第十章 生物多样性2

1、5月月22日是国际日是国际生物多样性日生物多样性日有人说：有人说：“大熊猫已经大熊猫已经走到了进化的尽头，它走到了进化的尽头，它的灭绝是必然的，我们的灭绝是必然的，我们不需要去保护它不需要去保护它”。你。你怎么看待这个问题？怎么看待这个问题？ 一 生物多样性的概念 生物多样性本质上取决于遗传多样性。生物多样性本质上取决于遗传多样性。 一、遗传多样性：一、遗传多样性：1、定义：物种内基因和基因型的多样性、定义：物种内基因和基因型的多样性例就例就V基因而言，比较基因而言，比较A种群和种群和B种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判种群的遗传多样性，并利用表中数据陈述判断依据断依据 ？ 在自然界在自然

2、界,同一个物种的不同种群经过长期进化，在形态、生理、同一个物种的不同种群经过长期进化，在形态、生理、生态方面都可能发生适应各自生活环境的性状差异。生态方面都可能发生适应各自生活环境的性状差异。例，唐纳雀（例，唐纳雀（Honeycreeper）2、遗传多样性的实质、遗传多样性的实质n不可遗传变异：一类由环境引起的，没有基因改不可遗传变异：一类由环境引起的，没有基因改变的性状差异。变的性状差异。n可遗传变异：一类由遗传物质改变（可遗传变异：一类由遗传物质改变（3类）而引类）而引起的性状差异起的性状差异属于遗传多样性！属于遗传多样性！3、从分子水平检测遗传多样性、从分子水平检测遗传多样性最简便方法最

3、简便方法PCR（聚合酶链反应）（聚合酶链反应）最可靠，但工作量大最可靠，但工作量大测定测定（不同亚种、不同种（不同亚种、不同种群间的）基因组全序列群间的）基因组全序列4、遗传多样性的意义、遗传多样性的意义nA、增大种群基因库，利于物种适应环境变化而、增大种群基因库，利于物种适应环境变化而长期生存。长期生存。n遗传多样性越丰富越能保障该物种的长期生存。遗传多样性越丰富越能保障该物种的长期生存。（遗传多样性的保持，有一个种群最小量的限制，（遗传多样性的保持，有一个种群最小量的限制，当种群数量低于某一数值时，遗传多样性会随着当种群数量低于某一数值时，遗传多样性会随着传代而消失，传代而消失， 最终导致

4、该物种的濒危灭绝。最终导致该物种的濒危灭绝。 nB、为提供进化材料，利于物种进化和发展，为、为提供进化材料，利于物种进化和发展，为新物种的形成打下基础，从而促进生物多样性。新物种的形成打下基础，从而促进生物多样性。1、同是中华绒螯蟹、同是中华绒螯蟹,由于其生存环境不同，形成了长江蟹、辽河蟹、瓯由于其生存环境不同，形成了长江蟹、辽河蟹、瓯江蟹三大品系，表现了生物多样性的哪一方面？（江蟹三大品系，表现了生物多样性的哪一方面？（ ）A物种多样性物种多样性 B生态系统多样性生态系统多样性 C品系多样性品系多样性 D遗传多样性遗传多样性 2、遗传多样性是同种生物个体间的差异，下列生物之间的差异不属于、遗

5、传多样性是同种生物个体间的差异，下列生物之间的差异不属于遗传多样性的是（遗传多样性的是（ ）A肥沃的土壤中水稻高大、种子饱满而贫瘠的土壤中的植物矮小、种肥沃的土壤中水稻高大、种子饱满而贫瘠的土壤中的植物矮小、种子皱缩子皱缩B玉米的高茎和矮茎玉米的高茎和矮茎C果蝇的长翅和短翅果蝇的长翅和短翅 D人类的血友病和白化病人类的血友病和白化病参考答案：参考答案：1、D；2、A；二、物种多样性及其测量二、物种多样性及其测量n1、定义：某一特定区域内、定义：某一特定区域内物种的丰富度物种的丰富度以及以及物种的分布物种的分布均匀度。均匀度。例：下图代表一定区域中不同物种的分布状况，其中物种多例：下图代表一定区

6、域中不同物种的分布状况，其中物种多样性最高的是？样性最高的是？2、意义：、意义： 物种多样性是衡量一定区域中生物资源丰富程度的指物种多样性是衡量一定区域中生物资源丰富程度的指标，是群落以及生态系统结构稳定的基础。标，是群落以及生态系统结构稳定的基础。 物种物种种类数越多（丰富度高），种类数越多（丰富度高），且各物种的且各物种的个体数越相近（均匀度高），个体数越相近（均匀度高），物种多样性越高。物种多样性越高。3、物种多样性的测量、物种多样性的测量nA、 某区域内某区域内某一种生物某一种生物种群密度调查种群密度调查 例：标记重捕法例：标记重捕法适用于开放环境、活动性强适用于开放环境、活动性强的生

7、物。如鸟类，公式的生物。如鸟类，公式nB、一定空间范围内物种数量分布频率（即物种、一定空间范围内物种数量分布频率（即物种的丰富度和均匀度）的丰富度和均匀度）拓展（不考）拓展（不考）“标志重捕法标志重捕法”是动物种群密度调查中的一种常用取样调查法：是动物种群密度调查中的一种常用取样调查法：捕获一部分个体进行标记（捕获一部分个体进行标记（M） 重捕中标记个体数（重捕中标记个体数（m） =估计该种群的数量（估计该种群的数量（N） 经过一段时间后重捕总数（经过一段时间后重捕总数（n）某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠某研究机构对我国北方草原一种主要害鼠布氏田鼠进行了调查。调布氏田鼠进行了调查。调查样

8、方总面积为查样方总面积为2hm。（。（1hm210000m2），随机布设），随机布设100个鼠笼，个鼠笼，放置一夜后，统计所捕获的鼠数量、性别等，进行标记后放归；放置一夜后，统计所捕获的鼠数量、性别等，进行标记后放归；3日日后进行重捕与调查。所得到的调查数据如下表。后进行重捕与调查。所得到的调查数据如下表。（1）假定重捕取样中标记比例与样方总数中标记比例相等，写出样）假定重捕取样中标记比例与样方总数中标记比例相等，写出样方中种群总数（方中种群总数（N）的计算公式）的计算公式 。（2）该草地布氏田鼠的平均种群密度为）该草地布氏田鼠的平均种群密度为 只只/hm2。事实上田。事实上田鼠在被捕捉过一次

9、后更难捕捉，上述计算所得的平均种群密度与实际鼠在被捕捉过一次后更难捕捉，上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可能会偏种群密度相比可能会偏 。捕获数只标记数只雌性个体数雄性个体数 初捕 32 32 14 18 重捕 36 4 18 18参考答案：参考答案：(1) N=Mnm (2)144 高高一、步骤如下：一、步骤如下： 1 1、选取样方：、选取样方：随机取样，随机取样， 考虑样方的大小、数量；考虑样方的大小、数量； 考虑样方内种群密度，不能刻意选种群密度高或低的样方，考虑样方内种群密度，不能刻意选种群密度高或低的样方，尽量减少误差。尽量减少误差。 根据植物密度确定样方面积：根据植物密度

10、确定样方面积：0.25m2-10m20.25m2-10m2，密度高样方可，密度高样方可小一点。小一点。 调查时间选植物生长旺盛的季节。调查时间选植物生长旺盛的季节。 样方四个角插上竹桩，用绳子连起来，显示样方边界。样方四个角插上竹桩，用绳子连起来，显示样方边界。2 2、记录统计：统计样方中、记录统计：统计样方中所有所有植物的种类和个数，记录表格植物的种类和个数，记录表格见见P76P76。（注意取平均值）。（注意取平均值）实验实验10.2 植物物种多样性的调查植物物种多样性的调查样方法样方法21)(1siiNnD3、物种多样性指数计算：、物种多样性指数计算：最常用辛普森指数，指数越大，表示最常用

11、辛普森指数，指数越大，表示物种多样性越高物种多样性越高补：辛普森指数的计算公式补：辛普森指数的计算公式（最常用指标）最常用指标）公式不用背，但是给公式要会算：公式不用背，但是给公式要会算：D-N-ni-S-多样性指数多样性指数 所有物种的个体总数所有物种的个体总数 第第i个物种的个体数个物种的个体数 物种的数目（种数）物种的数目（种数） ？样方中各物种种类数一样，但是生物个体数量的均匀程样方中各物种种类数一样，但是生物个体数量的均匀程度不一样，对辛普森多样性指数值有何影响？度不一样，对辛普森多样性指数值有何影响？例题：例题： 甲群落中甲群落中A、B两个种的个体数分别为两个种的个体数分别为99和

12、和1，而乙群落，而乙群落中中A、B两个种的个体数均为两个种的个体数均为50，按辛普森多样性指数计算，按辛普森多样性指数计算，则甲、乙两群落的多样性指数分别为：则甲、乙两群落的多样性指数分别为： 分析：分析：乙群落的多样性乙群落的多样性 甲群落。造成这两个群甲群落。造成这两个群落多样性差异的主要原因是两个种群的丰富度落多样性差异的主要原因是两个种群的丰富度 ，而，而均匀度均匀度 。 结论：结论：1、物种多样性包括物种个数的均匀度和物种的丰富、物种多样性包括物种个数的均匀度和物种的丰富度度两两方面。方面。2、物种生物个体数量均匀程度越、物种生物个体数量均匀程度越大大，辛普森指，辛普森指数越数越大大

13、，物种多样性程度越，物种多样性程度越高高。高于高于相同相同不相同不相同用用“样方法样方法”调查蒲公英种群密度的过程是调查蒲公英种群密度的过程是 ( )选取一个该种群分布比较均匀的长方形地块，将该地按照长度画成选取一个该种群分布比较均匀的长方形地块，将该地按照长度画成10等份，在每份的中央划一个大小为等份，在每份的中央划一个大小为1m2的样方的样方选取一个该种群分布比较密集的长方形地块，将该地按照长度画成选取一个该种群分布比较密集的长方形地块，将该地按照长度画成10等份，在每份的中央划一个大小不同的样方等份，在每份的中央划一个大小不同的样方计数每个样方内该种群数量，取其最大值作为种群密度的估计值

14、计数每个样方内该种群数量，取其最大值作为种群密度的估计值计数每个样方内该种群数量，取其平均值作为该种群密度的估计值计数每个样方内该种群数量，取其平均值作为该种群密度的估计值ABCD典型例题典型例题考点解析考点解析1、植物物种多样性的调查（实验）、植物物种多样性的调查（实验）（1）操作要点）操作要点（2）实验步骤）实验步骤B1 1、生态系统多样性指生物圈内生境、生物群落和生态结构和、生态系统多样性指生物圈内生境、生物群落和生态结构和功能的多样性。功能的多样性。生境：无机环境（如阳光、温度、水份等）生境：无机环境（如阳光、温度、水份等）群落：生物成分群落：生物成分2、组成、组成3、群落和其生境相互

15、作用构成生态系统。、群落和其生境相互作用构成生态系统。4、生态系统的功能：能量流动和物质循环。、生态系统的功能：能量流动和物质循环。5、生境多样性是生态系统多样性的基础，生物群落多样、生境多样性是生态系统多样性的基础，生物群落多样性反映生态系统类型的多样性。性反映生态系统类型的多样性。6、森林生态系统，物种最丰富，最稳定。、森林生态系统，物种最丰富，最稳定。7、保护生境，减缓荒漠化进程是保护多样性的前提。、保护生境，减缓荒漠化进程是保护多样性的前提。三、生态系统多样性三、生态系统多样性层次层次内容内容性质性质 地位地位遗传多样性遗传多样性（分子水平）（分子水平）基因、基因、基因型基因型种内不同

16、种群种内不同种群种群内的遗传种群内的遗传变异变异物种延续的基物种延续的基础础物种多样性物种多样性（物种水平）（物种水平）物种的丰富物种的丰富度和分布均度和分布均匀度匀度 不同物种不同物种生态平衡的前提生态平衡的前提生态系统多样生态系统多样性（生态系统性（生态系统水平水平）生境生境生物群落和生物群落和生态系统结生态系统结构和功能构和功能不同生态系统不同生态系统地球大生态系地球大生态系统稳定的基础统稳定的基础1 1、生物多样性的经济价值、生物多样性的经济价值（木材是自从自然界获取量（木材是自从自然界获取量最大的产品）最大的产品）提供食物来源提供食物来源 对人类健康的贡献对人类健康的贡献 微生物与人

17、类微生物与人类 提供工业原料提供工业原料 2 2、生物多样性的生态学价值、生物多样性的生态学价值 涵养水源涵养水源保护土壤保护土壤调节气候调节气候对污染物质的吸收和分解对污染物质的吸收和分解3、科学研究价值、科学研究价值4、美学价值、美学价值生物多样性与人类精神生活的关系生物多样性与人类精神生活的关系 二、 生物多样性的价值 深生态学家（深生态学家（deep ecologists）：每种生物都有自己的生存权利）：每种生物都有自己的生存权利第三节人类活动对生物多样性的影响第三节人类活动对生物多样性的影响 人类活动对遗传多样性的影响：人类活动对物种和生态系统的影响，本人类活动对遗传多样性的影响：人

18、类活动对物种和生态系统的影响，本质都是导致遗传多样性的丧失。遗传多样性是一笔潜在的财富。质都是导致遗传多样性的丧失。遗传多样性是一笔潜在的财富。人类活动对物种多样性的威胁：人类活动对物种多样性的威胁：人类对生物资源的过度利用，是物种多样性减少的重要原因之一人类对生物资源的过度利用，是物种多样性减少的重要原因之一。森林过度采伐、渔业过度捕捞、农作物趋向单一、都使物种多样性急剧减少森林过度采伐、渔业过度捕捞、农作物趋向单一、都使物种多样性急剧减少人类活动对生态系统多样性的影响人类活动对生态系统多样性的影响栖息地破坏：引起物种灭绝的主要原因栖息地破坏：引起物种灭绝的主要原因环境污染：环境污染：P89

19、图图10-10食物链的富集作用食物链的富集作用不合理的利用生物资源：过度放牧、开垦荒地、不合理的利用生物资源：过度放牧、开垦荒地、偷猎走私、大规模城市化建设、水利工程建设、偷猎走私、大规模城市化建设、水利工程建设、外来物种引入等外来物种引入等物种物种渐危物种渐危物种濒危物种濒危物种灭绝灭绝 包括：包括：大气污染、大气污染、水污染、噪声污水污染、噪声污染、臭氧层破坏染、臭氧层破坏等。等。 1 1）水污染。）水污染。生物生物富集富集作用：指生作用：指生物体通过对环境物体通过对环境中某些元素或难中某些元素或难以分解的化合物以分解的化合物的积累，使这些的积累，使这些物质在生物体内物质在生物体内的浓度超

20、过环境的浓度超过环境中浓度的现象。中浓度的现象。 2、环境污染、环境污染第四节第四节 生物多样性保护与可持续发展生物多样性保护与可持续发展保护生物多样性的公约保护生物多样性的公约保护生保护生物多样物多样性的有性的有效措施效措施就地保护就地保护最有效的途径最有效的途径主要措施：建立自然保护区，主要措施：建立自然保护区，包括风景名胜区和森林公园包括风景名胜区和森林公园迁地保护迁地保护为增加濒危物种数量为增加濒危物种数量包括包括建立动物园、植物园建立动物园、植物园、水族馆、人工繁殖基地、水族馆、人工繁殖基地离体保护离体保护生物个体的某一部分保存生物个体的某一部分保存在特殊环在特殊环境中如种子库、基因

21、资源库境中如种子库、基因资源库生物多样性与可持续发展，看书生物多样性与可持续发展，看书P96以下资料均为补充以下资料均为补充（一）直接使用价值（一）直接使用价值（1 1）提供食物来源）提供食物来源全世界估计万余种陆生植物，而迄全世界估计万余种陆生植物，而迄今为止仅有今为止仅有150余种被人类大面积余种被人类大面积种植作为食品。种植作为食品。世界上世界上90%的食物来源于的食物来源于20个种。个种。目前人类所需的粮食目前人类所需的粮食75%是来自小是来自小麦、水稻、玉米、马铃薯、大麦、麦、水稻、玉米、马铃薯、大麦、甘薯和木薯甘薯和木薯7种农作物。前三种又种农作物。前三种又占总产量的占总产量的70

22、%以上。以上。猴类用于小儿麻痹疫苗研制猴类用于小儿麻痹疫苗研制犰狳用于抗麻风病疫苗的研制犰狳用于抗麻风病疫苗的研制猕猴猕猴重要的实验动物重要的实验动物五步蛇五步蛇（2）对人类健康的贡献）对人类健康的贡献（3 3）微生物与人类）微生物与人类栽培大型真菌；栽培大型真菌；应用茯苓、猴头、灵芝、冬虫应用茯苓、猴头、灵芝、冬虫夏草等入药；夏草等入药；抗生素已使天花消灭，霍乱、抗生素已使天花消灭，霍乱、骨髓灰质炎等疾病得到控制。骨髓灰质炎等疾病得到控制。微生物用来大规模生产酶制剂、微生物用来大规模生产酶制剂、有机溶剂、酒及酒精、氨基酸、有机溶剂、酒及酒精、氨基酸、维生素、菌肥等等。维生素、菌肥等等。（4

23、4）提供工业原料）提供工业原料木材、纤维、橡胶、皮木材、纤维、橡胶、皮毛、皮革、香料、造纸毛、皮革、香料、造纸原料、天然淀粉、油脂原料、天然淀粉、油脂等等。等等。煤、原油、天然气也都煤、原油、天然气也都是由森林储藏了几百万是由森林储藏了几百万年前的太阳能。年前的太阳能。化工厂工人在利用玫瑰花提取香料工人在利用玫瑰花提取香料（5 5）基因资源）基因资源 谁能在若干年前就想谁能在若干年前就想到中药天花粉的蛋白质不到中药天花粉的蛋白质不仅能治愈绒毛膜皮癌，是仅能治愈绒毛膜皮癌，是治疗爱滋病的良药？治疗爱滋病的良药？ 人类未来还会面临各人类未来还会面临各种各样意想不到的挑战，种各样意想不到的挑战，那些

24、现在看来毫无用处、那些现在看来毫无用处、微不足道的生物，也许将微不足道的生物，也许将来某一天却能帮助人类免来某一天却能帮助人类免除饥荒，祛除疾病而继续除饥荒，祛除疾病而继续生存下去。生存下去。1 1、能量固定、能量固定（二）、生物多样性的间接价值（二）、生物多样性的间接价值2、维持生态系统中的元素循环、维持生态系统中的元素循环3、维持进化过程、维持进化过程4、调节气候和水土保持、调节气候和水土保持5、吸收和分解污染物质、吸收和分解污染物质6、对科学技术发展的贡献、对科学技术发展的贡献7、生物多样性与人类精神生活的关系、生物多样性与人类精神生活的关系三、生物多样性受到的威胁三、生物多样性受到的威

25、胁菲律宾：菲律宾：1970年以前水稻年以前水稻3500个品种，现在个品种，现在5个优势种，个优势种，损失达损失达99%；欧洲：小麦品种丧失达欧洲：小麦品种丧失达90%美国：玉米品种丧失超过美国：玉米品种丧失超过85%1.栽培物种栽培物种2.中国生物多样性国情报告中国生物多样性国情报告 受威胁物种高于全球受威胁物种高于全球5%7%；森林覆盖率；森林覆盖率13.92%为全球三为全球三1/2；草地；草地50%退化，退化，25%严重退化；严重退化；水体污染达水体污染达80%以上，淡水生态濒于瓦解；农家品种和以上，淡水生态濒于瓦解；农家品种和野生近缘种的遗传多样性都丧失很快。野生近缘种的遗传多样性都丧失

26、很快。第六次灭绝：第六次灭绝： 古生物学家称古生物学家称1600年以来的灭绝为第六次灭绝。年以来的灭绝为第六次灭绝。16001800年年 25种鸟类灭绝种鸟类灭绝18001950年年 78中鸟类灭绝中鸟类灭绝现在：每现在：每3年灭绝年灭绝2中鸟中鸟 谁要是能找到一只旅鸽，便可谁要是能找到一只旅鸽，便可以得到到以得到到1500美元的奖励！美元的奖励！ 旅鸽曾是北美随处可见的鸟类，几十亿只大群飞来时多得旅鸽曾是北美随处可见的鸟类，几十亿只大群飞来时多得遮云蔽日，在一百多年间，就将这种鸟捕尽杀绝了。当遮云蔽日，在一百多年间，就将这种鸟捕尽杀绝了。当1941年年9月最后一只旅鸽死去的时候，许多美国人感

27、到震惊，眼瞧月最后一只旅鸽死去的时候，许多美国人感到震惊，眼瞧着这种曾多得不可胜数的鸟儿竟在人类的开发利用下灭绝，他着这种曾多得不可胜数的鸟儿竟在人类的开发利用下灭绝，他们为旅鸽树起纪念碑，碑文充满着自责与忏悔：们为旅鸽树起纪念碑，碑文充满着自责与忏悔：“旅鸽，作为旅鸽，作为一个物种因人类的贪婪和自私，灭绝了。一个物种因人类的贪婪和自私，灭绝了。” 特殊的悬赏：特殊的悬赏：19001944年大海雀灭绝年大海雀灭绝为了凭吊和纪念被杀灭的无辜生灵，为了凭吊和纪念被杀灭的无辜生灵，美国鸟类学会主办的杂志被命名为美国鸟类学会主办的杂志被命名为大海雀大海雀，并以大海雀为封面。，并以大海雀为封面。 180

28、0年以后灭绝年以后灭绝不会飞的渡渡鸟不会飞的渡渡鸟1681年灭绝年灭绝喜食花蜜的太平洋管舌鸟喜食花蜜的太平洋管舌鸟 夏威夷太平洋管舌鸟灭绝夏威夷太平洋管舌鸟灭绝:1898年年 黑太平洋管舌鸟灭绝黑太平洋管舌鸟灭绝:1907年年 新墨西哥狼：新墨西哥狼：1920年灭绝年灭绝 爪哇虎爪哇虎 1980年灭绝年灭绝 20世纪世纪-虎的灾难世纪虎的灾难世纪物种灭绝的的原因物种灭绝的的原因 类群每一种原因的生境消失过度开发物种引进捕食控制其他还不清楚哺乳类1923201136鸟类2011220237爬行类532420021鱼类354300448生物多样性的理论和实践中国环境科学出版社1994年版 受威胁物种的现状受威胁物种的现状灭绝濒危渐危稀有未定全球受威胁总数植物384332530226749559819078鱼类23811358321343两栖类299201050爬行类2137394132170无脊椎动物982212341886141355鸟类113111671226241037哺乳类831721413764