1、Lipotes vexillifer Conservation Biology 白鳍豚及其保护生物学郭学恒郭学恒 孙广斌孙广斌 王懋王懋Brief Introduction to Conservation Biology保护生物学保护生物学 郭学恒郭学恒 Conservation biology is the scientific study of the nature and status of Earths Biodiversity with the aim of protecting species,their habitats,and ecosystem from excessive
2、rates of extinction.Climate change,for example,is often cited as a serious threat in this regard,because there is a feedback loop(反馈环反馈环)between species extinction and the release of carbon dioxide into the atmosphere.The effects of Global Warming adds a catastrophic threat toward a mass extinction
3、of global biological diversity.The extinction threat is estimated to range from 15 to 37 percent of all species by 2050,or 50 percent of all species over the next 50 years.These figures do not imply,however,that human activities must necessarily cause irreparable harm to the biosphere.With conservat
4、ion management and planning for biodiversity at all levels,from genes to ecosystems,there are examples where humans mutually coexist in a sustainable way with nature.However,it may be too late for human intervention to reverse the current mass extinction.当代生物灭绝特点当代生物灭绝特点 规模大规模大 涉及面广涉及面广 时间短时间短 森林消失是
5、导致生物灭绝的重要因素森林消失是导致生物灭绝的重要因素 世界范围内疯狂的野生动物狩猎及走私世界范围内疯狂的野生动物狩猎及走私活动活动淡水生物多样性的丧失淡水生物多样性的丧失淡水脊椎动物淡水脊椎动物濒危原因濒危原因淡水生物多样性的特点淡水生物多样性的特点 淡水物种必须战胜局部地区气候和生态淡水物种必须战胜局部地区气候和生态条件的变化条件的变化.淡水生物通常高度特化淡水生物通常高度特化,即使湖泊或溪流即使湖泊或溪流系统也了特有的区域进化的生物类群系统也了特有的区域进化的生物类群.即使在任何一类生境中物种数都很低的即使在任何一类生境中物种数都很低的地区地区,淡水生物多样性很高淡水生物多样性很高.白鳍
6、豚处于长江水生生物食物链的白鳍豚处于长江水生生物食物链的顶端，在长江水域中没有任何天敌，顶端，在长江水域中没有任何天敌，因此其灭绝不可能是自然原因造成，因此其灭绝不可能是自然原因造成，它所面临的所有威胁都来自人类它所面临的所有威胁都来自人类.酷捕滥捞酷捕滥捞经常误杀白鳍豚，或导致白经常误杀白鳍豚，或导致白鳍豚食物匮乏。鳍豚食物匮乏。食物贫乏食物贫乏.随着沿江人口飞速增长，渔随着沿江人口飞速增长，渔民对长江里鱼类的需求越来越大，以民对长江里鱼类的需求越来越大，以鱼为生的白鳍豚能够得到的食物越来鱼为生的白鳍豚能够得到的食物越来越少。越少。渔民捕捞作业渔民捕捞作业对白鳍豚的误伤屡见不对白鳍豚的误伤屡
7、见不鲜。鲜。繁忙的水上交通繁忙的水上交通威胁着白鳍豚的安全，威胁着白鳍豚的安全，航道的日益繁忙使白鳍豚的生活空间航道的日益繁忙使白鳍豚的生活空间越来越小。越来越小。船舶的噪音污染，船舶的噪音污染，将白鳍豚的正常生将白鳍豚的正常生活彻底打乱，干扰了它们的声呐系统，活彻底打乱，干扰了它们的声呐系统，造成白鳍豚被船舶的螺旋桨打死的惨造成白鳍豚被船舶的螺旋桨打死的惨剧。在收集到的因此致死的白鳍豚标剧。在收集到的因此致死的白鳍豚标本中，有的头骨粉碎，有的被拦腰斩本中，有的头骨粉碎，有的被拦腰斩断。断。大规模的水利工程设施建设大规模的水利工程设施建设日渐压缩日渐压缩白鳍豚的生存空间，破坏其栖息地，白鳍豚的
8、生存空间，破坏其栖息地，并阻断白鳍豚的洄游路线。并阻断白鳍豚的洄游路线。事件事件:前些年有关部门在湖北洪湖燕窝前些年有关部门在湖北洪湖燕窝实施爆破清理航道时，将一个拥有实施爆破清理航道时，将一个拥有4 4名名成员的白鳍豚家庭全部炸死，其中还成员的白鳍豚家庭全部炸死，其中还有有2 2头怀孕的雌豚。头怀孕的雌豚。严重的严重的水污染水污染破坏了白鳍豚的食物资破坏了白鳍豚的食物资源，危害其健康。源，危害其健康。随着长江沿江工业的迅速发展和农药随着长江沿江工业的迅速发展和农药的大量使用，长江水质的污染日益严的大量使用，长江水质的污染日益严重，这极大地影响了白鳍豚的健康，重，这极大地影响了白鳍豚的健康，造
9、成其繁殖能力减弱。一项研究表明，造成其繁殖能力减弱。一项研究表明，白鳍豚体内的有害物质含量比海豚要白鳍豚体内的有害物质含量比海豚要高得多。高得多。白鳍豚保护情况白鳍豚保护情况 孙广斌孙广斌六级法六级法 世界自然保护联盟世界自然保护联盟(IUCN)在其红皮书中在其红皮书中对受危胁物种的分级方法对受危胁物种的分级方法.绝灭绝灭(Ex)国内绝迹国内绝迹(Ex)濒危濒危(E)易危易危(V)稀有稀有(R)不足不足(I)白鳍豚被列为白鳍豚被列为濒危濒危 白鳍豚已属于功能性白鳍豚已属于功能性灭绝，因物种数量个灭绝，因物种数量个体特别少而丧失了种体特别少而丧失了种群繁衍能力。群繁衍能力。1986年：剩余年：剩
10、余300头头 1990年：剩余年：剩余200头头 1997年：少于年：少于50头（发现头（发现23头）头）1998年：发现数量只剩下年：发现数量只剩下7头头 2006年：几乎没有年：几乎没有白鳍豚存在状况白鳍豚存在状况保护白鳍豚已采用方法保护白鳍豚已采用方法1.建立白鳍豚自然保护区建立白鳍豚自然保护区-就地保护就地保护2.建立白鳍豚半自然保护区建立白鳍豚半自然保护区3.开展人工饲养下繁殖开展人工饲养下繁殖-易地保护易地保护 将白鳍豚捕捉到人工场馆进行喂养将白鳍豚捕捉到人工场馆进行喂养和繁殖，每一次捕捉对白鳍豚的种群都和繁殖，每一次捕捉对白鳍豚的种群都是一种破坏是一种破坏.保护白鳍豚的新设想保护
11、白鳍豚的新设想1.利用分子水平的基因工程拯救白鳍豚利用分子水平的基因工程拯救白鳍豚 缺陷：现有白鳍豚数目太少，基因库中基缺陷：现有白鳍豚数目太少，基因库中基因有限，无法保证该方法的成功。因有限，无法保证该方法的成功。2.效仿大熊猫效仿大熊猫“借腹怀胎借腹怀胎”,借江豚之腹异借江豚之腹异种克隆白鳍豚种克隆白鳍豚 缺陷：白鳍豚的幼崽大约有缺陷：白鳍豚的幼崽大约有1米长左右，米长左右，而一头成熟的江豚也只有而一头成熟的江豚也只有1米。况且还要米。况且还要剖腹才行，而刀口的愈合问题仍是未攻剖腹才行，而刀口的愈合问题仍是未攻克的难关，它不像陆地上的动物，而是克的难关，它不像陆地上的动物，而是在浑浊的水中
12、生活。在浑浊的水中生活。3.利用白鳍豚与其他种动物交配，例如中华利用白鳍豚与其他种动物交配，例如中华白海豚白海豚 缺陷：难度较大，白鳍豚与中华白海豚属缺陷：难度较大，白鳍豚与中华白海豚属于不同的科。白鳍豚属白鳍豚科，中华白于不同的科。白鳍豚属白鳍豚科，中华白海豚属海豚科。海豚属海豚科。4、加强对白鳍豚繁殖的研究，特别是生殖机理及、加强对白鳍豚繁殖的研究，特别是生殖机理及育幼研究。育幼研究。应用现代高新生物技术探讨白鳍豚的人工授应用现代高新生物技术探讨白鳍豚的人工授精技术，采用低温技术离体保存白鳍豚物种种质，精技术，采用低温技术离体保存白鳍豚物种种质，建立白鳍豚建立白鳍豚DNA基因文库或饲养种群
13、作为复壮、基因文库或饲养种群作为复壮、重建野生物种的储备。在将来等到条件成熟再运重建野生物种的储备。在将来等到条件成熟再运用分子胚胎、遗传学技术将白鳍豚遗传基因表达，用分子胚胎、遗传学技术将白鳍豚遗传基因表达，复制出白鳍豚，最终回归大自然。复制出白鳍豚，最终回归大自然。这个方法不急于捕捉现存的白鳍豚（数量本这个方法不急于捕捉现存的白鳍豚（数量本来就很少，捕捉耗时费力），而旨于先钻研白鳍来就很少，捕捉耗时费力），而旨于先钻研白鳍豚人工繁殖的基本技术，有一定的可行性，比以豚人工繁殖的基本技术，有一定的可行性，比以上三种方法较好。上三种方法较好。保证白鳍豚在半自然条件下存活，并促进其保证白鳍豚在半自
14、然条件下存活，并促进其繁殖，尽可能多的和尽可能久的保存养护种群的繁殖，尽可能多的和尽可能久的保存养护种群的遗传变异和遗传多样性，并充分保护其有效种群遗传变异和遗传多样性，并充分保护其有效种群大小，避免过多的近亲繁殖。利用蛋白质电泳、大小，避免过多的近亲繁殖。利用蛋白质电泳、mtDNA限制酶分析及限制酶分析及DNA-finger Printing等技等技术建立饲养群体的家族和谱系记录。术建立饲养群体的家族和谱系记录。加强饲养条件下白鳍豚繁殖技术的研究。研加强饲养条件下白鳍豚繁殖技术的研究。研究白鳍豚分子采集、低温保存、胚胎移植和人工究白鳍豚分子采集、低温保存、胚胎移植和人工授精等技术；研究白鳍豚
15、的生殖规律，为自然和授精等技术；研究白鳍豚的生殖规律，为自然和半自然条件下的白鳍豚栖息地的保护提供依据。半自然条件下的白鳍豚栖息地的保护提供依据。当前保护措施当前保护措施现代生物技术现代生物技术在保护生物学中的应用在保护生物学中的应用 王懋王懋 随着人类在生命科学研究领域的不断深随着人类在生命科学研究领域的不断深入入,越来越多的新技术涌现出来越来越多的新技术涌现出来,并发挥着并发挥着积极而巨大的作用积极而巨大的作用.其中其中,分子生物学分子生物学的的相应技术是当今热点研究方向相应技术是当今热点研究方向.在现代保在现代保护生物学中护生物学中,它也扮演着极为重要的角色它也扮演着极为重要的角色.分子
16、生物学的优势分子生物学的优势分子生态学的发展揭开了生物多样性保护研究的新篇章。分子技术的应用克服了传统生态学方法中的一些难题，如野外调查周期长、分辨率有限、实验条件不易控制等.分子生物学技术分子生物学技术 DNA分子标记分子标记 基因组文库构建基因组文库构建 线粒体线粒体RNA(mtRNA)多态性多态性-动物保护动物保护 基因工程中蛋白质异源表达基因工程中蛋白质异源表达-植物保护植物保护基因组文库简介基因组文库简介 基因组文库是指含有某种生物体全部基基因组文库是指含有某种生物体全部基因随机片段的重组因随机片段的重组DNA克隆群体克隆群体.这个文这个文库像是一个贮存有基因组全部序列的信库像是一个
17、贮存有基因组全部序列的信息库，故称为基因组文库息库，故称为基因组文库(Genomic library)(Sambrook et al,1992),又称之人工构建的基因又称之人工构建的基因“活期储蓄所活期储蓄所”(Gene bank)(方德福方德福,1996).基因组文库的产生和发展基因组文库的产生和发展 作为遗传学研究的重要内容，基因组文作为遗传学研究的重要内容，基因组文库的概念早在库的概念早在20 世纪世纪70 年代就已提及年代就已提及(Clarke and Carbon,1976),Maniatis等等(1978)设计了哺乳动物基因组的大量设计了哺乳动物基因组的大量随机片段方案。随机片段方
18、案。克隆载体克隆载体作为基因组文作为基因组文库构建中的重要媒介，提高其容纳量一库构建中的重要媒介，提高其容纳量一直是重要发展方向之一。直是重要发展方向之一。克隆载体发展的三个阶段克隆载体发展的三个阶段 以以噬菌体和粘粒为代表的载体噬菌体和粘粒为代表的载体 以以YAC,BAC,PAC等为代表的人工染色等为代表的人工染色体载体体载体,以及目前开发中的以及目前开发中的MAC及及HAC载载体系统体系统 以以BIBAC及及TAC为代表的新型文库载体为代表的新型文库载体BAC优点优点1.嵌合和重排频率相对低嵌合和重排频率相对低2.外源外源DNA能稳定遗传能稳定遗传3.转化率高转化率高4.重组重组DNA容易
19、分离等优点容易分离等优点BAC文库构建步骤文库构建步骤 BAC载体制备载体制备 高分子量高分子量(HMW)DNA的制备的制备 高分子量高分子量DNA的不完全消化的不完全消化 大片段大片段DNA和载体的连接和载体的连接 将连接产物转入受体细胞将连接产物转入受体细胞基因组文库的应用前景基因组文库的应用前景 作为物种保护策略的重要部分，建立濒作为物种保护策略的重要部分，建立濒危野生动植物的基因组文库，是保存其危野生动植物的基因组文库，是保存其种质资源的最为有效的实际手段和方法，种质资源的最为有效的实际手段和方法，并能为进一步研究、开发和利用物种与并能为进一步研究、开发和利用物种与重要经济性状、生殖和
20、遗传性疾病相关重要经济性状、生殖和遗传性疾病相关的功能基因，提供可靠的基因材料保证。的功能基因，提供可靠的基因材料保证。基因组文库的出现有效地解决了目前种基因组文库的出现有效地解决了目前种质资源保存的难题。它通过将生物体全质资源保存的难题。它通过将生物体全部基因的随机片段重组为部基因的随机片段重组为DNA克隆群体克隆群体来完整地保存其基因信息，并通过整合来完整地保存其基因信息，并通过整合于菌株之克隆传代方式，使其全部的基于菌株之克隆传代方式，使其全部的基因方便且稳定地代代相传，达到永久性因方便且稳定地代代相传，达到永久性地保存濒危野生动植物基因资源的目的。地保存濒危野生动植物基因资源的目的。Reference 冯江冯江,高玮高玮,盛连喜盛连喜.动物生态学动物生态学.北京北京.科学科学出版社出版社.2005 田兴军田兴军.生物多样性及其保护生物学生物多样性及其保护生物学.北京北京.化学工业出版社化学工业出版社.2005 华元渝华元渝.白鳍豚种群现状、致危因素及保白鳍豚种群现状、致危因素及保护策略的研究护策略的研究.1995 华元渝华元渝,吴京燕吴京燕.水利工程对白鳍豚生态环水利工程对白鳍豚生态环境的影响境的影响.水科学进展水科学进展.1993
