物种保护的优先原则与生物多样性信息.ppt

第6章 物种保护的优先原则与生物多样性信息,主要内容,物种保护的优先原则物种监测生物多样性信息系统,在生态系统中，稀有濒危物种是最先受到生存威胁的种类。从整个生态系统安全考虑，濒危物种的出现是生态系统受到威胁的标志。因此，保护稀有濒危物种是保护生态系统安全最基本的工作。,然而，人类用于生物多样性保护的资金、人力和社会资源有限的。必须选择最有保护价值的物种首先进行保护，这就涉及保护优先序的问题，即如何使有限的资源用于最应该保护的物种。,保护优先序的确定应具有科学依据，而不是仅取决于人们的喜好。物种生存现状及物种濒危等级是确定保护优先序和实施保护计划的科学依据。（经过基础研究）,生物多样性的保护有赖于政府、民众以及全社会的共同努力。生物多样性知识的普及与教育则有赖于信息资源和网络。,如：生物多样性受威胁程度的确定，保护生物多样性策略、对策以及政府方针的确定，必须建立在足够的信息资源与科学检测的基础上。,6.1 物种保护的优先原则,制订物种保护的优先原则，需考虑以下问题：1.如何测定某一保护区的物种多样性？,2.一些物种是否比其他物种更值得保护？,3.怎样利用保护区物种多样性的互补性，达到尽量利用有限的保护区、尽可能多地保护物种多样性？,4.如何选择、设计保护区，以利用最少数量的保护区覆盖某一类的全部物种？,衡量和选择优先保护区域最常用也最直观的指标是物种丰富度(species richness)。如热带雨林的保护。,在考虑物种丰富度的基础上结合区系成分的互补性提出的关键区系分析方法(critical faunas analysis)。,关键区系分析方法被用来为保护某一特定类群的全部物种，设计保护区优先序和确定最低保护区组合(the minimum set of areas)。,20世纪90年代，有人提出了分类多样性(taxonomic diversity)的计算方法，并以此为基础，结合互补性，提出了一套更完善的保护优先区域的分析方法，即分类多样性测度。,6.1.1 分类多样性测度 从系统演化和分类学的角度提出的测度物种多样性的一些新的理论和方法，归纳为表征方法(phenetic approach)、系统发育方法(phylogenetic approach)和分类学方法(taxonomic approach)3个类型。,6.1.2 特有性及关键区系分析,特有性：指哪些分类单元仅在该地区范围内存在，在别的地方不存在，其在该地区的丧失意味着该分类单元在整个地球上的丧失。,6.1.2 特有性及关键区系分析,关键区系分析：该方法依据的是区系成分互补的互补性原理。其分析步骤如下：,关键区系分析方法的操作步骤,1.根据已获得的某一类群全部物种的分布资料，将所有分布地区区系按特有性的高低排序，选定特有性最高的区系作为第一优先保护区。,关键区系分析方法的操作步骤,2.将能对第一个保护区保护物种补充种类最多的区系确定为第二优先保护区。,关键区系分析方法的操作步骤,3.将能对前两个保护区共同保护物种补充种类最多的区系确定为第三优先保护区，依次类推，得到保护区优先序。,6.1.3 保护优先区域分析,保护优先区域分析(priority area analysis for conservation)是以分类多样性测度和互补性原理为基础的保护优先序分析方法。,保护优先区域分析的原理与关键区系分析有一定的相似，但利用分类多样性指数取代特有性作为分析的依据。,保护优先区域分析的过程：首先根据分类多样性指数数值累加计算出各地区区系的多样性积分(diversity scores)，然后选定多样性积分最高的区系作为第一优先保护区。,保护优先区域分析的过程：第二优先保护区要选择能对第一优先保护区多样性积分增补最大的区系，即具有最高补充多样性积分(incremental diversity scores)的区系。,保护优先区域分析的过程：第三优先保护区要选择能对前两个保护区多样性积分增补最大的区系，依次类推，得到保护区优先序。,6.2 中国生物多样性优先保护的标准与范围中国生物多样性保护行动计划(1994)制定了我国生物多样性优先保护的标准，并确定了优先保护名录1和名录2，根据名录，确定了以下保护内容：,1)需要保护的生态系统森林生态系统的优先保护区包括热带区域11个保护区、亚热带区域55个保护区、温带区域14个保护区，草原和荒漠生态系统的重要保护地点23个。,2)需要保护的野生动物具有生物多样性国际意义且需要保护的野生动物包括62种哺乳动物、43种鸟类、6种爬行动物、3种两栖动物、10种鱼类、2种昆虫和4种无脊椎动物(包括海洋无脊椎动物)。,3)需要保护的野生植物具有生物多样性国际意义且需要保护的野生植物共有149种，其中菌类6种、裸子植物17种、被子植物126种。,6.2.1 评价生物多样性重要程度和优先保护地区的标准到目前为止，中国尚没有一个较好的、为多数人所接受的生物地理区划，仅确定出有些地区在生物多样性保护上更为重要，应该给予更多的关注，它们被称为关键地区(critical areas)。这些关键地区具有以下特征：,1)具有大量的物种和生态类型，即生物多样性丰富。2)特有现象明显，即特有种较多的地区。3)作为同一类型中最具代表性的地区。,4)未受干扰或相对而言人类活动影响较小的地区，该地区可作为环境变化监测的基准。,5)生长具有特殊价值或重要意义的物种，如“关键种”(即对生态系统的功能或结构的保持具有关键作用的物种)、特别重要的指示种或具有显著经济意义的物种。,6)具有重要的生态学价值的地区，如基本的迁徙路线、基本的繁殖地、基本的觅食地或对其他生态系统有重要意义的地区(例如重要水体或湿地的水源区)。这些地区的丧失将对周围地区或国家的生物多样性产生重要影响。,6.2.2 全球多样性意义和优先保护的标准1.遗传学意义该物种是否珍稀或特有，或该物种是否具有特别的遗传学或科学重要性(例如孑遗物种)，是否具有典型的代表性，或是否特别珍稀，或是否处于严重的受威胁状态。,2.生态学意义 该物种是否为“关键种”(即某生态系统赖以维持其生存和发展的种)，是否对生态系统具有特别重要的影响，是否是一个特别重要的生态现象或生态组成部分(例如一个复杂的生态系统或一个复杂的迁徙性群体)，或是否为一个重要的指示种。,3.社会和经济意义该物种是否有医药价值，是否还具有其他经济价值，是否具有特殊的文化或历史价值，是否有重要的科研价值，是否对人类生存条件有重要意义。,4.受威胁程度和脆弱性程度这两条标准必须联系考虑，因为一个物种可能是脆弱的但并未受到直接威胁，而另一个物种则既脆弱又濒临灭绝的危险，需要受到优先保护的物种应该既具有生物多样性意义(根据前述13项准则)而同时又是脆弱并受到威胁的。,为了确定受威胁和脆弱性的程度，要考虑以下几个方面：威胁是否迫切；物种的群体是否很小；数量是否迅速减少；物种的种群规模是否处于最小状态；,是否对物种或对其生境有迫切的要求；人口和土地利用的限度是否影响其持续的生活力；是否受到其他外部因素的影响，比如污染、丧失食物来源、沙漠化或其他影响物种活力的条件变化；,该物种是否受狩猎或人类其他活动的威胁；保护工作是否很弱或根本不存在；威胁的损失是否可以逆转。,6.3 物种监测和生物多样性信息系统6.3.1 生物多样性的监测生物多样性监测定义为：为确定与预期标准相一致或相背离的程度而对生物多样性进行的定期监视。换句话说，生物多样性监测是在时间尺度上对生物多样性的反复编目，从而确定其变化。,6.3.2 物种监测物种监测包括对关键种(keystone species)、外来种(exotic species)、指示种(indicator species)、重点保护种(conservation-focus species)、受威胁种、对人类有特殊价值的物种、典型的或有代表性的物种的监测。,物种监测是生物多样性生物学水平上监测的一种。,1.关键种鉴定生态系统的关键种，研究它们在生态系统中的作用。根据人类活动对生态系统的影响，监测它们作用的动态变化。,2.外来种鉴定各种生态系统(自然生态系统和受人类活动影响的生态系统)的外来种，监测它们的扩散及对当地生态系统的影响。用GIS根据气候资料确定它们的适宜生境，预测它们可能扩散的地区。,3.保护种对濒危种、对人类有特殊价值的物种、典型生态系统的建群种或代表性物种的编目和监测，一直是人们感兴趣的研究课题。有很多研究案例及监测计划和项目涉及到这个方面。,4.指示种一些物种可以敏感地反映环境的质量和变化，也可以指示群落的物种组成，可以认为它们是生物多样性的指示种。对这些物种的分布、丰富度、种群的结构和动态进行编目和监测是非常重要的，因为它们本身就可以指示生物多样性的状况。,但是，指示物种的选择依赖于所研究的目的，两栖动物、软体动物、鸟类、真菌、珊瑚及一些植物物种在不同情况下可以作为指示物种。,Pearson认为理想的生物多样性指示种或类群应该具有7个条件：系统位置稳定，在分类学上认识全面；生物学和生活史清楚；容易调查和操作；,地理分布较广；分类学特征分化低，对生境变化敏感；其多样性格局反映其他相关或不相关类群的多样性格局；具有潜在的经济价值。,6.3.3 生物多样性信息系统生物多样性信息系统(BIS)是在编目的基础上，用系统思维的方法，以计算机科学和现代通讯技术等为生物多样性保护和持续利用提供决策服务的信息系统。,生物多样性信息系统可分为信息系统技术和技术支撑系统两大部分。,信息系统技术包括数据库、信息管理与展示、模型和专家系统等。技术支撑系统包括硬件、系统软件和网络设施等。,近几年来，生物多样性信息系统的建设取得相当大的成就，为全球范围内的生物多样性保护和履行生物多样性公约，特别是在修订全球动植物红色名录和CITES公约附录方面作出了巨大贡献。,1.生物多样性信息系统的建设重点生物多样性信息系统的建设重点是信息系统技术，而不是重视技术支撑系统、轻视信息系统技术的“重硬轻软”。,2.国际生物多样性信息系统建设现状(1)生物多样性保护信息系统 生物多样性保护信息系统(BCIS)是1995年由IUCN发起组成的，口号为“提供更好的数据以支持更好的决策”。,BCIS广泛汇集数据、信息和专家经验知识，从以下三个方面支持保护的决策：,评估对物种、生境和景观形成威胁的因素的范围和特性；,辅助国家政府间机构保护组织和企业，确定优化并实现保护的目标；,提高技术能力，以得到各个国家生物多样性保护状态的真实记录。,目前共有12个与生物多样性保护有关的国际组织和网络成员。它们都是直接从事生物多样性保护和持续利用的组织，并具有很强的生物多样性数据信息收集及管理能力。,1.鸟生国际(Bird Life International)：有80多个国家和地区参加的鸟类保护组织；2.国际植物园保护联盟(Botanical Garden Conservation International)：超过100个国家和地区的450个植物园网络；,3.国际保护联盟(Conservation International)：在四大洲的23个国家开展工作；4.国际物种信息系统(International Species lnformation System)：有54个国家、500个动物园和水族馆参加的网络；,5.IUCN生态系统管理委员会(1UCN Commission on Ecosytem Management)：保护和管理全球所有主要生态系统的专家组成的委员会；6.IUCN环境法项目(1UCN EllwromnentLaw Programme)：包括IUCN环境法委员会和环境法中心；,7.IUCN物种生存委员会(1UCNSpecies Survival Commission)：7 000多志愿的科学家、野外工作者、保护组织的首脑和政府官员组成的，几乎覆盖全球所有国家的网络；8.IUCN世界保护区委员会(1UCN Word Commissionon Protected Areas)：由世界各国的保护区管理者和专家组成；,9.自然保护组织(the NatureConservancy)：一个生物多样性保护的国际组织，特别是在生物多样性信息管理方面处于领先的地位；10.国际野生动物贸易调查委员会(TRAFFIC International)：WWF和IUCN监测野生动植物贸易的项目，在五大洲的19个国家建有办事处；,11.湿地国际(Wetlands International)：有48个成员国参加的湿地保护国际组织，内设有23个专家协调小组；12.世界保护监测中心(World Conservation Monitoring Center)：生物多样性保护和持续利用的国际机构，提供生物多样性信息和信息能力建设服务。,(2)生物多样性信息网络 生物多样性信息网络(BIN21)是为履行生物多样性公约和二十一世纪议程而建立的信息网络，由一系列因特网上的节点站组成。,BIN21的目的是提供并尽可能广泛地传播关于生物多样性方面确切和有用的信息，同时建立能被广泛接受的信息标准，研究生物多样性资料交换机制的运行方式。,每个节点站具有以下一项或几项功能：交互式的通讯：包括电子邮件系列、新闻组、公告板和定期的通讯；提供信息服务：包括联网数据库、电子杂志、网络图书、共享软件服务器等；,网络虚拟图书馆或博物馆；其他服务：包括在线咨询、分析和培训等。,目前，生物多样性信息网络在巴西、澳大利亚、加拿大等国已经建立了节点站，并建立了网上虚拟图书馆(BIN21 Virtual Library)(http/life.csu.edu.au/bin21/library.html)。,(3)世界保护监测中心世界保护监测中心(WCMC)数据库的工作重点之一是开发和维护一系列生物多样性保护方面的信息系统(http:/)。,同时它还帮助其他国家或组织进行能力建设，开发他们自己的生物多样性信息系统。,目前，由WCMC建立并维护的数据库有：1)濒危物种数据库 包括濒危动物物种和濒危植物物种两部分。,植物部分的工作开始于1995年，截止到1998年共收录了136 000个分类单元(taxa)的记录，内容包括学名、俗名、同物异名、全球受威胁程度、分布国家和地区及受威胁程度、CITES附录等级数据。,以上数据库是世界自然保护联盟(1UCN)编制1997年版受威胁植物红色名录时最重要的数据来源之一。,与植物部分类似，动物部分也为IUCN的受威胁动物红色名录做出了重要贡献，其内容包括学名、俗名、同物异名、分布国家和地区等数据。,2)自然保护区数据库 保存了1993年联合国发布的国家公园和保护区名录的所有信息和相关记录，提供全球每一个保护区的信息，共约50 000条记录，可以用于监测、评价保护区的范围、状态、适宜程度和价值。,3)森林数据库 保存了世界上许多国家的森林分布图，提供各国主要的森林类型、不同森林类型的分布地域及其现状的评价，在图上还标记出了已建立的保护区的地点。,4)世界珊瑚礁和红树林数据库 收集了世界各国的珊瑚礁和红树林分布图，开发了1：250 000的珊瑚礁地图集，并出版了光盘版的图集。,(4)物种2000年物种2000年(Species 2000)是由18个生物分类数据库组织于1996年发起的长期项目。其目的是详细列出目前已知的所有动物、植物、微生物物种的名录作为研究全球生物多样性的基础。,物种2000年的预期成果是一个电子化的全球物种名录、一个基于因特网的全球物种数据库的连锁查询引擎、一个可对不同编目体系进行比较的参考系统和一个全球物种分类、名称和状态的名录。,物种2000年目前已经建立了5个在线数据库的连锁查询：如鱼类数据库、豆科植物数据库和细菌数据库等，用户可以获得部分物种的学名和分类信息(http:/WWW.sp2000.org)。,物种2000年的18个机构及数据库分别是：1)澳大利亚海洋科学研究所的珊瑚数据库。2)BIOSYS UK建立的生物系统学方面的文献数据库。3)原核生物数据库。,4)国际农业与生物中心(CABl)建立的真菌物种数据库。5)荷兰生物分类专家中心(ETI)的若干个数据库。6)国际水生生命资源中心(ICLARM)的鱼类数据库。,7)国际病毒分类学委员会(ICTV)的世界病毒数据库。8)政府间海洋地理学委员会(IOC)的海洋有机体纪录。9)国际植物信息组织(IOPI)的全球植物名录。,10)国际古植物组织(IOP)的植物化石纪录。11)国际豆科植物数据库和信息服务组织(ILDIS)的世界豆科植物数据库。12)北美ITIS的综合分类学信息系统。,13)美国密苏里植物园的植物数据库。14)美国费城自然科学院的软体动物数据库。15)日本RIKEN的原核生物数据库。,16)英国皇家植物园的全球植物数据库。17)美国农业部系统昆虫学实验室的双翅目数据库。18)加拿大DrDicky Yu的姬蜂科数据库。,(5)国际植物园保护联盟国际植物园保护联盟(Botanical Garden Conservation International)成立于1987年，是一个覆盖全球的保护植物多样性的植物园合作联盟，目前有100余个国家的450个机构会员(Http:/BGCI/)。,BGCI建立的数据库系统(BGCI-DATA)综合了世界上各植物园的信息，包括各植物园的基本信息、珍稀和受威胁植物的栽培信息、栽培的园艺技术信息等。,目前它已经收集并保存了全球1 634个植物园的信息，374个植物园栽培的珍稀植物信息，10546个受威胁植物物种通过栽培而保存的信息，35个灭绝物种经过栽培恢复的信息以及150个受威胁植物物种栽培方法的信息。,(6)国际物种信息系统国际物种信息系统(International Species lnformation System)是一个全球范围的关于城市动物园和水族馆饲养动物信息的联合体，共有54个国家的500多个组织参加。,国际物种信息系统的数据库收集了各动物园和水族馆所饲养的活的动物信息。,目前它保存了6 000余个物种、250 000个个体以及750 000个亲体的信息，可以联网查询每一个物种现在的饲养数量、性别、出生数量和地点，为濒危物种迁地保护、野外灭绝物种的保存和野外释放提供了科学数据。,(7)世界资源研究所世界资源研究所(World Resources lnstitute，WRl)建立的网站(http:/)提供了全球生物多样性论坛(Global Biodiversity Forum)的信息。,世界资源研究所同时还提供了生物多样性基础性知识，如生物多样性的定义和重要性、自然资源与生物多样性、遗传多样性、文化多样性、生态系统和生境、森林资源、海岸和海洋资源、生物群区管理(bioregional management)、全球生物多样性策略等。,在世界资源研究所网站上还有生物多样性受威胁信息、保护指南、图片和出版物，以及WRI履行生物多样性公约活动的信息。,3.中国生物多样性信息系统建设现状中国生物多样性研究具有良好的基础，经中国科学院、国家林业局、农业部、教育部、国家海洋局等单位在生物多样性研究及其相关领域长期的工作，积累了大量的第一手资料，出版了一系列的专著。,此外，对濒危物种现状有一定程度的了解，初步确定了中国濒危物种名录。中国生态系统研究网络(CERN)、自然保护区和植物园等研究和保护基地是重要的数据源。这些生物多样性及其相关领域的信息为中国生物多样性信息系统的建立奠定了坚实的基础。,(1)中国生物多样性信息系统的总体目标中国生物多样性信息系统的总体目标：通过收集、整理和传播国内外有关生物多样性研究、保护和持续利用的信息，扩大生物多样性信息交流的范围和内容，增进国内国际各阶层组织和个人在这一领域的合作，在全社会范围内普及生物多样性知识，为国家和地方各级决策部门提供生物多样性的科学数据，促进我国生物多样性保护和持续利用事业的发展。,(2)数据库的开发现状生物多样性信息系统就是以现代数据库为核心，把生物多样性信息和数据储存在电子计算机储存器上，在计算机硬件、软件的支持下，实现对生物多样性信息和数据的保存、更新、保密、检索、统计、评价、预测、模拟和决策服务等功能。,我国生物多样性数据库的开发具有一定的基础，据初步统计，已开发出156个与生物多样性有关的数据库。,生物多样性各主题信息类型基本上都建有数据库。信息量丰富、具有相当规模的主题信息库有：林业、自然保护区、森林生态系统、动物、植物、作物遗传资源、中医药、水资源、地质与地理、气候与气象等。,特别是动物物种编目数据库和植物物种编目数据库以及作物遗传资源数据库系统比较完善。,但其他主题信息类型的数据库较少，特别是用于评价人类活动所造成的生态破坏和环境污染，及其对生物多样性影响的威胁数据库还相当缺乏。由于数据管理标准、软件平台的不同，目前还不能实现信息共享。,(3)组织结构中国科学院初步建立了中国生物多样性信息系统(Chinese biodiversity informationsystem，CBIS)，这是一个覆盖全国范围的收集、整理、保存、传播中国生物多样性数据和信息的分布式系统，由一个中心系统、五个学科分部和数十个数据源点组成。,中心系统位于中国科学院植物研究所,五个学科分部分别是动物学分部(中国科学院动物研究所，北京)、植物学分部(中国科学院植物研究所，北京)、微生物学分部(中国科学院微生物研究所，北京)、内陆水体生物学分部(中国科学院水生生物研究所，武汉)和海洋生物学分部(中国科学院南海海洋研究所，广州)。,数据源点包括植物园、野外定位研究站、标本馆、细胞库、种子库和菌种库等，涉及中国科学院的15个研究所。其组织结构见图74。,(4)建设现状通过近几年来持续不断的努力和各方面的通力合作，目前，CBIS已经建立了几十个生物多样性方面的数据库，总记录数约22万条，其中大部分数据库已经与因特网相连接。,CBIS在内容上包括了物种编目数据库、濒危和保护物种数据库、生态系统编目数据库、生态因子图形库、生物多样性研究模型库和决策支持专家系统库。,CBIS在结构上形成了信息中心与数据库源点协调发展的信息网络系统。农业部已建立了农作物种质资源信息系统(CGRIS)，并向57个国家和国际机构提供了种质信息。,林业部建立了森林资源监测中心、林业信息中心以及中国林业研究科学院计算机科研网(CAFNET)，国家环境保护总局建立了国家环境信息中心，国家海洋局正在筹建中国海洋信息网(COINET)。,虽然各部门在生物多样性信息系统的建设方面取得了一定进展，但我国还没有建立国家级生物多样性信息系统与信息网络。,在CBIS中建立的模型和专家系统有：碱化草地生态系统模型(MAGE)；沙地草地生态系统模型(SAASLOPE)；碱化草地景观模型(MAGL)；,沙地草地资源管理咨询系统(ASSG)；沙地草地景观模型(SLOP)；利用遥感数据建立的动态区域植被模型(RESEP)；利用遥感数据建立的结构和功能耦合的动态区域植被模型(RESPROST),CBIS已经建立了一些网络站点，通过因特网为用户提供信息和数据服务。,由于资金投入不足，信息共享程度不高，中国生物多样性信息系统建设还存在一些问题，如我国生物多样性信息系统的建设状况还不能满足生物多样性研究和保护决策的需要等。,但随着信息采集、处理和传播技术的发展，特别是网络技术的突飞猛进和迅速扩张，生物多样性信息必然不断地发展和完善，为生物多样性保护与利用提供更好的服务。,