生境的破坏、片断化与退化课件

生境的破坏、片断化与退化

对生物多样性的影响Contents

一、人类的冲击和生境干扰二、生境片断化三、生境退化

四、海洋生态环境破坏名词解释生境破坏：是指人类活动或自然灾害引起自然生境发生功能性改变，从而无法满足生活于该生境的原有物种生存的过程或现象。生境退化：生境破坏会导致生境质量和支持生物群落能力的下降的现象。生境丧失：持续的生境退化和直接的生境破坏会导致生境丧失。生境破碎化：当局部的生境丧失逐渐积累，导致原来成片的生境支离破碎，被分割成若干相互隔离、不连续的小生境时，就出现了生境破碎化（habitatfragmentation）的现象。（一）与环境的早期关系早期的人类都是狩猎采集者，用原始的工具来获取猎物和采掘野菜。人类当时对环境的影响，与其它大型动物的影响相比差别很小。那时候的人口数量波动可能取决于能否在局部的环境找到食物，也取决于疾病的蔓延程度。早期人类对环境的影响较小，而环境对人类的影响较大。人类对环境产生的第一次大的冲击，可能是自从使用了火之后。一、人类的冲击和生境干扰

（二）旧大陆的早期农业早在距今11000年前，中东就发现了驯养牲畜的良好证据，第一批家畜大概是山羊和绵羊。几乎可以肯定：它们对草本植物的强度啃食，给当地植被带来过深刻的影响。有证据表明，农业活动很快就带来了环境问题。对土地的高强度利用，似乎还部分引发了北非和地中海地区广泛扩展的气候变化和荒漠化，因为它破坏了森林，侵蚀了土壤，接下来又可能造成普遍的饥荒和许多早期文明的消失。一、人类的冲击和生境干扰

（三）工业文明时代加剧了对环境的破坏开始于西欧的工业革命，使人类活动达到了新的规模，也给环境带来了全新的冲击，由局部性变成了全球性的。然而，受“人定胜天”、“改造自然”等一系列思想的影响，人类不断的向自然索取自然资源，环境破坏越来越严重。为了谋取经济利益，人们开始肆无忌惮的开发利用土地，砍伐森林，甚至围湖造田，生态环境遭受了严重破坏。植被的破坏，引起了水土的流失、土地沙化、山洪爆发、河流泛滥等一系列严重后果。一、人类的冲击和生境干扰

生境干扰干扰有多种形式，这里讨论污染、气候的变化、物种的引入和疾病以及对资源的过度开发。1.污染（pollution）：大规模的工业过程都要烧煤，也要融化金属，产生二氧化硫和二氧化氮等污染物质。它们不仅造成当地局部污染，还会被风所携带，其它有毒物质如重金属和合成有机化合物，被倒进江河。农业上，大量的使用合成化学肥料和杀虫剂，它们对非目标生物所起到的作用，一个是“富营养化”污染，另一个是“毒性”污染。一、人类的冲击和生境干扰

第一节人类的冲击和生境干扰

二、目前人类的冲击（二）、生境干扰

2、

气候的变化“温室效应”：大气中的温室气体，主要是二氧化碳和甲烷以及新气体（如氯—碳），是乎正在加热我们的地球。据预测，在未来的50年里，地球将平均变暖1－4℃。如果未来的环境条件变化得比以前快，那么许多物种就不能足够快的进化来适应，也就无法继续生存。4.对资源的过度开发

一、人类的冲击和生境干扰

12野生生物种群的过度开发非生物资源的过度开发宠物贸易（比如鹦鹉，现在已有多种处于灭绝的边缘。）观赏植物贸易（例如兰花和仙人掌。）动物器官贸易（动物的头、皮肤、爪子，象牙，犀牛等）石油：不可再生，并且给野生生物带来间接的影响，主要是通过污染和改变气候。淡水：地球上许多地方，地表水已经满足不了人类的需求了，人们不得不从地下的蓄水层(天然地下水库)里抽取淡水。可是，如果对水的抽取率太高，地下的储备也会被耗尽，水位还会因此而降低。第一节人类的冲击和生境干扰

二、目前人类的冲击（三）、对资源的过渡开发1、野生生物种群的过度开发（2）观赏植物贸易对某些植物的需求已经造成了它们的过度开发。例如兰花和仙人掌。（3）动物器官贸易动物的头、皮肤、爪子，象牙，犀牛等。虎在19世纪大约有10万只左右，今天野外种群的数量已不足7000只，被IUCN列为濒危种。（虎的器官在大由于1979－1988年间对象牙的合法开发程度过大，因而导致象牙贸易的禁止由于1979－1988年间对象牙的合法开发程度过大，因而导致象牙贸易的禁止一、人类的冲击和生境干扰

生境的破坏及其模式（一）生境破坏

1.

对生物多样性下降最大的威胁是生境丧失

保护生物多样性最关键的手段是保护生境。生境的丧失对现今趋于灭绝的脊椎动物是最大的威胁,对于植物、无脊椎动物、真菌也是如此。现在世界上许多国家,绝大多数的原始生境都已毁灭,61个热带国家中有49个国家50%以上的野生生境已遭到破坏。在亚热带国家中,足有65％的野生生物生境已不再存在,其中孟加拉国高达94％,香港97%。

保护一个物种的关键因素是它仍然还有多少原始生境存留。第二节

生境的破坏及其片断化

二、生境的破坏及其模式（一）

生境破坏1．

对生物多样性下降最大的威胁是生境丧失保护生物多样性最关键的手段是保护生境。生境的丧失对现今趋于灭绝的脊椎动物是最大的威胁,对于植物、无脊椎动物、真菌也是如此。现在世界上许多国家,绝大多数的原始生境都已毁灭,61个热带国家中有49个国家50%以上的野生生境已遭到破坏(IUCN/UNEP,1986b,c)。在亚热带国家中,足有65％的野生生物生境已不再存在,其中孟加拉国高达94％,香港97%,斯里兰卡83％,越南和印度均为80%。

保护一个物种的关键因素是它仍然还有多少原始生境存留(IUCN/UNEP,1986d)。二、生境的破坏及其模式2.受到威胁的热带雨林热带雨林的毁灭与物种的丧失已成为同义词。虽然热带湿润森林仅占地球面积的7%,但其拥有的物种数量占全球物种的50%以上。全球原有热带雨林的面积在1600万平方公里左右,但到1982年,热带雨林面积仅剩950万平方公里,相当于美国的大陆面积。现在,热带雨林正以每年20万平方公里的速度递减,其中10万平方公里完全毁灭,10万平方公里发生退化。依据目前对雨林毁灭的速度来推测,在2040年地球上除了很少一部分得到保护外,最后将不再有热带雨林存在。事实上,情况比预测的更加严峻。一、人类的冲击和生境干扰

4.生物多样性另一个威胁是生境的沙漠化由于人类活动,许多生态环境在季节性干燥的气候中退化为人为沙漠,被称之为沙漠化。这些生物群落既包括热带草地、灌丛、落叶性的森林,也包括地中海地区、澳大利亚西南部、南非、智利和南加利福尼亚的温带灌木地。连续耕作,特别是在干旱多风的年份就会导致土壤侵蚀和失去蓄水能力。家畜,如牛、羊对牧草的过度取食,砍伐木本植物作为薪炭材等都会使生物群落进一步退化,进而失去表土层,直到形成沙漠。一、人类的冲击和生境干扰

二、生境片断化生境片断化是指由于人类活动造成的生境破碎,对生态系统的影响很大,使片断状生境中的生物因子和非生物因子都发生了一系列变化,生境片断化将物种种群分割为若干个小种群,影响物种的迁入和迁出,基因的流动受阻,遗传变异丧失,加之小种群易于灭绝,结果使种群遗传多样性减少,从而加速物种灭绝的进程.“一个较大的连续生境变成了一系列被不同于原有生境的基底生境所隔离的较小的缀块，其缀块总面积小于原有生境”。根据这个定义，生境片段化对原有生境格局的影响包括了四个基本的作用：生境总量的减少缀块数量的增加缀块面积的减少缀块隔离度的增加。缀块泛指与周围环境在外貌或性质上不同，并具有一定内部均质性的空间单元第二节

生境的破坏及其片断化

二、生境的破坏及其模式二）生境破坏的模式(1)残余生境的总面积变小。(2)相对于总面积的边缘(edge)比值增大。(3)平均而言,碎片中的任何指定地点都比过去更接近于边缘。(4)平均而言,每块碎片都比过去更孤立于其他碎片。正像我们将要看到的那样,上述的每一个方面都能给群落、物种及其种群带来深远的影响。片断化过程还能以不同的模式出现(图),生境破坏既能在各个斑块(patches)中发生,也能曲线式地横跨景观(landscape)。道路和高压电线等线性要素还能把生境切开,并将其分割成较小的单元。生境片断化主要是物种扩散和建立种群的机会减少。许多林内的鸟、哺乳动物和昆虫不愿穿过哪怕是很短距离的开阔地。如果它们冒险进入到开阔地,等候在外面的鹰、猫头鹰、鹟和猫就会把它们吃掉。一旦哺乳动物的扩散受到限制,依赖于动物及昆虫传播它们种子的植物不可避免地受到影响。物种数量就不可避免地出现下降。生境片断化的另一个危害是使动物的搜寻能力降低。许多动物种类,无论是单一的个体,还是社会性的群体,都需要能够在分布区内自由地穿越境地在星散资源中觅食。二、生境片断化岛屿化的另一个影响表现在对动物的求偶、交配产生限制,以致于影响动物的繁殖。当蝴蝶、蜜蜂等媒介昆虫的活动受到限制时,植物种子繁殖同样也会降低。生境的片断化可能会加速种群数量的下降和灭绝,因为小种群由于交配困难,遗传漂移和其他问题会变得更加脆弱。

生境片断化导致种群变小后，还会出现物种对天敌的集体防御降低、群体觅食的效率降低、社会融合的崩溃以及性别比例的不均等等严重后果。二、生境片断化片断化实例选取千岛湖典型破碎化区域，研究了水库形成后引起的岛屿化对植物物种多样性的影响，发现破碎化对中岛和小岛植物物种多样性的影响最大，无论乔木还是灌木其多样性都是大岛最大，陆地次之，而小岛上灌木多样性指数大于大岛。三峡库区蝴蝶种类、优势种、相对多度与生境关系进行了研究，发现三峡水库建成后三峡库区蝴蝶种类、优势种、相对多度都明显减少，现在的分布反映了库区生境破碎化的结果，意味着适宜的生境斑块周围分布着不适宜生境，蝴蝶种群受到面积效应、隔离效应、边缘效应等的影响，从而形成现有的物种多样性及其空间格局。三、生境退化

即使一个生境没有受到明显破坏和片断化的影响,其生物群落和物种仍然会受到人类活动的明显干扰。外部因素可能不会使群落内的优势种发生变化,但是一些不明显的、非直接造成危害的因素可能会使生物群落受到损害,使物种趋于灭绝。例如：温带落叶林频繁发生的地表火灾使生境发生退化。虽然这些林火不会使大树致死,但是林下丰富的多年生野花群落和昆虫区系会由此而逐渐消失。在孤立片断的草原上,偶发的自然火有助于维护自然条件。

生境退化具有最微妙影响的因素仍是环境污染。杀虫剂、化工产品及废物、工厂和汽车排出的废气和受侵蚀山脚下堆积的沉淀物等都是严重的污染源,并以杀虫剂的危害尤为严重。由于污染物对水质、大气质量甚至全球气候造成了如此大的影响,所以引起了人们极大关注。生境的污染主要表现在生物赖以生存的大气环境的污染和水环境的污染。污染是造成生境退化的重要因素,生物多样性随着生境的被污染而受到严重影响。三、生境退化

三、生境退化

环境污染大气污染（酸雨、臭氧产生和氮沉积、有毒金属）水体污染农药污染全球气候变化白色污染1．大气污染（1）酸雨：冶炼工业和以煤、油为燃料的电厂等在生产的工程中向空气中释放大量的硝酸盐和硫酸盐，与大气中的湿气结合而产生硝酸和硫酸。这些酸与云系统结合从而极大地降低雨水的pH值。随即酸雨又降低了土壤水分以及水体的pH值。酸性正在破坏许多动植物物种。由于酸雨增加了水体的酸度，许多鱼类要么不产卵、要么全部死亡。酸度增加和水体污染或许是最近全世界两栖类种群剧烈衰落的两个因素。绝大多数两栖类至少在其生活史的部分阶段依赖各种水体。水中pH值的降低相应地引起卵和幼体的死亡率增加。酸性也能抑制微生物的分解过程，降低矿物质的再循环率和生态系统约生产力。三、生境退化

1．大气污染（2）臭氧产生和氮沉积:汽车、发电厂和其它工业活动释放作为废弃物的碳氢化合物和氮氧化合物。在太阳光存在时，与大气反应而产生臭氧和其它次级化学品，统称为光化学烟雾。尽管在上部大气层中的臭氧对过滤掉有伤害作用的紫外光辐射有重要作用、但地表层的高密度臭氧能破坏植物的组织，使它们变得脆弱，从而危害生物群落，减少农业产量。三、生境退化

1．大气污染（3）有毒金属：含铅汽油、采矿和冶炼操作及其它工业活动向大气中释放大量的铅、锌和其它有毒金属。这些化合物对植物和动物的生命具有直接的毒性。三、生境退化

2．水体污染我国的七大水系(长江水系,黄河水系,珠江水系,淮河水系,海滦河水系,大辽河水系,松花江水系)及一些大的湖泊(滇池,巢湖,洪泽湖,太湖,洞庭湖,鄱阳湖等)和近海水域均不同程度被污染。水中的污染物主要来自工业废水、生活用水、残留农药等,主要污染因子有氮、磷、砷、汞重金属等。水体中的污物会随着水的流动而扩散,造成更大面积的污染。三、生境退化

3．农药污染

1962年雷切尔·卡森所著的《寂静的春天》引起了全球对杀虫剂危害性的关注。这本书以DDT和其他有机氯杀虫剂为中心内容,描述了它们被用于杀死植物上的害虫和水体中的蚊子,而农药又进入到食物链中杀死野生种群的过程。鸟类取食大量接触过DDT并把它富集于自身组织中的昆虫、鱼和其它动物。鸟体内含有很高浓度的农药,它们常产下不正常的薄壳卵,孵化过程中极易遭到损坏。危害到这些鸟类的抚育幼鸟和种群,特别是猛禽类,如鹰和雕在世界范围内的数量大大下降。在湖泊和港湾,DDT和其他农药在肉食性鱼类和海洋哺乳动物如海豚体内富集。一些工业化国家开始禁用DDT和结构稳定的杀虫剂,美国1972年通过了禁用这些农药的法律。采取了禁用措施之后,鸟的种群得以恢复。但是世界上其他国家仍在使用这类农药,仍然是一个值得关注的问题。三、生境退化

4．全球气候变化

大气中的二氧化碳、甲烷和其它微量气体和水蒸气(以云的形式存在)能够阻止能量以热的形式离开地球，减缓热量离开地球辐射回太空的速度。由于这些气体就像温室的玻璃—样，对光线是透明的，但当能量一旦转变为热量后，就将其束缚住而不能离开温室，这些气体因此就被称为温室气体。在气象学家中有一个越来越广泛的共识，即大气中二氧化碳和其它气体的不断增加，将导致在整个21世纪气候可能变暖2-6℃。达种人为造成的气候变暖，将导致许多物种的灭绝。

三、生境退化

5．“白色污染”

“白色污染”是指废弃的难以降解塑料制品对生境的污染。这些塑料制品包括塑料袋、塑料包装、一次性聚苯乙烯快餐饭盒、资料餐具杯盘以及电器发泡填塞物、塑料饮料瓶等等。废弃在土壤、原野中的废塑料(包括农用塑料薄膜),要两百年以上才能自然化解,这将会使土壤退化,会使农作物及天然植被的生长受到影响；抛弃在水体中和陆地上的废塑料制品,甚至被动物误作食品吞入,导致动物死亡。三、生境退化

四、海洋生态环境破坏海洋污染和环境自净作用海洋污染的定义由于人类活动，直接或间接地把物质或能量引入海洋环境，造成或可能造成损害海洋生物资源、危害人类健康、妨碍海洋活动（包括渔业）、损坏海水和海洋环境质量等有害影响，称为海洋污染（marinepollution）。

海洋污染的特点污染源广持续性强、危害大扩散范围广防治困难海洋污染主要类型及来源污染类型主要污染物污染物的主要来源化学污染石油烃（原油和从原油分馏出汽油、柴油、润滑油等产品）船舶和油轮的航行；事故性溢油；海上油气生产；通过径流和大气进入的陆源石油烃塑料（聚苯乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等难以生物降解的塑料产品、碎片和微粒）浅海水产养殖漂浮设施；渔网；水产品容器；沿海和海上生活垃圾有机质和营养盐类（糖类、脂类、蛋白类、维生素等有机质和氮、磷等营养盐）城镇污水和工业废水；农业面源污染；大气沉降；海水养殖自身污染持久性有机污染物（杀虫剂、除草剂、多环芳烃、多氯联苯、二噁英等）农业面源污染；工业废水；海水养殖活动；通过大气沉降带入的垃圾和燃料燃烧中间产物重金属（包括汞、镉、铬、铜、铅、锌等金属元素和砷和硒等类金属元素）工业污水、矿山污泥和废水；石油燃烧生成的废气；船舶的防污损涂料；含金属的农药和渔药放射性同位素（包括239Pu、90Sr和137Cs等放射性物质）大气沉降；核武器爆炸、核工业和核动力船舰的排污海洋污染主要类型及来源（续）污染类型主要污染物污染物的主要来源生物污染病原（包括本地和外来的病毒、细菌、真菌和寄生虫等）由海水养殖引种和饵料携带进入；养殖逃逸动物携带扩散；船舶携带非病原外来种（海水养殖外来种、赤潮生物外来种等）海水养殖引种；远洋船舶及其压舱水携带基因（为提高养殖生物生长率、抗病力、品质和环境适应能力而人为转入的外源基因）转基因养殖动物逃逸；转基因海藻孢子扩散生物毒素（如多种贝毒和鱼毒）有毒赤潮能量污染热能核电厂、火电厂和各种工业冷却水噪声船舶航行；海上和海岸爆破海洋的自净能力和环境容量海洋自净能力海洋通过它本身的物理、化学和生物的作用，使污染物质的浓度自然地逐渐降低乃至消失的能力称为海洋自净能力。当进入海洋环境的污染物负荷高于海洋自净能力时，便发生海洋污染现象。物理净化稀释、扩散、沉降、吸附、气化化学净化氧化还原、化合分解、交换和络合生物净化

降解、吸收、转移、储存、代谢海域富营养化的主要生态效应

1．赤潮和大型海藻藻华赤潮（redtide）：指海洋中某些微小的浮游生物在一定条件下暴发性增殖或聚集而引起海水变色的一种有害的生态异常现象。一次赤潮过程通常为期不长（几天到数周）；多数赤潮是由一种或两种浮游生物爆发性增殖所形成；海洋中的赤潮生物种类繁多，包括硅藻、甲藻、绿藻、定鞭藻、隐藻、蓝藻和原生动物，已报道的就有200余种；赤潮是各种有色潮的统称。1980年以来我国沿海赤潮发生趋势大型海藻藻华（MACROALGALBLOOM）在河口和滩涂区域，由富营养化引发的底栖大型海藻的爆发性增殖现象。从20世纪70年代以来，大型海藻发生藻华的现象已在全球亚热带和温带的泻湖、河口和内湾滩涂普遍出现，近年来在热带珊瑚礁区也时有发生。通常发生藻华的大型海藻主要是大型绿藻，如浒苔（Enteromorphaspp）和石莼（Ulvaspp），这些海藻的大量繁殖将形成厚厚的藻垫覆盖在滩涂和水底，导致被覆盖的沉积物和藻垫内部严重缺氧，底栖生物难以生存。2．缺氧区在海湾和