第三章物种多样性及保护课件.ppt

第三章 物种多样性及保护,人类的生存与发展依赖于自然界各种各样的生物。自然界植物、动物、微生物物种以及所有的生态系统及其紧密相关的生态过程组成了生物多样性的基本内容。而物种多样性则是生物多样性研究的核心内容。 本章介绍了物种多样性的概念，从物种数目、物种多样性特丰富国家、介绍全球的物种多样性概况。 介绍中国的物种多样性概况。同时，还介绍了中国濒危物种概况和物种多样性的保护问题。,物种多样性是指一定区域内所有生物物种及其变化，包括一定区域内生物区系的状况、形成、演化、分布格局及其维持机制。是生物多样性在物种水平上的表现形式。,第一节 物种多样性的概念,1、概念,物种多样性的两方面含义,（1）一定区域内物种的总和。主要从分类学、系统学和生物地理学角度对物种的状况进行研究，或称为区域物种多样性； （2）生态学方面的物种分布的均匀程度，常常是从群落组织水平上进行研究，或称生态多样性或群落物种多样性。 两种含义的区别主要在于研究的层次和尺度的不同。前一种含义主要通过区域调查进行研究，后一种含义主要是通过样方或样点在群落水平上进行研究。,2、物种多样性的主要研究内容：,1.物种多样性的现状（包括受威胁现状）,2. 物种多样性的形成,3.物种多样性的演化及维持机制,目前，物种水平生物多样性编目是研究的重点。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地保护与持续利用等都是物种多样性研究的内容。,第二节 全球物种多样性概况,目前我们甚至不能将地球上的物种估计到一个确定的数量级,500万3000万种（Wilsong 等, 1988）,200万1亿种（世界资源研究所， 1992）,即使是目前已定名或描述的物种数目也不十分清楚,140万种（世界资源研究所， 1992）,170万种（Wilsong 等, 1985）,一、物种数目,全世界大约有1300 万至1400 万个物种，但科学描述过的仅有175 万种（Heywood 等1995）。实际上对高等植物和脊椎动物的了解相对比较清楚，对于昆虫、真菌、细菌、病毒、无脊椎动物等类群，科学、有效地描述过的物种的准确数目还不十分清楚。如到1991 年已记录的细菌有3058 种，但仍然有很大一部分细菌没有被记录（WCMC ，1992），即使已经记录的物种，不同的分类学家依据的标准也不完全相同。,二、全球物种多样性概况,新种连续不断被发现。上个世纪发现的两个重要的新种是涉及到了“活化石”（living fossil），即该种被认为早已灭绝。 1938年印度洋矛尾鱼（Latimeria chalumnae），属于海洋鱼类腔棘鱼，它们曾在古海洋普遍分布，但认为在650万年前已灭绝。进化生物学家对腔棘鱼有特别的兴趣，因为它被认为可能是最初陆生动物的祖先。 1945年于四川东部（现湖北省利川县）发现了水杉（Metasequoia glytostroboides）。随后的调查和植物学研究弄清楚了这种树木属于一个曾在中生代广泛分布并遍及北半球的植物属，但它显然已经在数千万年前灭绝。 注意其它更多不显眼的种？,世界生物多样性分布状况,三 、物种多样性特丰富国家,物种并不是均匀地分布于全世界168个国家，位于或部分位于热带、亚热带地区的少数国家拥有全世界最高比例的物种多样性（包括海洋 淡水和陆地中的生物多样性），称为生物多样性特丰富国家（megadiversity country）。包括巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚、马来西亚在内的12个生物多样性特丰富国家拥有全世界 60%70% 甚至更高的生物多样性。,四、全球物种多样性的热点地区及物种特有性格局,这18个地区属于热带的有14个，属于地中海类型的有4个。它们虽然仅占地球表面积的0.5%，却拥有全球20%的植物物种，拥有50 000个特有植物物种。,一个地区物种多样性的高低不仅取决于该区域物种数目的多少，还在于该地区物种的特有性程度的高低。Myers 依据极高的特有性水平、严重受威胁的程度这两个标准，在全球范围内划分出了 18个生物多样性的热点地区 （Hot-Spots area）。,当物种（或类群）自然分布范围有一定的地域限制时，这个物种（类群）称为这个地域特有种（类群）。,特有现象是对世界广泛分布现象而言的，一切不属于世界性分布的属或种（类群），都可以称之为分布区内的特有属或特有种（类群）。,18个生物多样性的热点地区及特有物种数目,五、 物种多样性的时空格局,物种多样性的时间格局是指物种多样性在时间维度的变化规律。,1 进化尺度的时间格局（1）物种多样性增加与大绝灭的影响：有关地质历史时期物种多样性的资料都是通过化石记录得到的。尽管由于化石记录的不完整性使有关物种多样性的结论一直有争议，但总的轮廓是普遍接受的，那就是从大的时间尺度上看，物种多样性是增加的，不管是陆生脊椎动物、海洋无脊椎动物还是陆生植物，都是如此。但某些类群在某一时期有显著的下降。,（一）物种多样性的时间格局,生物大灭绝生物物种的大规模适应辐射（生物大爆发）,地质历史时期海洋无脊椎动物物种多样性变化,（2）化石数据分析与时间模式：,在大的生物进化时间尺度上认识物种多样性的分布格局，取决于化石记录的完整性。,捕获重捕法是借鉴于种群数量统计中的捕获重捕分析技术。其基本思想是把一系列岩层按年代顺序排列起来，年代最早的在下面，第一层中物种数作为首次标记的物种数，在下一层中发现的曾在本层中出现过的物种作为下一层重捕到的物种，以此类推。传统的捕获重捕法假定每个个体被捕获的机会相等，但物种的分布和丰富度是不同的，因而它们被捕获的机会也不会相同。,化石数据分析与时间模式-捕获重捕法、刀切法,（1）生态演替模式：在一个特定的区域，一次干扰（如火灾或农业耕作）后动植物种类以及其他生物重新在那里定居，所有的物种形成一个基本有序的定居次序，而且有一部分物种相互替代，这一过程称作演替。,（2）季节变化模式：生物的季节变化模式是物候学的基础，也是物种多样性时间变化的特殊模式。,2 生态学时间尺度,每个物种的成种率随物种的增多而下降；每个物种的灭绝率随物种的增多而升高；如果灭绝率持续高于成种率，则不可能有更多物种的存在；,（3）物种多样性的稳定性和生态位： 生态位（Ecological niche），又称小生境或是生态龛位，生态位是一个物种所处的环境以及其本身生活习性的总称。每个物种都有自己独特的生态位，借以跟其他物种作出区别。生态位包括该物种觅食的地点，食物的种类和大小，还有其每日的和季节性的生物节律。 物种之间相互限制彼此的生态位宽度，这种限制可以决定它们的地理分布。 当物种的分布范围减小时，物种的隔离成种率会降低；当物种多样性增加时地理成种率呈下降趋势。,生态演替模式,总体趋势：随着群落的进展演替，群落内物种多样性呈增加的趋势在稳定群落内：物种多样性常有下降的现象,季节变化模式,春 夏秋 冬,（二）物种多样性的空间格局 物种多样性的空间分布格局是物种多样性的重要自然属性，主要包括面积、纬度、海拔和栖息地等方面。,1 面积与物种多样性 面积对物种多样性的影响是显而易见的，如果选择更大的样地面积，就能发现更多的物种。,面积转化为物种多样性的原因：面积大-种群大面积大-生境条件丰富面积大-地理隔离有利于新种形成面积大-提高物种特化形成的概率,物种面积曲线模式：物种多样性与面积的关系并非只有一种模式，而是有多种模式。本章仅简要介绍两种，大陆型模式和岛屿型模式。,（1）大陆型模式 大陆型模式探讨在足够大的陆地范围内，物种多样性和面积之间的关系模式。一般认为，在陆地范围内，更大的面积拥有更大的物种多样性。主要原因有三种可能的解释：更大的面积内拥有更多的个体；更大的面积内拥有更多的栖息地（生境）；更大的面积内拥有更多的生物地理区系成份。,（2）岛屿型模式 岛屿的定义很模糊，曾经有人用“被水所环绕的陆地”或“不能接近到达的地方”来描述它。但是更明确的解释表明，岛屿是一个自我维持的区域，区域内的物种完全来源于从外部向内的迁移。迁移是指不在岛屿上生存的物种的种群在岛屿上出现。因此，迁移对岛屿上物种多样性非常重要，涉及到大陆物种库、迁移速度、能否成功定居几个关键因素。,就岛屿的物种面积曲线变化趋势而言，岛屿生物地理学理论预测：大的岛屿将拥有更为丰富的物种多样性，这是因为大的岛屿将比小的岛屿有更多的栖息地和更大的繁殖群体；大的群体会降低灭绝率，栖息地的增多也能影响到灭绝率和迁移率。,2 纬度梯度与物种多样性 对物种多样性的纬度梯度格局是最早引起人们注意的。对大多数陆生植物和动物来说，极地的物种多样性是最低的，随着纬度的降低，物种多样性增加，在热带雨林达到最大值。不管是从区域物种多样性水平上还是从群落物种多样性水平上，都表现出这样的规律。变化最明显、生物学意义最重大的是植物物种多样性随纬度梯度的变化规律。树木物种多样性从北方针叶林到热带雨林一直是增加的。同样的格局在北美、欧洲及西半球也表现得很明显。,西半球植物物种多样性随纬度梯度的变化,3 海拔梯度与物种多样性 群落类型及环境因素在沿海拔和沿纬度梯度变化方面有很大的相似性。沿海拔梯度每升高1000m，气温降低6，相当于沿纬度梯度往北递进500750 km。随着海拔升高，鸟类、维管植物的多样性都表现出降低的趋势。,北美鸟类、哺乳类、两栖类、爬行类物种多样性随纬度梯度的变化,新几内亚鸟类物种丰富度随海拔高度的变化规律,4 栖息地与物种多样性 每个物种都需要一个或一系列合适的栖息地才能生存，才能得到生存所需要的食物和避难所。通常，栖息地变化越大，物种多样性就越大。,（三）物种多样性空间分布格局的成因,有关物种多样性格局形成机制假说的综合,热带物种丰富的原因分析,现象 世界热带森林仅占全球面积的7%，但它包含有世界上一半以上的物种。 这个估计仅只是根据有限的昆虫和节肢动物的样方推算，并类推出占有世界物种的大多数。 Mayer （ 1992 ）认为热带地区未被记录的昆虫种数约有500到3000万种。如果该数字是正确的，意味着分布在热带森林的昆虫可能构成世界物种的90%以上。,1 在大尺度上能量是物种多样性预测第一重要的因子,种子植物、蕨类植物约有86000种产于热带美洲，38000种产于热带非洲和马达加斯加，热带亚洲包括新几内亚和热带澳洲共有45000种。其总数约为全世界250000种的三分之二，即10万种以上的这些植物产于热带森林中。 大约有世界鸟数30%的种，即1300种产于热带美洲，热带非洲有400种，热带亚洲有900种均依附于热带森林。由于没有包括可能部分依赖热带森林的迁徙性鸟类。这个数可能估计偏低。,原因,在地质时期，热带比温带具有更稳定的气候。 热带群落比温带群落古老、专化。 多数热带地区暖热和高湿度为许多不适宜温带的种类提供了良好的条件。 热带可能有来自有害生物、寄生和疾病的极大压力。协同生存。 热带植物的异型杂交（outcrossing）率（与同种其他个体远系繁殖，以避免自花授粉）似乎较温带植物要高。 在一年内热带地区比温带地区可能接受更多的太阳能。,2 小尺度物种多样性格局由对小尺度起作用的生态因子所决定,大尺度物种多样性格局的形成机制，主要是纬度梯度、海拔梯度格局的形成机制。这种物种多样性的能量-多样性假说越来越得到广泛的支持，它反映了大尺度长期进化过程的结果。Latham 和Ricklefs（1993）对全球26 个湿润森林的研究结果表明，能量-多样性假说依赖于一定的尺度，不同大陆相似的生物群系（biomes）中树木物种多样性的差异可以用地质历史的原因进行解释。Currie（1991）也认为，在小尺度范围内，物种丰富度可能由生境多样性、干扰等决定。Wright 等（1993）的研究结果表明，大尺度物种多样性由能量决定，小尺度格局比较复杂 涉及到其他主导因子。,第三节 中国的物种多样性,我国地域辽阔，从东到西为连续三阶梯地形，海拔从东部沿海的数米，升高到青藏高原的5000m。气候复杂，南北跨越热带、温带和寒带。中国自然历史条件独特，特别是第三纪以后受冰川影响较小，保留了许多北半球其他地区早已经灭绝的古老孑遗动植物种类，因此，中国物种多样性在全球范围内是很有特色的。,一 中国的物种多样性的特点：,（一）物种数目高度丰富,我国是生物多样性特丰富国家之一。 在亚洲，中国维管植物、哺乳动物、鸟类、两栖类、爬行类、鱼类及凤尾蝶类物种最为丰富。 中国的物种数量约占世界物种总数的10%左右。其中哺乳动物占有种数为世界第5位，鸟类为世界第6位，两栖类为世界第6位，种子植物居世界第3位。 新分类群和新记录仍在不断发表和增加。估计有昆虫15万种以上，而已定名的有4万种左右，约占总数的1/4。 相对来说，动物中的哺乳类、鸟类、爬行类、两栖类及鱼类，植物中的苔藓、蕨类、裸子植物和被子植物，已知种数较为清楚。,已知物种中国与世界的数量比较,（引自 宋延龄等，1998）,（二）特有属，种繁多 特有性反应了一个地区的生物演化特殊性和分类多样性。特有性丰富的地区是最值得保护的地区。,我国特有物种较为丰富，特有植物估计有15000-18000种，约占维管植物总数的50-60%，在世界上处于第7位。特有高等脊椎动物在世界上处于第8位。各类群中特有属、种所占比例存在较大差异。 特有物种在地理分布上也不均匀。中国植物特有属大致有川东-鄂西、川西-滇西北和滇东南-桂西三大特有现象中心。脊椎动物中，横断山区、青藏高原也具有较多的特有种。,中国动植物部分类群特有种、属数统计,（三）区系起源古老 由于中生代中国大部分地区已上升为陆地，第四季冰期又未遭受大陆冰川的影响，所以各地都在不同程度上保留着白垩纪，第三纪的古老残遗成分。,如松杉类植物出现于晚古生代，在中生代非常繁盛，第三纪开始衰退，第四纪冰期分布区大为缩小，全世界现存7个科，中国有6个科。,二、中国物种多样性的关键地区世界各地都有一些植被保存较好、生物种类丰富且特有程度较高的地区。人们称之为生物多样性关键地区。 一般说来，作为生物多样性的关键地区，至少具备下列3个条件中的一个：具有世界意义的物种丰富区域；特有种多的区域；遗传资源丰富或者濒危物种较多的区域。,中国具有国际意义的陆地生物多样性关键地区有14个： 分别是吉林长白山地区、河北北部山地地区、陕西秦岭太白山地区、四川西部高山峡谷地区、云南西部高山峡谷地区、湖南、贵州、四川、湖北边境山地地区、广东、广西、湖南、江西南岭山地地区、浙江福建山地地区、台湾中央山脉地区、西藏东南部山地地区、云南西双版纳地区、广西西南石灰岩地区、海南岛中南部山地地区和青海可可西里地区。,吉林长白山地区,长白山天池是中国最深的湖泊，为1702年火山喷发后的火口积水而成，平均水深204米，为中朝两国界湖。史料记载天池水“冬无冰，夏无萍”，天池中出现一种冷水鱼虹鳟鱼。,可可西里自然保护区,是世界上原始生态环境保存最完美的地区之一。被誉为“世界第三极”，“生命的禁区”。可可西里地区现有高等植物约202种，哺乳类有29种，鸟类约54种。 藏羚羊被称为可可西里的骄傲，是我国特有的物种，国家一级保护动物。,卧龙大熊猫保护区,保护区内有兽类50多种，鸟类300多种，还有大量的爬行动物，鸟类、两栖动物和昆虫。除了大熊猫外，还有金丝猴、扭角羚、白唇鹿、小熊猫等几十种珍稀野生动物。是世界上古老生物种保存最多最完好的地区之一。 区内植物有近4000种。被列为国家级保护的珍贵濒危植物达24种，如珙桐、连香树等。,扎龙湿地自然保护区,本区是同纬度地区景观最原始、物种最丰富的湿地自然综合体。鸟类多达260余种，水禽有120多种，占中国的半数以上。其中国家重点保护鸟类有35种，最为著名的是鹤类，全世界有15种，中国有9种，本区就有丹顶鹤等6种，被称为“鹤乡”。 除丰富的鸟资源外，还有20种兽类，包括狼、赤狐、狍、獾和黄羊等；两栖类四种，有中国林蛙、黑斜线蛙、列斑雨蛙、花嘴蟾蜍；爬行动物有3种，包括蜥蜴、淡水龟等；水生鱼类40种，鲫鱼最为丰富。,第四节 中国的濒危物种及保护,一 濒危物种的判别,目前，确定一个物种是否濒危的依据主要有:1、由世界自然保护联盟（IUCN）编制的濒危物种红皮书（Red Data Book）及其相关的红色名录；2、是根据濒危野生动植物种国际贸易公约（CITES）制定的濒危物种名录；3、国家重点保护野生动植物名录,二 中国的濒危物种概况,（一）中国植物的受威胁概况,濒危植物的主要特征有：1、濒危物种的地理分布区域都比较狭窄，一般呈岛状分布，而且在不断的收缩。2、濒危物种种群的年龄结构呈衰退型，空间分布呈聚集型。如攀枝花苏铁，呈现出幼龄个体少、老龄个体多的特点，种群扩展缺乏足够的幼龄个体。,3、濒危物种在生理生态学方面也存在生存力、适应力较差的共性。4、濒危物种在群落内的竞争能力较差，通常处于不利的地位。5、天然情况下，濒危物种的种子产量低、品质差，形成幼苗数量少。6、无性繁殖对种群繁衍的能力扩大的作用十分有限。 7、极易受到其他生物的不利影响。8、濒危物种种群的数量难以逆转。,（二）中国动物的受威胁概况 中国有丰富的无脊椎动物资源，但由于绝大多数无脊椎动物个体小，它们受威胁以及灭绝的情况通常不引起人们的注意，以致许多稀有或濒危无脊椎动物甚至在被描述或列入保护名单之前就已销声匿迹了。 无脊椎动物受威胁的主要原因在于原来栖息生境的破坏和环境污染。对于有经济价值的种类，更由于过度捕捞而导致数量骤降。这两个原因均使不少动物处于灭绝的边缘。森林资源的破坏，尤其是热带雨林资源的急剧缩小，使大量有重要学术价值的无脊椎动物也趋于灭绝。,在脊椎动物方面，由于绝大多数脊椎动物的肉、卵可食，毛皮可衣，并且其中许多种具有很高的药用价值，所以它们历来是人类捕杀的对象。加之它们的某些生物学特性(躯体大小、繁殖和遗传方式、世代时间、在生态系统中的位置等)，使得它们更容易受环境变迁(破坏)的影响。因此，脊椎动物与其他生物类群相比，受威胁的程度更为严重,第五节 物种多样性的保护,一 、物种多样性的编目和分类 1、中国植物志 2、中国孢子植物 3、中国动物志二 、物种多样性研究的未来趋势,我国在物种多样性的研究方面已做了大量工作，但任务仍然很艰巨。物种多样性的编目（inventory）；物种多样性的形成、演化、空间格局及维持机制等理论问题需要深入探讨；物种的濒危状况、灭绝速率及灭绝原因；特有现象的形成及格局需要进一步研究；在大尺度上我国物种多样性的空间格局及与生态因子的关系,提问与解答环节Questions And Answers,谢谢聆听 学习就是为了达到一定目的而努力去干, 是为一个目标去战胜各种困难的过程,这个过程会充满压力、痛苦和挫折,Learning Is To Achieve A Certain Goal And Work Hard, Is A Process To Overcome Various Difficulties For A Goal,