保护生物学的产生与发展.ppt

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1、2011年10月,保护生物学 Conservation Biology,沙未来,课程简介保护生物学,保护生物学是二十世纪八十年代开始兴起于美国的一门综合性学科，其目的是为了解决由于人口过度增长和自然资源过度破坏而造成的生物多样性急剧下降的危机状况。我国的保护生物学九十年代才开始兴起，也日益受到重视，逐渐成为一个热门的学科。,课程简介教学安排,在教学内容方面，突出保护生物学的理论与实践的结合，具体内容包括保护生物学所涉及的基本概念、原理；全球及我国生物多样性的现状及行成的原因；在不同层次上人类保护实践的事例分析；可持续发展的思想。,第一章 保护生物学的产生与发展,内容提要：保护生物学是一门新兴的

2、综合性学科。本章论述了保护生物学产生的背景，保护生物学的概念，保护生物学的学科特点，保护生物学研究的意义，保护生物学的主要研究内容和未来研究方向。,中国面临的十大生态问题：,占国土65%的山区开发不当，易于形成大范围的水土流失，加速生态失衡。自然灾害频率加快，受灾成灾面积不断扩大。3.森林面积不断缩小，采伐量远远超过生长量。4.草场退化严重。5.沙漠化危害严重。6.严重缺水，过量开采，浪费惊人，人为污染。资源分布极不均衡，地区间资源承载能力差异很大。大气污染严重，酸雨势态扩大，废物排放增加。农林环境污染10.生态环境破坏。,我们正生活在一个动植物物种空前大量灭绝的时代，在全球范围内，经历了千百

3、万年发展的生物群落正在被人类的活动所破坏。现今物种的大量灭绝与过去地质变化发生的大量灭绝相类似。目前，除非扭转这种趋势，否则那些作为动物界精华的大型哺乳类如大象、虎和熊将很快不会在自然界存在。随之而来的是成千上万的，甚至可能是数百万种不显著的植物和无脊椎动物的灭绝，除非他们的生境和种群受到保护，物种的灭绝对地球和人类而言肯定是极大的灾难。,人类的行为对未来世界面貌将产生深刻的影响，我们的选择确实关系到人类文明的前途。我们的行动在很大程度上将决定人类能否在新的千年里继续生存下去，我们的子孙后代能否生活得比我们更好。,人类生存与发展依赖于自然界各种各样的生物，生物多样性是对人类具有现实和潜在价值的

4、基因、物种和生态系统资源的总称。可以说生物多样性是保障人类生存的物质基础和环境条件，也是未来工业、农业和医药业发展的基础。然而，在近二十年的时间里，无所不 在的人类活动严重的干扰了自然界的生态平衡。生态系统一旦失衡，自然界将出现持续的物种灭绝。这不仅仅表现在资源的枯竭方面，而且意味着人类生存和发展所依赖自然环境提供的空气、水、原材料、食物、药品以及其它物资和服务的终止，甚至导致目前人类生存条件 崩溃。可以肯定的说，威胁生物多样性的因素对人类也存在同样的危害。,1.生物多样性的直接经济价值 生物多样性的直接经济价值包括消耗性使用价值和生产使用价值（商品价值）。,2.生物多样性的间接经济价值1.维

5、护生态系统的平衡和稳定2.固定太阳能3.保护水资源4.保护土壤5.调解气候6.污染物的降解和指示作用7.科学、教育、文化等方面的价值,生物多样性的价值：,3.生物多样性的潜在价值 潜在价值是指生物资源将来可能被利用（包括直接利用、间接利用）的价值，或者说是生物种在未来的某个时候能为人类社会提供经济利益的可能，因此它具有较大的不确定性。,4.生物多样性的伦理价值1.每一个物种，享有同人一样的生存权利；2.每一个物种都有其自身价值；3.保护生物多样性，是作为高智慧生物的职责；4.物种间相互依存；5.自然具有超越经济价值的精神和美学价值；6.生物多样性对确定生命的起源和进化具有重要价值,面对目前世界

6、上物种大量而快速的灭绝，世界各国政府和非政府组织、科学家乃至公众都已觉察到这种悄然而至的威胁。而且，当前人类所采取的措施对未来世界将产生深刻的影响，我们的选择确实关系到人类文明的前途；我们的行动在很大程度上将决定人类能否在新的千年里继续生存下去，我们的子孙后代能否生活得比我们更好。保护生物多样性，保护丰富的生物资源，保护人类的生存环境，已成为全人类的共识。,生物资源（可再生资源）,自然循环,生长繁殖,自我更新,维持一定的储量,合理利用,长期稳定受益,不合理利用,阻断,破坏,资源枯竭,为了挽救濒临灭绝的野生物种，实现可持续发展，人们需要实施一系列的保护行动，如拯救物种、建立新的保护地区、保护现有

7、的国家公园等。要对受到威胁的物种进行科学有效的保护，就需要一门新的学科知识来告诉人们物种和其所在的生态系统究竟遇到了什么样的困难；如何处理生态系统的复杂性及难以应付的问题；导致物种濒危的真正原因是什么；哪些物种应该得到优先的保护；采取怎样的措施来保护物种和生态系统。为回答上述问题，生物学中一门新兴的分支学科保护生物学（Conservation Biology）应时而生。,15,16,2009年3月10日，沙特首都利雅得,2009年3月10日，沙特首都利雅得,19,20,21,海南高毒农药阴魂不散。,世界每分钟的环境灾难,耕地 损失40公顷，年损失2100万公顷森林 损失21公顷，年损失1100

8、万公顷泥沙 4.8万吨，每年250亿吨污水 85万吨流入江河湖海人 28人死于环境污染生物 0.05个物种灭绝（3/小时）,第一节 保护生物学的概念 和学科特点,一 什么是保护生物学,保护生物学(ConservationBiology)这个名词最早出现于二十世纪初期，当时提出这个概念的主要目的是为了更有效的利用森林、野生动物和海洋渔业资源而对它们进行科学的管理，真正形成具有完整知识体系的保护生物学学科是二十世纪八十年代初期。造成当代物种灭绝的原因是复杂的，因而，保护生物学研究内容也是广泛的。,保护生物学是一门论述全世界生物多样性面临严重危机及如何保护生物多样性的综合学科，它既面对当前生物多样性

9、的危机，又着眼于生物进化潜能的保持。保护生物学的研究目标有：提供各种科学的保护原理；识别需要保护的问题；建立正确的保护程序；加强科学与管理的联系，使科学家对保护问题敏感，使管理人员对生物学问题感兴趣。(陈道海等，1999),保护生物学是一门综合性的科学，其基本内容以生物学为主，并融合了自然科学中其它学科的内容甚至社会科学的知识和理论。要实现保护生物学的研究目标，需要多学科的协同工作。,保护生物学是一门论述全世界生物多样性面临严重危机及如何保护生物多样性的重要新兴综合学科，它融合了理论、基础研究、应用研究和公众教育等方面的工作。内容涵盖了普通生物学、群落生态学、进化生物学、分类学、古生物学、动物

10、管理学、动物生态学、农学和林学，以及历史、哲学、经济学、人类学和公众政策。,面临的问题具有紧迫性信息不充分依靠现有的知识依靠良好的直觉和创造力提出目前解决问题的办法,二 保护生物学的学科特点,（1）保护生物学是一门处理危机的决策科学。为了保护自然，减缓物种灭绝，人们依据保护生物学原理每时每刻都在作出管理决策。,非传统意义的“精确”学科,自然界是极其复杂的，对于保护中所面临的一些问题，我们几乎不可能得到准确的单一的答案.原因是它根本不存在。应当考虑一个问题中的可能性，或者概率。这才是更加科学的态度。在进行保护努力的过程当中，充分考虑到一个保护措施的实施的安全范围。即对于可能产生的后果要有足够的认

11、识,和谨慎的态度。,（2）保护生物学是一门处理统计现象的科学。只能在一定概率水平上给出生态环境和生物多样性问题的答案。,（3）保护生物学是一门价值取向、使命取向的科学。保护生物学是为了保护有价值的生物多样性。,（4）保护生物学是一门具有整体性和长远性的科学。保护生物学研究对象涉及整个生态系统，不谋求短期利益，而更加着重于长远。,多学科交叉,纯科学与应用科学结合自然科学与社会科学结合,多学科深度和广度的训练 野外工作的经验语言和交流能力的训练组织和外交能力的培养,对保护生物学工作者的素质要求:,（5）保护生物学是一门高度综合的科学。保护生物学所涉及的学科门类非常复杂。,1.用进化的眼光看待保护的

12、问题2.用动态的生态学的观点3.必须考虑人的存在,现代保护生物学的基本原则,运用动态的生态学的观点,在保护中去追求保持一种我们认为合理的静止的生态系统的平衡状态是错误的，也是行不通的。同时要求我们在考察保护的问题是将问题看作是在变化过程中间的一个状态，要考察其可能的发展趋势。才能正确认识所面临的问题，提出有效的管理办法。,必须考虑人的存在,人是保护中最关键的问题，人是所有保护问题产生的根源，也是严重的受害者。因此不能回避保护中人的存在。首先，不同的人类民族语言和文化。许多风格独特的民族在一定的自然环境中经历了长期的发展，形成了今天特有的文化，如果这些文化消失，对于整个人类的文化的多样性是巨大的

13、损失。其次,当地居民参与保护和管理是最有效的.如果排除土著居民保护的结果不可能好。人的素质,是保护成功与否的关键问题.以前对保护区的管理,采取单纯封闭的做法,不适合于多数保护地区。,第二节 保护生物学的形成与发展,70年代初许多科学家已意识到生物多样性问题的迫近，但当时还没有中心论坛或组织来论述此题。1978年 生态学家Michael 组织第一次保护生物学国际会议，会议确立保护生物学将把野生动物管理的实际经验、林业和渔业生物学结合起来，以种群生物学和生物地理学理论探索保护物种的新途径和新方法。1985年 保护生物学学会(Society of Conservation Biology)建立。,1

14、987年 保护生物学（Conservation Biology）创刊1990年 至少有16所美国大学建立了保护生物学研究生计划。1992年 皮优慈善托拉斯以1550万美元资助给生物多样性研究和研究生计划，用以培养“保护和持续发展”的研究生。,虽然我国保护生物学研究起步较晚，但发展较快。1990年中国科学院成立了生物多样性工作组，1992年3月改立为中国科学院生物多样性委员会，统一协调中国科学院生物多样性研究工作。1993年，生物多样性杂志创刊发行。1994年，中国政府颁布了中国21世纪议程和中国生物多样性保护行动计划，以履行生物多样性保护国际公约。这些均表明中国加快了生物多样性研究和保护的步

15、伐。,第三节 保护生物学的研究内容,目前保护生物学的工作主要集中在以下六个方面：,一 灭绝,灭绝不仅意味着一个物种的消失，而且也意味着物种所带有的遗传基因的消失，意味着对于生态系统和整个生物圈的破坏。因此，预报灭绝，解释导致灭绝的原因和防止灭绝的发生，根据过去灭绝的模式推测其原因，并找出与未来灭绝的关系，是保护生物学研究的一个重要内容。,二 进化的潜能,种群为什么会灭绝？一种简单而直接的回答是所有的物种个体被消灭了。但实际上并不如此简单，很多研究表明灭绝是种群丧失了进化潜能（evolutionary potential）。这就是种群生存力分析（population viability anal

16、ysis PVA）所要解决的问题。,三 群落和生态系统,物种丰富度的丧失、生态特征和行为的变化，表示其对于群落和生态系统（communities and ecosystems）有一个适应极限。不同的生态学理论，对于在生态系统和群落中应该保护什么存在不同的观点。简化生态系统论者（the reductionisttheory of ecosystems）认为，生态系统在不同层次（水平）的特征都是组成它的较低层次系统的总和。如果这一理论正确，那么首先要保护物种。,完整生态系统理论（the holistic theory）则认为，生态系统并不包含每一单位（层次）的特征。如果这一理论正确，就应该保护基因

17、库（gene pool）。也就是要保护整个生态系统，而不是有机体（McNaughton，1989）。,四 生境的恢复,可以肯定，只有极少数的生境能恢复到原始状态。这有一个重要的前提就是人类要有一个较高的生活水平和人口必须稳定或下降。在本世纪保护生物学可能会从保护一些自然生境而转变为建立一些近似自然的人工多样性景观。,包括：土地退耕。土地的合理使用。,人工饲养繁殖一些濒危物种，是迁地（exsitu）保护的一种方法。其目的是为了物种的复壮甚至重建野生动物种群。动物园和植物园是目前圈养繁殖的主要场所，也是物种迁地保护普遍采用的形式。由于圈养繁殖个体数量的限制和缺少必要的种源补充，在人工饲养和栽培的物

18、种中，很容易因近亲交配而产生遗传多样性退化，因此，对圈养繁殖的物种进行遗传管理是十分重要的。,五 物种的回归自然和圈养繁殖,濒危物种的栽培和饲养是保持和扩大个体数量的一种有效的方法，把人工饲养繁殖的物种再引入自然或半自然的生境，实现野生种群的重建和复壮是保护生物的一种重要手段。目前，人们正在运用所掌握的有关濒危物种的知识，尽力通过人工的方式维持濒危物种的数量，以达到保护的目的。然而，通过人工栽培和繁殖的动植物在向野外释放的过程中仍然存在许多问题。这不仅涉及到人工繁育物种生态习性和生物学特征的改变，也与引入地的生态系统结构有关。,六 生物技术在物种保护中的应用,1 对未知物种的定名和描述，完成物

19、种的调查和编目工作2 可解决小种群遗传多样性损失和近交衰退问题3 种群遗传结构和适应潜力的分析4 物种和群落的长期保存5 生物安全问题,目前保护生物学方面较活跃的研究领域主要有以下几个方面：,第四节 保护生物学的研究趋势,（一）小种群生存概率,由于生境的异质性和个体扩散，自然界的物种通常是由若干个种群组成的，随着人类活动对自然环境的干扰加剧，很多物种自然分布区被分割成小种群。一个物种的命运最终取决于构成该物种的所有小种群的命运。随着小种群内近交系数的逐代上升，遗传杂合性逐代降低，导致种群的适合度下降，最终导致小种群的灭绝。在迁地保护物种时，保存的种群大小涉及到资金的投入和保护的效果。因此，物种

20、的最小可生存种群应如何确定是一个热点问题.,（二）确定和保护生物多样性热点地区,世界上物种最多的地区是热带雨林、珊瑚礁和热带湖泊。从全球来看，物种多样性以赤道地区为高。位于生物多样性高的热带地区的国家多缺少保护所需的资金，如何保护这些国家的生物多样性是一个现实问题。,（三）物种濒危灭绝机制,搞清物种受威胁状态和濒危原因，是制定保护政策的主要依据。物种灭绝后的遗传损失大小与物种分类地位有关。当今生物多样性保护的着眼点是减缓现有物种的灭绝速率，特别是减缓那些单种科、单种属的灭绝；其次是研究防止那些生态系统中的旗舰种（flagship species）、关键种keystone species）灭绝的

21、措施；此外，从物种生存的生物学机制和外部生态环境着手，探讨物种灭绝的可预防性。,（四）生境破碎问题,在这方面的研究热点有生境破碎的动态过程、生境破碎与生境异质性、生境斑块的隔离程度、边缘效应与岛屿效应，生境斑块中种群生灭动态、生境斑块的微气候环境以及在破碎生境中维持生物多样性的措施等。,（五）自然保护区理论,建设自然保护区时，保护区的位置、大小、形状，保护区之间的网络联系，怎样减少自然保护区内的边缘效应和破碎效应，怎样建设自然保护区间的生境走廊，怎样管理和利用自然保护区等都是人们所关心的问题。研究确定保护区地点的标准，保护区的合理数量，满足保护目标的保护区大小，保护区的最佳形状，保护区的边界划

22、分和保护区缓冲带建立。探讨保护区之间建立走廊的必要性和可能性，以及如何科学管理、评价保护区是今后保护生物学的重点研究内容。,（六）立法与公众教育,制定生物多样性保护法律法规，规范全民保护生物多样性的行为。在普及自然野生动物保护法知识、提高公众的生物多样性保护意识、总结少数民族利用和保护生物资源的经验、进行生物多样性保护与持续利用宣传教育等方面，许多工作正在进行。只有抓好科普宣传教育，才能使生物多样性的损失保持在最小程度、才能使生物资源能达到合理管理的近期目标，也才能实现帮助人们采用持续的合理的方法对生物资源进行利用和管理，实现不减少整个生物多样性的长远目标。,保护生物学的主要任务,4 提供科学的保护与管理,1 明确保护的问题,2 建立正确的保护程序,3 在科学和管理之间建立一个桥梁，使科学家熟悉保护问题，使管理者了解生物学问题。,思考题：1.保护生物学的学科特点。2.保护生物学的主要研究内容。4.保护生物学的研究热点问题。,