保护生物学45045

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第一章1.保护生物学基本概念p42.生物多样性基本概念和产生的历史背景p193.生物多样性的基本层次（3个）p194.遗传多样性，物种多样性，生态系统多样性的定义p195.生物保护的意义及中国保护物种分类每一种生物便是一个物种。生物界多种多样的物种是大自然的基本组成部分，是全人类共有的重要财富。物种不仅具有巨大的经济价值，还有无法按金钱估计的科学和精神方面的价值。物种为人类提供了食物的来源。多种多样的物种是生态系统不可缺少的组成部分。某些物种的消失，就可能导致生态平衡失调，甚至会使整个生态系统崩溃。此外，许多野生动植物还有令人赏心悦目的观赏价值，可以美化人们的生活，陶冶人们的情操。物种的保护,一般有三种主要类型,即自养保护、圈养保护和基因保护。自养保护,即保护区保护,是指自然生态系统状态下保持物种的自然生长状态,使之不受环境及人为活动的干扰。圈养保护,即公园保护,指利用动物园、植物园以及相关的国家公园将动植物限制在特定范围内进行保护。基因保护,即基因库保护,指利用分子生物学和遗传学技术将生物的遗传基因保存6.活化石之定义当初只是达尔文用来形容银杏的一个普通形容词，虽然后来为生物学家应用而逐渐被接受成为一个术语，但至今在众多的植物地理学书籍和文献中还是采用。根据Takhtajan和一些论著的讨论，他认为活化石植物是指起源久远；有可靠化石证据证明它曾在第三纪或第三纪以前有较广泛的分布，而今只存在某个大陆板块的局限地区与同类化石性状相似或基本相同，并保留较多的原始性状，因此它在某一大类群中处于较原始的系统地位，又由于历经较长历史时期而性状未发生较大改变，因此是一类进化缓慢型植物；且其近缘类群多已灭绝，系统位置比较孤立，而今在一个属中只保存一种或少数几个代表种，且这些代表种中有的已处于濒危之中。具有以上4个条件或指标的植物就称为活化石。7.物种保护等级（Mae-lande定义，IUCN标准）各国对濒危物种保护等级的划分标准不一致。有时，等级划分标准不是公开的。1973年美国总统里根签署了美国濒危物种法案。根据该法案，如果1)1个物种的栖息地正在受到破坏；2)1个物种受到过度的开发；3)由于捕食和疾病，物种数量下降；4)现有的法律法规不足以保护这种物种；5)存在其它危及物种生存的自然或人为因素。美国内务部部长可以根据美国鱼与野生动物管理局的建议将1个物种列为濒危物种。美国濒危物种法案的物种濒危等级分为“濒危”和“受胁”两大类。如果1个物种在它的分布区面临灭绝的威胁，则列为濒危物种，如果l个物种在可以预见的将来将面临灭绝，则列为受胁物种。1个物种一旦被列为濒危或受胁，美国濒危物种法案要求为该物种制定1个恢复计划，执行这个恢复计划，直到该物种恢复到成功地脱离濒危或受胁状态为止。从1973年开始，美国每年大约有40个物种被列为濒危或受胁物种，仅18个物种从濒危降为受胁，或完全从濒危物种名录剔除。中国动物红皮书的物种等级划分参照1996年版IUCN濒危物种红色名录，根据中国的国情，使用了野生灭绝(Ex)、绝迹(Et)、濒危(E)、易危(V)、稀有(R)和未定(I)等等级(汪松，1998，汪松等，1998)。中国植物红皮书参考IUCN红皮书等级制定，采用“濒危”、“稀有”和“渐危”3个等级。1)濒危：物种在其分布的全部或显著范围内有随时灭绝的危险。这类植物通常生长稀疏，个体数和种群数低，且分布高度狭域。由于栖息地丧失或破坏、或过度开采等原因，其生存濒危。2)\n稀有：物种虽无灭绝的直接危险，但其分布范围很窄或很分散或属于不常见的单种属或寡种属。3)渐危：物种的生存受到人类活动和自然原因的威胁，这类物种由干毁林、栖息地退化及过度开采的原因在不久的将来有可能被归入“濒危”等级。8.p44~p54第二章1.物种的定义（三个层次，形态学物种，生物学物种，进化论学物种）p202.物种形成过程（地理成种）3.物种形成的其他形式演变发生速度(1)渐变成种(2)聚量成种(3)瞬时成种(4)跃变成种(5)爆发成种(6)点断平衡成种Spacetype(1)地理成种(2)异域成种=歧域成种=隔离分化成种(3)边域成种=不等成种(4)邻域成种(5)半地理成种(6滞域成种(7)同域成种Timefactors(1)线系成种=演替成种=单系成种(2)分支成种=分歧成种(3)初始成种(4)祖种分裂成种(5)减数成种=杂交成种(6加数成种(7)异时成种4.生物区系在一定的地域中（同一环境或地理区域）生物的全体种类。这是个定性的概念，通常是指植物区系和动物区系的总合，同时可以与微生物区系相区别。例如地中生物区系、陆生生物区系（landbiota）、底栖生物区系（benthicbiota）、非洲生物区系等，这里并不包含种类相互关系或环境意义等概念。5.物种空间分布的种，面积曲线（4中形式）(1).Curveforsinglebiotainalargeregion(2).Curveforarchipelagicislands群岛的众多岛屿(3).Curveforsinglebiotainasmallregion(4).Curvefordifferentevolutionaryhistoryregions6.常见的物种多样性指数及含义常用的多样性指数有以下几种：丰富度指数、辛普森多样性指数、香农多样性指数丰富度指数：物种丰富度指数就是物种多样性指数，公式是D=1-Σ（ni/N）^2（Σ上面是S,Σ下面是i=1）其中D是多样性指数，N是所有物种的个体总数，ni表示第i个物种的个体数，S是物种的数目（种数）\n辛普森多样性指数：一种简便的测定群落中物种多样性的指数。其公式如下：D=1-∑(Ni(Ni-1))/(N(N-1))，其中Ni为群落中第i种的个体数，N为群落中所有种的个体数。香农多样性指数：SHDI是一种基于信息理论的测量指数，在生态学中应用很广泛。该指标能反映景观异质性，特别对景观中各拼块类型非均衡分布状况较为敏感，即强调稀有拼块类型对信息的贡献，这也是与其它多样性指数不同之处。在比较和分析不同景观或同一景观不同时期的多样性与异质性变化时，SHDI也是一个敏感指标。如在一个景观系统中，土地利用越丰富，破碎化程度越高，其不定性的信息含量也越大，计算出的SHDI值也就越高。景观生态学中的多样性与生态学中的物种多样性有紧密的联系，但并不是简单的正比关系，研究发现在一景观中二者的关系一般呈正态分布。7.物种多样性的影响因子p65第三章1.物种濒危现象的呈现形式灭绝，野生灭绝，极危，濒危，易危，低危，数据不足，未评估2.濒危原因自然淘汰过程不可否认在自然条件下生物多样性有丧失的可能。因为某些物种由于遗传上的特点，具有对环境适应的脆弱性或分布区狭窄，导致遗传物质(基因)纯化，即基因的多样性降低，而处于濒危状态，只要自然环境稍有压力，这些低遗传多样性的物种就会绝灭人类活动影响栖息地丧失和生境片段化全球各类生态系统遭受严重破坏使生物失去栖息地，尤其热带雨林，已比原来面积减少一半，严重影响野生生物种群生存。掠夺式的过度利用过度采伐，乱捕乱猎，是造成物种受威胁的原因。如某些珍贵中草药资源，由于长期人为采摘、挖掘，使分布面积和种群数量大大减少。环境污染水、大气、土壤和废弃物污染。农林业品种的单一化在农业上为了达到最高的收获量，往往种植单一的高产品种，但农业品种的高度一致性对病虫害的爆发和其它灾害发生缺乏抵制能力。外来种的引入：由于外来种的生态入侵会引起物种的灭绝，外来种还会导致生境的丧失，引起生态系统发生变化，因此引利时要持慎重态度。3.生物多样性丧失的原因自然因素最主要的应该是气候的变化，导致某个物种不再适合在其繁衍地生存。还有可能是因为其食物来源的减少，栖息地的减少等人为因素资源过度利用，生态环境的破坏，导致可供生物生存的栖息地不断减少过度猎杀野生动物，使某物种的数量急剧减少，整个生物链的平衡被打破\n第四章．生物片段化1、生物多样性的灾害四重奏1.生境的破坏和片断化2.外来种入侵3.资源过度开发4.环境质量恶化2、生境破坏的常规植被类型热带雨林常绿阔叶林热带干旱林红树林湿地和水生生境3、生境片段化定义生境片断化(habitatfragmentation)：一个面积大而连续的生境缩小并分割为两个或更多小块的过程。4、生境片段化过程Wiens(1989)认为人类对生境进行干扰而形成片断化生境的过程存在着两个不同过程:林窗形成（gapformation）:干扰从生境内部开始片断形成（fragmentation）:干扰从生境外部开始两种过程单独或协同作用均可导致生境片断化，协同作用时片断化加速。研究中一般将两者分开，本节主要针对更常见、影响更大的后者。5、片段化生境与原有生境的区别生境片断与原有生境有两点重要区别：(1)单位面积生境中，片断具有更长的边界线；(2)对每一生境片断来说，中心到边界的距离较近。6、与片段化恶果相关的几个原因片断隔离的时间与其它片断间的距离和连接度片断大小和形状片断在景观中的位置7、片断化的后果最初两个现象：各片断之间的隔离(isolation)内部小气候(microclimate)的变化(如太阳辐射、风和水分循环)进一步导致片断中物理、化学和生物学因素的一系列变化8、生境的退化与污染问题最微妙的环境退化是环境污染。原因：工业和人类居住地释放的杀虫剂、化学品和污水工厂和汽车排出的废气由被侵蚀的山坡沉积下来的淤泥污染不仅威胁到生物适应性，而且影响人类健康。有时环境污染是清晰可见和异常激烈的，例如由海湾战争引起的大规模原油泄和500起油井大火。影响：温带的变化——北温带和南温带气候将向两极扩展。热带的变化——对热带的影响比对温带要小得多。海平面升高——温度升高会使高山冰川融化和格陵兰冰层收缩。植物种群的变化——一些植物种类能够适应二氧化碳浓度的提高而增加自己的生长速度，而一些适应性差的植物就不能快速生长。\n第五章.小种群问题1、最小生存种群定义最小生存种群(minimumviablepopulation，MVP)数量：种群免遭灭绝而必须维持的最低个体数量。2、最小动态区定义最小动态区(minimumdynamicsarea，MDA):维持MVP所必需的最适生境的量。3、小种群灭绝的主要原因和没绝漩涡由于遗传变异性丧失、近亲繁殖、杂合性和遗传漂变等引起的遗传问题。由于出生率和死亡率的随机变化引起统计波动。由于捕食、竞争、疾病和食物供应的变化，及不定期发生的由单一事件产生的自然灾害如火灾、洪水、火山爆发、风暴或干旱等引起的环境波动。种群变得越小，越容易受统计变化、环境变化和遗传因子的影响，这些因素又使种群数量更加减少并驱使种群走向灭绝。小种群衰退直至灭绝的这种趋势已被拟为一种旋涡效应(vortexeffect)。4、遗传漂变定义geneticdrift：在小种群里，等位基因的频率从一个世代到下一个世代仅仅由于机率也会发生变化。5、50500法则内容及其推导过程Franklin（1980）提出，在500个个体的种群里，通过突变产生新的遗传变异性的速度可以抵消因小种群数量而丧失的遗传变异性的速度。这个取值范围已被称为50/500法则：孤立种群至少需要50个个体，更好则需要500个个体才能维持其遗传变异性。Franklin(1980)提出，50个个体可能是维持遗传变异性必需的最小数量。根据动物饲养员的实际经验：每个世代丧失2%-3%的遗传变异性也能维持动物家系而得出。同时，利用Wright方程计算也可以得出，在50个个体的种群里每个世代只有1%的遗传变异性丧失。6、有效种群数量及其与现实的对比在以下任何一种情况下，实际有效种群数量均比预期值要小：不等性比生殖量的差异种群波动7、遗传瓶颈定义概念：由于环境或统计事故使一个种群中大部分个体死亡而剩下几个个体，导致该种群数量偶然地明显下降的现象。8、遗传变异性最低的结果(1)近交衰退(2)远交衰退(3)进化灵活性丧失9、遗传多样性研究的统计变化在一个稳定的环境里，一个种群将不断增长直到其达到环境的承载能力(K)为止。这时，每个个体的平均出生率(b)与平均死亡率(d)相等，种群数量没有净变化。而在实际种群中，个体产生子代的数量通常并不与种群子代平均数相等；相反，个体也许不产生子代，有些则低于平均数，有些则高于平均数。\n六．种群监制与异质种群1、种群监测的主要内容种群监测可有效反映种群对其生存环境的变化所做出的反应。（如：长期的调查记录可帮助分辨种群长期走向，是变大还是变小？是否由人类或天气、其它无法预测的自然事件的干扰引起？）随着政府机构和保护组织越来越关注稀有种和濒危种的保护，监测研究正在显著地增加。2、种群监测方法种群编目种群抽样调查统计研究种群生存力分析3、物种灭绝的随机干扰(1)统计随机性。由一定数量个体存活和繁殖中的随机事件产生；（2）环境随机性。由栖息地常数和种群间的竞争、捕食、寄生和疾病随时间变化而引起；(3)自然灾害随机性。如洪水、大火、干旱等以随机时间间隔的方式发生；(4)人为干扰随机性。由人类的经济活动与社会活动而引起；(5)遗传随机性。由创始者效应、随机固定或近亲繁殖的基因频率变化能上能引起。4、长期监测的内容、意义内容：生态系统过程(温度、降水量、湿度、土壤酸性、水质、溪流流速、土壤侵蚀、养分循环等)；群落(现存物种、植被数量、每营养级的现存生物量等)；种群数量(个体数、年龄结构、性比等)。意义：季节动态；年际变化；长期趋势(演替)。在以长期保护生物多样性为重要目标的项目中尤其重要。5、异质种群的概念和类型metapopulation(又译为玛他种群)：指生活的栖息地已破裂、呈斑块状分布的种群。这一种群可由局部斑块中种群的不断绝灭和再迁入而达到平衡并长期地生存。类型：1、大陆和岛屿型2.、斑块型3、卫星型4、完全隔绝型\n第七章.生物入侵1、（1）本地种（nativespecies，indigenousspecies）：指在其过去或现在的自然分布区域和扩散潜力范围内（即物种自然分布，或无直接间接引入或不需要人类干预能够存活繁衍的范围）的物种、亚种或更低级的分类群。（2）外来种（alien/non-native/non-indigenous/foreign/exoticspecies）：指出现在其过去或现在的自然分布范围以外（即在原分布范围以外自然定殖的、或没有直接或间接引进、或没有人类活动就不能定殖）的物种、亚种或更低级的分类群，包括能够存活下来并繁殖的任何部分、配子或繁殖体。美国的生物区系中至少有5万种为外来种，我国外来种的比例可能也较高。广义的外来种包括遗传饰变生物体(GMOs)。（3）外来入侵种（alieninvasivespecies）：指在自然、半自然生态系统或生境中定居下来的，对本地生物多样性产生影响并构成威胁的外来种。如喜旱莲子草、凤眼莲、微甘菊、松材线虫、美洲斑潜蝇、紫茎泽兰等。外来种成为入侵种的概率约为1/1000。2、外来种的类型：有益：如玉米、小麦、大麦、马铃薯、辣椒、番茄、棉花、花生、番薯。又称引进种。中性：在一定的条件下维持相对稳定。如广玉兰、桉树属植物等。有害：外来有害种，入侵种。3、入侵种主要特点：　　⑴传播能力强(关键)(如美国白蛾，水盾草，凤眼莲）；　　⑵对环境的适应性强（谷斑皮蠹）；　　⑶生命力强（如马铃薯金线虫）。4、入侵种与本地种的相互作用：缺乏天敌的控制：但不完全是如此，如喜旱莲子草；种间抑制：有时是导致入侵成功的主要因素；外来种与本地种间的竞争：外来种在新生境中的竞争能力往往强于生态位相似的本地种，通过排挤后者获得成功,如火蚁。外来种的协同入侵:如携带病原体或寄生虫的外来种;杂交促进入侵:外来种与本地种杂交产生的后代可能兼具双亲的有利性状，还能产生双亲不具备的新特征，使其能生活于双亲不能生存的生境中。同时，杂交种往往具有较高的遗传多样性，摆脱双亲有害基因的影响，有利于其生存。5、入侵物种的危害（1）引发的问题直接减少物种数量间接减少依赖于当地物种生存的物种的数量改变当地生态系统和景观对火灾和虫害的控制和抵抗能力降低土壤保持和营养改善能力降低水分保持和水质提高能力降低生物多样性保护能力降低（2）、造成损失.生物多样性及其功能的丧失这包括⑴.生态系统效益⑵生物资源⑶社会效益⑷40%的世界经济和大约80%贫困人口的需求来自生物多样性。⑸当地物种和生态景观特有性的丧失⑹生态旅游收入⑺当地土特生物产品⑻全球化越盛行当地特有性价值越高⑼周围农业和林业收入的减少⑽虫控制花费⑾杂草控制花费⑿土壤肥力降低⒀水资源调节能力下降⒁可持续农业和林业依赖于其周围或更远地区良好的生态系统作为害虫和火灾的屏障并保护土壤、营养和水资源6、遗传修饰生物体：指经遗传修饰的生物体。另两个概念：遗传工程处理生物体；经修饰的活生物体。常称转基因生物或工程生物。生物安全：80年代后期出现。原因：生物技术产品,主要是基因工程产品（转基因生物）将可能给环境、人类健康甚至伦理道德各方面带来危机；生物安全已成为世界各国关注的焦点问题之一。1992年联合国《生物多样性公约》的条款中将它列入。《公约》生效后，两次缔约国大会上生物安全的问题都是大会的主要议题。\n第八章.自然保护区1、自然保护区的定义:IUNC1994年：保护区专门用于生物多样性与有关自然和文化资源的管护，并通过法律和其它有效手段进行管理的陆地和海域。另一定义：自然保护区是具有代表性的自然景观区域（如生物多样性丰富地区、濒危物种的天然分布区、重要的天然风景区、水源涵养区、具有特殊意义的自然地质剖面和重要的自然遗迹及人文遗迹等）以及为了科研、教育、文化娱乐目的而划分出的保护区域的总称。2、建立自然保护区的意义:维持生态平衡:在改善环境、保持水土、涵养水源和维持生态系统的稳定性等方面具有重要的作用。尤其是在河流上游、公路两侧及陡坡上划出的水源涵养林。生态系统的天然“本底”:为衡量人类活动结果的优劣，提供了评价的准则。物种基因库:现今世界上至少有500万种生物，但由于人类活动影响使得许多物种越来越难以获得其所需的生境。科学研究的天然实验室:保护区保存有完整的生态系统、丰富的物种、生物群落及其赖以生存的环境。此外，自然保护区还是向人们进行有关自然和自然保护知识宣传教育的重要场所。并可在不破坏自然保护区和严格管理的条件下，开展生态旅游。3、自然保护区的类型：严格的自然保护区与公共莽原区：是为了科学研究、教育、环境监测等建立的保护区。此类保护区内物种的种群和生态系统必须在最大程度上得到维持和不受干扰。国家公园：是范围较大的风景和自然景观区，为保护一个或多个生态系统而建立，其使用价值包括科研、教学、旅游度假等内容。主要特点是可以参观访问。但一般不允许自然资源的开发。国家历史遗迹和文物地:是范围比较小的保护区，为保护生物、地质或文化等某一方面的价值。有管理的野生动物禁猎区和自然保护区:与严格的自然保护区相似，但是为了维持群落的特征。某些认为的操作是允许的（如受控的采伐）。陆地和海洋景观保护地:容许当地居民对环境的非破坏性传统利用，特别是在环境的利用方面已当地的文化、民族和生态特色。这些地区在旅游和休闲度假方面拥有特殊的待遇。资源保护区:为了保护自然资源以利于将来的开发，这些地区自然资源的利用根据国家政策予以控制。自然生物区和人类学保护区:容许当地传统社会维持其传统生活方式，禁止外界干扰。通常，当地居民可以狩猎、在自然界采集他们自己需要的东西，进行传统的农耕。多用途管理区：允许自然资源的持续利用，包括水源、野生动物、放牧、木材、旅游、捕捞等。通常，生物群落的保护和上述活动电话相容并举的。4、自然保护区建设现状和存在问题：现状：自然保护区法规体系初步形成。1994年10月9日，国务院第67号令发布《中华人民共和国自然保护区条例》。制定自然保护区发展规划，并开始纳入国民经济和社会发展计划。国家环保总局、国家计委于1997年联合发布了《中国自然保护区发展规划纲要(1996-2010年)》；九届全国人大四次会议通过的《中华人民共和国国民经济和社会发展第十个五年计划纲要》，进一步明确了自然保护区建设的任务。实行了环境保护行政主管部门综合管理和林业、农业、国土资源、海洋等行政主管部门分部门管理相结合的自然保护区管理体制。规范了国家级自然保护区的审报、考察、评审、报批工作。1992年成立了国家自然保护区评审委员会，规范并完善了申报程序及评审标准。\n加强了对自然保护区的监督管理。1998年8月4日下发了《国务院办公厅关于进一步加强自然保护区管理工作的通知》。存在问题：严格的自然保护区比例太大。有48.6万km2。占全世界同类保护区的1/4，为第一位。一些地方领导对自然保护区建设缺乏足够的认识和重视。没有真正列入各级政府的议事日程和国民经济和社会发展计划，建设状况与规划目标存在很大差距。体制不顺，机构不健全，管理人员素质普遍较低。全国仍有37%的自然保护区未建立管理机构，26%的保护区未配备管理人员，管理人员中科技人员仅占22%。资源开发与保护矛盾突出，保护区面临很大压力。许多保护区边界不清，土地权属不明，内部功能分区不够合理，受利益驱动的蚕食性开发活动和破坏性建设项目，削弱了保护区的功能。一些保护区旅游开发过度，旅游景区实行租赁经营和土地使用权出让等，严重影响了自然保护区的保护。自然保护区的建设和管理资金严重缺乏。投入严重不足是目前自然保护区建而不管、管而无力的重要原因。保护区大多地处老少边穷地区，基础设施薄弱，日常管护费用无固定来源，就是国家级自然保护区，中央资金投入也十分有限，大多数保护区的管理仅维持在简单的看护水平。自然保护区的工作和生活条件普遍艰苦，一些保护区连管理人员的工资也不能保证，保护工作难以为继。5、保护区的选址原则和设计原则保护区的选址原则1.典型性(typicalness)：在不同自然地理区域中选择有代表性生物群落的地区建立保护区。保护区所代表的自然地理区域的范畴对确定该保护区的类型和级别有着至关重要的意义。2.稀有性(rarity)：濒危种、稀有种、地方特有种或群落及其独特生境，以及汇集了一群稀有种的动植物避难所。3.脆弱性(fragility)：对环境改变敏感的生态系统具有较高的保护价值。需要特殊的管理。4.多样性(diversity)：群落的数量多寡和群落多样性。由保护区立地条件的多样性以及植被的发生历史因素决定。5.自然性(naturalness)：自然生态系统未受人类影响的程度。对于建立以科学研究为目的的保护区或保护区的核心的选择具有特别的意义。6.感染力(intrinsicappeal):由于不同的物种和生物群落类型是不可替代的，因此各个物种、生物群落和自然景观都是等价的。但由于人类的感觉和偏见，不同有机体有不同的感染力，它对选择风景保护区来说很重要。7.潜在价值(potentialvalue)：一些地域由于各种原因遭到了破坏，如森林采伐、沼泽排水和草原火烧等。如能进行适当的人工管理或减少干扰，通过自然演替恢复原有的生态系统，有可能发展成为比现在价值更大的保护区。8.科研潜力(scientificresearchpotential)：包括一个地区的科研历史、科研基础和进行科研的潜在价值。设计原则大保护区比小保护区好。如果栖息地是同质性的保护区，但又必须被分成几个不相连的小保护区，则这些保护区应尽可能靠近。若栖息地是同质性的保护区，分成不相连的碎片愈少愈好。如果有几个不相连的保护区，这些保护区应是等距离排列，而不是线性排列。。若有几个不相连的保护区，用“走廊”将它们连接起来，也许明显改变其保护功能。保护区应尽可能按圆形设计，以减少保护区间物种扩散的距离。