1、生物多样性保护导论1：生物多样性的概念、重要性和价值问题一什么是生物多样性？生物多样性的定义1 生物多样性是生物及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和,包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。生物多样性的定义2 Sandlund et al.1993 生物多样性是生命形式在分子、种群、物种、群落和生态系统等层次的结构与功能的多样性生物多样性的定义3 延续性与多样性是生命的两大基本特征。生命的延续性指地球上的所有生命形式都具有自我复制、繁衍再生的能力。生物多样性则指地球上生物类群层次结构的多样性。生物多样性具有多个层次:遗传多样性、物
2、种多样性、生态系统多样性以及景观多样性。生物多样性的组分 遗传多样性 物种多样性 生态系统多样性 景观多样性问题二、什么是物种?物种多样性 物种是生物分类的基本单元，代表一群在形态、生理、生化上与其他生物有明显区别的生物。通常这群生物之间可以交换遗传物质，产生可育后代 生物种不是逻辑的聚类，是由生殖、遗传、生态、行为以及相互识别系统联系起来的个体集合物种的概念 群体种概念:生物种是一些具有形态和遗传相似性的种群组成，种内个体的相似性大于种间个体的相似性 生殖种概念：“种是相互繁殖的自然群体，这个群体与其它群体在生殖上相互隔离”生态种概念:物种是生态系统的功能单元，每个物种占据一个生态位物种的概
3、念 物种是一个可以随时间变化而变化的个体集合 物种是生态系统中的功能单元 物种是真实的存在，与种以上分类单元不一样 表型是区别种的最重要标志 分子水平的区别中国虎是不是一个种？华南虎问题三物种是如何起源和进化？物种起源 适者生存 环境改变 地理屏障 一般的，自然选择会固定某些基因，降低遗传多样性 自然选择有时会保持等位基因的多态性，因为不同的基因型会适应不同的生态环境物种起源 唐纳雀科Honeycreeper 夏威夷所特有 嘴型的变化适应不同的食物类型达尔文错了？遗传变异 自然突变 定向突变 缓慢进化 生命爆发生物分类阶元生物分类阶元 问题四、物种有多少界Kingdom？5个界：原核生物界 M
4、onera：细菌、放线菌等 原生生物界 Protista：藻类、原生动物、粘菌等 真菌界 Fungi：酵母、霉菌 动物界 Animalia：植物界 Plantae：五界系统是以细胞结构分化的等级以及和光合、吸收、摄食这三种主要营养方式有关的组织类型为基础的。第六界：病毒界物种命名法 卡尔林奈 学名或拉丁名 双名法 Dendroica fusca 标准写法（问题五）Homo sapiens Linnaeus Hemiechinus auritus(Gmelin,1770)Erinaceus auritus Gmelin,1770 Dendroica spp.Dendroica sp.物种的多样性
5、 问题六、世界上有多少物种？估计全世界生物总数870万，上下误差100万。其中120万已经被描述 动物动物:777万(12%被描述)真菌真菌:61 万(7%被描述)植物植物:30 万(70%被描述)原生动物原生动物:4 万(22%被描述)藻类藻类:3 万(50%被描述)Mora C,Tittensor DP,Adl S,Simpson AGB,Worm B(2011)How many species are there on Earth and in the ocean?PLoS Biol 9:e1001127.doi:10.1371/journal.pbio.1001127.动物89%真菌7
6、%植物3%原生动物1%藻类0%生物种类数量生物种类数量 2007年5月报道，德国科学家通过近几年对南极附近的威德尔海（Weddell Sea，南极洲的边缘海）的3次探测，最终发现了从单细胞有孔微生物（foraminifera）到形状奇特的蟹类等700余种新的生物 在2005年7月到2006年9月间,研究人员在婆罗洲岛新发现了至少52个动植物新物种。一个国际研究小组2006年5月4日报告说，他们在大西洋深处发现了约10-20种新的微型生物物种 过去十年间，科学家们一共发现了过去十年间，科学家们一共发现了300300种以前从未发现的哺乳动物种以前从未发现的哺乳动物直升机、卫星制图、潜水器、深海照相
7、机和其他现代化的工具可以帮助科学家们进行系统的实地探测包括一些因为战争爆发或政治阻碍而无法进入的热点地区。人类不断深入到偏远地方，可以说，当下是新物种发现的黄金时期。一种细长蝾螈就在离洛杉矶不到50公里的地方；而另一种可以长到40米高的新乔木离澳大利亚的悉尼也只有两个小时的车程。有三分之二的新哺乳动物是在博物馆的收藏柜里被发现的。奇庞吉猴（奇庞吉猴（kipunjikipunji）Satomi的侏儒海马（Hippocampus satomiae），印度尼西亚迷你小蜥蜴古德温鼠狐猴（Microcebus lehilahystara），马达加斯加龙马陆（Desmoxytes purposa），泰国斑
8、纹兔（Nesolagus timminsi），越南遗传多样性 问题七：如何理解遗传多样性？遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的基础，是生物多样性的内在形式遗传多样性定义 蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和。McNeely(1990)是指种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间或同一群体内的遗传变异 全球生物多样性策略1992遗传多样性 我们日常所见到的是生物体表型的变异表型=遗传型+环境遗传多样性 生物体遗传型的变异来源于基因突变：碱基的插入、缺失等 染色体变异：染色体重组、交换、缺失、反转、重复等检测方法 形态学 染色体 DNA序列遗传多样性的一般规律 遗传多样性与
9、种群大小有关 遗传多样性与生境大小有关 分布广的物种比分布狭窄的物种遗传多样性高 动物的遗传多样性与动物个体大小呈反比 濒危物种一般比正常物种的遗传多样性低生态系统多样性 问题八：什么是生态系统多样性？生物群落：占据一个特定地点的所有物种及这些物种间的相互作用 生态系统是生物体及其有机和无机环境的复合体 物种之间和物种与环境之间的相关性物理环境和生物群落的关系物理环境和生物群落的关系 温度和降水量决定生物群落的类型 生物群落影响风速、湿度、温度和土壤等问题九 为什么物种多样性和遗传多样性不能全部涵盖生物多样性的全部内容？生物之间的关系生物之间的关系 竞争 捕食 互惠共栖 传粉 播种生物多样性的
10、价值和重要性为什么要保护生物多样性？The Millenium Ecosystem Assessment model表表1：全球和中国生态系统服务功能的估计价值：全球和中国生态系统服务功能的估计价值编号编号生态系统服务生态系统服务生态系统功能生态系统功能生态系统服务价值生态系统服务价值 108/USDa-1中国中国全球全球(%)1 空气调节调节大气化学成分237.1813 4101.772 气候调节调节气温、降雨以及其他生物学相关的气候过程224.546 8403.283 干扰调节应对环境波动的生态系统的容量、控制及完整性1 184.0517 7906.664 水调节调节水文297.4011
11、1502.675 提供水储存及保持水资源1 319.5416 9207.806防止水土流失和泥沙淤积在生态系统内保留土壤324.445 7605.637 土壤形成 土壤形成过程 18.135303.428 营养循环营养的存储、循环、作用和获取2 561.30170 7501.509 污染处理营养流动的恢复，过量及异质营养物或化合物的移除及分解791.5422 7703.4810 授粉和种子传播植物配子转移133.991 17011.4511 生物控制种群营养结构动态的调节178.654 1704.2812 避难所为定居或迁徙的种群提供栖息地72.521 2405.8513 食品 部分初级产物可
12、以成为食品503.1213 8603.6314 原材料部分初级产物可以作为生产的原材料279.817 2103.8815 遗传资源独一无二的生物材料及产物资源33.697904.2616 娱乐 为娱乐休闲活动提供资源234.538 1502.8817 文化 为非商业用途提供机会636.4530 1502.119 030.88332 6802.71生物多样性价值评估 直接经济价值 间接经济价值直接经济价值 问题十一、有哪些直接价值？当地消费使用价值（食物、烧柴、建筑材料、渔业）马来西亚东部Sarawak土著人每年野猪肉的直接使用价值约为4000万美元直接经济价值 生产使用价值（野外收获进入贸易市
13、场）纸浆、树脂、松香、橡胶、木柴和木炭等燃料、木材、食品、布料和医药等 通常可以在国家的经济统计资料，如GDP中体现直接经济价值 生产使用价值 19881996年间中国每年的商品木材生产量平均为6230104 m3。根据1999年进口原木的价格（每立方米1020 元）计算，中国商品原木价值约每年635108 元。竹子90年代，中国每年生产约1000104 t竹竿和近200104 t竹笋，总价值为57.9108 元。以竹子为主要原料的建筑板材，到1994年，其年产量达到225000m3，价值8.27108 元。间接经济价值 问题十二、有哪些间接价值？间接价值包括：水土保持 气候调节 控制污染 控
14、制生物灾害 种间关系 休闲和生态旅游 可更新能源间接经济价值 教育和科学价值 环境监测预警者 备择价值 存在价值间接经济价值 1.水土保持作用 问题十三、如何计算水土保持作用？1.1 水源保持 树冠树冠拦截的雨水量一般高达15%40%。灌木与草本植物层灌木与草本植物层拦截并保留的雨水更多。枯枝落叶层是森林海绵效应最重要的组成部枯枝落叶层是森林海绵效应最重要的组成部分分，最低有效厚度为0.51.0cm，效应可达80%以上。缓解雨水的侵蚀作用；吸收雨水；增加地面的粗糙度，过滤、阻断和减缓地表径流；改善土壤结构和肥力，提高持水能力。森林的庞大根系根系以及各种土壤无脊椎动物和土壤无脊椎动物和微生物微生
15、物的活动。1.3 预防水灾 1998年的水灾年的水灾 1998年全国受影响的农田达2229104 hm2，受灾区域为1378104 hm2，死亡4150人，倒塌房屋685万间。直接经济损失2551108 元。如果计入农业生产和人民灾难的间接损失，损失则更为严重。1.3 预防水灾 中国森林面积为159104 km2。森林的蓄水量每公顷比荒地多14.510418.3104 m3 森林在雨季蓄水量达到饱和状态时可以多吸收2.31082.91108 m3的雨水。也就是说，现有森林在雨季可以在230104291104 km3范围内吸收1m深的洪水。这个范围比1998年洪水影响的整个地区的大10倍。1.3
16、 预防水灾 按照1998年每公顷的经济损失（22.3104 km2损失2.55108 元，平均每公顷损失人民币1.14元），现有森林每年能节省2.6310123.331012 元。1.4 防止水土流失 中国水土流失面积367104 km2，占国土面积的38 据估计，每公顷山地森林防止泥沙流失效益为32元，全国山地森林的效益约36108 元；每公顷山地森林防止土壤养分流失效益为3元，全国约3108 元。二项合计，全国山地森林的保土效益每年约39108 元。1.5 土壤肥力的养护 森林枯枝落叶层的腐烂可以使每年每公顷平均3990kg的硝酸盐返回到土壤中 据估计森林每年每公顷可固氮510kg。因此，
17、森林能够每年每公顷将大约4000kg的硝酸盐转移到土壤中。中国森林总面积为159104 km2，因此每年可以将6.36108 t硝酸盐转化到土壤中。按1999年中国出口尿素的价格（每吨1050元）计算，森林每年固定到土壤里的硝酸盐价值达665108 元。2.调节气候和天气 冬季更冷、夏季更热了。总降水量也只是略微减少，但其季节分布不均却明显加剧了。冬季降水量与从前相比大大降低。每年的雾天天数减少了30%。这种雾气的减少危及到了热带常绿植物的生存，而这其中也包括当地在经济上高度依赖的橡胶植物。4.防范风暴防范风暴 红树林和沿岸森林有助于降低严重风暴的风速和破坏力。5.固碳作用 问题十四、为什么固
18、碳作用很重要？问题十五、如何计算固碳作用？森林每生产1kg干物质需吸收1.84kg二氧化碳，或每生产出1m3的木材，大约需要吸收850kg的二氧化碳，或折合成230kg碳。全球森林每年通过光合作用可固定10001200108 t碳，占大气总碳贮量的13%16%5.固碳作用 在亚马逊河流域是进行的大规模生物圈与大气实验表明，由于19791989年间热带美洲森林丧失，造成每年有24108 t碳被排放到大气中 森林丧失的影响远远超过人为二氧化碳的排放。5.固碳作用 据估计，释放到大气中的碳每吨至少造成165元的损失 中国森林资源活立木总蓄积量是125108 m3。由于需要230kg碳来生产1m3木材
19、，全部活立木共贮存着约28.8108 t碳。按每吨碳165元计算，则此储存量价值4752108 元。中国目前草原覆盖面积是400104 km2，可以固定大约5.21012 t碳，价值约85.8108 元。6.控制污染 天然植被，特别是森林，能够通过吸收污染物而净化空气和水。要生产1kg的干物质，需要过滤3110m3的空气 能够从大气中去掉的有毒气体有二氧化硫、氟化氢、氯和氨 都 市 森 林 每 年 每 公 顷 能 吸 收30006000kg的二氧化硫。每公顷都市阔叶林有400t树叶，每年能吸收3002000kg的氟和氟化物，以及30005000kg的氯6.控制污染 沉降烟尘（拦截、沉淀、增加湿
20、度）杉、松和栎木林每年每公顷的截尘能力分别为3200，3440和6800t 更新的研究（1998）估计每年与环境污染有关的损失约为986108 元 7.娱乐与旅游 1994年，中国自然保护区的全部旅游收入为300500万元 1995年，中国森林公园接待了总共6090万旅客，直接收入为5.21108 元 1998年的1030108 元 2004 外国游客达到1.09 亿人次 狩猎场 观鸟活动8.可更新能源 薪柴和木炭 提高发电效率 问题十六、为什么能够提高发电效率？8.森林具有调节水量的作用 森林覆盖与旱季河流水流量的关系 减少泥沙淤积 森林覆盖率 30 28 26 24 22 20 18 16
21、 14 12 10 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 100 冬季水位量占总水位量的百分比 8.森林可以提高发电效率 河流水流量与发电效率的关系图 森林覆盖至少可使水力发电的效率提高10%30%发电效率 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24 26 28 30 32 34 36 38 40 10 30 50 70 90 80 60 40 20 100 月水流量与年水流量的百分比 8.8.森林对发电的贡献森林对发电的贡献 发电量每年发电量每年4340亿亿kW/h 如果用如果用20%这个中等水平的森林潜在作用计算这个中等水平的森林潜在作用计算 森
22、林相当于贡献了每年森林相当于贡献了每年868亿亿kW/h的电力，相的电力，相当于价值当于价值每年每年434亿元亿元（每（每kW/h0.5元计）元计）10.环境监测和预警价值 有些物种可以提供早期预警信息，减少昂贵的设备和大规模破坏带来的损失 苔藓 水生生物11.备择价值 新药的发明 食品：de-Coffee 用于扩增DNA的多聚酶链式反应（PCR）技术是数十亿美元生物技术产业的最重要工具之一。其中基础的高温下稳定的酶最初是从黄石公园天然温泉特有的一种细菌中获得的12.12.种间关系种间关系 问题十七：种间关系为什么有价值？问题十七：种间关系为什么有价值？物种之间的生态交互作用是生态系统自我更新
23、物种之间的生态交互作用是生态系统自我更新和维持能力的基础和维持能力的基础 授粉或传播种子的媒介动物授粉或传播种子的媒介动物 控制病虫害的天敌动物控制病虫害的天敌动物 分解枯枝落叶，加速土壤营养循环的动物分解枯枝落叶，加速土壤营养循环的动物12.种间关系 农作物和昆虫授粉有75%的世界主要作物和 80%的所有开花植物都依赖于动物传粉。动物传粉的作物提供了全球大部分的食物来源，其中15%是由家养蜜蜂授粉，但至少 80%是由野生蜜蜂和其他野生动物授粉。大约73%的世界栽培的作物，如腰果、南瓜、芒果、可可、蔓越莓、蓝梅由各种品种的蜜蜂授粉，19%是苍蝇授粉，6.5%是蝙蝠，5%是黄蜂，5%甲虫，4%鸟
24、类，4%蝴蝶和蛾子。12.种间关系 农作物和昆虫授粉估计大约有25,000个种的蜜蜂，所有传粉动物的数量超过 40,000种。仅美国的农业，估计一年的当地传粉者（非蜜蜂类）提供的传粉服务所获得的收益价值41亿美元。传粉动物对于全球所有主要依赖于传粉的作物的贡献价值估计超过540亿美元。Ecosystem services:Biodiversity conservation such as pollinatorsIn Costa Rica,forest-based pollinators increased coffee yields by 20%13.存在价值 关注野生动植物 私人捐助 政府投
25、资藏羚羊的形象价值 自2005年北京奥组委奥运会吉祥物发布起，共开发了包括玩具、箱包、文具、服装服饰、贵金属纪念章和徽章等六大类，总计300中福娃系列奥运商品，成为奥运会的重要收入来源之一。根据国家审计署审计结果，北京奥组委收入205亿元。吉祥物收入一般约占10%，北京奥运会吉祥物的收入为20亿元左右。藏羚羊为五个福娃之一，从2005年到2008年的三年中因其形象获得的商业价值应该为1.2亿元（RMB），按年份平均计算，则奥运福娃之一的藏羚羊“迎迎”系列商品年均商业收入达4000万元左右。在网络上搜索到有藏羚羊商贸公司、藏羚羊文化传播公司，还有包括藏羚羊形象在内的藏饰品生产和销售企业等数量 藏
26、羚羊的教育价值 当当网搜索到2002-2009年出版的涉及藏羚羊375种图书，分两大类：一：科普、小说、散文、教材及辅导材料等文化教育类书籍300种。或者以藏羚羊为主角讲述故事，启发少年儿童的思想和智慧，或者介绍藏羚羊的相关知识、生存现状，提高公众的保护意识 均价15元25元，平均发行2万，总收入：9000万元15000万元 二、藏羚羊自助游手册或指南的系列丛书75种。以青藏高原上奔跑的藏羚羊形象，把“藏羚羊”作为“自助游行”的一个代名词 均价2535元，平均发行1.5万，总收入2813万元3938万元 2004年我国上映的电影可可西里，上映不到2个月其票房收入就达到近500万元 羌塘地区藏羚
27、羊价值综合评估 一级价值类别 二级价值类别 总价值（万元/年）比例%100 年的现值（亿元）形象商业价值 1200 1.19 15.03 游憩娱乐价值 12618 12.49 158.03 维持生物多样性价值 16000 15.84 200.38 教育价值 1318 1.30 16.51 利用价值 科学研究价值 60000 59.39 751.44 存在价值 5214.75 5.16 65.31 选择价值 3360.61 3.33 42.09 非 利 用 价值 遗赠价值 3012.96 2.98 37.73 直接经济损害价值 1478 1.46 18.51 负价值 生态损害的经济价值 217.
28、98 0.22 2.73 合计合计 101028.34 100.00 1265.27 10亿元每年伦理上的考虑 每个物种都有生存的权利 所有物种是相互依存的 人类必须生活在于其他物种相同的生态学限度内 人类有责任充当地球的管家 对人类生活和人类多样性的尊重与对生物多样性的尊重兼容 自然精神和美学价值胜过其经济价值 确定生物的起源需要生物多样性所有物种都有自身的价值和存在的意义，人类无权贬低它们超越价值：生物多样性与思想自由 自然界是人类体验自由（这也是一种精神环境）的能力中不可或缺的一部分。这一观点将改变我们对待自然环境的方式，也关乎今后生物多样性长期存在的前景。问题十八、一个或几个世纪之后的世界是个什么样子？在世界上只存在单一化的作物和农场，间或有一些萎缩的自然保护区（其中半数要靠灌溉来维持，有一半是城市公园），城市相互包围着，文化和社会被强制化的管理所控制，所有生命都是普遍相同的且由人为技术所造就。物种和空间的多样化和丰富性、山林间的一小块一小块的农田、仍然神秘的自然保护区和广大美丽的农田、星罗棋布的自我维持的城市以及丰富的人与传统的结合。
