海洋生态学-第14章-海洋生物多样性保护

第十四章海洋生物多样性保护学习目的：掌握生物多样性的基本概念、内涵和海洋生物多样性的特点；了解海洋生物多样性为人类提供的各种服务功能、人类对海洋生物多样性的严重威胁以及保护海洋生物多样性的基本原则和途径；初步了解对退化生态系统的基本特征、受损生态系统恢复的生态学原则和基本途径。第一节生物多样性概念及其与人类的关系一、生物多样性的定义和内涵生物多样性（biodiversity）是指栖息于一定环境的所有动、植物和微生物物种、每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称。因此，生物多样性包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个基本层次。生命有机体的种类和变异性及其与环境形成的生态综合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统和自然景观。生物多样性是人类生存和发展的基础，它与全球变化和可持续发展被列为当代生态学和环境科学的三大前沿领域。物种多样性（speciesdiversity）是指地球上生命有机体的多样化，它是生态系统的基本组分，也是基因和染色体的载体，在生物多样性三个基本层次中，物种多样性是最明显、最直观的一个层次。物种多样性产生的根本原因在于物种的形成与不断分化。物种形成是指物种数量的增加，主要形式为地理成种(异域成种)，其次为非地理成种（包括杂交成种和多倍化成种）。（一）物种多样性表13.1地球上现存生物已描述的种数（McNeely1990，Wilson&Peter1988）类别种数（103）类别种数（103）细菌和蓝藻真菌藻类高等植物（苔藓、种子）原生动物海绵动物腔肠动物环节动物甲壳动物4.7646.9826.90267.7530.805.009.0024.0038.00昆虫其他无脊椎动物软体动物棘皮动物硬骨鱼类两栖、爬行类鸟类哺乳类合计751.00132.4650.006.1016.0910.489.204.171,435.66①关键种假设：一些物种对维持系统稳定性和完整性具有重要作用。②冗余假设（功能补偿假设）：物种在功能上有相当程度的重叠，一个种的丢失不会对生态功能发生影响。③铆钉假设：物种相互制约，一个种丢失，都存在使群落或系统过程发生改变的概率，每一物种具有同样重要的功能。物种在生态系统中功能中的作用：从总的物种数来说，陆地的物种数要远多于海洋。然而，从大的分类单元看，海洋中生活的门类大大超过陆地。在此意义上，海洋的物种多样性程度比陆地高。在36个动物门中，海洋生物就有35个门，有13个门是海洋特有的；而陆地生物11个门中仅有1个门是特有的，淡水生物没有特有的门。多样性水平在纬度分布上有很大差异，热带地区的物种多样性比温带、寒带的高得多。热带海洋的珊瑚礁与陆地的热带雨林一样都是物种最丰富的地区。遗传多样性也称基因多样性（genediversity），广义上可以理解为蕴藏于所有动、植物和微生物有机体中的遗传信息的总合；狭义上可以理解为种内不同种群之间或一个种群内不同个体之间的遗传变异的总和。等位基因（alleles）、基因型（genetype）、个体表现型（phenotype）、基因重组（generecombination）（二）遗传多样性××××不同的基因型相同的环境不同的表现型相同的基因型不同的环境不同的表现型发育（B）（A）图13.1个体基因型在特定环境中是表现示意图（引自Primack1993）一个物种遗传变异愈丰富，则它对环境变化的适应性就愈强。反之，遗传多样性贫乏的物种，在进化上的适应性就较差。分布地域广、寿命长、基因交流频繁，处于演替末期阶段群落中的物种也具有较高的遗传变异水平。生态系统多样性（ecosystemdiversity）是指生物群落与生境类型综合体的多样性（栖息地、生物群落和生态过程的多样化，以及生态系统内栖息地差异和生态学过程变化的多样化），它是生物多样性的最高层次，也是物种多样性和遗传多样性存在的基本保证，同时也是人类必不可少的发展空间和生存条件。包括生境多样性、群落多样性、生态过程多样性。（三）生态系统多样性生态系统的多样性不仅包括环境和生物群落类型的多样化，还包括结构与功能统一的多样性及其动态。生态系统的环境（生境）与其生物组成是统一整体，当一个自然生态系统被破坏或消灭后，其中的物种赖以生存的条件也就恶化或不存在，必然引起物种多样性和基因多样性的下降或消失。因此，生态系统多样性是物种多样性和遗传多样性存在的基本保证。（一）食品、药物和工业原料海洋为人类提供的食物总量仅占人类消费总量的2%，但人类消费的高质量蛋白质约有20%来自海洋。大型海藻（如海带、紫菜、石花菜等）也是重要的食物品种。海洋生物可能是一个潜在的药材宝库，开发利用前景十分广阔，不过必须注意保护和管理。化工原料：江蓠、石花菜是生产琼脂和鹿角胶的原料、螺旋藻、红树林的药用价值、造礁珊瑚的骨骼。二、海洋生物多样性与人类的关系生物泵是调节大气CO2水平、维持全球气体平衡、减轻温室效应的最重要过程。沿海海草场、红树林和珊瑚礁等生态系统却有保护海岸的作用。此外，红树林也有清除溶解营养物质和净化水质的作用。陆地：涵养水源、保护农田等（二）保护人类生存环境的作用休闲旅游：生态旅游业的基础，具美学、娱乐价值。科研：进行从基因到生态系统的各个层次的的研究，如基因工程（转基因、杂交等）。教育：涉及伦理道德的范畴，呼唤人类天性以及教育人类与自然协调相处。（三）海洋生物多样性的其他功能食物医药生活资料维护水平衡调节气候保持土壤控制沙漠化动物微生物植物自然群落（生态系统多样性）物种多样性遗传多样性人类生存基础第二节海洋生物多样性面临的威胁物种受威胁等级：⑴灭绝种：在野外已有50年肯定没有被发现⑵濒危种：面临灭绝危险，如果致危因素继续存在，就不可能生存。⑶易危种：如果致危因素继续存在，可能很快成为濒危种的类群。⑷稀有种：在全世界总数量很少，但目前尚不属于濒危种、易危种的类群。⑸未定种：已知属于上述濒危种、易危种、稀有种，但无充分资料说明它究竟属于哪一类。⑴地理分布区狭窄的物种，如海岛；⑵只有一个和少数几个种群的物种，如美洲西南部的斑鳉，一个种群只生活在一个池塘或湖泊中；⑶种群规模小的物种，对随机事件和环境改变较脆弱；⑷需要较大生活空间的物种，如候鸟、洄游性鱼类；⑸体型较大的物种，因有较大经济价值易收过度利用；⑹增长速率低的物种；易灭绝物种的特性：⑺不能有效扩散，难以穿越道路、农田和人为破坏的区域；⑻很少遗传变异的物种，难以应付新的病害、捕食者和其它变化；⑼需要特殊生态位的物种，如湿地植物需要特殊而有规律的水位变化；⑽以稳定生态环境为特征的物种，如珊瑚；⑾长期或暂时群聚的物种；⑿具有极高经济价值而被人类猎取或收获的物种。（一）海洋鱼类的过度捕捞我国东、黄海在20世纪50~60年代是以底层鱼类（带鱼、小黄鱼）为主，70年代初以中上层鱼类（太平洋鲱鱼）为主，随后有蓝点马鲛和鲐鱼，至80年代和90年代小型中上层鱼类（如黄鲫、鳀鱼）为主。目前鳀鱼资源量已出现下降迹象，小型鱼类（如玉筋鱼）明显增加。南极的商业性捕鲸使鲸的数量急剧下降，结果以南极磷虾为食物的动物数量上升了。一、海洋生物资源的过度利用从1940年至1986年间，商业性捕鲸者捕杀了大约50万头鲸。无齿海牛（Hydrodamalisgigas）已经在1768年灭绝，从它被发现到灭绝仅27年。鲨鱼也是被大量捕杀的对象。鸟类、爬行类等也面临人类过度捕杀的局面。很多海洋无脊椎动物也被过度采捕，如珊瑚礁的各种美丽漂亮的珊瑚以及一些腹足类软体动物（如法螺）都被大量采捕作为观赏、古玩商品出售。（二）其他海洋生物的过度利用（一）底层拖网对海床环境的破坏（二）人为改变沿岸区的自然环境1.砍伐红树林和改造盐沼滩2.采挖珊瑚礁：防止旅游业的恶性循环3.港工建设对生境的破坏二、人类活动对海洋自然环境的破坏自20世纪50年代以后，随着现代工农业的发展、沿海人口剧增和海上活动频繁（包括石油开采和过度的水产养殖），海洋对污染物的负荷大大超过海洋的自净能力。特别是在近岸内湾，污染物的大量积聚使环境大为恶化，很多生物群落遭到灭顶之灾。（三）污染四、全球气候变化对海洋生物多样性的潜在威胁全球变化指地球生态系统在自然和人为影响所导致的全球问题及其相互作用下变化的过程。全球变化包括全球气候变化、土地利用和覆盖的变化、全球人口增长、大气成分变化、生源物质生物地球化学循环的变化和生物多样性丧失等方面。这些变化既相互独立，又相互影响。（1）海洋环流和上升流的改变；（2）温室效应使北极和南大洋海冰生态系统迅速萎缩；（3）很多热带生物与极区生物一样，是在接近于温度最高极限的条件下生存，温度再升高可能将造成它们的死亡；（4）温室效应引起气候的变化将使高纬度地区降水增加，河水入海量随之增加，低纬度自然河流水量减少，这两种情况对河口区生态系统都有重要影响。（一）海洋水温上升的效应在十九世纪，全球海平面大约每年升高1～2mm，进入20世纪后，升高速率加快，据政府间气候变化专业组（IPCC）估计，现在每年上升速率比过去高出3～6倍，到2100年，每年上升速度将超过1～2cm。（二）海平面上升海平面上升可引起海岸生态系统向陆地后退，使沿岸生态系统（红树林、珊瑚礁、盐沼、河口、潮间带等）更易受台风、洪水、风暴潮的侵袭。海面上升最终可能淹没或部分淹没一些岛屿，消灭其中大部分物种。也有人提出，人类活动可能使一些物种因旧生境不适合而又没有新生境可迁移而趋于灭绝。但是，对于一个具有基因差异的不同种群的大洋广布物种，当全球环境发生变化时，又是形成新物种的时机。第三节保护海洋生物多样性的原则与途径一、保护现存海洋生物多样性（一）树立正确的生态观，停止继续损害海洋生物多样性的行为（1）树立与自然协调相处的观点（2）树立生态系统的整体观（3）树立可持续发展的观点保护生物多样性意味着保护现在和将来可以利用的生物资源。保护最大的物种多样性并不总是等于保护了一个生态系统中最有价值的部分，应在濒危物种、特有种的保护、挽救和关键生境的保护的基础上，同时也要注意还未受威胁的那些种及其组成的群落和生境的保护。采取有效措施制止海洋生物多样性继续受到人类活动的损害，包括：（1）禁止继续过度捕捞海产品和不合理的捕捞方法；（2）禁止不合理的海洋开发活动，避免海洋环境（特别是沿岸环境）继续恶化；（3）严格控制污染物的入海量，按照海洋自净能力接受陆地的各种污染物质；（4）防止过度养殖、优化养殖水域生态系统；（5）对引种持慎重态度和防止无意引种对当地物种的危害；（6）控制养殖种群的扩散，预防物种遗传多样性的丧失；（7）严格按照旅游资源负载能力，合理发展旅游业。自然保护区（NatureReserves）：通过立法以达到保护某种自然资源或具有特殊意义景观环境的特定区域。自然保护区的类型：⑴自然生态系统自然保护区；⑵野生生物自然保护区；⑶自然遗迹自然保护区。（二）建立自然保护区海洋自然保护区（marinenaturereserves）就是指以保护海洋为目的，在海域、岛屿和海岸带对选择的保护对象，依法划出一定的面积予以特殊保护和管理的区域。建立海洋自然保护区是保护海洋生物多样性的一项重要措施。建于1975年的澳大利亚大堡礁海洋公园是世界上最好的也是最大的海洋自然保护区，是地球上具有世界意义的自然地貌。1.什么叫海洋自然保护区建立自然保护区是一种动态的就地保护（insitupreservation）措施，是对海洋生物栖息环境的保护，保护物种的遗传多样性和保护物种继续进化的潜力，保证与大自然协同进化的一种保护措施，是一种动态型的保护，也是最有效的一种保护。2.建立海洋自然保护区的意义对保护海洋生物多样性具有重大的战略意义：（1）海洋自然保护区既能较完整地为人类保存一部分有代表性的海洋生态系统的天然“本底”；（2）海洋自然保护区是野生生物种的天然贮存库，能为大量物种提供栖息、生存和保持进化过程的良好条件，有效地保护生物物种多样性，尤其是保护珍稀、濒危的物种，以便人类可以持续利用。（3）海洋自然保护区能减