生态系统及生物多样性课件.ppt

1、生态系统及生物多样性一、生物多样性定义一、生物多样性定义 所有生物种类、种类遗传变异及其与所有生物种类、种类遗传变异及其与生存环境所构成的生态系统及过程的总生存环境所构成的生态系统及过程的总称，包括遗传、物种、生态系统及景观称，包括遗传、物种、生态系统及景观多样性。多样性。第一节第一节 生物多样性概念生物多样性概念二、二、生物多样性的层次生物多样性的层次遗传多样性遗传多样性物种多样性物种多样性生态系统多样性生态系统多样性景观多样性景观多样性遗传多样性遗传多样性广义的遗传多样性：广义的遗传多样性：是指地球上一定时空范围内所有生物所是指地球上一定时空范围内所有生物所携带的遗传信息的总和。携带的遗传

2、信息的总和。狭义的遗传多样性狭义的遗传多样性是指个体内、种群不同个体间及种群之是指个体内、种群不同个体间及种群之间遗传变异总和。间遗传变异总和。物种多样性：是指一定时空范围内生物物物种多样性：是指一定时空范围内生物物种的丰富性及其形成、发展、演化时空种的丰富性及其形成、发展、演化时空布局和生态分化与适应机制的多样化。布局和生态分化与适应机制的多样化。是生物多样性概念的核心。是生物多样性概念的核心。全球生物物种估计有全球生物物种估计有14001400万种，而目万种，而目前发现并描述了的只有前发现并描述了的只有162162万种万种 。物种多样性物种多样性 生态系统多样性生态系统多样性 是指一定时空

3、范围内各级各类生态系是指一定时空范围内各级各类生态系统的丰富性及各级各类生态系统内与统的丰富性及各级各类生态系统内与生态系统之间生境类型、生物群落和生态系统之间生境类型、生物群落和各种生态过程的多样性。各种生态过程的多样性。景观多样性景观多样性 一定时空范围内景观生态类型的丰一定时空范围内景观生态类型的丰富性及各景观生态系统中不同类型富性及各景观生态系统中不同类型景观要素在空间结构、功能机制和景观要素在空间结构、功能机制和时间动态上的多样化和复杂性（格时间动态上的多样化和复杂性（格局和过程）。局和过程）。生物多样性现状生物多样性现状 我国具有陆地生态系统的各种类型，包括森林我国具有陆地生态系统

4、的各种类型，包括森林212类、竹林类、竹林36类、灌丛类、灌丛113类、草原类、草原 55类、草甸类、草甸77类、类、荒漠荒漠52类、沼泽类、沼泽37类、高山冻土、流石滩植被类、高山冻土、流石滩植被17类，总共类，总共599类。类。中国有高等植物中国有高等植物35000多种，占世界多种，占世界10%，居第三，居第三位，其中裸子植物位，其中裸子植物250种，占世界种，占世界29.4%，居首位；居首位；中国有脊椎动物中国有脊椎动物6445种，占世界种，占世界14%，其中鸟类，其中鸟类1244种，居世界首位；鱼类种，居世界首位；鱼类3862 种，居世界前列。种，居世界前列。中国特有物种繁多，其中高等

5、植物中国特有物种繁多，其中高等植物17300种，脊椎种，脊椎动物动物667种。种。中国经济植物和家养动物的丰富程度居世界首位中国经济植物和家养动物的丰富程度居世界首位。二、测定多样性的公式二、测定多样性的公式辛普森多样性指数（辛普森多样性指数（SimpsonSimpsons s diversity indexdiversity index）:D=1-P:D=1-Pi i2 2，PiPi种的个体数占群落中总个体数的比例。种的个体数占群落中总个体数的比例。香农香农威纳指数（威纳指数（Shannon-Weiner Shannon-Weiner indexindex）:H:H=-PilnP=-Piln

6、Pi i 式中式中P Pi i=N=Ni i/N/N。三、影响物种多样性的因素或学说三、影响物种多样性的因素或学说（1 1）进化时间学说；）进化时间学说；（2 2）生态时间学说；）生态时间学说；（3 3）空间异质性学说；）空间异质性学说；（4 4）气候稳定学说；）气候稳定学说；（5 5）竞争学说；）竞争学说；（6 6）捕食学说；）捕食学说；（7 7）生产力学说）生产力学说 1 随纬度的变化随纬度的变化2 随海拔高度的变化随海拔高度的变化3 随水体深度的变化随水体深度的变化四、多样性梯度四、多样性梯度 生物多样性也就是生物资源，有的已被人生物多样性也就是生物资源，有的已被人们作为资源利用，而更多

7、的还未被利用，们作为资源利用，而更多的还未被利用，是一种潜在的资源。是一种潜在的资源。生物多样性是人类社会赖以生存和发展的生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础，是一个国家和地区国民经济和社会基础，是一个国家和地区国民经济和社会发展、实施可持续性发展战略的重要基础。发展、实施可持续性发展战略的重要基础。第二节第二节 生物多样性价值生物多样性价值一、生物多样性的经济价值一、生物多样性的经济价值（1 1）消耗性使用价值）消耗性使用价值-直接价值直接价值 提供薪柴、猎物等。提供薪柴、猎物等。人们常从他们的周围环境中获得薪柴、蔬菜、水果、肉类人们常从他们的周围环境中获得薪柴、蔬菜、水果、肉类等生活必

8、需品。等生活必需品。（2 2）生产使用价值）生产使用价值-直接价值直接价值 产品从野外获得，并拿到市场上销售。产品从野外获得，并拿到市场上销售。从野外采集的物种具有巨大的使用价值，它们能为家养物从野外采集的物种具有巨大的使用价值，它们能为家养物种以及农作物的基因改良提供新的基础材料及医药、工业种以及农作物的基因改良提供新的基础材料及医药、工业材料。材料。（3 3）娱乐与生态旅游）娱乐与生态旅游 特点是非消耗性地享受自然美特点是非消耗性地享受自然美-休闲价值休闲价值（4 4）环境监测）环境监测 对环境污染敏感的物种可作为对环境污染敏感的物种可作为“预警系统预警系统”。（5 5）选择价值）选择价值

9、 生物多样性潜在的、将来能为人类提供的经济生物多样性潜在的、将来能为人类提供的经济价值。价值。（6 6）教育和科学活动）教育和科学活动 既有经济效益，又能拓宽人们的知识、强化教既有经济效益，又能拓宽人们的知识、强化教育、提供环境知识、丰富人类的经验。育、提供环境知识、丰富人类的经验。二、生物多样性的生态价值二、生物多样性的生态价值（1 1）生态系统生产力：）生态系统生产力：植物的光合作用为整个地球生命系统提供物质、植物的光合作用为整个地球生命系统提供物质、能量和有氧环境，因此，生物多样性为地球上的能量和有氧环境，因此，生物多样性为地球上的生命提供了维持系统。生命提供了维持系统。（2 2）保护水

10、资源：）保护水资源：生物群落在保护集水区、生态系统抵御特大山洪生物群落在保护集水区、生态系统抵御特大山洪和干旱的缓冲能力，及保持良好的水质方面起着和干旱的缓冲能力，及保持良好的水质方面起着极其重要的作用。极其重要的作用。（3 3）保护土壤：）保护土壤：生物群落能保护和保持土壤，防止水土流失。生物群落能保护和保持土壤，防止水土流失。（4 4）调节气候：）调节气候：植物群落在调节地方、区域甚至全球的气候植物群落在调节地方、区域甚至全球的气候都有十分重要的作用。都有十分重要的作用。（5 5）对污染物的吸收和分解：）对污染物的吸收和分解：生物群落能分解和固定重金属、农药、污水生物群落能分解和固定重金属

11、、农药、污水等污染物。等污染物。（6 6）物种关系：）物种关系：农作物需要依赖其他野生生物才能延续生命。农作物需要依赖其他野生生物才能延续生命。“上游越穷越垦越垦越穷，上游越穷越垦越垦越穷，下游越险越加越加越险；下游越险越加越加越险；上游人把生态义务扔进长上游人把生态义务扔进长江，长江把下游人的生存江，长江把下游人的生存权利冲进大海。权利冲进大海。”三、生物多样性的伦理价值三、生物多样性的伦理价值a.a.每一物种都有生存的权力每一物种都有生存的权力b.b.所有物种是相互依存的所有物种是相互依存的c.c.人类必须象其他物种一样生活在同一生态范畴人类必须象其他物种一样生活在同一生态范畴内内d.d.

12、人们必须对他们的行为负责人们必须对他们的行为负责e.e.资源不应浪费资源不应浪费f.f.尊重人类生活和人类多样性与尊重生物多样性尊重人类生活和人类多样性与尊重生物多样性是一致的是一致的 g.g.自然具有超越经济价值的精神和美学价值自然具有超越经济价值的精神和美学价值h.h.生物多样性对确定生命的起源是必要的生物多样性对确定生命的起源是必要的第三节第三节 生物多样性的丧失生物多样性的丧失1、生物多样性受威胁的现状、生物多样性受威胁的现状2、生物多样性丧失的原因、生物多样性丧失的原因3、物种受威胁等级的划分、物种受威胁等级的划分生物多样性受威胁的现状生物多样性受威胁的现状人类生产活动导致物种灭绝的

13、速度是自人类生产活动导致物种灭绝的速度是自然灭绝速度的然灭绝速度的10001000倍，世界生物多样倍，世界生物多样性丧失的现象正在加剧。性丧失的现象正在加剧。全球热带雨林在全球热带雨林在2020世纪世纪8080年代初每年被毁年代初每年被毁11401140万万hmhm2 2；温带；温带森林森林1/31/3已被砍伐，而成为濒危生态系统。已被砍伐，而成为濒危生态系统。中国植物种中处于濒危的占总数的中国植物种中处于濒危的占总数的15%-20%15%-20%，即，即4000-50004000-5000种。种。热带、亚热带由于森林被毁，使水土流失面积达热带、亚热带由于森林被毁，使水土流失面积达150150

14、多万多万hmhm2 2。由于各种原因引起的土地沙化面积达亿由于各种原因引起的土地沙化面积达亿hmhm2 2。一、遗传多样性丧失原因一、遗传多样性丧失原因 奠基者效应：原始大种群中的少数个体（称为奠基者）奠基者效应：原始大种群中的少数个体（称为奠基者）建立一个新的种群。建立一个新的种群。瓶颈效应：种群数量在短期内急剧减少。瓶颈效应：种群数量在短期内急剧减少。遗传漂变：遗传漂变：遗传漂变(英语：Genetic drift)是指当一个族群中的生物个体的数量较少时，下一代的个体容易因为有的个体没有产生后代，或是有的等位基因没有传给后代，而和上一代有不同的等位基因频率。一个等位基因可能（在经过一个以上的

15、世代后）因此在这个族群中消失，或固定成为唯一的等位基因。这种现象就叫“遗传漂变”。近交退化：有共同祖先的个体间的交配。近交退化：有共同祖先的个体间的交配。二、物种多样性丧失原因二、物种多样性丧失原因物种保护的基本理论物种保护的基本理论生境破碎化与岛屿生态学理论生境破碎化与岛屿生态学理论 S=CA S=CAZ Z S:S:物种丰富度物种丰富度 A A：岛屿面积岛屿面积 C C：与生物地理区域有关的拟合参数与生物地理区域有关的拟合参数Z:Z:与到达岛屿难易程度有关的拟合参数与到达岛屿难易程度有关的拟合参数 最小存活种群理论最小存活种群理论 能够成功的存活相对较长时间的种群所需的最少个体数能够成功的

16、存活相对较长时间的种群所需的最少个体数复合种群理论复合种群理论 复合种群：相对独立的地理区域内，由空间上相互隔离，复合种群：相对独立的地理区域内，由空间上相互隔离，但又有功能联系（一定程度的个体迁移）的两个或两个以但又有功能联系（一定程度的个体迁移）的两个或两个以上的局部种群组成的种群镶嵌系统。上的局部种群组成的种群镶嵌系统。6次物种大灭绝事件次物种大灭绝事件5 5亿年前的寒武纪末期亿年前的寒武纪末期亿年前的泥盆纪亿年前的泥盆纪亿年前的二叠纪末亿年前的二叠纪末-95%-95%以上的海洋物种灭以上的海洋物种灭绝绝亿年前的三叠纪。亿年前的三叠纪。65006500万年前的白垩纪万年前的白垩纪-恐龙灭

17、绝恐龙灭绝1 1万年前的晚更新世开始万年前的晚更新世开始-以岛屿型物种、以岛屿型物种、大型哺乳类、鸟类灭绝为标志。大型哺乳类、鸟类灭绝为标志。另一份另一份“辛德勒名单辛德勒名单”17811781年：渡渡鸟灭绝，原生活于印度洋。年：渡渡鸟灭绝，原生活于印度洋。17991799年：蓝马羚灭绝，原生活于南非。年：蓝马羚灭绝，原生活于南非。18441844年；大海雀灭绝，原生活于大西洋北部岛屿。年；大海雀灭绝，原生活于大西洋北部岛屿。18761876年：欧洲野马灭绝，原生活于欧洲。年：欧洲野马灭绝，原生活于欧洲。18831883年：斑驴灭绝，野生灭绝在年：斑驴灭绝，野生灭绝在18601860年，原生活

18、于南非。年，原生活于南非。18931893年：白臀叶猴在中国境内灭绝，原生活于亚洲。年：白臀叶猴在中国境内灭绝，原生活于亚洲。19141914年：旅鸽灭绝，野生灭绝在年：旅鸽灭绝，野生灭绝在19001900年，原生活于北美。年，原生活于北美。19171917年：佛罗里达狼灭绝，原生活于北美。年：佛罗里达狼灭绝，原生活于北美。19181918年：卡罗来纳鹦鹉灭绝，野外灭绝在年：卡罗来纳鹦鹉灭绝，野外灭绝在19041904年，是北美唯一的特产鹦鹉。年，是北美唯一的特产鹦鹉。19221922年：犀牛中国境内灭绝。年：犀牛中国境内灭绝。19251925年：高加索野牛灭绝，原生活于欧洲。年：高加索野牛灭

19、绝，原生活于欧洲。19371937年：巴厘虎灭绝，原生活于印度巴厘岛。年：巴厘虎灭绝，原生活于印度巴厘岛。19421942年：红鸭灭绝，原生活于印度。年：红鸭灭绝，原生活于印度。19471947年：普氏野马在中国境内野生灭绝。年：普氏野马在中国境内野生灭绝。19481948年：袋狼灭绝，原生活于澳洲。年：袋狼灭绝，原生活于澳洲。19641964年：冠麻鸭灭绝，原生活于亚洲。年：冠麻鸭灭绝，原生活于亚洲。19721972年：爪哇虎灭绝。年：爪哇虎灭绝。麋鹿：1900年野生灭绝，全世界不超过3000头，因为是18头麋鹿的后裔而存在遗传缺陷。华南虎：仅余50只在动物园中，因90%是6只虎的后代而有遗

20、传缺陷。雪豹：野外生存有10002000只。白鳍豚：不超过100只。扬子鳄：不超过1500只。大熊猫：野外生存有1000只左右。黑犀牛：从1970年的6万头锐减至3500头。指猴：1966年曾有9只，后来命运不详。绒毛蛛猴：仅余100只左右。滇金丝猴：野外仅存1000只左右。黔金丝猴：现存700只。白眉长臂猿：中国野生量仅5070只。三、生态系统多样性丧失三、生态系统多样性丧失栖息地的丧失和片断化栖息地的丧失和片断化掠夺式的过度利用掠夺式的过度利用环境污染环境污染外来种入侵外来种入侵自然灾害自然灾害四、物种受威胁等级的划分四、物种受威胁等级的划分灭绝种：灭绝种：一个物种在野外已肯定有一个物种在

21、野外已肯定有5050年没有被发现。年没有被发现。濒危种：濒危种：生物类群（种或亚种）面临灭绝危险，如致危因素存在，生物类群（种或亚种）面临灭绝危险，如致危因素存在，就可能灭绝。就可能灭绝。易危种：易危种：如致危因素继续存在，很快就会成为濒危种。如致危因素继续存在，很快就会成为濒危种。稀有种：稀有种：在全球范围内数量很少的类群，但目前尚不属于濒危种。在全球范围内数量很少的类群，但目前尚不属于濒危种。未定种：未定种：无充分资料说明究竟属于上述那一类。无充分资料说明究竟属于上述那一类。第四节第四节 生物多样性保护生物多样性保护 生物多样性公约生物多样性公约：巴西里约热：巴西里约热内卢内卢“联合国环境

22、与发展大会联合国环境与发展大会”(1992.06.01)。中国加入该中国加入该公约公约（）（）缔约国缔约国191个，签署国个，签署国168个（个（2008）一、保护目标一、保护目标 通过不减少基因和物种多样性，通过不减少基因和物种多样性，不毁坏重要的生境和生态系统的不毁坏重要的生境和生态系统的方式，来保护和利用生物资源，方式，来保护和利用生物资源，以保证生物多样性的持续发展。以保证生物多样性的持续发展。二、保护过程二、保护过程1、挽救生物多样性。、挽救生物多样性。2、研究生物多样性。、研究生物多样性。3、明智地持续利用生物多样性。、明智地持续利用生物多样性。三、保护途径三、保护途径 就地保护：

23、就地保护：是指以各种类型的自然保护区包括风景名胜区的方式，对有价值的自然生态系统和野生生物及其栖息地予以保护，以保持生态系统内生物的繁衍与进化，维持系统内的物质能量流动与生态过程。中国生物多样性保护中国生物多样性保护重大工程简介重大工程简介 国家林业总局与制定国家林业总局与制定全国野生动全国野生动植物保护及自然保护区建设工程总植物保护及自然保护区建设工程总体规划体规划，在，在2001-20302001-2030年期间投年期间投资资600600亿元。亿元。山西省的国家级自然保护区山西省的国家级自然保护区庞泉沟庞泉沟:1986,褐马鸡及森林生态系统褐马鸡及森林生态系统 历山历山:1988,森林植被

24、及金钱豹、金雕等野生动物森林植被及金钱豹、金雕等野生动物 芦芽山芦芽山:1997,褐马鸡及华北落叶松、云杉次生林褐马鸡及华北落叶松、云杉次生林 蟒河蟒河:1997,猕猴、大鲵及暖温带森林植被猕猴、大鲵及暖温带森林植被 五鹿山五鹿山:2006,褐马鸡及其生境褐马鸡及其生境黑茶山黑茶山:2012,暖温带落叶阔叶林与温带草原交错区暖温带落叶阔叶林与温带草原交错区 的生态系统的生态系统(褐马鸡、金钱豹、紫点杓兰等褐马鸡、金钱豹、紫点杓兰等)灵空山灵空山:2013,森林及野生动植物森林及野生动植物 迁地保护：又叫做易地保护。迁地保护指迁地保护：又叫做易地保护。迁地保护指为了保护生物多样性，把因生存条件不

25、为了保护生物多样性，把因生存条件不复存在，物种数量极少或难以找到配偶复存在，物种数量极少或难以找到配偶等原因，生存和繁衍受到严重威胁的物等原因，生存和繁衍受到严重威胁的物种迁出原地，移入动物园、植物园、水种迁出原地，移入动物园、植物园、水族馆和濒危动物繁殖中心，进行特殊的族馆和濒危动物繁殖中心，进行特殊的保护和管理，是对就地保护的补充。是保护和管理，是对就地保护的补充。是生物多样性保护的重要部分生物多样性保护的重要部分。保护生物多样性的法律法规保护生物多样性的法律法规19631963，国务院，国务院森林保护条例森林保护条例19641964，国务院，国务院水产资源繁殖保护条例草案水产资源繁殖保护

26、条例草案19841984，国务院，国务院关于严格保护珍贵稀有野生动物的通知关于严格保护珍贵稀有野生动物的通知19841984，全国人大，全国人大中华人民共和国森林法中华人民共和国森林法19851985，全国人大，全国人大中华人民共和国草原法中华人民共和国草原法19861986，全国人大，全国人大中华人民共和国渔业法中华人民共和国渔业法19861986，全国人大，全国人大中华人民共和国土地管理法中华人民共和国土地管理法19871987，国务院，国务院关于坚决制止乱捕滥猎和倒卖走私野生动物的关于坚决制止乱捕滥猎和倒卖走私野生动物的紧急通知紧急通知19881988，全国人大，全国人大中华人民共和国野

27、生动物保护法中华人民共和国野生动物保护法19891989，全国人大，全国人大中华人民共和国环境保护法中华人民共和国环境保护法六、具体保护措施六、具体保护措施1.减少并最终停止对生物多样性的胁迫减少并最终停止对生物多样性的胁迫2.逐步扩大和恢复自然生态系统逐步扩大和恢复自然生态系统3.就地保护，建立自然保护区和国家公园就地保护，建立自然保护区和国家公园4.迁地保护，动物园、水族馆和植物园迁地保护，动物园、水族馆和植物园5.建立种子库和基因资源库建立种子库和基因资源库6.在非保护区，对生物多样性进行有序、合在非保护区，对生物多样性进行有序、合理和科学的利用理和科学的利用7.积极开展保护生物学的科学

28、研究，特别是积极开展保护生物学的科学研究，特别是濒危物种生态学与保护生物学的研究濒危物种生态学与保护生物学的研究发挥生物技术的作用发挥生物技术的作用1.1.生物技术为生物多样性的迁地保护，特别生物技术为生物多样性的迁地保护，特别是遗传资源的保存提供了技术保证是遗传资源的保存提供了技术保证2.2.动植物组织、器官等超低温保存动植物组织、器官等超低温保存3.DNA3.DNA指纹技术可用来进行新生子代的鉴定和指纹技术可用来进行新生子代的鉴定和繁殖行为的研究繁殖行为的研究4 4.分子标记技术在遗传多样性研究中的应用分子标记技术在遗传多样性研究中的应用5.RFLP5.RFLP、RAPDRAPD等等在遗传

29、多样性研究中的应用在遗传多样性研究中的应用第五节第五节 生物多样性与生物多样性与生态系统功能生态系统功能一、生物物种在生态系统中的作用一、生物物种在生态系统中的作用 冗余种假说冗余种假说 铆钉假说铆钉假说 特异反应假说特异反应假说 零假说零假说 关键种的作用关键种的作用 功能群作用功能群作用二、多样性与群落稳定性二、多样性与群落稳定性对立的观点：对立的观点：（1 1）MacArthurMacArthur（19551955）和）和EltonElton（19581958）假说：）假说：生物多样性越高，生态系统越稳定。生物多样性越高，生态系统越稳定。（2 2）MayMay（19721972）假说：系

30、统复杂性的增加，将不）假说：系统复杂性的增加，将不可避免的减弱、消弱系统的稳定性。可避免的减弱、消弱系统的稳定性。三、生物多样性与生态系统生产力三、生物多样性与生态系统生产力存在以下几种观点：存在以下几种观点：多样性与生产力不相关（冗余种假说）多样性与生产力不相关（冗余种假说）简单生态系统的生产力高于复杂系统简单生态系统的生产力高于复杂系统（农业系统）（农业系统）生产力与多样性为线性相关生产力与多样性为线性相关 生产力与多样性呈正态关系生产力与多样性呈正态关系四、生物多样性与生态系统可持续性四、生物多样性与生态系统可持续性物质循环周期长，流失少物质循环周期长，流失少资源利用更充分资源利用更充分相关研究比较少，有待于进一步的研究相关研究比较少，有待于进一步的研究。