生物多樣性的概念、價(jià)值和保護(hù)-3小時(shí)教材課件

生物多樣性的

概念、價(jià)值和保護(hù)解焱中國科學(xué)院動物研究所問題一什么是生物多樣性？Thisisbiodiversity有問題嗎？理解生物多樣性的價(jià)值和重要性為什么要保護(hù)生物多樣性？TheMilleniumEcosystemAssessmentModel文化多樣性精神和宗教價(jià)值知識系統(tǒng)教育價(jià)值美學(xué)價(jià)值社會關(guān)系感知文化遺產(chǎn)價(jià)值休閑旅游文化功能初級生產(chǎn)泥炭積累氮循環(huán)水循環(huán)提供生境支持功能生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)功能（千年生態(tài)系統(tǒng)評估，2005）食品和纖維淡水水能燃料藥品觀賞和環(huán)境用植物遺傳基因庫供給功能氣候調(diào)節(jié)水資源調(diào)節(jié)侵蝕控制水質(zhì)凈化廢棄物處理人類疾病控制生物控制調(diào)節(jié)功能直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值生產(chǎn)使用價(jià)值（野外收獲進(jìn)入貿(mào)易市場）紙漿、樹脂、松香、橡膠、木柴和木炭等燃料、木材、食品、布料和醫(yī)藥等通常可以在國家的經(jīng)濟(jì)統(tǒng)計(jì)資料，如GDP中體現(xiàn)直接經(jīng)濟(jì)價(jià)值生產(chǎn)使用價(jià)值1988~1996年間中國每年的商品木材生產(chǎn)量平均為6230×104m3。根據(jù)1999年進(jìn)口原木的價(jià)格（每立方米1020元）計(jì)算，中國商品原木價(jià)值約每年635×108元。竹子90年代，中國每年生產(chǎn)約1000×104t竹竿和近200×104

t竹筍，總價(jià)值為57.9×108元。以竹子為主要原料的建筑板材，到1994年，其年產(chǎn)量達(dá)到225000m3，價(jià)值8.27×108元。間接經(jīng)濟(jì)價(jià)值間接價(jià)值包括：水土保持氣候調(diào)節(jié)控制污染控制生物災(zāi)害種間關(guān)系休閑和生態(tài)旅游可更新能源Value(perhectare)0$2000$4000MangroveShrimpFarmCoastalProtection(~$3,840)TimberandNon-timberproducts($90)Fisherynursery($70)Net:$2,000(Gross$17,900lesscostsof$15,900)PollutionCosts(-$230)Lesssubsidies(-$1,700)Restoration(-$8,240)MangroveConversionPrivateNetPresentValueperhectareMangrove:$91ShrimpFarm:$200019871999PublicNetPresentValueperhectareMangrove:$1,000to$3,600ShrimpFarm:$-5,400to$200Source:MillenniumEcosystemAssessment;SathirathaiandBarbier2001Source:UNEP森林可以提高發(fā)電效率森林覆蓋至少可使水力發(fā)電的效率提高10%~30%

（20%）森林相當(dāng)于貢獻(xiàn)了每年868億kW/h的電力，相當(dāng)于價(jià)值每年434億元（以年發(fā)電量4340億kW/h、每kW/h0.5元計(jì)）河流水流量與發(fā)電效率的關(guān)系圖種間關(guān)系問題：種間關(guān)系為什么有價(jià)值？物種之間的生態(tài)交互作用是生態(tài)系統(tǒng)自我更新和維持能力的基礎(chǔ)授粉或傳播種子的媒介動物

控制病蟲害的天敵動物分解枯枝落葉，加速土壤營養(yǎng)循環(huán)的動物農(nóng)作物和昆蟲授粉75%世界主要作物和80%開花植物都依賴于動物傳粉。15%是由家養(yǎng)蜜蜂，80%是由野生蜜蜂和其他野生動物授粉。估計(jì)大約有25,000個(gè)種的蜜蜂，所有傳粉動物的數(shù)量超過40,000種。僅美國的農(nóng)業(yè)，估計(jì)一年的當(dāng)?shù)貍鞣壅撸ǚ敲鄯漕悾┨峁┑膫鞣鄯?wù)所獲得的收益價(jià)值41億美元。傳粉動物對于全球所有主要依賴于傳粉的作物的貢獻(xiàn)價(jià)值估計(jì)超過540億美元。

備擇價(jià)值新藥的發(fā)明食品：de-Coffee用于擴(kuò)增DNA的多聚酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)（PCR）技術(shù)是數(shù)十億美元生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)的最重要工具之一。其中基礎(chǔ)的高溫下穩(wěn)定的酶最初是從黃石公園天然溫泉特有的一種細(xì)菌中獲得的存在價(jià)值關(guān)注野生動植物私人捐助政府投資ThetotaleconomicvalueofconservationSource:Pagiolaetal.(2004)對生物多樣性的精神需求“大自然是治療人類疾病的醫(yī)生”“愛情”、“友情”、“親情”代表人與人之間的精神世界。另一個(gè)精神世界——人類和其他萬物生靈之間的精神交流，使人類的精神和靈魂能夠通過其他生靈而得到延展人類和萬物生靈之間的這種交流是相互的、天生的、真實(shí)存在的，也是人類精神世界中需要、渴望和從中能夠獲得愉悅和心靈解放的每一個(gè)人——無論富裕還是貧窮，在城市還是農(nóng)村——都完全依賴于生物多樣性所提供的無價(jià)服務(wù)。這包括從清潔的水到食物，從風(fēng)暴防御到文化特征……有問題嗎？生物多樣性的危機(jī)和保護(hù)這里有天災(zāi)，更多的是人禍Wherearewetoday?世界生物多樣性瀕危狀況物種的自然滅絕速率大約是每年1種，而現(xiàn)在由于人類活動所引起的物種滅絕速率至少增加了1000倍渡渡鳥1665Raphuscucullatus大隆鳥1650Aepyornismaximus黃嘴垂耳鴉1907Heteralochaacutirostris卡羅來納鸚鵡1914Conuropsiscarolinensis生物多樣性迅速喪失根據(jù)2004出版的《中國物種紅色名錄》中國受到不同程度威脅和接近受威脅的比例哺乳類39.82%和10.69%鳥類7.36%和7.36%爬行類26.04%和15.3%兩棲類39.88%和19.63%裸子植物69.91%和21.23%杜鵑花科55.44%蘭科78.26%和21.24%致危因素機(jī)制什么原因造成物種瀕危？生境喪失和片斷化植物和動物物種的過度利用外來入侵種全球氣候變化生境喪失和片斷化原因邊緣農(nóng)業(yè)Marginalagriculture商用木材的采伐荒漠化片斷化效應(yīng)碎片面積小棲息地異質(zhì)性減少擁擠效應(yīng)邊際效應(yīng)地理隔離效應(yīng)生物多樣性要如何保護(hù)？本世紀(jì)初，中國野生虎不足50只孟加拉虎15印支虎10東北虎20虎的社會組織結(jié)構(gòu)

TheSocialstructureoftigers

虎的食物需求

一只老虎一般一周捕食一次，一年捕食大約50只鹿

雌性繁殖虎一年約捕食70只

需要其領(lǐng)域有500鹿類動物東北虎在遠(yuǎn)東地區(qū)需要的面積雌性是種群生存的關(guān)鍵雌性是領(lǐng)域性的雌性平均需要的領(lǐng)域范圍=450km2印度熱帶森林中，需要10－20平方公里

1993-1997根據(jù)印度的研究，最小獨(dú)立種群是15－18頭雌性繁殖虎，維持一個(gè)能夠長期維持的東北虎種群需要的面積1雌性(x450) 450km24雌性 1800km28雌性 3600km212雌性 5400km218雌性 8100km2俄羅斯東北虎保護(hù)景觀規(guī)劃與棲息地保護(hù)網(wǎng)絡(luò)428-502tigers中國東北及俄羅斯東北虎分布現(xiàn)狀2005年俄羅斯遠(yuǎn)東，有430-500頭野生東北虎，中國20頭左右需要大范圍的棲息地保護(hù)避免棲息地的分割不僅僅是老虎藏羚羊、黃羊——大量遷徙性有蹄類雪豹、豹——所有大型貓科動物大熊貓、黑熊、狼白鰭豚、江豚——大量遷徙性水生動物大量遷徙鳥類……大量魚類……合理規(guī)劃道路、游覽路徑、水壩面積減小生境片斷化還導(dǎo)致很多其他問題？限制物種擴(kuò)散和遷移降低動物的捕食能力：許多動物需要在由不同資源組成的生境中自由移動。導(dǎo)致某些資源的過度利用。動物的自由移動會有利于資源的均衡使用造成小種群的一系列問題河流沒有連通性就沒有魚！通過封山育林育草擴(kuò)展天然生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)蒙古典型草原區(qū)，以冷蒿、針茅、羊草、冰草為主的退化草原，經(jīng)過7年的自然恢復(fù)，生物量增加73%，禾草類和豆科植物比例明顯增加，菊科類植物比例明顯降低，草地質(zhì)量明顯提高退化至冷蒿+小禾草階段的草原生態(tài)系統(tǒng)經(jīng)過約10年可以恢復(fù)到退化以前以針茅和羊草為主的草原群落生態(tài)恢復(fù)通過人工方法，按照自然規(guī)律，恢復(fù)天然的生態(tài)系統(tǒng)。“生態(tài)恢復(fù)”的含義遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出以穩(wěn)定水土流失地域?yàn)槟康姆N樹，也不僅僅是種植多樣的當(dāng)?shù)刂参?，“生態(tài)恢復(fù)”是試圖重新創(chuàng)造、引導(dǎo)或加速自然演化過程。生態(tài)恢復(fù)的目標(biāo)不是要種植盡可能多的物種，而是創(chuàng)造良好的條件，促進(jìn)一個(gè)群落發(fā)展成為由當(dāng)?shù)匚锓N組成的完整生態(tài)系統(tǒng)?；蛘哒f目標(biāo)是為當(dāng)?shù)氐母鞣N動物提供相應(yīng)的棲息環(huán)境。一、盡可能提高人工植被的異質(zhì)性（或稱多樣性）天然生態(tài)系統(tǒng)有多種異質(zhì)性物種組成空間結(jié)構(gòu)年齡結(jié)構(gòu)資源利用目前的植被恢復(fù)忽略了異質(zhì)性的作用人工純林的特點(diǎn)是均一單一物種同年齡結(jié)構(gòu)成行成列間隔相等樹木之間難以形成自然競爭，難以形成高低錯(cuò)落，層次豐富的結(jié)構(gòu)。這些樹木長大后，樹冠層一樣高，很容易阻擋大部分陽光，不利于林下其它植物的生長。有問題嗎？過度利用如今貿(mào)易對野生動物是最大的威脅Itiscausinglocalandregionalextinctions,andthreateningglobalextinctions.帶來了區(qū)域性的滅絕，也威脅到全球的物種Itinvolvestradeinanimalsformeat,andalsotrophies,pets,andmedicines.野生動物貿(mào)易包括了：肉類、旅游紀(jì)念品、寵物和藥物Globalcommercialwildlifetrade全球的商業(yè)性野生動物貿(mào)易鱈魚中醫(yī)藥依賴于自然資源

我國已知藥用動物超過1500種，其中脊椎動物占60％以上。有5,000多種植物在中國較正規(guī)地用于醫(yī)療中國保護(hù)動物名錄中有40%的動物被認(rèn)為可入藥在被列入《中國植物紅皮書》388種瀕危植物中，有77種是較為典型的中藥材，占總數(shù)的19.86%。有問題嗎？全球氣候變化和生物多樣性ImpactsofclimatechangeonbiodiversitySpecies

distinction物種滅絕AspeciesofGoldenToadinCostaRicaPhysiology/

phenology生理/物候Theaverageweightofadultfemalepolarbearshasdecreasedby>20%overlast25yrsLifehistory/Behaviorchange壽命/行為Gothicmarmotsemergefromhibernationaboutamonthearlierthan30yrsagoPopulation

delineation種群Coralbleachingdie-offsofupto50%intheIndianOcean新西蘭大蜥蜴是目前地球上所知的恐龍時(shí)代唯一存活下來的一種爬行動物，數(shù)量已經(jīng)非常稀少。但由于全球持續(xù)變暖，這種被稱為新西蘭活化石的大蜥蜴正面臨著滅絕的危險(xiǎn)。研究表明，溫度升高促使大蜥蜴的雄性比例大幅提高，最后可能因?yàn)槿鄙俅菩詿o法繁衍而滅絕。氣候變化對生物多樣性的影響—生理InoceanTheleatherbackturtle,thelargestseaturtle,inhabitsalloceansexceptArcticandAntarctic.InthePacificithasbeeninsteepdeclinefor20yearsduetohumanactivitiesandclimatedriveneffectsonreproductivesuccess.Increaseoftemperaturereducedreproductiveeffortandalteredsexratio.性別比例Almosttotallossofeggstohumansfrom1970to1990andtoby-catchinlonglineandgillnetfisheriesintheEquatorialandSouthPacific.((J.Spotilaetal.2010)全球氣候變化改變了生物生長的節(jié)奏，進(jìn)而影響生態(tài)系統(tǒng)內(nèi)與之有食物鏈關(guān)系的生物的進(jìn)食、繁衍和遷徙模式。氣候變化對生物多樣性的影響—物候改變ChangesinPhenologyofplants

inGreaterVirungaLandscapePhenologystudiesinKibaleNationalParkbyRichardWranghamandColinChapmanRainfallandtemphasincreasedsinceearly1900sinFortPortal-KibaleregionSometreesthatfruitedeveryyearnowrarelyfruit(eg.Mimusopsbagshawei)結(jié)實(shí)率下降Fruitingiscorrelatedwithminimumtemperatureinpreviousdryseason.氣候變化對生物多樣性的影響—地理分布生活在北美洲和歐洲的斑蝶分布區(qū)已經(jīng)向北遷移了200千米，或者向高海拔遷移。數(shù)以百計(jì)的物種——從蝴蝶到鳥類，植物，蝙蝠，甚至老鼠，都向極地遷移了300公里。這些驚人的數(shù)字只是一個(gè)序幕，它只是上世紀(jì)0.6攝氏度這一極小的溫度升高引發(fā)的結(jié)果

美國的大部分鳴禽轉(zhuǎn)移其分布區(qū)，并提早遷飛，常常導(dǎo)致食物缺乏，如很難找到足夠的食物如昆蟲、花卉和漿果。全球氣候變化和生物多樣性分布區(qū)轉(zhuǎn)移，同時(shí)攜帶著疾病轉(zhuǎn)移轉(zhuǎn)移到更高海拔的地區(qū)，以前從來沒有瘧疾(Malaria)或其他蚊子傳播的疾病，也開始發(fā)生1997年坦桑尼亞和印度尼西亞的熱帶高地第一次爆發(fā)了瘧疾。登革熱（DengueFever）以前只在1000米以下的地區(qū)發(fā)生，現(xiàn)在在墨西哥近2000米地區(qū)也有報(bào)道。在哥倫比亞超過2000米的地區(qū)發(fā)現(xiàn)了登革熱和黃熱?。╕ellowFever）的媒介昆蟲蚊子

出現(xiàn)在更高海拔OnBirdDistributionResearchfoundgalliformesmightbeparticularlyvulnerabletoclimatechange,astheyhavelowdispersalability.Galliformesathigherelevationsarelikelytoexperiencesgreatershiftsinrangeasclimatechanges海拔越高影響越大InChina,29speciesofgalliformesmayhaverangeshiftsofover50%(Lietal.2010)29個(gè)雉雞類29個(gè)種分布范圍轉(zhuǎn)移了50%8.6°CApriltemperatureKBTKGT/aln(BluetitCyanistescaeruleus)ln(GreattitParusmajor)KGTKBT/aln(N1,t+1)= a10(TMar,t)+(1+a11)ln(N1,t)+a12ln(N2,t)a20+(1+a22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t) ln(N2,t+1)= b20+(1+b22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t) otherwise wherea10(TMar,t)isgivenasthefollowinglinearmodel:a10(TMar,t)=a’10+a13TMar,t

ifTApr,t<θa20+(1+a22)ln(N2,t)+a21ln(N1,t)氣候變化對生物多樣性的影響—物種間關(guān)系變化1964-2006Ghent,BelgiumEcology-Climatestudiesbaseduponlong-termdataOnEco-structureTemperatureincreasecausedintrusionsofpooroxygenwatersinflowfromthewesternGulfofFinlandDestroyedthelocalbenthicanimalcommunitiesandenergytransferfromzoobenthostofish.底棲動物群落崩潰DeteriorationoffishpopulationinturnaffectedlocalpopulationofBalticringedseal魚類種群崩潰影響到海豹種群4000–5000individualsin1970-80s,currentlyonlyabout300leftAnotherreason:increaseofhumanactivities,suchasice-breakersandconstructionofoilterminals(SGOLUBKOV,2010)Brandt’svoles(Microtusbrandti)aresmallnativemammalsthatinhabitthegrasslandsofInnerMongolia,China.Thespeciesisconsideredapest,particularlyduringpopulationoutbreaks,whichhaveincreasedinfrequencysince1970from1every7yearsto1every3to5years.7年一次，增加到3~5年1次Brandt’svoles布氏田鼠氣候變化對生物多樣性的影響—生物災(zāi)害Fig.3.PopulationdensityofvolesinNorthFinlandandSOI.Thecatchindices(%)before1978wereestimatedfromLaineandHenttonen(1983),andthecatchindices(10xrodents/100traps)after1978wereestimatedfromVirtanenetal(1997).Forsakeofcomparison,thepopulationdensityinFig.3aisplusby20.TheyearlySOIvalueswerecalculatedfromQDPI.OnBiologicalInvasionAnumberofcasestudiesshowwarmingtendstoresultinremovingorrelocatingbarriersthatlimitpresentspecies’rangesChangestotheclimatearelikelytofacilitateestablishmentandspreadofinvasivealienspecies(Robinet&Roques2010)氣候變暖會促進(jìn)外來入侵種的定植和擴(kuò)散ThreatstobiodiversityfromclimatechangeTemperatureIncreaseIncreaseExtremeWeatherPrecipitationChangesSeaLevelRiseIncreasedHeatStressSaltWaterIntrusion/floodingHabitatDestructionChangeinHydrologyLossof:biodiversityecosystemfunctionslivelihoodsfoodsourcesInappropriatepolicyresponsesSub-optimaluseofecosystemservices世界野生動物基金會的研究員杰夫約克說“氣候的變化迫使北極熊離開了海上的浮冰，選擇長途游泳去尋找食物和棲息之地?！边^去6年來，這種長途游泳一共進(jìn)行了50次，包括20只北極熊，距離最長達(dá)到265公里，最久持續(xù)了12.7天。研究表明，在這20只北極熊里，有11只熊帶著幼仔，其中5只熊媽媽在游泳中失去了它們的孩子，死亡率達(dá)到了45%。威脅生存哥斯達(dá)黎加的MonteVerde森林最后一次見到是198770年代以來，由于溫度上升，云層升高導(dǎo)致鳥類、爬行和兩棲類種群的變化，有21種蛙類消失MonteVerde特有種MonteVerdeGoldenToad

Bufoperglenes

絕滅Climatechangecoulddriveamillionspeciestoextinctionby2050到2050年，氣候變化可能導(dǎo)致百萬物種滅絕CO2濃度上升對海洋生物多樣性的影響CO2濃度升高海水pH值降低海水碳酸鈣飽和程度降低IPCC-AR4全球氣候變化評估報(bào)告特別指出,CO2

濃度的上升已經(jīng)導(dǎo)致海洋表層水體的酸性增加了三成。直接影響到貝類、石珊瑚、浮游有孔蟲、球石藻、翼足類以及珊瑚礁鈣質(zhì)藻等鈣化物種的鈣化速率。目前已經(jīng)有近20%的珊瑚礁是由于白化現(xiàn)象所破壞Effectofbiodiversityconservationonclimatechange生物多樣性保護(hù)對氣候變化的影響CutGHGemission減少排放Biologicaladaption生物適應(yīng)Biodiversity

refuges避難所ForestsaccountformorethanhalfoftheglobalstockofcarbonstoredinterrestrialvegetationandsoilLocalracesofmanycropsareprovidinggeneticmaterialforthedevelopmentofdrought-resistantcropvarietiesThevalueofmangrovesascoastalprotectionhasbeenestimatedat$25–$50perhectare有問題嗎？入侵種已經(jīng)出現(xiàn)在各種生態(tài)系統(tǒng)中森林,濕地,草地,淡水水域，海洋和海岸,農(nóng)業(yè)區(qū)城市幾乎所有的生物類群都有入侵種植物300-400種動物70-80種微生物或病害有20多種幾乎所有的生物類群都有入侵種入侵動物約有40余種哺乳類（麝鼠，松鼠，海貍鼠等）鳥類（小葵花鳳頭鸚鵡、虹彩吸蜜鸚鵡、加拿大雁、爪蛙禾雀）爬行類兩棲類（牛蛙）魚類（草魚、鰱、鳙、太湖新銀魚、麥穗魚、子陵吻鰕虎魚、波氏吻鰕虎魚等）昆蟲（美國白蛾、松突圓蚧、濕地松粉蚧、稻水象甲、美洲斑潛蠅、松材線蟲、蔗扁蛾、蘋果綿蚜、葡萄根瘤蚜、二斑葉螨、馬鈴薯甲蟲、小楹白蟻、紅脂大小蠹等）甲殼類（大瓶螺、褐云瑪瑙螺）;已經(jīng)對我國當(dāng)?shù)氐?/p>

自然和人工生態(tài)系統(tǒng)

造成了顯著威脅或破壞三裂蟛蜞菊TrilobeWedelia(Wedeliatrilobata)

淡水水域受到入侵雜草的破壞引進(jìn)的魚類導(dǎo)致當(dāng)?shù)貪O業(yè)的損失和特有物種的絕滅牧場被引入的禾本和灌木破壞森林被引入的灌木所破壞引入的藤本植物覆蓋和破壞當(dāng)?shù)刂脖灰M(jìn)的兩棲類威脅到當(dāng)?shù)氐奈锓N引進(jìn)的螺給當(dāng)?shù)剞r(nóng)業(yè)帶來嚴(yán)重?fù)p失褐云瑪瑙螺

Achatinafulica

大瓶螺

Pomaceacanaliculat

許多城市害蟲是入侵種一些引入的鳥類變成城市或農(nóng)田的有害生物海洋中外來入侵種問題也十分嚴(yán)重沙篩貝

Mytilopsissallei

互花米草造成當(dāng)?shù)貪O業(yè)的巨大損失4~5年生的紫莖澤蘭通常有15~20個(gè)生殖枝，每個(gè)枝條平均有1252個(gè)花序，每個(gè)花