黎燕瓊，鄭紹偉，龔固堂，陳俊華，朱志芳，吳雪仙，慕長龍

(四川省林業(yè)科學(xué)研究院，四川成都 6l008l)

生物多樣性是人類賴以生存和發(fā)展的物質(zhì)基礎(chǔ)，它不僅給人類提供了豐富的食物、藥物資源，而且在保持土、調(diào)節(jié)氣候、維持自然平衡等方面起著不可替代的作用，是人類社會可持續(xù)發(fā)展的生存支持系統(tǒng)(李延梅等，2009)。我國是世界上生物多樣性最豐富的國家之一。據(jù)《中國生物物種名錄2008》，中國擁有高等植物3429l種，占世界第3位。中國是世界上裸子植物最多的國家;中國幾乎擁有溫帶的全部木本屬。中國的脊椎動物共有6588種，占世界總種數(shù)(454l7)的l4%。中國還是世界上鳥類種類最多的國家之一，共有鳥類l332種，占世界總種數(shù)的l4.6%;中國的魚類占世界魚類總種數(shù)的l7.5%(XUHG等，2008)。近年來，隨著全球極端氣溫的不斷出現(xiàn)，自然棲息地的侵占和人為隔離(片斷化)，野生動植物資源的過度開發(fā)，外來種的侵入，土壤、空氣和水污染，工業(yè)化農(nóng)業(yè)和林業(yè)的不斷發(fā)展等，導(dǎo)致生物多樣性正面臨著日益退化和喪失的威脅(RobertWatson，l999;Saunders，l99l;彭少麟等，l999)。國際自然資源保護(hù)聯(lián)合會2004年的報告提出警告:當(dāng)前地球物種滅絕的速度已經(jīng)相當(dāng)于史前恐龍的大滅絕時期。這一速度是自然界物種正常衰亡速度的l00倍至l000倍。據(jù)科學(xué)家估計:由于人類活動的強(qiáng)烈干擾，近代物種的喪失速度比自然滅絕速度快l000倍，比形成速度快l00萬倍，物種的喪失速度由大致每天喪失一個物種加快到每小時喪失一個物種(ShaidNaeem，l999)。生物多樣性的保護(hù)成為國際社會最關(guān)注的問題之一。

l 生物多樣性的概念及內(nèi)涵

l.l 生物多樣性的概念

“生物多樣性”(biologicaldiversity或biodiversity)一詞80年代首先出現(xiàn)于自然保護(hù)刊物上(WilsonED，l985)，并賦予定義為“生物及其所在生態(tài)復(fù)合體的種類豐富度和相互間差異性”(王伯蓀等，2005)。l992年，聯(lián)合國《生物多樣性公約》(ConventiononBiologicalDiversity)對生物多樣性解釋為:地球上所有來源的生物體，包括陸地、海洋和其他水生生態(tài)系統(tǒng)及其所構(gòu)成的生態(tài)綜合體;這包括物種內(nèi)、物種之間和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性(Thevariabilityamonglivingorganismsfromallsourcesincluding:interalia，terrestrial，marineandotheraquatic ecosystemandtheecologicalcomplexesofwhichthey arepart，thisincludesdiversitywithinspecies，betweenspeciesandofecosystem)(UN，l992.)。l995年，聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署 (UNEP)發(fā)表的關(guān)于全球生物多樣性的巨著《全球生物多樣性評估》(GBA)給出一個較簡單的定義:生物多樣性是所有生物種類、種內(nèi)遺傳變異和它們與生存環(huán)境構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)的總稱。但目前，國內(nèi)外學(xué)者對對生物多樣性也沒有一個統(tǒng)一的概念。有的定義為:“生物多樣性是生物及其環(huán)境形成的生態(tài)復(fù)合體，以及與此相關(guān)的各種生態(tài)過程的總和”(馬克平，l993);或“生物多樣性是指各種生命形式的資源，它包括數(shù)百萬種植物、動物、微生物，各個物種所擁有的基因和各種生物與環(huán)境相互作用的生態(tài)系統(tǒng)以及它們的生態(tài)過程”(陳靈芝，l993);或“生物多樣性是包括所有層次有機(jī)體變異性的術(shù)語，從屬于同一種的遺傳變異到物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)的變異”(MackenzieA，l998);或“生物多樣性是指自然界生命體(livingthings)的多樣性，這種概念通常指不同物種，也包括生態(tài)系統(tǒng)和特定物種內(nèi)的基因多樣性”(BushMB，2003)等等。據(jù)《中華人民共和國生物多樣性保護(hù)行動計劃》中生物多樣性被定義為:地球上所有的生物(植物、動物和微生物)及其所構(gòu)成的綜合體。

l.2 生物多樣性的內(nèi)涵

生物多樣性既是指生命形式的多樣化，包括生命形式之間、生命形式與環(huán)境之間相互作用的多樣性，還涉及到生物群落、生態(tài)系統(tǒng)、生境、生態(tài)過程等的復(fù)雜性(李慧蓉，2004)。關(guān)于“生物多樣性”的內(nèi)涵，根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境與發(fā)展大會報告，通常有3個層次:遺傳(基因)多樣性、物種多樣性和生態(tài)系統(tǒng)多樣性;其中物種多樣性則應(yīng)是生物多樣性最基礎(chǔ)和最關(guān)鍵的層次，生態(tài)系統(tǒng)多樣性則是物種多樣性和遺傳多樣性的基礎(chǔ)與生存保證。近年來，有些學(xué)者(傅伯杰等，200l)還提出了把景觀多樣性(landscapediversity)作為生物多樣性的第四個層次。

l.2.l 遺傳多樣性

遺傳多樣性是指種內(nèi)基因的變化，包括種內(nèi)顯著不同的種群間和同一種群內(nèi)的遺傳變異，也稱為基因多樣性(劉紅梅，200l)，指地球上生物個體中包含的遺傳信息之總和(宋丁全，2004)。遺傳多樣性主要包括3個方面，即染色體多態(tài)性、蛋白質(zhì)多態(tài)性和DNA多態(tài)性。染色體多態(tài)性主要是對染色體數(shù)目、組型及其減數(shù)分裂時的行為等方面進(jìn)行研究;蛋白質(zhì)多態(tài)性一般通過氨基酸序列分析和同工酶或等位酶電泳分析方法進(jìn)行研究;DNA多態(tài)性主要通過RFLP(限制片段長度多態(tài)性)、DNA指紋(DNAfingerprinting)、RAPD(隨機(jī)擴(kuò)增多態(tài)DNA)和PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))等技術(shù)進(jìn)行分析等(田風(fēng)貴，2005)。

l.2.2 物種多樣性

物種是生物分類的基本單位;是生態(tài)系統(tǒng)中的物質(zhì)循環(huán)、能量流動及信息傳遞的基本環(huán)節(jié);當(dāng)生態(tài)系統(tǒng)喪失某些物種時，就可能導(dǎo)致系統(tǒng)功能的失調(diào)，甚至使整個系統(tǒng)瓦解。物種多樣性(speciesdiversity)是生物分類基本單位，是指地球上動物、植物、微生物等生物類的豐富程度。物種多樣性包括兩個方面:一是指一定區(qū)域內(nèi)的物種豐富程度，主要從分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)和生物地理學(xué)角度對一定區(qū)域內(nèi)物種的狀況進(jìn)行研究;其二是指生態(tài)學(xué)方面的物種分布的均勻程度可稱為生態(tài)多樣性或群落物種多樣性(蔣志剛，l997)。物種多樣性也是衡量一定地區(qū)生物資源豐程度的一個客觀指標(biāo)。在闡述一個國家或地區(qū)生物多樣性豐富程度時，最常用的指標(biāo)是區(qū)域物種多樣性。區(qū)域物種多樣性的測量有以下3個指標(biāo):①物種總數(shù)，即特定區(qū)域內(nèi)所擁有的特定類群的物種數(shù)目;②物種密度，指單位面積內(nèi)的特定類群的物種數(shù)目;③特有種比例，指在一定區(qū)域內(nèi)某個特定類群特有種占該地區(qū)物種總數(shù)的比例。(高東，20l0)。

l.2.3 生態(tài)系統(tǒng)多樣性

生態(tài)系統(tǒng)由植物群落、動物群落、微生物群落及其生境的非生命因子(光、空氣、水、土壤等)所組成。從結(jié)構(gòu)上看，生態(tài)系統(tǒng)主要由生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者所構(gòu)成。生態(tài)系統(tǒng)的功能是對地球上的各種化學(xué)元素進(jìn)行循環(huán)和維持能量在各組分之間的正常流動，即群落內(nèi)部、群落之間以及與生境之間存在著復(fù)雜的相互關(guān)系;其主要過程包括能量流動、水分循環(huán)、養(yǎng)份循環(huán)、生物之間的相互關(guān)系如競爭、捕食、共生、寄生等。生態(tài)系統(tǒng)的多樣性主要是指地球上生態(tài)系統(tǒng)組成、功能的多樣性以及各種生態(tài)過程的多樣性，包括生境的多樣性、生物群落和生態(tài)過程的多樣化等多個方面。生境主要是指無機(jī)環(huán)境，如地貌、氣候、土壤、水文等。生境的多樣性是生物群落多樣性甚至是整個生物多樣性形成的基本條件。生物群落的多樣化可以反映生態(tài)系統(tǒng)類型的多樣性，主要指群落的組成、結(jié)構(gòu)和動態(tài)(包括演替和波動)方面的多樣化。生態(tài)過程主要是指生態(tài)系統(tǒng)的組成、結(jié)構(gòu)與功能隨時間的變化以及生態(tài)系統(tǒng)的生物組分之間及其與環(huán)境之間的相互作用或相互關(guān)系(王英杰，l995)。

l.2.4 景觀多樣性

景觀多樣性是指由不同類型的景觀要素或生態(tài)系統(tǒng)構(gòu)成的景觀，在空間結(jié)構(gòu)、功能機(jī)制和時間動態(tài)方面的多樣性或變異性(馬克平，l993)，或反映景觀的復(fù)雜程度的景觀單元結(jié)構(gòu)和功能方面的多樣性(肖篤寧等，2004)。景觀多樣性研究內(nèi)容包含著斑塊多樣性、類型多樣性和格局多樣性3個方面。斑塊多樣性是指景觀中斑塊的數(shù)量、大小和斑塊形狀的多樣性和復(fù)雜性，斑塊內(nèi)部是均一的，它構(gòu)成景觀的組成部分，是物種聚集地，景觀中物質(zhì)和能量遷移與交換的場所，多考慮景觀中斑塊的總數(shù)、面積的大小和形狀;類型多樣性是指景觀中類型的豐富度和復(fù)雜度，多考慮景觀中不同景觀類型的數(shù)目以及它們所占面積的比例;格局多樣性是指景觀類型空間分布的多樣性及各類型之間以及斑塊與斑塊之間的空間關(guān)系和功能關(guān)系，多考慮不同類型的空間分布，同一類型的連接度和連通性，相鄰斑塊間的聚集與分散程度。簡言之，景觀多樣性“主要研究組成景觀的斑塊在數(shù)量、大小、形狀和景觀的類型分布及其斑塊之間的連接度、連通性等結(jié)構(gòu)和功能上的多樣性。為此，景觀多樣性也被王伯蓀等(王伯蓀等，2005)稱為地理-生態(tài)的綜合概念，屬景觀生態(tài)學(xué)范疇的另類多樣性。

2 生物多樣性研究主要指數(shù)

物種多樣性是一個區(qū)域或一個生態(tài)系統(tǒng)可測定的生物學(xué)特征，是生物多樣性在物種水平上的表現(xiàn)形式，因此一般用物種多樣性指標(biāo)來分析生物多樣性。目前采用的物種多樣性測度指數(shù)為:物種豐富度指數(shù)、物種多樣性指數(shù)、均勻度指數(shù)、生態(tài)優(yōu)勢度以及被引入用來測度生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性的熱力學(xué)單位熵。

2.l 物種豐富度指數(shù)

物種豐富度指數(shù)指測定一定時間或者空間范圍內(nèi)的物種數(shù)目以表達(dá)生物的豐富程度。常用的評價指數(shù)主要有Margalef指數(shù)和Gleason指數(shù)。其中，

Margalef指數(shù)D=(S-l)/lnN，

N為個體總數(shù):S為生態(tài)系統(tǒng)中物種Gleason指數(shù)D=S/lnA，

A為單位面積;S為生態(tài)系統(tǒng)中物種

也有人用物種豐富度:R=物種數(shù)N/面積S、或=物種數(shù)N/樣帶長度、或=物種數(shù)N/一定時間的方法來統(tǒng)計物種豐富度(MagurranAE，l988)。

2.2 物種多樣性指數(shù)

物種多樣性指數(shù)是將物種豐富度與種的多度結(jié)合起來的函數(shù)，常用的指數(shù)有Shannon-wiener指數(shù)，Simpson指數(shù)以及種間相遇幾率等。

Pi為種i的相對重要值種間相遇幾率:

2.3 物種均勻度指數(shù)

均勻度指數(shù)是把物種豐富度與均勻度結(jié)合起來的一個統(tǒng)計量。應(yīng)用最多的是Pielous均勻度指數(shù)和Alatalo均勻度指數(shù)，其中Pielous均勻度指數(shù)表示群落的實(shí)測多樣性與最大多樣性之比率，Alatalo均勻度指數(shù)則表示對樣本大小不敏感的均勻度指數(shù)。

Pielou均勻度指數(shù):

式中 Pi為種i的相對重要值，S為所計算樣地中的物種數(shù)目。

Alatalo指數(shù):

2.4 生態(tài)優(yōu)勢度

生態(tài)優(yōu)勢度或稱集中優(yōu)勢度，是綜合群落中各個種的重要性，反映各種群優(yōu)勢狀況的指標(biāo)，是群落結(jié)構(gòu)及多樣性的一個度量值。

式中 Pi為種i的相對重要值。

2.5 DIV多樣性指數(shù)和綜合多樣性指數(shù)修正模型(Dspecies)

為了克服以以物種的相對多度作為群落多樣性測度的變量導(dǎo)致其在計算結(jié)果上的部分不合理性，分別以王永繁和岳天祥等人為代表的相關(guān)工作者在綜合有關(guān)工作的基礎(chǔ)上，提出了DIV多樣性指數(shù)和綜合多樣性指數(shù)修正模型(Dspecies)。其中，

式中 l表示該物種對群落多樣性的貢獻(xiàn)為一個基本單位，l-(l/Ni)a項為該物種的個體數(shù)量對群落多樣性貢獻(xiàn)的大小，a為對個體數(shù)敏感程度的控制參數(shù)。當(dāng)a=0時，DIV指數(shù)即為豐富度指數(shù)。也可以運(yùn)用DIV指數(shù)，定義新的群落均勻度指數(shù)J，即:綜合多樣性指數(shù)修正模型Dspecies=ln(∑pi(r，t)l/2)2/ln(e+l0000s(r，t))

通過優(yōu)化烘絲機(jī)筒壁Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)啟動時間，限定烘絲機(jī)筒壁Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)啟動階段升溫速率(圖4)，改變了烘絲機(jī)筒壁Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)在料頭到達(dá)滾筒入口即同時啟動，并無限制的迅速升溫至前饋(設(shè)定)溫度的控制模式，避免了烘絲機(jī)筒壁Ⅰ區(qū)、Ⅱ區(qū)同時啟動并無限制升溫導(dǎo)致的滾筒脫水(干燥)能力與滾筒持料量的不匹配，降低了KLD-2Z兩段式滾筒烘絲機(jī)啟動狀態(tài)的干頭煙絲量。

式中 m(r，t)為所研究區(qū)域物種種類數(shù);s(r，t)為所研究區(qū)域的面積;pi(r，t)為第i種物種的個體數(shù)或生物量;r是空間變量，t是時間變量。

岳天祥等人提出的修正模型不僅解決了抽樣面積不能小于lhm2的限制，而且還可表達(dá)多樣性的豐富度、均勻度兩個不同方面。另外也適用于各種不同比例尺的遙感數(shù)據(jù)分析(岳天祥，l999)。

2.6 熵

熵是熱力學(xué)的一個重要組成部分，它是熱量傳遞過程中的能量的度量。而生態(tài)系統(tǒng)是開放系統(tǒng)，也是典型的熱力學(xué)系統(tǒng)，因此，熵值也作為生態(tài)系統(tǒng)生物多樣性評價指標(biāo)，并主要有信息熵、概率測度熵、統(tǒng)計力學(xué)熵以及用熱力學(xué)幾率作為生物多樣性評價指標(biāo)。

2.6.l 信息熵

H(x)=E［logl/P(ai)］≈-∑Ni/NlogNi/N其中，E為數(shù)學(xué)期望值，P(ai)為ai事件的概率，Ni為某物種樣本株數(shù)，N為樣本總株數(shù)。

對生態(tài)系統(tǒng)而言，它總要與外界進(jìn)行物質(zhì)、能量、信息的交換，其熵值增加，物種多樣性就豐富;熵值減少，物種多樣性較差。

2.6.2 概率測度熵

式中 Pi為種i的相對重要值。當(dāng)Pi(Xi)=l/n，S

測 =-Klnn，當(dāng) K=KB/logl0e時，S=S測，即可以認(rèn)為波爾茲曼熵是概測度熵在各子系統(tǒng)出現(xiàn)概率一樣的特例。

2.6.3 統(tǒng)計力學(xué)熵(波爾茲曼熵)

式中 K為波爾茲曼普適常數(shù);W為物種總數(shù)。

統(tǒng)計力學(xué)熵的計算與熱力學(xué)幾率相連接，W是由W=∑W{Ni}計算得來。熱力學(xué)幾率W{Ni}越大，熵值越大，物種多樣性就豐富，系統(tǒng)越混亂，越無序。

2.6.4 熱力學(xué)幾率

系統(tǒng)的一個宏觀態(tài){Ni}(Ni表示Ni個粒子)對應(yīng)的所有可能微觀態(tài)數(shù)W{Ni}，即為該宏觀態(tài)的熱力學(xué)幾率，系統(tǒng)物種總數(shù)可用計算。

生物多樣性指數(shù)的計算是為了更方便和更好的反應(yīng)生物多樣性，但采用不同的多樣性指數(shù)所應(yīng)用的計算方法、工作量的大小也不同，要根據(jù)實(shí)際情況選用適當(dāng)?shù)闹笖?shù)，從而確定合適的計算方法。

3 目前生物多樣性研究主要熱點(diǎn)

3.l 生物多樣性與生態(tài)系統(tǒng)功能關(guān)系研究

生態(tài)系統(tǒng)功能即是生態(tài)系統(tǒng)整體在其內(nèi)部和外部的聯(lián)系中表現(xiàn)出的作用和能力。隨著能量和物質(zhì)等的不斷交流，生態(tài)系統(tǒng)亦產(chǎn)生不斷變化和動態(tài)的過程。生物多樣性的根本功能是提供生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)(包括生態(tài)服務(wù)和生態(tài)產(chǎn)品)，而生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)是人類社會生存和發(fā)展的基本生命支持條件，但由95個國家l300多名科學(xué)家歷時4a完成的《千年生態(tài)系統(tǒng)評估報告》(李延梅等，2009)卻顯示，在評估的24個生態(tài)系統(tǒng)中，有l(wèi)5個生態(tài)系統(tǒng)正在退化或者處于不可持續(xù)利用狀態(tài)。生物多樣性變化對生態(tài)系統(tǒng)功能具有很大的影響，并且可能對人類社會所依賴的生態(tài)系統(tǒng)的產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)生十分重要的直接影響。這就迫切需要人們進(jìn)一步研究生物多樣性變化對生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)品和服務(wù)產(chǎn)生的影響。因此，生物多樣性變化與生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的研究已成為生物多樣性科學(xué)研究的重點(diǎn)內(nèi)容(李延梅等，2009)。

3.2 生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)服務(wù)功能及其價值評估

生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值是指人類直接或間接從生態(tài)系統(tǒng)得到的利益，主要包括向經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)輸入有用物質(zhì)和能量、接受和轉(zhuǎn)化來自經(jīng)濟(jì)社會系統(tǒng)的廢棄物，以及直接向人類社會成員提供服務(wù)(如人們普遍享用潔凈空氣、水等舒適性資源)。生物多樣性在基因、物種、生態(tài)系統(tǒng)等層次形成了不同層次不同價值類型之間復(fù)雜多樣的組合。通過對生物多樣性的經(jīng)濟(jì)價值的評估，可以確定生物多樣性的保護(hù)-利用系統(tǒng)，還可為受害生態(tài)系統(tǒng)中生物多樣性恢復(fù)與改建和生態(tài)規(guī)劃提供依據(jù)，并且為生物資源的管理和持續(xù)利用提供參考。但生態(tài)服務(wù)價值的評估起步較晚，僅有20a～30a的歷史(李延梅等，2009)。尤其是20世紀(jì)90年代后期，，隨Daily主編的《自然的服務(wù)——社會對自然生態(tài)系統(tǒng)的依賴》(DailyGC，l997)以及Constanza等的文章《世界生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)與自然資本的價值》(CostanzaR，l997)的發(fā)表，將生態(tài)系統(tǒng)層次的服務(wù)價值評估研究被推向了高潮。但在DIVERSITAS2004年發(fā)布的“生物可持續(xù)性(bioSUSTAINABILITY)”科學(xué)計劃與實(shí)施戰(zhàn)略和IUCN2009年～20l2年的戰(zhàn)略計劃中都明確指出，目前的經(jīng)濟(jì)并不是普遍支持可持續(xù)的生態(tài)系統(tǒng)管理，人類在做生物資源開發(fā)與利用方式的選擇與決策時，并沒有考慮生物多樣性的所有價值。bioSUSTAINABILITY科學(xué)計劃提出，保護(hù)和可持續(xù)利用生物多樣性的社會選擇和決策取向應(yīng)進(jìn)行全成本核算，即要考慮生物多樣性和生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值。IUCN2009年～20l2年的戰(zhàn)略計劃也提出把生物多樣性的價值納入經(jīng)濟(jì)、貿(mào)易和投資政策及公司、行業(yè)協(xié)會的規(guī)劃和消費(fèi)者群體中。從研究范圍看，對于生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值評估的研究可劃分為:全球或區(qū)域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值評估、流域生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估、單個生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)價值的評估(張志強(qiáng)等，200l)。在現(xiàn)階段，基于全球和國家尺度等大型尺度生態(tài)系統(tǒng)服務(wù)的價值評估研究占主導(dǎo)地位(趙軍等，2007)。如何客觀地評價不同類型生態(tài)系統(tǒng)所提供的產(chǎn)品和各種生態(tài)服務(wù)功能的經(jīng)濟(jì)價值，準(zhǔn)確地測度不同類型生態(tài)系統(tǒng)的面積等，是目前急待解決的科學(xué)問題(馬克平等，2003)。隨著相關(guān)學(xué)科和技術(shù)的發(fā)展以及自然科學(xué)與社會科學(xué)的交叉，評價的準(zhǔn)確程度會越來越高。

3.3 生物多樣性與氣候變化

生物多樣性和氣候變化之間的聯(lián)系是雙向的。一方面生物多樣性受到氣候變化的威脅，另一，方面生物多樣性也會對氣候變化產(chǎn)生影響。生物多樣性在基因與物種水平的改變會導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)、功能的改變，及其與水、碳、氮等生物地球化學(xué)循環(huán)相互作用的改變，進(jìn)而進(jìn)一步影響到地區(qū)或全球的氣候。據(jù)意大利帕維亞大學(xué)植物生態(tài)和植物保護(hù)實(shí)驗室測算，從l950年到現(xiàn)在，阿爾卑斯山脈的植物分布下限向高處退縮了24m，氣候變暖和當(dāng)?shù)卮罅拷ㄔ旎A(chǔ)設(shè)施，為外來植物入侵高山地區(qū)提供了便利;阿爾卑斯山脈國際保護(hù)委員會最近警告，如情況得不到好轉(zhuǎn)，45%的特有植物到2l00年有可能滅絕。美國奧林匹克國家公園內(nèi)的喬木已經(jīng)入侵山地草原造成其分布面積的減少;追蹤35種非遷移性的歐洲蝴蝶，發(fā)現(xiàn)63%的蝴蝶分布范圍向北移動了35 km～240km;北太平洋的海水變暖正壓縮紅鮭的分布范圍，迫使它們向白令海遷移。氣候變暖造成了生物物候期的變化，這種變化正造成生態(tài)紊亂。全球范圍內(nèi)，大于80%物種的物候期每l0a提前或延后了2.3d～5.ld，仲夏之前開花的物種物候期提前，仲夏之后開花的物種物候期延遲(祁如英等，20l0)。研究氣候變化對生物多樣性的影響對保護(hù)生物多樣性非常重要，政府間氣候變化專門委員會和《聯(lián)合國氣候變化框架公約》在這方面已做了大量研究。為了應(yīng)對氣候變化，許多國家和地區(qū)也已制定相關(guān)的研究計劃和行動。澳大利亞在2004年制定了《國家生物多樣性和氣候變化行動劃(2004～2007)》，提出了更深入了解氣候變化對生物多樣性影響的一系列目標(biāo);2007年澳大利亞政府和科學(xué)界在召開“《國家生物多樣性和氣候變化行動計劃》關(guān)鍵目標(biāo)實(shí)施的研究需求與信息差距”科學(xué)研討會的基礎(chǔ)上，又發(fā)布了《變化氣候中的生物多樣性保護(hù)研究》報告。歐盟在2006年制定了保護(hù)生物多樣性的新戰(zhàn)略，其中把研究生物多樣性與氣候變化作為優(yōu)先行動領(lǐng)域之一。由于生物多樣性和氣候變化之間的作用也存在反饋機(jī)制，對氣候變化如何影響生物多樣性的了解還是有限的，還有待進(jìn)一步深入研究。

3.4 生物多樣性的保護(hù)

近年來，物種滅絕的加劇，遺傳多樣性的減少，以及生態(tài)系統(tǒng)特別是森林的大面積破壞，引起了國際社會對生物多樣性問題的極大關(guān)注，紛紛采取措施予以保護(hù)。然而，由于投入的人力和財力的限制以及政策等方面存在的問題，生物多樣性喪失的態(tài)勢并沒有從根本上得到遏制。從保護(hù)的效率上考慮，保護(hù)行動應(yīng)有明確的目標(biāo)或重點(diǎn)的對象(地區(qū)或類群等)。自然保護(hù)國際(ConservationInternational)一直倡導(dǎo)的熱點(diǎn)地區(qū)途徑受到國際社會的重視。Myers(l988)在分析熱帶雨林受威脅程度的基礎(chǔ)上，提出了熱點(diǎn)地區(qū)的概念，并于兩年后主要根據(jù)維管束植物特征將其擴(kuò)大到全球，提出了包括l8個熱點(diǎn)地區(qū)的劃分方案。經(jīng)過近l0a的應(yīng)用，在汲取相關(guān)的研究成果的基礎(chǔ)上，修訂了全球生物多樣性熱點(diǎn)地區(qū)的方案，主要根據(jù)物種特有程度和受威脅程度，其修訂方案包括TropicalAndes、Mesoamerica、Caribbean等共25個熱點(diǎn)地區(qū)(馬克平，2003)。Kitching(LauraneeWF，200l)認(rèn)為44%已知的植物多樣性和35%非魚類的脊椎動物只被保護(hù)在25個分隔的熱點(diǎn)地區(qū)，這是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。哈佛大學(xué)的wilson認(rèn)為:人們通常認(rèn)為生物多樣性的保護(hù)應(yīng)由政府負(fù)責(zé)，但是要保護(hù)地球上70%的物種需要投入280億美元，而且物種多樣性豐富的地區(qū)大多集中在熱帶貧困地區(qū);因此，私人投資保護(hù)生物多樣性也是一種應(yīng)該采納的途徑。Smith(SmithTB，200l)認(rèn)為:雖然劃分多樣性保護(hù)的熱點(diǎn)地區(qū)，但是隨著全球氣候的變化，物種及其依賴的生境可能會轉(zhuǎn)移，所以現(xiàn)在的生物多樣性熱點(diǎn)不一定是未來的熱點(diǎn)。因此，保護(hù)一個種群在其特有的生境及一段變化的環(huán)境上是十分必要的。在保護(hù)實(shí)踐中，還應(yīng)借鑒其他相關(guān)的研究成果。例如大自然保護(hù)協(xié)會(TNC)的ConservationbyDesign是很好的途徑。

3.5 生物入侵與生物安全

生物入侵是指某種生物從外地自然傳入或人為引種后成為野生狀態(tài)，并對本地生態(tài)系統(tǒng)造成一定危害的現(xiàn)象。這些生物被叫做外來物種。外來物種是指那些出現(xiàn)在其過去或現(xiàn)在的自然分布范圍及擴(kuò)散潛力以外的物種、亞種或以下的分類單元，包括其所有可能存活、繼而繁殖的部分、配子或繁殖體。外來入侵物種具有生態(tài)適應(yīng)能力強(qiáng)，繁殖能力強(qiáng)，傳播能力強(qiáng)等特點(diǎn);被入侵生態(tài)系統(tǒng)具有足夠的可利用資源，缺乏自然控制機(jī)制，人類進(jìn)入的頻率高等特點(diǎn)。入侵種尤其是外來有害生物被引入異地后，由于其新生環(huán)境缺乏能制約其繁殖的自然天敵及其他制約因素，其種群會迅速繁殖，蔓延，大量擴(kuò)張，形成優(yōu)勢種群，逐漸發(fā)展成為當(dāng)?shù)匦碌摹皟?yōu)勢種”，并與當(dāng)?shù)匚锓N競爭有限的食物資源和空間資源，直接導(dǎo)致當(dāng)?shù)匚锓N的退化，甚至被滅絕是生物多樣性的勁敵。外來物種入侵，會對植物土壤的水分及其他營養(yǎng)成份，以及生物群落的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及遺傳多樣性等方面造成影響，從而破壞當(dāng)?shù)氐纳鷳B(tài)平衡。如引自澳大利亞而入侵我國海南島和雷州半島許多林場的外來物種薇甘菊，由于這種植物能大量吸收土壤水分從而造成土壤極其干燥，對水土保持十分不利。此外，薇甘菊還能分泌化學(xué)物質(zhì)抑制其他植物的生長，曾一度嚴(yán)重影響整個林場的生產(chǎn)與發(fā)展。外來物種還會因其可能攜帶的病原微生物而對其他生物的生存甚至對人類健康構(gòu)成直接威脅。如起源于東亞的“荷蘭榆樹病”曾入侵歐洲，并于l9l0年和l970年兩次引起大多數(shù)歐洲國家的榆樹死亡。又如40a前傳入我國的豚草，其花粉導(dǎo)致的“枯草熱”會對人體健康造成極大的危害。每到花粉飄散的7月～9月，體質(zhì)過敏者便會發(fā)生哮喘，打噴嚏，流鼻涕等癥狀，甚至由于導(dǎo)致其它并發(fā)癥的產(chǎn)生而死亡。

入侵生物學(xué)的主要科學(xué)問題包括:什么樣的物種更容易成為入侵種;對某一個特定的入侵種來說，什么樣的群落更容易被入侵;入侵發(fā)生時，入侵種的擴(kuò)散速度;如何評價入侵者的生態(tài)學(xué)效應(yīng);什么是控制入侵種的有效對策，而其中前兩個問題尤其是討論和爭議的熱點(diǎn)和核心(徐汝梅等，2003)。預(yù)測哪個物種可能成為入侵種是生態(tài)學(xué)家們長期的目標(biāo)，但只是最近幾年才使用定量方法來實(shí)現(xiàn)這個目標(biāo)。盡管受到物種數(shù)量的限制，這些研究揭示出釋放特性與相關(guān)物種之間，以及成功定居與入侵種擴(kuò)散之間清楚的關(guān)系(KolarCS，200l)。目前，外來物種入侵作為全球性問題已經(jīng)引起世界各國和國際組織的廣泛關(guān)注，國際自然資源保護(hù)聯(lián)盟，國際海事組織(IMO)等國際組織已制定了關(guān)于如何引進(jìn)外來物種、如何預(yù)防、消除、控制外來物種入侵等各方面的指南等技術(shù)性文件。為防治外來物種入侵，目前已通過了40多項國際公約、協(xié)議和指南，且有許多協(xié)議正在制定中。雖然許多公約在一定程度上還缺乏約束力，雖然各國在檢疫標(biāo)準(zhǔn)的制定上還存在著一些差距和矛盾，但這些文件仍在一定范圍內(nèi)發(fā)揮著日益重要的作用，而國際海事組織、世界衛(wèi)生組織、聯(lián)合國糧農(nóng)組織也正在更加積極致力于加強(qiáng)防治外來物種入侵的國際合作。

3.6 生物多樣性信息管理

伴隨者生物多樣性信息管理而生的是生物多樣性信息學(xué)，指利用信息技術(shù)，對生物有機(jī)體基礎(chǔ)數(shù)據(jù)(primarydata)的管理和算法的探究、分析和解釋，尤其是在物種水平上的應(yīng)用(Soberon J，etc，2004;Berendsohn W G，2007;Johnson NF，2007)。它涉及到對信息的收集、存儲、提交、檢索和分析，主要關(guān)注單個有機(jī)體、居群和分類群以及它們的相互關(guān)系，其內(nèi)容覆蓋了系統(tǒng)學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、居群生物學(xué)、行為科學(xué)，以及從傳粉生物學(xué)到寄生病學(xué)和植物群落學(xué)等領(lǐng)域。信息技術(shù)的發(fā)展給我們很多新的方法來共享生物多樣性的基礎(chǔ)知識。一些世界性的研究項目，比如網(wǎng)絡(luò)生命大百科全書(EOL)、生物條形碼協(xié)會(CBOL/BOL)、全球生物物種名錄(COL)、生命之樹(TOL)、全球生物多樣性網(wǎng)絡(luò)(GBIF)在數(shù)字化生物多樣性信息基礎(chǔ)方面已經(jīng)建立了比較好的框架。這些項目在世界范圍的廣泛成功展示出信息化時代生物多樣性信息采集、共享和利用的新藍(lán)圖，并且將對科學(xué)研究群體和社會有深遠(yuǎn)的影響。這些影響包括了新物種的發(fā)現(xiàn)、珍稀瀕危物種保護(hù)策略的制定、新藥用植物的研發(fā)、人類在復(fù)雜生命網(wǎng)絡(luò)體系中的重要角色的認(rèn)識等等。生物多樣性信息學(xué)是一個快速生長的領(lǐng)域。它把信息科學(xué)和相關(guān)的技術(shù)帶到了生物學(xué)領(lǐng)域，促進(jìn)了基礎(chǔ)生物多樣性知識更廣泛應(yīng)用。我們將看到一個史無前例的，在全球范圍通過廣泛的合作實(shí)現(xiàn)對自然生物多樣性的信息采集、調(diào)查與監(jiān)測，自由獲取生物在基因、有機(jī)體、物種、居群、生態(tài)過程、生態(tài)系統(tǒng)以及人類在生物多樣性系統(tǒng)中的作用等廣泛的信息的局面。生物多樣性信息學(xué)涉及到的內(nèi)容寬廣而復(fù)雜。從信息學(xué)角度，它覆蓋了從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的采集、存儲、整合、管理、發(fā)布和分析等多個環(huán)節(jié)，還涉及到各種數(shù)據(jù)共享政策和標(biāo)準(zhǔn)的制定。從傳統(tǒng)研究領(lǐng)域，它涉及到分類學(xué)、系統(tǒng)學(xué)、進(jìn)化生物學(xué)、生態(tài)學(xué)、保護(hù)生物學(xué)和生物地理學(xué)等多個學(xué)科和研究領(lǐng)域。從基礎(chǔ)數(shù)據(jù)的收集整理、輔助性研究工具支持、信息交換和共享到數(shù)據(jù)挖掘和知識發(fā)現(xiàn)等信息化研究等，也是生物多樣性信息學(xué)研究最值得關(guān)注的幾個方面。而生物多樣性信息學(xué)研究是一個長期而艱巨的任務(wù)，還有許多未知問題值得我們?nèi)ヌ骄亢徒鉀Q。例如:我們需要建立一種長期機(jī)制，保證從個人和公共數(shù)據(jù)庫定期收集和更新數(shù)據(jù);通過同行評議(peer review)和自動校驗方式來實(shí)現(xiàn)對數(shù)據(jù)質(zhì)量的控制，建立對新增加信息的索引、鏈接和自動提交的處理流程，向用戶提供不僅是數(shù)據(jù)瀏覽和查詢，而且還包括深層次的數(shù)據(jù)操作和分析的界面等(王利松等，20l0)。

4 我國生物多樣性研究進(jìn)展

自l989年開始醞釀成立中國科學(xué)院生物多樣性工作小組，并在l990年中國科學(xué)院召開第一次生物多樣性學(xué)術(shù)會議以來，先后通過“八五”重大科研項目《生物多樣性保護(hù)及持續(xù)利用的生物學(xué)基礎(chǔ)》、國家“八五”基礎(chǔ)重大研究項目(“攀登”計劃):《中國生物多樣性保護(hù)生態(tài)學(xué)的基礎(chǔ)研究》、國家自然科學(xué)基金重大項目:《中國主要瀕危植物的保護(hù)生物學(xué)研究》、中國科學(xué)院“九五”重大科研項目:《人文因素對瀾滄江流域生物多樣性影響機(jī)制的研究》、國家自然科學(xué)基金重大項目:《中國關(guān)鍵地區(qū)生物多樣性保育的研究》等重大項目，推動了我國生物多樣性的研究發(fā)展。在世界銀行貸款項目和國家有關(guān)項目的支持下，我國建立了初具規(guī)模的中國生物多樣性信息系統(tǒng)(CBIS);目前，已經(jīng)建成30多個數(shù)據(jù)庫，其中25個數(shù)據(jù)庫，約l4萬條記錄可以通過因特網(wǎng)查詢數(shù)據(jù)。目前，越來越多的科學(xué)家、有關(guān)部門和公眾關(guān)注、支持和參與中國的生物多樣性研究工作，使得該領(lǐng)域呈現(xiàn)出比較繁榮的景象，成為熱點(diǎn)之一。

5 結(jié)語

生物多樣性是全人類共有的寶貴財富，為人類的生存與發(fā)展提供了豐富的食物、藥物、燃料等生活必需品以及大量的工業(yè)原料，也維護(hù)了自然界的生態(tài)平衡，并為人類的生存提供了良好的環(huán)境條件。同時，生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的組成部分，人們依靠生態(tài)系統(tǒng)凈化空氣、水等。自然界的所有生物都是互相依存，互相制約的。每一種物種的絕跡，都預(yù)示著很多物種即將面臨死亡。生物多樣性更是人類社會賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。維持和保護(hù)生物多樣性，特別是保護(hù)瀕危物種，對于人類后代繁衍，對科學(xué)事業(yè)都具有重大的戰(zhàn)略意義。

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