高考生物生物多样性保护｜物种多样性生态系统多样性

1核心概念内涵辨析演讲人01核心概念内涵辨析02物种多样性与生态系统多样性的内在逻辑关联03基于物种多样性与生态系统多样性协同的生物多样性保护实践目录高考生物生物多样性保护｜物种多样性生态系统多样性作为一名从教13年、多次参与省级中学生物野外实践培训的高中生物教师，去年夏季我随省生态环境监测团队进入浙西古田山国家级自然保护区开展维管植物样方调查，这段经历让我对物种多样性与生态系统多样性的关联有了比课本更具象的体会：在海拔800米的原生常绿阔叶林中，我们100平方米的样方里统计到68种木本植物，不同物种分层分布，从乔木层到草本层各居其位，林下溪流里还观测到了3尾国家二级保护动物大鲵；而在距离这片样方不到两公里、曾经被皆伐过的次生灌丛区域，同样面积的样方里只有19种木本植物，优势种完全被当地的野枯草占据，很难找到大型乔木的幼株，也不见水生生物的踪迹。直观的对比让我意识到，在生物多样性保护体系中，物种多样性与生态系统多样性从来不是两个独立的部分，二者相互依存，共同构成了保护的核心框架。而在高考考察中，这部分内容也是高频考点，很多考生容易混淆概念、理不清二者的逻辑关联。接下来我将从基础概念辨析、内在逻辑关联到保护实践路径逐层展开，和大家一起梳理清楚这部分内容。01核心概念内涵辨析1物种多样性的定义与表征1.1.1物种多样性是指一定区域内物种的丰富程度以及物种分布的均匀程度，是生物多样性最直观、最容易观测的层次。很多考生存在一个常见误区：认为物种多样性就是指区域内物种的数量多少，实际上物种多样性包含两个核心维度：第一个维度是丰富度，也就是我们说的物种数量，第二个维度是均匀度，也就是不同物种个体数量的分布均匀程度。就像我刚才提到的古田山调查，次生灌丛的丰富度远低于原生阔叶林，就算偶尔有次生灌丛丰富度接近原生林的情况，因为90%的个体都属于两三个优势物种，其他物种个体数量极少，其均匀度也远低于原生林，整体物种多样性水平仍然更低。1.1.2物种多样性的形成是长期生物进化与生态位分化的结果。地球漫长的演化史中，共同进化推动了物种分化，不同物种逐渐适应不同的环境条件、占据不同的生态位，从而形成了丰富多样的物种组合。我在调查中观察到，原生阔叶林的乔木层以喜阳的栲树、青冈为优势，灌木层是耐阴的马银花、格药柃，草本层则是适应低光照的里白、鳞毛蕨，不同物种对光照、水分、养分的需求不同，能够共存于同一个区域，共同构成了稳定的物种集合。2生态系统多样性的内涵与核心1.2.1很多考生对生态系统多样性的认知存在偏差，通常只记住了“不同类型生态系统”这一个层面，实际上从专业定义来看，生态系统多样性包含三个层面：分别是生境的多样性、生物群落的多样性以及生态过程的多样性。生境多样性是指不同生态系统所具备的非生物环境差异，比如温度、水分、地形、土壤的差异；生物群落多样性是指不同生态系统中群落的结构、组成差异；生态过程多样性是指不同生态系统在能量流动、物质循环、种间互作等动态过程上的差异。1.2.2就拿古田山保护区来说，整个区域不足100平方公里，却分布着高山草甸、针阔混交林、原生常绿阔叶林、沟谷湿地、溪流生态系统等近十种不同类型的生态系统，不同生态系统的生境、群落结构完全不同：溪流生态系统的能量输入以陆地冲刷进来的外源有机物为主，而常绿阔叶林的能量输入几乎完全依靠生产者的光合作用，这种生态过程的差异，本身就是生态系统多样性的重要组成部分。2生态系统多样性的内涵与核心1.2.3生态系统多样性的核心功能是维持区域尺度生命系统的稳定，多样化的生态系统能够承接不同类型的物种，应对不同类型的环境干扰，比如洪水期，湿地生态系统可以储存洪水，森林生态系统可以涵养水源，干旱期，不同深度根系的植物所在的生态系统可以逐步释放水分，单一化的生态系统很难具备这样的调节能力。讲完两个核心概念的基本内涵，接下来我们进一步深入探讨二者之间的内在逻辑关联，这也是高考考察的核心重点。02物种多样性与生态系统多样性的内在逻辑关联1生态系统多样性是物种多样性得以存续和维持的基础2.1.1不同物种对生境的需求存在特异性，只有多样化的生态系统才能容纳多样化的物种。我在古田山调查时听保护区的科研人员介绍，2018年他们在保护区的溪流生态系统中重新发现了消失近60年的原生花鳗鲡野生种群，这种鱼类对水质、水流速度、溶解氧含量要求极高，只有保护区保护完整的溪流生态系统才能满足它的生存需求，如果这片溪流被开发成农田或者水库，这个物种就不可能在这片区域存续。再比如，国家一级保护植物百山祖冷杉，只适应亚热带高海拔的温湿沟谷生境，只有完整的原生山地针叶林生态系统才能维持它的种群，离开这样的生态系统，物种就不可能存活。2.1.2生态系统的结构和过程稳定，是物种种群长期存续的保障。一个健康的生态系统能够稳定完成物质循环和能量流动，持续为物种提供生存所需的资源，如果生态系统退化，其过程被打破，物种就会逐渐消失。比如我国西南地区很多喀斯特石漠化区域，原来的森林生态系统退化成了岩石裸露的荒坡，养分循环被打破，土壤保水能力消失，原来的几十上百种木本植物就只剩下少数耐旱的茅草，物种多样性大幅下降。2物种多样性反过来维持生态系统多样性的结构和功能稳定2.2.1物种多样性的提升能够增强生态系统的抗干扰能力，维持生态系统类型的稳定。这个结论已经得到了大量野外实验的验证，最典型的例子就是人工纯林和天然混交林的对比：南方很多地区的人工马尾松纯林，物种多样性极低，整个林分几乎只有马尾松一种乔木，一旦爆发松材线虫病，整个林分就会全部死亡，原来的森林生态系统就会退化成次生灌丛，生态系统类型发生改变；而天然混交林里，除了马尾松还有栲树、青冈、木荷等几十种乔木，就算马尾松全部被病虫害致死，其他物种很快就能占据生态位，整个森林生态系统的结构和功能不会发生根本性改变，仍然维持原来的生态系统类型。2.2.2关键物种的存在直接决定生态系统的属性。很多生态系统的类型划分就是以优势物种或者关键物种为依据的，比如红树林生态系统，核心就是红树类植物的存在，红树物种因为能够适应潮间带高盐、潮汐的环境，改造了潮间带的生境，才形成了独特的红树林生态系统，如果红树物种因为围海造田消失，红树林生态系统就会变成普通的淤泥潮滩，生态系统类型也就不存在了。3二者呈现协同变化的动态规律物种多样性和生态系统多样性的变化从来不是独立的，生态系统退化会直接导致物种多样性下降，而物种多样性下降反过来会加剧生态系统的退化，形成退化的正反馈循环；反过来，生态系统的恢复会带动物种多样性提升，物种多样性提升进一步巩固生态系统的稳定，形成恢复的正反馈循环。我刚才提到的古田山皆伐后的次生灌丛就是典型的退化循环：皆伐破坏了森林生态系统，大量乔木物种消失，只剩下少数草本灌木，物种多样性下降导致保持水土、养分循环的能力下降，土壤肥力越来越低，更无法支持乔木物种生长，整个区域就长期维持低多样性的灌丛状态。理清了二者的内在关联之后，我们接下来结合生物多样性保护的实践，讨论如何基于二者的关系开展有效保护，这也是近年来高考结合现实情境考察的核心方向。03基于物种多样性与生态系统多样性协同的生物多样性保护实践1传统保护模式：以物种多样性保护为核心目标3.1.1早期的生物多样性保护，核心目标是阻止濒危物种灭绝，因此大多以物种多样性保护为核心，采取的措施主要是针对濒危物种的抢救性保护，包括就地保护划定针对目标物种的保护区，以及易地保护建立濒危物种繁育中心。我们国家最典型的就是朱鹮和大熊猫的保护，上世纪七八十年代朱鹮只剩下7只野生个体，保护工作最初就是以抢救这个物种为核心，建立人工繁育中心，人工扩大种群，再逐步野化放归，取得了非常显著的成效。3.1.2这种保护模式的优势是针对性强，能够在短时间内阻止极危物种灭绝，但其局限性也很明显：单一物种保护没有从整体上修复生态系统，很多时候野化放归后的种群因为生态系统已经退化，无法适应野外环境，存活率很低，保护成本高，受益的物种也有限，只能覆盖少数重点保护物种。2现代保护理念：以生态系统多样性保护为整体框架3.2.1随着对生物多样性认知的深入，现代保护理念逐渐转变为以生态系统多样性保护为整体框架，强调保护生态系统的完整性、连通性和多样性，从整体上维持所有物种的生存环境，实现所有物种的共同保护。我们国家近年来建立的国家公园体系就是这种保护理念的典型代表，比如三江源国家公园，不是只保护藏羚羊一种物种，而是保护整个青藏高原的草地、湿地、森林等多个类型的生态系统，整个区域的生态系统稳定了，包括藏羚羊在内的数千种物种都得到了有效保护。3.2.2我曾经参与过杭州西溪国家湿地公园的生物多样性监测工作，对此有很深的体会：西溪湿地修复之前，很多天然水塘被填埋，原生湿地生境被破坏，生态系统多样性大幅下降，水鸟物种从原来的120多种下降到不到50种；修复的时候，我们没有简单种几棵树就算完成修复，而是重新开挖了不同深度的水塘，2现代保护理念：以生态系统多样性保护为整体框架恢复了草本沼泽、芦苇荡、河岸林、生态鱼塘等多种类型的湿地生境，重建了完整的湿地生态系统，仅仅用了10年时间，西溪的野生维管植物就从216种增加到404种，鸟类从79种增加到182种，不仅很多消失多年的水鸟回来了，还多次观测到珍稀的中华秋沙鸭越冬，保护成效远高于单一物种的保护。3协同保护：兼顾二者的最优保护路径3.3.1对于极危物种，仍然需要优先开展抢救性的物种保护，同时同步修复其赖以生存的生态系统，比如我们国家保护扬子鳄，一方面通过人工繁育扩大种群规模，另一方面逐步恢复扬子鳄需要的亚热带湿地生态系统，清理圩区，还原天然水塘生境，现在野化放归的扬子鳄已经形成了稳定的野生种群，保护成效非常显著。3.3.2对于区域尺度的生物多样性保护，优先保护生态系统的完整性和多样性，再针对区域内的特有濒危物种开展针对性的保护，这种路径保护成本低，保护效率高，能够实现生物多样性的长期稳定维持。3.3.3结合高考备考来看，这部分的常见易错点和考点可以归纳为三点：一是概念辨析，准确区分物种多样性和生态系统多样性的不同内涵，能够结合实例判断对应的多样性层次；二是逻辑关联，能够说明二者相互依存、协同变化的关系；三是保护措施，能够区分不3协同保护：兼顾二者的最优保护路径同保护策略的适用场景，理解整体保护的意义。经过刚才从概念到逻辑再到实践的逐层梳理，我们最后对核心内容做一个总结：生物多样性保护的核心目标，是维持地球生命系统的完整与稳定，其中物种多样性是生物多样性最直观的表现，是我们保护的核心对象之