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班级:11级电科四班
姓名:于冬冬
学号:1108101095










生物多样性是地球经40多亿年的自然演化而形成的,是地球上最宝贵的自然资源,它不仅给人类提供了丰富的食物、药物和一部分工业原料,而且在保持水土、调节气候、维持自然平衡等方面起到了举足轻重的作用,表现为经济效益、生态效益和社会效益三者的高度统一,是人类社会持续发展的生存支持系统。
【一】生物多样性内涵
“生物多样性”一词孔卿给予的定义为“生命有机体及其赖以生存的生态综合体之间的多样性和变异性”。具体而言,生物多样性一词包含生物学、生态学和生物地理学的含义。狭义的生物学意义上的生物多样性多侧重于不同等级的生命实体群主要指物种及其以下的实体在代谢、生理、形态、行为等方面表现出的差异性生态学意义的多样性主要指群落、生态系统甚至景观在组成、结构、功能及动态方面的差异性;而生物地理学涵义主要指不同的分类群或其组合的分布特征或差异。总之,生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与其相关的各种生态过程的总合它包括数以万计的动物、植物、微生物和它们所拥有的基因,以及它们与生存环境形成的复杂的生态系统。因此,生物多样性是一个内涵十分广泛的重要概念,包括多个层次或水平。其中,研究较多、意义重大的主要有四个层次:遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性。遗传多样性:遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上的所有生物携带的遗传信息的总合。狭义的遗传多样性主要指种内不同群体之间或一个群体内不同个体的遗传变异的总和。
遗传信息储存在染色体和细胞器基因组成的DNA序列中,虽然生物都能准确的复制自己的遗传物质DNA,将自己的遗传信息一代一代的遗传下去,保持遗传性状的稳定性,但是有许多因素影响复制的准确性。可能引起的变化是多种多样的,从而导致不同程度的遗传变异种内的多样性是物种以上各水平多样性的重要来源,而且种内多样性是一个物种对人为干扰进行成功反应的决因素遗传多样性的测度是比较复杂的,主要包括四个方面:形态多样性、染色体多样性、蛋白质多态性和多态性染色体多样性主要从染色体数目、组型及其减数分裂时的行为等方面进行研究蛋白质多态性一般通过两种途径分析,一是氨基酸序列分析,一是同工酶或等位酶电泳分析多态性。DNA主要通过PCR、RELP、PAPD、AFLP及DNA指纹等技术进行分析。此外,还可以用数量遗传学方法对某一物种的遗传多样性进行研究。
【二】物种多样性
物种是生物进化链索上的基本环节,由占有一定空间的、具有实际或潜在繁殖力的种群(或居群)所组成,而且与该种群的其它群体在生殖上隔离物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现形式,它包括以下几种含义:(1)特定地理区域的物种多样性,是在一定区域范围内研究物种多样性;(2)特定群落及生态系统单元的物种多样性,是从生态学角度对群落的结构水平进行研究,强调物种多样性的生态学意义;(3)一定进化时段或进化支系的物种多样性,从生物演化角度看,物种多样性随时间推移呈现特殊的变化规律,不仅生物物种本身以及物种的集合(分类单元)有起源、发展、退缩和消亡的过程,就是物种多样性整体也有自己特定的演化规律。我国是世界上物种多样性最丰富的国家之一,有533科、3184属、27000余种高等植物,脊椎动物347种,分别占世界总数的10%和14%。
物种多样性的测度主要有以下几种:(1)物种丰富度指一个区域内所有物种数目或某些特定类群的物种数目;(2)单位面积物种数目或物种密度:有时从物种一面积关系考虑把物种数目和区域面积取对数求比值;(3)特有物种的比例:指在一定区域内特有物种与物种总数的比值;(4)物种多样性的区系成份分析:对研究地区的生物物种,分析其生态地理和生物地理成份,从发生地点与时间角度区分不同组成类别,用定量化的方法对物种多样性的组成进行分析。
物种多样性的现状、形成、演化及维持机制等是物种多样性的主要研究内容。此外,物种的濒危状况、灭绝速率及原因、生物区系的特有性、如何对物种进行有效的保护与持续利用等都是物种多样性研究的课题。现代科学研究表明,多种多样的物种是生态系统不可缺少的组成部分生态系统中生物之间、生物与非生物之间的物质循环、能量流动、信息传递等有着相互依赖、相互制约的辨证关系。
【三】生态系统多样性
生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性生境主要是指构成生态系统要素之一的无机环境,包括地形、地貌、气候、土壤及水文等,生境多样性是生物群落多样性甚至是整个生物多样性形成的基本条件;生物群落多样性主要指群落的组成、结构和动态方面的多样化;生态过程主要指生态系统的组成、结构和功能随时间的变化以及生态系统的生物组份之间及其与环境之间的相互作用或相互关系,这是生物多样性研究中非常重要的方面。
按照全球性的区域划分,生态系统可分为陆地生态系统、海洋生态系统和淡水生态系统。陆地生态系统又可分为森林生态系统、草原生态系统、荒漠生态系统、高山高原生态系统、岛屿生态系统、陆地水生生态系统、湿地生态系统。海洋生态系统和淡水生态系统也可分为若干类型。
【四】景观多样性
著名景观生态学家Forman将景观定义为相互作用的生态系统镶嵌构成,并以类似形式重复出现,具高度空间异质性的区域。在1995年,Forman进一步将其定义为空间镶嵌出现和紧密联系的生态系统的组合,在更大尺度上的区域中,景观是互不重复且对比性强的基本结构单元,它的主要特征是可辩识性、空间重复性和异质性根据结构和功能的差异,景观元素又可分为斑块、廊道和基质三种形式。
景观多样性是指景观在结构、功能及其时间变化方面的多样性,它揭示了景观的复杂性,是对景观水平生物组成多样化程度的表征。景观多样性可区分为景观型多样性、斑块多样性和格局多样性。
类型多样性类型多样性是指景观中类型的丰富度和复杂性。类型多样性多考虑景观中不同的景观类型(如农田、森林、草地等)的数目的多少及它们所占面积的比例,类型多样性的测度指标包括类型的多样性指数、优势度、丰富度等.
斑块多样性斑块多样性是指景观中斑块、广义的斑块包括斑块、廊道和基质的数量、大小和斑块形状的多样性和复杂性,斑块多样性的测度指标包括景观中的斑块数目、面积、形状破碎度、分维指数等。
格局多样性格局多样性是指景观类型空间分布的多样性及各类型之间以及斑块与斑块之间的空间关系与功能关系,格局多样性考虑不同景观类型的空间分布、同一类型间的连接度与连通性、相邻斑块间的聚集与分散程度。格局多样性的测度指标包括聚集度、连接度、连通性、修改的分维指数。
不同层次的生物多样性是相互联系、密不可分的,上一级水平的生物多样性是由下一级生命实体的不同组合方式形成的。由遗传多样性导致物种多样性,而物种不同形式的组合则决定了生物群落、生态系统乃至景观的多样性,在所有层次的生物多样性中,物种多样性是最基本的,这不仅在于物种个体是承载各种生命现象的有机单位,而且在从微观到宏观的多样性带谱中,物种是承前启后的关键环节。
当前生物多样性研究热点
生物多样性的调查、编目及信息系统的建立。
目前,没有一个人能对世界上的物种有一个确切的数字,其变化幅度为500万至3000万,甚至200万至1亿种。现在被科学家描述鉴定的物种约为175万种。这说明在全世界范围内,生物的调查和定名工作还远远没有结束。
编目工作包括有物种、生态系统以及遗传资源的信息,主要是建立数据库。在此基础上建立生物多样性信息系统,包括数据库、图形库、模型库以及专家系统库。信息系统的目的主要在于利用系统中各种数据库建立有关生物多样性检测和评估模型、生物多样性空间分布及其形成机制模型、主要物种长期种群动态模型、系统的演替模型等为了提高建
模工作效率,编短建模周期,信息系统还应建立一个分析建模的硬件和软件环境,这些模型和建模环境,共同构成信息系统的模型库。从各种理论模型结果到将其应用于具体实际的生物多样性保护和持续利用活动,一般需要结合大量专家的经验知识,这就是生物多样性保护与生物资源持续利用的专家系统同样,这些专家系统和专家系统软件环境构成信息系统的专家系统库。
生物多样性与生态系统功能
生态学着眼于不同时空尺度上系统对能量和物质的获取、储存和传递过程,在研究生态系统功能与环境之间的关系时只注重生态过程而非物种组成。然而,事实上物种组成或物种多样性和基因多样性对于相应的生态系统功能的发挥十分重要。国际生物科学联合会、环境问题委员会和联合国教科文组织联合组织的全球性生物多样性研究项目把“生物多样性的生态系统功能”作为其项目的四个主题的第一项。
生物多样性与稳定性
达尔文指出,如果在一块土地上仅播种一个草种,同时在另一块相像的土地上播种若干不同属的草种,那么,在后一块土地上能够生长更多的草种,收获更大重量的干草,亦既有更高植物物种丰富度的群落,会有更高的初级生产力。20世纪70年代以来,生态学家一直认为,更高的物种多样性和营养关系复杂性会增加种群与系统的稳定性。例如,Macarthur认为,随着食物网中链环数的增加稳定性提高。Elton指出,如果生态系统变的比较简单,那么它们的稳定性就会差;Odun指出,较大的多样性意味着较长的食物链、更多的共生和对负反馈控制的更大可能性,这就减少了波动并因此提高了稳定性;Glowka等的研究结果表明,物种多样性和生态系统稳定性有正相关关系;Tilman等在美国147个试验点的研究结果表明,生物多样性对生态系统生产力和稳定性有积极影响。
然而,自从Garther和Asbby及May向稳定性随物种多样性增加而提高的普遍看法提出挑战以来,一些科学家的想法逐渐开始转变。例如,Gilpin争辩说,他们的研究结果不支持自然历史学家们多样性产生稳定性的普遍看法;Woodward认为,较高的物种多样性并不总是意味着较稳定的生态系统功能;根据他在实验区的实验结果,认为没有证据可以证明较大的多样性有较高的稳定性;Beeby认为高度多样化的群落似乎更脆弱。
生物多样性与连通性
在严格数学推理的基础上,构造了一个可用于所有多边形最大半径距离(从中心运动到最远点的距离)的通用数学表达式,并由此推导出了景观连通性模型。按照该连通性模型的构造过程,美国景观生态学家Forman有关研究成果可表述为:景观连通性与生物多样性有正相关关系。1997年在欧洲召开的两次会议上,一个日本学者和一个欧洲学者也报告了相同的结论。然而,景观连通性与生物多样性关系的研究刚刚起步,它们是否确实正相关有待进一步研究。
生物多样性与边缘效应
20世纪初,Dememts首先使用“生态交错带”一词,他把生态交错带看作是两个群落相连接的应力区,在这个区,相邻两个群落的主要物种达到了它们的分布界限。20世纪70年代,野生动物学家注意到在生态交错带内物种种类和个体数比邻近的系统要多,从而提出著名的“边缘效应”。我国著名生态学家马世骏先生认为在两个或多个不同性质的生态系统(或其它系统)相互作用处,由于某些生态因子(可能是物质、能量、信息、时机或地域)或系统属性的差异和协和作用而引起系统某些组分及行为(如种群密度、生产力和多样性)的较大变化,称为边缘效应。
边缘效应对生物多样性的研究具有特定的价值。例如,在这些区期望有较高的生物多样性。其原因是在生物群区的边缘地带会有新的微观生境,导致有高的物种多样性物种群区边缘地带的位置相对稳定,允许物种有适当的时间散布和定居;生物群区边缘地带的范围大,与小尺度边缘地带相比允许有较高的生物多样性,美国国家野生动物保护区四个主要生物群区跨度的边缘地带物种多样性高,有737种(或亚种)植物、75种哺乳动物,207种陆地鸟、59种爬行动物和16种两栖动物。
然而,不是所有的边缘地带生物多样性一定高,空间和时间波动的边缘地带物种相对较少一般来说,地处环境条件突然变化的边缘地带(如河岸带)或层次结构急剧变化的边缘地带(如森林边缘),生物多样性高;地处环境条件逐渐变化的边缘地带,α多样性是渐变的,但β多样性在边缘地带增加。
在承认边缘效应对生物多样性有影响这一客观事实的基础上,对二者的关系进行本质的探索,从而为保护生物学和生态学乃至管理工作提供长期监测和预报的理论基础,更好地为生态系统的合理而科学的管理服务。
人类对生物多样性的影响
在全球各地,人类活动正在破坏经历数百万年演化而来的生物群落,很多自然生态系统的改变都与人类活动直接相关。过度捕猎、生境破坏以及外来捕食者和竞争者的冲击已经导致大量物种的种群数量急剧下降,有的已经濒临灭绝。例如,在任1600一1700年间,鸟类种的灭绝速度估计是每十年一个种,而1850一1950年间上升至每两年一个种戴蒙德分析物种灭绝的原因时总结了四点,他称其为“灾祸四重奏”:既生境的破坏或片段化,过度掠取动物和植物,外源种的引人以及由上述三个原因导致的次生灭绝效应。这“灾祸四重奏”中每一个因素无一例外的源于人类活动。现今的物种灭绝速度是自然灭绝速度的1000倍,以1%这个保守的数字作为世界上热带雨林的年消失率,%%的物种灭绝,如果以1000万作为总数,即为20000一30000种消失,以更直接的单位计算,就是每天有68种或每小时有3种将会消失。
自然生态系统类型的消失也很惊人。人类文明的初期,地球陆地80%的面积是森林,而现今只有30%,陆地上90%的湿地已经消失。此外,由于植被破坏,每年以百亿吨计的表层土壤被冲刷进人河流、湖泊和海洋,导致天然水循环和化学循环局部中断,大气污染和森林消失已使这个星球的气候变化。鉴于如此严峻的事实,人类活动对生物多样性影响的研究已引进国际社会的广泛关注。
生物多样性保护
目前,由于人口的快速增长和技术不断进步所产生的需要,对生物多样性的威胁不断加剧,森林被大片砍伐,物种数目急剧下降,气候条件不断恶化,保护生物多样性已刻不容缓。联合国环境规划署在1987一1988年起草的1990一1995年联合国全系统中期环境方案中提出了保护生物多样性的目标、策略以及实施方案等。1992年6月,在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会通过了1994一2003年为国际生物多样性十年的决议,同时,又通过了《生物多样性公约》,150多个国家首脑在《公约》上签字。《公约》的宗旨是保护生物多样性、可持续利用生物多样性以及公平合理分享利用遗传资源所取得的收益。
现今,我国的森林覆盖率已不到国土面积的14%,受威胁的物种可能占整个区系成份的15%。在世界受威胁动物中,中国受威胁的兽类和鸟类的种数都排在前三位。由此可见,中国的生物多样性保护任重而道远。
就地保护
就地保护是生物多样性保护的最有效的措施,在被保护的生态系统和物种的原生地建立自然保护区,包括风景名胜区和森林公园。截止1999年,我国共有自然保护区1146个,,%。
迁地保护
生物多样性的迁地保护包括野生动物和野生植物两类。野生动物的迁地保护主要手段是建立动物园,我国已建立动物园和大型公园的动物展区达数百个。我国还建立了以保护为目的的濒危动物繁育中心和基地26个。野生植物的迁地保护主要是建立植物园和树木园,我国目前已建立了110多个植物园。
离体保护
我国还建立了一批种子库、精子库和基因库对生物多样性中的物种和溃传物质进行离体保护。
放归野化
我国对养殖繁育成功的濒危野生动物,逐渐放归自然进行野化。例如糜鹿、东北虎、野马的放归野化工作已经开始,并取得了一定成效。
生物防治
传统的生物防治在生物多样性保护中,尤其在控制外来种的扩散方面,可获得持久的控制效果,是任何别的方法都不能替代的,能够取得最优的生态效益、经济效益和社会效益。此外,还需要加强生物多样性保护的经济措施。例如,建立生物多样性保护的财政控制系统,建立有效的财政制度、明确生物多样性的所有权关系,对生物资源和生态环境进行合理定价,实行有偿使用等等。
综上所述,生物多样性是人类赖以生存的物质基础,也是维持全球生态平衡的重要条件。在1993年召开的国际科联第24届全体会议上,作为国际生物多样性科学研究项目的“DIVESITAS’’已被确认为与国际地圈—生物圈计划、世界气候研究计划和国际全球环境变化的人文因素计划三个研究计划一起构成全球变化的研究计划。保护、维持并发展现有的生物多样性,合理持续的开发利用生物资源,达到人类与自然的和谐统一,是进行生物多样性研究的根本目标,也是生物学者义不容辞的责任。