生物多樣性論文

1、生物多樣性董永然 學(xué)號：2013013105【摘 要】生物多樣性的研究隨著人們對生命科學(xué)的認(rèn)知的加強而逐漸加強，我們逐漸了解到生物多樣性對整個生態(tài)系統(tǒng)起到了非常重要的作用。本文從形成生物多樣性的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ)、生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的作用、保護生物多樣性的重要意義以及如何保護生物多樣性這四方面出發(fā)，詳細(xì)介紹了有關(guān)生物多樣性的有關(guān)內(nèi)容?！娟P(guān)鍵詞】生物多樣性 生態(tài)系統(tǒng) 意義 對策 生物多樣性是指生物中的多樣化和變異性以及物種生境的生態(tài)復(fù)雜性，它包括植物、動物和微生物的所有種及其組成的群落和生態(tài)系統(tǒng)。生物多樣性可以分為遺傳多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性三個層次。遺傳多樣性是指地球上生物個體中所包含的遺

2、傳信息的總和；物種多樣性指的是地球上生物有機體的多樣化；生態(tài)系統(tǒng)多樣性涉及的是生物圈中生物群落、生境與生態(tài)過程的多樣化。那么，生物多樣性到底是如何形成的呢？一 形成生物多樣性的生態(tài)學(xué)基礎(chǔ) 有關(guān)生物多樣性形成機制的假說,國外以Jeffries提出的觀點較全面。Jeffries認(rèn)為生物多樣性的形成主要受3類生態(tài)因子的制約:(1)主因子,即地理和自然因子,這是一些大尺度的全球或區(qū)域的物理影響因子。這類因子又可分為4種,即歷史和年齡(生態(tài)系統(tǒng)形成的時間越古老,生物多樣性就越高)、梯度(生物多樣性隨環(huán)境梯度,即緯度、海拔、深度、干旱度和鹽度等的變化而變化)、面積(生物多樣性隨面積的增加而增加)、隔離(又

3、可稱島嶼化,生物多樣性隨隔離的增加而降低);(2)區(qū)域或較小尺度的生態(tài)學(xué)模板,又可分為4種,即生產(chǎn)力(全球尺度上,生物多樣性隨生產(chǎn)力的增加而增加;但在局地,生產(chǎn)力的增加或降低通常會降低生物多樣性)、無量綱格局(指與種群多度有關(guān)的食物網(wǎng)的一致性、物種豐富度格局等)、生境異質(zhì)性與鑲嵌性(生境種類越多,物種多樣性越高)、生境架構(gòu)(生物多樣性隨自然生境架構(gòu)復(fù)雜性的增加而增加);(3)相互作用的內(nèi)部因子,又可分為4種,即演替、種間作用、干擾和散布與拓居1。 由該假說可知，生物多樣性的形成與物種及生境有關(guān)。 首先，因為有了物種，才有了基因庫，物種的多樣性也為基因的多樣性提供了條件；有了物種，才有了生態(tài)位，

4、生態(tài)位主要是指在自然生態(tài)系統(tǒng)中一個種群在時間、空間上的位置及與其相關(guān)種群之間的功能關(guān)系，物種間的種間關(guān)系如種間協(xié)作、互惠共生、物種共存、競爭和捕食等對生物多樣性也有影響。種間協(xié)作可以改善環(huán)境和提高幼年個體的補充與更新,從而減少死亡率和促進定居(或萌發(fā));并且,物種共存對維持物種多樣性具有重要作用?；セ莺凸采梢栽黾幽切┩ǔＴ诟咦匀桓蓴_、脅迫或捕食者等條件下難于生存的種類,從而增加群落的物種多樣性，進而促進生物多樣性。 另外，生境的多樣性也對生物多樣性有影響。生境不同，那么物種的豐富度、均勻度和多度也不同，物種組成和物種間相互關(guān)系也不同，從而形成多樣的生態(tài)系統(tǒng)，生態(tài)系統(tǒng)多樣性也會促進生物多樣性。

5、二 生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的作用 有關(guān)生物多樣性如何影響生態(tài)系統(tǒng)的過程與功能的假說主要有以下6種:(1)多樣性_穩(wěn)定性假說:MacArthe首次提出了群落的物種多樣性和穩(wěn)定性的關(guān)系,他認(rèn)為隨物種數(shù)的增加,生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力和恢復(fù)干擾的能力均增強。Elton也提出了相似的假說。(2)鉚釘假說:Ehrlich和Ehrlich將一個生態(tài)系統(tǒng)中的物種比作一架飛機上的鉚釘,每個物種對生態(tài)系統(tǒng)的功能均有貢獻,物種(鉚釘)的丟失超過一定的限度將導(dǎo)致系統(tǒng)(飛機)突然的災(zāi)難性的崩潰。因為許多物種可能是冗余的,所以少量物種的滅絕可能不影響生態(tài)系統(tǒng)總的功能,這表明了物種豐富度和生態(tài)系統(tǒng)功能之間的非線性關(guān)系。(3)冗余種

6、假說： Lawton和Brown認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)中的物種可被劃歸不同的“功能群”來考慮,有一些物種在其它相鄰物種滅絕后,有一定的延伸其功能進行補償?shù)哪芰?。需要一個最小的多樣性來維持生態(tài)系統(tǒng)的功能,除此之外的大多數(shù)物種是冗余的,也就是說物種豐富度對生態(tài)系統(tǒng)功能并不非常重要。(4)“特異性假說”Lawton認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)的功能隨多樣性的改變而改變,因單個物種的地位是復(fù)雜和變化的,所以這種改變的程度和方向均是不可預(yù)測的。(5)“零假說”Vitousek和Hoope Lawton認(rèn)為生態(tài)系統(tǒng)的功能與物種的丟失和增加無關(guān)。(6)多樣性_可持續(xù)性假說:Tilman等認(rèn)為由于多樣性高的生態(tài)系統(tǒng)中營養(yǎng)物的丟失會降低

7、,故生態(tài)系統(tǒng)中土壤營養(yǎng)元素循環(huán)和土壤肥力的可持續(xù)性與多樣性程度密切相關(guān)2。 通過對以上假說，我們可以得出以下幾點： 第一是生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性的影響。因為在生態(tài)系統(tǒng)中，組成成分較多，那么如果某一物種的數(shù)量突然減少，該物種可以由該營養(yǎng)級的其他物種取代，這樣不會影響生態(tài)系統(tǒng)的正常生命活動，從而維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。所以說生物多樣性的增加可以加強生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性。 第二是生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響。生物多樣性的變化對生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力的影響可能有三種不同的結(jié)果:(1)物種的丟失對生態(tài)系統(tǒng)的功能有微小的影響或沒有影響。這可能主要是由于剩余物種的增長補償了物種丟失的作用。Hooper認(rèn)為需區(qū)分

8、由物種組成不同而造成的生產(chǎn)力增加和由物種豐富度的增加及互補所產(chǎn)生的生產(chǎn)力增加。故他采用功能群代替物種來考察豐富度生態(tài)系統(tǒng)功能的影響。他根據(jù)植物不同的生長型、表型及根的深度、凋落物CN等特征將草地上的植物分為:早季的一年生雜草(E);晚季的一年生雜草(L);多年生叢生雜草(P)及固氮植物四種功能型(N)。實驗的結(jié)果說明,更多樣化并不意味著更高的生物生產(chǎn)力。在影響生態(tài)系統(tǒng)的過程方面,物種的組成至少與多樣性有同樣重要的作用。(2)隨多樣性的升高,生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力降低。在對紐約棄耕地的研究中,平均生產(chǎn)力隨多樣性的升高而降低。Silvertown等的研究也表明,植物地上部分的現(xiàn)存生物量隨多樣性升高而降低

9、。(3)隨物種多樣性的增加,生態(tài)系統(tǒng)的生產(chǎn)力提高。支持該結(jié)論的實驗證據(jù)較多,例如,Naeem巧妙地利用受控的“生態(tài)箱”,分別用9、15和31個物種組成一個多營養(yǎng)級的群落,低物種數(shù)的群落作為高物種數(shù)群落的子集,模擬自然生態(tài)系統(tǒng)中各營養(yǎng)級上的物種均勻丟失的結(jié)果。他在實驗過程中測定了5個生態(tài)系統(tǒng)過程:群落的呼吸;分解;營養(yǎng)物的存留;植物的生產(chǎn)力及群落對水的存留。實驗的結(jié)果表明:群落的呼吸和植物生產(chǎn)力與多樣性有密切的關(guān)系。這是第一次在受控的條件下說明生物多樣性的丟失與遺傳資源的丟失、生產(chǎn)力的丟失、生態(tài)系統(tǒng)對干擾緩沖能力的丟失以及美學(xué)和商業(yè)價值的丟失一樣,能夠改變或損害生態(tài)系統(tǒng)所能提供的“服務(wù)”3。 第

10、三是生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的可持續(xù)性的影響。生物多樣性對生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)有影響,同時影響了生態(tài)系統(tǒng)中元素循環(huán)和土壤肥力的可持續(xù)性。Tilman等的多樣性_可持續(xù)性假說認(rèn)為土壤元素循環(huán)即土壤肥沃程度的可持續(xù)性依賴于生物多樣性。三 保護生物多樣性的意義 生物多樣性的價值包括直接價值、間接價值和潛在價值。被直接用作食物 、 藥物 、 能源和工業(yè)原料等所表現(xiàn)出來的價值稱做生物多樣性的直接價值，它包括消費使用價值和生產(chǎn)使用價值。生物多樣性的間接價值主要包括：植物通過光合作用將太陽能儲藏起來, 從而形成食物鏈中能量流的來源， 為絕大多數(shù)物種的生存提供能量基礎(chǔ)；保護水源，維持水體的自然循環(huán)，減弱旱澇；調(diào)節(jié)氣

11、候，森林消失不僅對局部，而且對全球的氣候都會產(chǎn)生影響， 對農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和生態(tài)環(huán)境造成不良后果；防止水土流失，減輕泥石流滑坡等自然災(zāi)害； 吸收和分解環(huán)境中的有機廢物、農(nóng)藥和其他污染物；為人類身心健康提供良好的生活和娛樂環(huán)境。正是生物多樣性的這兩種價值給我們帶來了很大的好處。 (一)、生物多樣性為我們提供了食物、纖維、木材、藥材和多種工業(yè)原料。 我們的食物全部來源于自然界, 維持生物多樣性, 食物品種會不斷豐富。 人民的生活質(zhì)量會不斷提高。在偏僻地區(qū)生活的居民的蛋白質(zhì)主要來源于狩獵野生動物。 在非洲, 野生動物的肉制品在人們食物中占據(jù)了所需蛋白質(zhì)的很高比例。 (二)、生物多樣性還為人類提供多種多樣的工

12、業(yè)原料, 如木材、纖維、橡膠等。 甚至能源石油、煤、天然氣等也是由古代森林所儲藏的幾百萬年前的日光能所提供。 木材是一些發(fā)展中國家的重要出口產(chǎn)品, 全世界每年的木材產(chǎn)值在750 億美元以上。 現(xiàn)代工業(yè)生產(chǎn)還需要開發(fā)更多新的生物資源, 以提供原料和新型能源。 (三)、生物多樣性還在保持土壤肥力、保證水質(zhì)以及調(diào)節(jié)氣候等方面發(fā)揮了重要作用。 黃河流域曾是我們中華民族的搖籃。 幾千年以前, 那里還是一片十分富饒的土地, 樹木林立, 百花芬芳, 各種野生動物四處出沒。 但由于長期的戰(zhàn)爭及人類過度地開發(fā)利用, 這里已變成生物多樣性十分貧乏的地區(qū), 到處是黃土荒坡, 遇到刮風(fēng)的天氣便是飛沙走石,沙漠化現(xiàn)象十

13、分嚴(yán)重。 近年來由于人工植樹, 大搞“ 三北防護林”工程, 生物多樣性得到了一定程度的恢復(fù), 沙漠化進程得到了抑制, 森林覆蓋率逐年上升, 環(huán)境不斷得到改善。受自然植被覆蓋和凋落層保護的優(yōu)質(zhì)土壤可保持肥力、防止危險滑坡、保護海岸和河岸以及防止淤積作用。 有樹木的農(nóng)田很大程度上使土壤的沖刷危害大幅減少, 有利于保持土壤的完整性和最小的侵蝕量。 (四)、生物多樣性在大氣層成分、地球表面溫度、地表沉積層氧化還原電位以及 PH 值等方面的調(diào)控發(fā)揮著重要作用。例如, 現(xiàn)在地球大氣層中的氧氣含量為 21%, 供給我們自由呼吸, 這主要應(yīng)歸功于植物的光合作用。 在地球早期, 大氣中氧氣的含量要低很多。 據(jù)科

14、學(xué)家估計, 假如斷絕了植物的光合作用, 那么大氣層中的氧氣, 將會由于氧化反應(yīng)在數(shù)千年內(nèi)消耗殆盡。 (五)、生物多樣性的維持, 將有益于一些珍稀瀕危物種的保存。 我們都知道, 任何一個物種一旦滅絕, 便永遠(yuǎn)不可能再生。 今天仍生存在我們地球上的物種, 尤其是那些處于滅絕邊緣的瀕危物種, 一旦消失了, 那么人類將永遠(yuǎn)喪失這些寶貴的生物資源。 而保護生物多樣性, 特別是保護瀕危物種,對于人類后代, 對科學(xué)事業(yè)都具有重大的戰(zhàn)略意義。 (六)、生物遺傳多樣性為人類提供了大量的基因資源。 每一個物種或品種在遺傳組織上都可能是唯一的, 即使是一草一木也應(yīng)該珍惜。 誰能在若干年前就想到中藥天花粉的蛋白質(zhì)不僅

15、能治愈絨毛膜皮癌, 而且還是治療艾滋病的良藥?人類未來還會面臨各種各樣意想不到的挑戰(zhàn), 那些現(xiàn)在看來毫無用處, 微不足道的生物, 也許將來某一天卻能幫助人類免于饑荒, 祛除疾病而繼續(xù)生存下去。 (七)、 生物多樣性對人類健康也有很大貢獻。 在科學(xué)技術(shù)發(fā)達的今天, 人們的醫(yī)療保健在很大程度上仍依賴于生物。 大約 80%的世界人口仍主要依賴從植物中獲得的各種藥材。 中國有記載的藥用植物就有 5000 多種, 其中 1700種為常用藥物。 相當(dāng)多的陸生動物也是醫(yī)藥來源, 如蜂毒可以治療關(guān)節(jié)炎, 某些蛇毒能控制高血壓, 斑蝥素可以治療某些癌癥。 目前, 已知的具有抗癌潛力的海洋生物有 500余種, 但

16、被人們研究應(yīng)用的僅是其中極少一部分4。 現(xiàn)在我們還不能確定生態(tài)系統(tǒng)的潛在價值，但是可以確定的是，它的價值不管是直接價值還是間接價值還是潛在價值都是非常重要的，所以保護生物多樣性的重要意義是顯而易見的。四 如何保護生物多樣性 保護生物多樣性之前我們需要清除現(xiàn)在生物多樣性面臨的威脅：(一)、過度掠取即掠取速度超過了一個種群繁殖更新的速度。當(dāng)該物種受到法律保護時，這種掠取就成了偷獵，歷史上不少大型動物就是因此而絕滅的。現(xiàn)在仍有不少生物因此而瀕危，如虎、象、犀牛等。(二)、棲息地喪失這通常是指多樣性極其豐富的自然生態(tài)系統(tǒng)向多樣性極其單調(diào)的農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)轉(zhuǎn)變。一個地區(qū)自然植被面積的陡然下降，常導(dǎo)致生物棲息

17、地被隔離開來，形成一個個孤立的生態(tài)環(huán)境，限制了種內(nèi)基因的交流，遺傳多樣性因此喪失一部分，該種群對疾病、獵捕以及偶發(fā)災(zāi)變的抵抗力隨之下降，這樣該種群就有可能走下坡路。(三)、污染 由于環(huán)境污染而導(dǎo)致一些物種沒有了適合生存的家園，從而頻臨滅絕。(四)、氣候變化這是又一個威脅生物生存的因素，它常與區(qū)域性植被格局的改變有關(guān)。涉及全球的二氧化碳濃度的升高、區(qū)域性厄爾尼諾效應(yīng)和季風(fēng)規(guī)律以及地方性火災(zāi)對北方森林、珊瑚礁、紅樹林、濕地等會有強烈影響。(五)、引進物種這是不容忽視的一個問題。在許多海島上，引進植物已取代了當(dāng)?shù)赝辽灵L的植物，這種現(xiàn)象稱為生態(tài)入侵。引進植物已被認(rèn)為是美國國家公園所面臨的最大的威脅，

18、引進魚種使具有極高特有種的非洲裂谷一些湖泊里的土生魚種瀕臨絕滅的邊緣。 在人類出現(xiàn)以前, 物種的滅絕與物種形成一樣, 是一個自然的過程, 兩者之間處于一種相對的平衡狀態(tài)。 有人估計, 物種自然滅絕的速度大約為每 100 年僅有 90 個物種滅絕。 人類出現(xiàn)以后, 尤其是近百年來, 隨著人口的增長和人類活動的加劇, 物種滅絕的速度大大加快了。 目前, 生物多樣性正以前所未有的高速度在喪失。 以鳥類為例, 在世界上 9000 多種鳥類中, 1978 年以前僅有 290 種鳥類不同程度地受到滅絕的威脅, 而現(xiàn)在這個數(shù)字則上升到 1000 多種,大約占鳥類總數(shù)的 11%。 據(jù)聯(lián)合國環(huán)境計劃署估計, 在

19、未來的 2030 年之中, 地球總生物多樣性的 25%將處于滅絕的危險之中。 在 19902020 年之間, 因砍伐森林而損失的物種, 可能要占世界物種總數(shù)的 525%, 即每年將損失1500050000 個物種, 或每天損失 40140 個物種5。大量的物種從地球上消失已引起了國際社會的廣泛關(guān)注。那么，我們應(yīng)該如何拯救這些即將走向滅絕的物種呢？ 我們有兩種方法可以保護生物多樣性：就地保護和易地保護。 就地保護是在野生動植物的原產(chǎn)地對物種實施有效保護。 是指以建立自然保護區(qū)或保護點的方式, 將有價值的自然生態(tài)系統(tǒng)和野生生物及其生態(tài)環(huán)境保護起來, 借用這種辦法維持生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)能量流動與生物的

20、繁衍與進化。 在大多數(shù)情況下, 就地保護是保護生物多樣性的最根本的途徑。 只有在野外, 物種才能在自然群落中繼續(xù)適應(yīng)變化的環(huán)境進化過程。 目前, 我國各省、市、自治區(qū)都建有自然保護區(qū), 這些保護區(qū)包括森林、草地、濕地、海洋、生物等多種類型。 通過就地保護措施, 的確保護了一大批具有重要意義的生態(tài)系統(tǒng)和若干珍稀瀕危野生物種。 易地保護是通過人為努力, 將野生生物種的部分種群從原產(chǎn)地遷移到適當(dāng)?shù)牡胤郊右匀斯す芾砗头敝? 使其種群不斷擴大。 主要方式是建立動物園、植物園及各種引種繁殖設(shè)施。 隨著自然界環(huán)境狀況的日益惡化, 易地保護越顯示出其重要性。 對于一些瀕危物種來說, 如果其野生種群數(shù)量太少,

21、或適合其生存的自然棲息地已被破壞殆盡, 則易地保護將成為保存這些物種的唯一手段。 例如麋鹿、加州禿鷲等的保護即是成功的例子。 我們應(yīng)充分認(rèn)識到易地保護的作用, 并在生物多樣性的保護實踐中積極有效地使用這一手段。 就地保護和易地保護是兩種比較大概的方式，那么我們具體應(yīng)該怎么做才能有助于保護生物多樣性呢？ (一)、建立自然保護區(qū)和國家公園。從保護區(qū)的選址、設(shè)計和建立都應(yīng)該考慮到生態(tài)系統(tǒng)的某些特性，根據(jù)實際情況來規(guī)劃保護區(qū)，另外，還要避免保護區(qū)中的動植物被人類過多干擾，應(yīng)該保持其正常生長發(fā)育。 (二)、建立種子庫和基因資源庫。將一些頻臨滅絕的物種的種子或者基因保存起來，通過一些科學(xué)技術(shù)繁衍該物種的后

22、代，以拯救這些物種。 (三)、加強環(huán)境保護及生態(tài)系統(tǒng)的治理與恢復(fù)。將一些已經(jīng)遭到破壞的地區(qū)進行生境恢復(fù)，加強對未被破壞地區(qū)的環(huán)境保護，使生物擁有一個非常適合它們生存的家園。 (四)、提高人們對生物多樣性保護的認(rèn)識。加大宣傳力度，讓更多的人知道生物多樣性的現(xiàn)狀以及保護生物多樣性的重要意義,讓大家明白我們必須善待地球、善待自然,不能以傳統(tǒng)的高投入、高消耗為發(fā)展模式;不能以高消費、高享受為發(fā)展目標(biāo)和推動力;不能以犧牲環(huán)境為代價,片面強調(diào)發(fā)展的速度和數(shù)量，而應(yīng)該應(yīng)強調(diào)人與自然的和諧,強調(diào)資源的持續(xù)利用,強調(diào)后代人享有與當(dāng)代人同等的發(fā)展機會。增強環(huán)境道德觀念和持續(xù)發(fā)展觀念,共同維護我們惟一能夠生存的地球家園,是人類應(yīng)該共同追求的理想。 (五)、加強對生物多樣性的研究，及時了解生物多樣性的現(xiàn)狀，并能及時的采用科學(xué)合理的方法地所遇到的問題提出解決方案。 (六)、加強生物技術(shù)在生物多樣性保護中的應(yīng)用。采用轉(zhuǎn)基因技術(shù)把某些具有高產(chǎn)、抗逆等優(yōu)良性狀的基因?qū)朐瓉聿痪邆溥@些性狀的生物體內(nèi),達到改良和培育新品種的目的。在這