统服务及其持续能力，并且这些也是密切依赖于包围在其周围的、很少受到管理的生态系统的；,可适应的生态系统管理20世纪70年代，生态学家与管理者创造了“可适应的生态系统管理(adaptiveecosystemmanagement)”(简称AEM)的思想(Carpenter，1998)。如前所述，“可适应”在此意味着可修改的，或可调整的。AEM思想宣称，现有生态系统生态学的知识是十分不完全的，而对任何一次管理活动都应该视为是一种试验。换言之，AEM是一个反复的过程，把每一次管理方案的实施活动视为试验过程，并对其后果进行评估、比较，然后再设计，再进行新的实施试验如此反复循环、不断地完善，螺旋式的前进。,(4)加强生物多样性的信息管理EdwardWilson2003年夏在IssuesinSienceandTechnology发表了信息时代的生物多样性文章，指出在信息时代加快生物多样性研究要发展下两方面：(1)信息技术：现在有可能得到生物标本的高分辨力数字化图像，通过照相可以迅速传递e-模式标本。HavardsMuseumofCoparativeZoologyj就准备出版数千种昆虫的e-模式标本。如果全世界近百万种模式标本能够制成图象，那么分类综述已命名种和发现新种的速度将提高10倍。（2）基因组研究将推动生物多样性研究的革命。测序的自动化将大大加速微生物分类学的发展。林奈250年前分类学的双名法以来，大约有10%种被描述了，专家估计，其余90%在25年中就可能被定名和描述。,（5）生态工程技术的应用生态工程这一名词由美国生态学家H.T.Odum首先提出，并定义为“为了控制生态系统，人类应用来自自然的能源作为辅助能对环境的控制。我国生态学家马世骏（1984）为生态工程下的定义是：“生态工程是应用生态系统中物种共生与物质循环再生原理，结构与功能协调原则，结合系统分析的最优化方法，设计的促进分层多级利用物质的生产工艺系统。”其目标是在促进自然界良性循环的前提下，充分发挥资源的生产潜力，防治环境污染，达到经济效益与生态效益同步发展。它可以是纵向的层次结构，也可以发展为几个纵向工艺链索横向联系而成的网状工程系统。,下面介绍更加具体的生物多样性保育对策。(1)保育对策应该包括全球的、国家的、地区的和地方的等一系列不同层次。国际级对策对于保育全球受威胁的生态系统是基本的，由国际自然保护同盟（IUCN），现称世界保护同盟牵头，提供非政府活动组织、政府机构和主权国之间的联系。这是国际的独立组织。濒危野生动植物种国家贸易公约（CITES）已经成功的制止了许多濒危物种和动物产物的非法进出口，并在解救象等动物免受灭绝上面赢