群落生态学原理及应用.ppt

第七章 群落生态学及应用,生物群落(biotic community):是特定区域或生境中的所有生物种群的集合。1、生物群落是由多种生物种群集合而成，生物群落是生态系统的核心。2、在生物群落内各种生物种群之间有着各种正的或负的相互作用，形成了一种相互协调的关系，使得群落成为具有一定结构、功能、外貌和演替特征的有机整体。3、在长期的历史发展过程中，群居在一起的各种生物组成了群落，一方面群落受着环境的影响，同时又作为一个整体影响并改造 着环境，形成了生物群落与环境的统一体。群落生态学（community ecology）：是研究生物群落与环境相互关系及其规律的学科，是生态学的一个重要分之科学。,第七章 群落生态学及应用,教学目的 通过本章的学习，掌握群落的基本概念、结构与特征，群落的演替规律，生物多样性的保护，并运用于生态系统的管理。教学重点群落的基本结构，掌握农业生物群落结构的设计原则。边缘效应的应用。群落演替的概念、类型及结构功能变化的特征。群落演替的基本序列、演替的动力机制及意义，顶极群落的概念农业生物群落演替的特点，建立人工生物群落的基本策略，生物多样性保护。教学难点群落演替、生物多样性问题、建立人工生物群落的基本策略 教学方法课堂教学，以群落的动态变化特征为主线，深入分析生物多样性的本质。教学内容,第七章 群落生态学及应用,一、群落的结构与组成二、环境梯度与群落分布三、群落演替（生态演替）四、生物多样性,1 群落的组成与结构,一、群落的组成：生物群落由哪些生物组成，它们在群落中的地位和作用如何。不同的群落有着不同的种群组成。自然群落：种群多，每个种群的个体少，结构复杂，较稳定。人工群落：种群少，每个种群的个体多，结构简单，不稳定。群落中生物种的多样性，决定着群落的稳定性（食物网）。在农田中可通过多样种植来增强稳定性，减少灾害，如适当的间种套作。,1 群落的组成与结构,优势种：组成生物群落的多个物种在顶极群落的性质和功能上并非同等重要，群落中常常只有少数种类或类群，以其数量多、密度大，生产力高及在食物链中的地位深刻影响或决定群落的性质，这些物种称群落的优势种。估计种的重要性的指标有：种群密度、盖度或生物量。群落命名的原则：依据生态优势种命名；如：红松群落、马尾松群落等。当群落中优势种较多时，依据主要的生活型命名；如：热带雨林群落、陆生生物群落。当群落中缺少特大的植物时，以群落所占据的生境命名。如：沙漠生物群落、海洋生物群落等。,1 群落的组成与结构,二、群落的结构 组成群落的多个物种在群落中所处的位置和存在的状态，是群落的可见标志之一，包括垂直结构、水平结构和时相结构。生物群落的组成也可成为组成结构。垂直结构：生物在垂直分布上的分化和成层现象。成层现象：是生物群落垂直结构的主要表征。即：不同生活型的物种在地面以上不同高度（或水面）以下不同深度分层排列的现象。在群落中的不同层次，光、温、水、气等生态因子各不相同，形成了各种不同的生境，可容纳生态特性各不相同的种群。层次越多，容纳的生物种类和数量也越多，生产力也越高，同时也以复杂的营养结构维持着系统的相对稳定。,1 群落的组成与结构,垂直结构陆生生物群落的成层结构可分为地上部分和地下部分，决定分层的环境因子是不同的：地上部：主要有光、温、湿和气；地下部：主要有土壤的理化性质，特别是水分和养分。在一个森林生态系统中，各种生活型的植物沿着群落内垂直的深度梯度，占有不同的位置，使光照得到充分利用，成层现象十分明显。乔木层：受阳光的充分照射，树冠得到全部光照。灌木层：阳光透过林冠后逐步消减，只有10%的光到达灌木层。草本层：有15%的光到达。地被层：苔藓地衣等耐阴植物只利用剩下的1%的光照。,1 群落的组成与结构,受植物群落垂直成层的制约，动物也呈现一定的成层现象：乔木上有各种鸟类、昆虫、哺乳动物；灌木层有野兔、牛、马等；草本层中有蜘蛛、蜗牛、青蛙和蛇；地被层有无脊椎动物和腐生性菌类和霉菌类；地下层植物根系周围生活着各类微生物和穴居动物。水生群落也存在成层现象，主要决定于光在水中的穿透、水温和溶氧状态。,1 群落的组成与结构,农业上采用间套作等立体农业也是利用群落的成层性，达到对环境资源的充分利用：充分利用太阳能。合理利用土壤中的水分、养分。生产更多的生物物质。利用生物的生态效应，改善农田环境，减轻不利气候条件的影响。如橡胶遮荫，茶树起到覆盖作用。利用生物种间的互利作用，调节养分供应，防治病虫害，或刺激生长。,1 群落的组成与结构,2、水平结构 群落内由于环境和生物本身的差异，在水平方向上的分化形成不同的生物小型组合。如：森林中荫蔽的地块生长耐阴植物，明亮的空地生长喜光植物。群落的水平结构有利于相继利用不同时段的自然条件，使生态系统获得叫大的生产力。在农田生态系统中群落的水平结构就是通常所说的作物布局，根据具体环境特点（土壤状况）以及各种作物的生长习性和生态适应性，合理安排，适宜搭配。,1 群落的组成与结构,3、时间结构 是因自然环境因素的时间节律所引起的个物种在时间结构上的相应周期变化。随环境条件的日、月、年周期的变化，群落结构显示相应的时间序列，并有不同的外貌特征。如温带草原一年四季分明，春季气温回升，植物发芽，草原返青，呈现一片嫩绿的景色。盛夏初秋，雨热充沛，植物繁茂，鲜花盛开，呈现五彩缤纷的夏季季相，一片浓绿。深秋，植物枯萎，休眠，呈现黄绿相间的秋季季相。冬季，一片枯黄，下雪后，呈现一片白茫茫的冬季季相。,1 群落的组成与结构,3、时间结构 如：温带湖泊的浮游植物群落：冬季：以硅藻占优势。盛夏高温：N成为藻类的生长限制因子，具固N能力的蓝绿藻为主。秋凉后：气温下降，营养状况改善，绿藻和黄绿藻先后占优 如：昆虫 不同物种昼夜活动的行为有显著差异，呈现一定的时间特征。农田生态系统中的季相即作物在时间上的配置。应合理安排熟制，前后作合理搭配，可充分利用一年中有效的生长季节，获得最大的生产能力。,1 群落的组成与结构,三、群落交错区和边缘效应 群落交错区：又称生态交错带，指两个或多个群落之间的过度区域。如：森林和草原的过度带，水陆交界带等。由于交错带环境条件的特殊性、异质性和不稳定性，使得毗邻群落的生物都可以在此生存，增加了生物多样性和密度，也增强了某些物种的活动强度和生产力，这种现象称边缘效应。边缘效应：在交错带生物多样性和密度及某些物种的活动强度、生产力增加的现象。边缘效应的利用：适当增加森林草原的交错带，保护野生动物；利用水陆交错带发展各种水产品的生产；利用城乡交错带发展独特的城郊农业。应注意边缘效应大小的影响因素。,2 环境梯度与群落分布,群落的分布往往受环境梯度的制约，表现出明显的经度地带性、纬度地带性和垂直地带性。一、纬度地带性（主要受温度梯度的影响）北半球欧亚大陆从南到北，随着纬度增加，热量减少，形成了以热量为主的环境地带性分布，从南到北植被类型依次是：热带雨林季雨林常绿阔叶林落叶阔叶林针叶林草原与荒漠。二、经度地带性（主要受水分梯度的影响）如：我国从东到西因距海远近造成水分的差异。相应分布着湿润森林半干旱草原干旱荒漠等不同的植被类型。,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,退出,返回,主目录,主菜单,冻土带的短暂夏天,针叶林的冬天,落叶林的夏季和冬季,澳洲南威尔士草原,非洲的稀树草原,热带雨林,沙漠的旱季（a）和春雨过后（b）,2 环境梯度与群落分布,三、垂直地带性 随海拔高度的增加，地形地势、热量和水分等环境因子条件会发生变化，相应物种的分布也会受到影响。以台湾玉山西北坡为例：从山脚到山顶植被群落依次是：热带雨林山地雨林樟栎常绿阔叶林常绿落叶阔叶混交林针阔叶混交林落叶阔叶林暖温带针叶林亚高山针叶林山顶矮林杜鹃灌丛。如：纵贯我国中部的秦岭山脉，阴挡了来自北方的冷空气，使秦岭以南和以北的植物群落迥然不同。岭南：亚热带常绿阔叶林区。如图 岭北：温带落叶阔叶林区。如图,3 群落演替：（生态演替）（Ecological Succession）,定义：随着时间的推移，群落中一些物种消失，另一些物种侵入，出现群落与环境向着一定方向、有顺序的发展变化。简言之，就是旧的群落被新的群落所取代的过程。其标志是群落在组成种类上发生质的变化，即优势种或全部种类的改变。据普里高津的自由组织结构理论，自然界的发展总是由低级到高级，由简单到复杂，经历着长期的不断的演化过程。由于不断向生态系统输入太阳辐射能这种负熵流，使得群落演替也是从无序向着有序的方向发展，最后形成顶极群落这样高度有序的相对平衡状态。,3 生态演替,（一）演替的类型：根据演替开始地段的性质，群落演替可分为：原生演替(Primary Succession)：定义：在从未有过生物群落的裸地上开始演替。这种演替往往要经历上千年的时间才能发展到稳定的顶级群落。又可分为：旱生演替：从裸露岩石表面上开始的原生演替。水生演替：从湖底或河湾发生的演替。次生演替(Secondary Succession)：定义：在原有的生物群落被破坏了的地方（如弃耕地）重新进行的 群落演替。这些地段虽无植被，但在土壤或基质中保留有植物繁殖体，因而演替要进行的快得多，几百年或几十年就可完成。,（二）、生态演替序列,1、旱生原初演替序列 典型的旱生演替一般经历四个阶段：地衣群落阶段：此阶段是整个演替过程中持续的时间最长。在光秃的岩石表面，生存环境极为恶劣，没有土壤，非常干燥，温度变幅大，只有地衣才能生存，地衣是旱生演替的先锋植物。地衣是菌类和藻类的共生体。菌类：分泌有机酸分解岩石以获取所需的矿物质和水分。藻类：进行光合作用提供有机营养。地衣死亡后的残体可以起到蓄积水分，养分的作用。于是形成了一薄层的土壤，岩面上的生境得到了改善。,苔藓植物阶段：地衣植物的生长聚集了土壤，为耐干旱的苔藓提供了生长条件。苔藓生长并形成群落。苔藓在温暖多雨时大量生长，且具有丛生性，因而聚积土壤能力比地衣强，而在干旱时停止生长进入休眠。苔藓群落的生长使土壤越来越厚，生境的环境条件得到进一步改善。,草本植物阶段：首先是蕨类、一年生、二年生被子植物在苔藓群落中个别出现，继而大量出现，直到取而代之。随后多年生草本植物出现并形成群落。此时，岩面环境大大改变土层增厚；有了遮荫，减少水分蒸发，能调节土壤温、湿度，土壤中微生物和小动物活动增强。这就为木本植物生存创造了适宜的生长环境。木本植物阶段：耐旱喜光的阳性灌木阳性乔木耐荫树种（阴性乔木、耐阴灌木）及草本植物的复合森林群落。,2、水生原初演替序列,自由漂浮植物阶段 这一阶段，湖底有机物的聚积，主要依靠浮游有机体的死亡残体，以及湖岸雨水冲刷所带来的矿质微粒。天长日九，湖底逐渐抬高。沉水植物群落阶段 水深3-5米以下首先出现的是轮藻属的植物，构成湖底裸地上的先锋植物群落。由于它的生长，湖底有机物积累加快，同时由于它们的残体在嫌气条件下分解不完全，湖底进一步抬高，水域变浅，继而金鱼藻、弧尾藻、黑藻、茨藻等高等水生植物种类出现。这些植物的生长能力强，垫高湖底作用的能力也就更强。此时大型鱼类减少，而小型鱼类增多。,浮叶根生植物群落阶段 随着湖底变浅，出现了浮叶根生植物如眼子菜、莲、菱、芡实等。由于这些植物的叶在水面上，当它们密集后就将水面完全覆盖，使其光照条件变得不利于沉水植物的生长，原有的沉水植物将被挤到更深的水域。浮叶根生植物高大，积累有机物的能力更强，垫高湖底的作用也更强。挺水植物群落阶段 水体继续变浅，出现了挺水植物，如芦苇、香蒲、水葱等。其中，芦苇最常见，其根茎极为茂密，常交织在一起，不仅使湖底迅速抬高，而且可形成浮岛，开始具有陆生环境的一些特点。这一阶段的鱼类进一步减少，而两栖类、水蛭、泥鳅及水生昆虫进一步增多。,湿生草本植物阶段 湖底露出地面后，原有的挺水植物因不能适应新的环境，而被一些禾本科、莎草科和灯心草科的湿生植物所取代。由于地面蒸发加强，地下水位下降，湿生草本群落逐渐被中生草本植物群落所取代。在适宜的条件下发育为木本群落。木本植物阶段 在湿生草本植物群落中，首先出现的是一些湿生灌木，如柳属、桦属的 一些种，继而乔木侵入逐渐形成森林。此时，原有的湿地生境也随之逐渐变成中生生境。在群落内分布有各种鸟类、兽类、爬行类、两栖类和昆虫等，土壤有蚯蚓、线虫及多种土壤微生物。整个水生演替系列实际上是湖沼填平的过程，通常是从湖沼的周围向湖沼的中心顺序发生的。,3.原生演替特点,具有方向性、顺序性，因而演替的结果可以预测。演替的原因是由于群落本身的发展改变了光、温、水、气、肥等环境条件，有利于其他群落的生长发育而被新的群落所代替。发展的顶点是顶极群落。顶极群落（Climax community)：演替序列中最后的稳定群落，它是与外界环境取得相对平衡的自我维持系统。需注意：群落演替并非都是以达到森林群落阶段为顶级群落的，这是由各地的环境条件所决定的。,例如：极地、冰雪线以上：地衣群落。干旱荒漠区：短年生草本及稀松灌丛。草原地区：一年生、多年生草本群落。湿润温暖地区：森林群落。,(三)次生演替,1.次生演替特点：由于自然灾害或人类活动使原有生物群落被破坏，当外力作用停止，才会出现次生演替。如在伐林地、火烧地、放牧地和弃耕地上所发生的演替。次生演替特点：速度快：因为土壤条件好，且保留了原有群落的繁殖体。因此当外因停止破坏后，群落会迅速长成。当外因停止作用后，次生演替趋向于恢复到破坏前的群落 类型，且可以从任一阶段开始。,2.次生演替主要实例,（1）美国佐治亚地区农田弃耕后的次生演替弃耕当年是马唐草、加拿大蓬草占优。第2-3年，依次为紫苑、帚苔等草本取得主导。第3-20年，矮灌占优。第20-100年，松树为主的林相群落形成，之后，栎树及山核 桃树逐渐取代松树。150年，栎树山核桃树所组成的稳定的顶级生物群落形成。相比，原生演替则要经历上千年才能达到顶级群落。,（2）亚热带东部常绿阔叶林的次生演替,上述演替过程的长短,主要决定于群落受干扰的强度和所持续的时间。如果常绿阔叶林群落遭破坏和采伐的面积过大，或遭反复破坏，附近又缺乏种源，则容易造成水土流失。植被的进展演替过程会相当缓慢，甚至可能向相反的方向发展。,（3）草原的放牧演替,草原群落的次生演替主要取决于对草原的利用方式。在没有放牧的情况下，草原由于水分条件的改善，会演替到中生化的草甸，但在强烈放牧情况下，草原会向旱生化的方向发展，并随着放牧强度的加大，草原会逐渐发展到接近于荒漠带的一些植物群落。这种现象和水分条件的恶化有关。土壤在强烈的牲畜践踏下变得坚实，其上层的正常结构遭到破坏，结果土壤的表面蒸发加强，水分情况因此恶化。,次生群落演替必须具备两个条件才能进行,是种子来源。是土壤。若是这两个条件不具备，即使气候条件允许，次生演替也不进行。如热带森林遭破坏后就很难恢复，就是由于高温多雨地区繁殖体很快腐烂，土壤也因雨水冲刷而迅速变得贫瘠。再如北方草原沙漠化后也很难恢复。同样地缺少这两个条件。,（四）生态演替的趋势：,群落演替是有一定次序、一定方向的，即由低级到高级、由简单到复杂，最终达到与环境相对平衡的稳定群落顶级群落。群落演替一般要经历几个时期：先锋期、过渡期和顶峰期，与此对应的各时期出现的物种分别称为先锋种、过度种（演替种）和顶级种。物种有序地更替且不断增加，结构趋于复杂。由k对策生物替代r对策生物；生物种类增多，群落内结构分层现象更明显；生态位增多，食物链关系复杂形成网。,总生物量、呼吸消耗量随演替而增加，净初级生产量减少。但 生物现存量以顶级群落最高。由于物种的多样性，物质循环的封闭性增强，生态系统保持养 分能力增强。周转时间增加循环比例（循环量/总流通量）增大滞留量和保存量增多 产生的次生代谢物增多，能调节生态系统发展和种间关系；再 加上物种多样性形成的复杂营养结构，群落的稳定性随演替而 提高。,（五）农业群落的特点,人工亚顶级群落：人类借助自身活动，使群落相对稳定在某一阶段，这一相对稳定的群落称为人工亚顶级群落。农业生态系统就是人工亚顶级群落，其特点有：1能量方面：净生产力高，总生产量远远大于总呼吸量2养分循环：开放性强，有大量输入输出，循环比例低，养 分流通快3物种：物种少，结构单一，物种的多样性差。4稳定性：受低温阴雨、风暴、寒冷、高温、干燥等自然灾 害影响大。,（六）农业生态系统的演替特征,1、农业生产是在每年翻耕的裸地上重新种植一年生或多年生的作物，是翻耕地上开始的次生演替，处于演替的初级阶段。2、农业生态系统的生物现存量虽然不大，但净生产量很高，而农业生产的目的就是为了获得大量的初级产品。3、为维持这一阶段，不使群落继续发生演替，必须通过增能量投入，人为干涉，保持生态系统的稳定。增加能量投入，创造适合作物生长的环境条件。使农田与周围景观相协调，增加系统的稳定性。如：建立人工混交林。4、一旦停止人类干预，会迅速地转入次生演替，向灌丛和乔木群 落发展。,（七）、演替进展与逆行演替,群落的演替显示着群落是从先锋群落经过一系列的阶段，到达中生性顶极群落。这种沿着顺序阶段向着顶极群落的演替过程称之为进展演替（progressive succession）。反之，如果是由顶极群落向着先锋群落演变，则称之为逆行演替（retrogressive succession）。Odum（1969，1976）认为演替是一个带有合乎道理的方向性的有序过程，因此可以预测；演替是群落改变物理环境的结果，因而可以控制，即“群落控制”（community controlled）；演替最后走向具有自我平衡（homeostasis）性质的稳态（顶极群落）。其演替的预期趋势如表。,进展演替和逆行演替特征,（八）、演替的理论,1单元顶极假说（monoclimax theory）该学说由美国的Clements（1916）提出，认为一个地区的全部演替都将会聚为一个单一、稳定、成熟的植物群落或顶极群落。这种顶极群落的特征只取决于气候。给以充分时间，演替过程和群落造成环境的改变将克服地形位置和母质差异的影响。至少在原则上，在一个气候区域内的所有生境中，最后都将是同一的顶极群落。该假说并把群落和单个有机体相比拟。,其它学说,2多元顶极理论（polyclimax theory）由英国的（1954）提出,这个学说认为：如果一个群落在某种生境中基本稳定，能自行繁殖并结束它的演替过程，就可看作是顶极群落。在一个气候区域内，群落演替的最终结果，不一定都要汇集于一个共同的气候顶极终点。除了气候顶极之外，还可有土壤顶极、地形顶极、火烧顶极、动物顶极；同时还可存在一些复合型的顶极，如地形-土壤和火烧-动物顶极等等。3.顶极-格局假说（climax pattern hypothesis）4.初始植物区系学说（initial floristic theory）5.忍耐作用说（tolerance theory）6.适应对策演替理论（adapting strategy theory）7.资源比率理论（resource ratio hypothesis）8.等级演替理论（hierarchical succession theory）,利用天然植被恢复中国退化环境的建议图示,森林演替循环图解,4 生物多样性问题一、什么是生物多样性二、生物多样性现状三、生物多样性的价值四、保护生物多样性的途径,一、什么是生物多样性,生物多样性”是指所有来源的活的生物体中的变异性，这些来源除其他外包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体，这包括物种内、物种之间和生态系统的多样性。简单地说，生物多样性是生物和它们组成的系统的总体多样性和变异性。生物多样性包括三个层次：基因多样性、物种多样性和生态系统多样性。(景观的多样性）。国际生物多样性日为5月22日,（一）遗传多样性,1.基本概念 2.遗传多样性的起源 3.遗传多样性的表现层次和检测方法 4.研究遗传多样性的意义,1.基本概念,遗传多样性是生物多样性的重要组成部分，广义的遗传多样性是指地球上所有生物携带的遗传信息的总和，狭义的遗传多样性是指种内不同群体之间或同一群体内不同个体的遗传变异的总和。遗传多样性是多层次的，（1）外部形态上，如豌豆的花色、西红柿的果色、米粒的颜色和形状；（2）在生理代谢上，如植物光合作用的强弱、酶活性的高低；（3）在染色体、DNA分子水平上。中国有水稻4万个品种、粟2.5万个品种、大豆2万个品种、玉米1.3万个品种、高粱1万个品种、大麦9千个品种 遗传多样性是指种内可遗传的变异，由于发育或环境引起的变化应排除在遗传多样性范围之外。如青蛙幼年时的长尾和成体时的无尾。,2.遗传多样性的起源,遗传多样性的根本来源可以归因于DNA复制时偶尔发生的错误，即遗传物质的改变突变，突变是创造遗传多样性的过程。突变可以分为两大类，即引起染色体数目和结构的改变（染色体畸变）以及引起基因位点内部核苷酸的改变（基因突变）。重组也是产生遗传变异的另一个重要因素。,3.遗传多样性的检测方法,1）形态学检测方法。利用孟德尔的遗传学定律和数量遗传学方法对变异的性状进行分析。2）染色体水平上的检测方法。包括核型和带型分析。3）蛋白质水平上的检测方法。包括同工酶和等位酶分析。4）DNA水平上的检测方法。包括限制性片段长度多态性（RFLP）分析、随机扩增多态DNA（RAPD）分析和DNA序列分析。,4.研究遗传多样性的意义,(1)有助于进一步探讨生物进化的历史和适应潜力(2)有助于推动保护生物学研究(3)有助于生物资源的保存和利用,（二）、物种多样性,1、物种多样性的概念 2、全球物种多样性概况 3、物种多样性的时空格局及形成机制,1、物种多样性的概念,物种多样性有两方面的含义，一是指一定区域内物种的总和，可称为区域物种多样性；二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，也称群落物种多样性。,2、全球物种多样性概况,(1)物种数目：大约有2000万物种，海洋和陆地的物种数各占一半。（2）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，主要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，称为生物多样性特丰富国家。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(3)全球物种多样性的热点地区：一个地区物种多样性的高低不仅取决于该地区物种数目的多少，还在于该地区物种严重受威胁的程度的高低。Myers依据极高的特有性和严重受威胁程度这两个标准，在全球范围内划分出了18个生物多样性的热点地区，包括马达加斯加、新喀里多尼亚、巴西大西洋沿岸、菲律宾、东喜马拉雅、西亚马逊高地、哥伦比亚乔省、厄瓜多尔西部、马来西亚半岛、缅甸北部、象牙海岸、坦桑尼亚、印度加茨西部、斯里兰卡西南部、南非开普敦地区、澳大利亚西南部、加利福尼亚植物区系省、智利中部。,3、物种多样性的时空格局及形成机制,（1）物种多样性的时间格局：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，但某些类群在某一时期有显著的下降（见图）。（2）物种多样性的空间分布格局纬度梯度格局：对大多数陆地动植物来说，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。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（见图）海拔梯度：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1000米，气温降低6度，相当于沿纬度梯度往北递进500750公里。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（见图）。,（3）物种多样性空间分布格局的形成机制,物种多样性空间分布格局的成因：有多种假说，如气候（适宜的气候允许较多物种生存）、气候变率（稳定的气候为物种分化创造了条件）、生境异质性（物理因子或生物因子的复杂性孕育了较多的生态位）、历史因素（进化时间越短，形成新物种越多）、能量（物种丰富性由每个物种所能分配到的能量所决定）、竞争（竞争有利于减少生态位宽度，竞争排斥减少物种数目）、捕食（捕食减缓了竞争排斥）、干扰（中等干扰减缓了竞争排斥）。在大尺度上能量是物种多样性预测的第一重要因子：尽管岛屿地理位置和大小变化很大，但能量面积是预测岛屿物种多样性的最佳因子（Wright 1983）。Currie和Paquin（1987）系统研究了北美树木物种多样性与气候因子、地形因子等的关系，发现树木物种多样性与年蒸腾关系极密切，并且通过年蒸、地形和距海洋远近可以进行预测。能量水平并不决定物种数目而是决定进化速度：主要是通过短的世代交替时间、高的突变频率及较快的生理过程来加速自然选择，保存突变个体。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：如生境多样性、干扰等。,（三）、生态系统多样性,生态系统多样性：是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内生境、生物群落和生态过程变化的惊人的多样性。此处的生境主要是指无机环境，生境的多样性是生物群落多样性乃至整个生物多样性形成的基本条件。生物群落的多样性主要指群落的组成、结构和动态（包括演替和波动）方面的多样化。,二、中国的生物多样性的现状与特点,（一）现状我国是全球生物多样性最丰富的十个国家之一，生物多样性丰富程度列全球第八位，北半球第一位。中国有高等植物3万多种，脊椎动物6347种，分别约占世界总数的10和14；陆生生态系统类型有599类。中国不但野生物种和生态系统类型众多，而且具有繁多的栽培植物和家养动物品种及其野生近缘种。此外，中国生物特有属、特有种多，动植物区系起源古老，珍稀物种丰富。根据中国生物多样性国情研究报告的研究成果，中国生物多样性的价值为39.33万亿元。,（二）中国生物多样性的特点,（1）物种丰富。中国有高等植物3万余种，其中在全世界裸子植物15科850种中，中国就有10科，约250种，是世界上裸上植物最多的国家。中国有脊椎动物6347种，占世界种数近14。（2）特有属、种繁多。高等植物中特有种最多，约17300种，占中国高等植物总种数的57以上。6347种脊椎动物中，特有种667种，占10.5。（3）区系起源古老。由于中生代末中国大部分地区已上升为陆地，第四纪冰期又未遭受大陆冰川的影响，许多地区都不同程度保留了白垩纪、第三纪的古老残遗部分。如松杉类世界现存7个科中，中国有6个科。动物中大熊猫、白鳍豚、扬子鳄等都是古老孑遗物种。,（4）栽培植物、家养动物及其野生亲缘的种质资源非常丰富。中国是水稻和大豆的原产地，品种分别达5万个和2万个。中国有药用植物11000多种，牧草4215种，原产中国的重要观赏花卉超过30属2238种。中国是世界上家养动物品种和类群最丰富的国家，共有1938个品种和类群。（5）生态系统丰富多彩。中国具有地球陆生生态系统，如森林、灌丛、草原和稀树草原、草甸、荒漠、高山冻原等各种类型，由于不同的气候和土壤条件，又分各种亚类型599种。海洋和淡水生态系统类型也很齐全，目前尚无统计数据。,三、生物多样性计划(DIVERSITAS),国际生物多样性计划是由ICSU所属的国际生物科学联合会（）、环境问题科学委员会（）及联合国教科文组织（）于1991年共同发起的，由该计划的科学咨询委员会及国际秘书处负责具体实施工作。1995年又推出其更新方案，不仅进一步完善了该计划原先的研究内容，而且强调了生物多样性保护与持续利用问题中的人文因素。该计划的主要任务是：通过确定科学问题和促进国际间合作，来加强对生物多样性的起源、组成、功能、持续与保护等基础性研究，以增进对生物多样性的认识、保护和可持续利用。,该计划研究的主要领域：,（1）生物多样性的起源、维持和丧失；（2）生物多样性的生态系统功能；（3）生物多样性的编目、分类及其相互关系；（4）生物多样性评价与监测；（5）生物多样性的保护、恢复和持续利用；（6）生物多样性的人类因素；（7）土壤和沉积物的生物多样性；（8）海洋生物多样性；（9）微生物生物多样性。,四、生物多样性的价值,生物多样性具有巨大的、历史的、现实的及未来的社会经济价值。生物多样性经济价值评估，能够为公众、工程师、科学家、管理者和决策者提供共同的生物多样性经济价值观及评价尺度。然而，由于生物多样性的自然属性距离市场与商品的社会属性较远，存在一系列的不确定性，所以，其经济评估是十分困难的。但是，进行概略性评估还是可能的。生物多样性经济价值评估是当今世界生态经济学的热点和难点之一。生物多样性经济价值的科学分类是进行生物多样性经济价值评估的前提，它应能揭示生物多样性经济价值的内涵。目前已有多种分类系统，保护世界的生物多样性、生物多样性国情研究报告指南、挪威生物多样性国家研究报告、英国生物多样性的经济价值等书中采用的分类系统并不完全相同。比如生物多样性对有机物的生产价值、维持大气二氧化碳与氧气的平衡价值，有的价值分类系统中没有列入，两者价值合计，仅陆地生态系统每年可达30000亿元。旅游观赏价值，有的系统列入直接价值，有的系统列入间接价值。我们所介绍的是保护生物学基础一书中采用的生物多样性价值分类系统。,(一)、直接经济价值,直接经济价值:指人们直接收获或使用的那些产品所具有的价值，包括消耗性使用价值和生产性使用价值。就地消费的物品体现着消耗性使用价值，进入市场的产品体现着生产性使用价值。1、消耗性使用价值：直接经济价值是指人们直接收获或使用的那些产品所具有的价值，包括消耗性使用价值和生产性使用价值。就地消费的物品体现着消耗性使用价值，进入市场的产品体现着生产性使用价值。在发展中国家的广大农村居民，大量使用这些物品。调查显示，中国乡村居民生活消费中生物产品的自给性消费达200亿元，除去中间消耗，增加值为126亿元。2.消耗性使用价值：指那些在当地消费、不出现在国内外市场中的物品所体现的价值，包括烧柴、猎物、建房材料、水果、蔬菜、医药等。许多物种的最大生产性使用价值在于它们具有为农、牧业提供遗传基因的功能。长白山自然保护区1996年实物产品总价值为：8419万元，包括木材、药材、林副产品。,（二）、间接经济价值,1、水土保持价值：仅就减少洪灾的功能而言，马萨诸塞州波士顿地区周围沼泽地的价值，估计为每年每公顷7.2万美元。2、气候调节价值：中国陆地生态系统二氧化碳固定价值为445亿元（碳税法计算），氧气释放价值为3382亿元（工业价格替代法计算）。3、废物处理价值：中国仅吸收二氧化硫及滞尘的经济价值就达每年400亿元。4、种间关系价值（有机物生产价值）5、休闲和生态旅游价值 6、教育和科学价值 7、环境监测者价值 8、备择价值：是指物种在未来能为人类社会提供经济利益的潜能。9、存在价值,（三）、伦理上的价值观,1、每个物种都有存在的权利 2、非人物种缺乏与权利和义务相关的自我意识 3、所有物种是相互依存的 4、人类必须生活在与其它物种相同的生态学极限内 5、人类有责任充当地球的管家 6、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 7、自然的精神和美学价值胜过它的经济价值 8、确定生物的起源需要生物多样性,中国生物多样性经济价值初步评估(单位：万亿元),中国天然植被生态系统效益估算一览表,四、中国生物多样性面临的威胁,在许多方面是残破不全的。目前威胁主要是：森林滥砍乱伐，碎裂分散；草场超载过牧，退化严重；对动植物资源过量开发利用及偷猎偷采珍稀濒危动植物的现象仍然存在；不断发展的环境污染；(半)干旱地区水资源的不合理利用带来的环境变化；外来物种的入侵；渔业资源的过度捕捞导致资源的衰退；旅游、采矿、围垦湿地等其它活动也对生物多样性产生不利影响。中国近代有纪录的灭绝脊椎动物就有7种，也可能是10种，而受到威胁的有400多种。,世界物种的多样性可比作一本如何保持地球有效运转的手册。丧失一个物种就像从这本手册中撕去一页一样；如果我们正好需要这页的资料来拯救我们自己和地球上的其它物种，我们将面临束手无策的尴尬。,“二级濒危植物”天山雪莲,见血封喉（箭毒树）桑科见血封喉属乔木，原产我国海南。见血封喉是一种剧毒植物，属濒临灭绝的国家三级保护植物。树液有剧毒，可制毒箭猎兽用。药用可作肌肉松弛剂。,中国生物圈保护区,