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生物多样性的分析方法范文

发布时间:2023-12-18 11:36:57

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生物多样性的分析方法

篇1

中图分类号:S718;Q16文献标识码:B文章编号:1671 - 3168(2012)01 - 0082 - 04

Biological Diversity Conservation Strategy of Development and

Construction Projects in Yunnan Province

HE Ping1, LU Hao2

(1。 Ecology Branch of Yunnan Forest Inventory and Planning Institute, Kunming 650031, China;

2。 Investment Project Evaluation Center, People's Government of Yunnan Province, Kunming 650021, China)

Abstract: The characteristics of biodiversity in Yunnan Province, as well as impacts of development and construction projects on biodiversity were introduced。 Problems on biodiversity conservation in the current development and construction projects i。e。, understanding is not in place, management is not clear, laws, regulations and standards are not perfect; the lack of professional assessment and monitoring institutions etc。 were analyzed。 Ccountermeasures such as awareness rising, straightening out relations, developing standards, sound system, raising funds and letting the whole society to participate in were proposed。

Key words: development and construction projects; biodiversity conservation; ecological environment; Yunnan Province

收稿日期:2011 - 11 - 23.

作者简介:和 平(1963 - ),女,工程师。主要从事水土保持方案设计、生态治理和管理工作。1总论

生物多样性是生物与环境形成的生物类群层次结构和功能的总和,包括遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性。遗传多样性导致物种多样性,物种多样性导致生物群落多样性,生物群落多样性与其依存的生境构成生态系统多样性,生态系统多样性组成景观多样性。

1.1云南省生物多样性特点

云南省地处中国西南边陲,植物区系处在泛北极植物区与古热带植物区的过渡地带,动物区系处在古北界与东洋界两大地理区过渡地带,生物物种种类和珍稀物种资源均居全国之首,生态系统类型多样而独特。不仅是我国物种资源、生态系统和景观类型最丰富的省份,也是我国生物多样性重要类群分布最集中,并具有国际意义的陆地生物多样性关键地区之一。生物多样性具有丰富性、独特性和脆弱性的特点。拥有一大批物种孑遗种、独特种和古老种,野生物种繁多,数量少,分布区域狭小,遇有自然灾害或人为破坏,很容易陷入濒危境地甚至绝灭,一旦灭绝则永远不可能恢复。

云南省属我国西部经济不发达,贫困面较大的边远地区。全省集“山区、民族、边疆和贫困”四位一体,目前仍处于全国发展的低层次,区域生物多样性衰减十分严重。

1.2开发建设项目特点

开发建设项目可分为线型开发建设项目和点型开发建设项目,建设类项目和建设生产类项目。线型开发建设项目布局跨度大,呈线状分布。点型开发建设项目布局相对集中,呈点状分布。建设类项目在基本建设竣工后,在运营期间基本没有开挖、取土(石、料)、弃土(石、渣)等扰动破坏地表植被的生产活动。建设类项目在建设期对项目区生物多样性影响较大,运营期间对项目区生物多样性影响逐渐减少并趋于稳定。建设生产类项目在基本建设竣工后,在运营期间仍然有开挖、取土(石、料)、弃土(石、渣)等扰动破坏地表植被的生产活动。建设生产类项目对项目区生物多样性的影响是一个持续的过程,根据生产性质不同,对项目区生物多样性的影响也不同,并持续到生产结束。

1.3开发建设项目对生物多样性的影响

生物多样性的丧失有自然因素和人为因素:①自然因素包括旧物种灭绝和新物种形成的自然进化过程,自然淘汰使大量物种灭绝。气候变暖、地质灾害等变化使物种生存环境发生较大变化,物种难以适应变异后的环境,造成物种退化或灭绝。②人为因素主要包括人口剧增和人为造成自然资源的高速消耗(森林植被滥砍乱伐,毁林开垦,过度樵采、采伐等),不断发展的农、林、渔业生产(不合理的开垦和耕作方式、散养放牧、林下采集等),栖息地生境的丧失、片断化、退化,不合理的开发建设活动,严重环境污染(水体污染、土壤污染、 空气污染),外来物种入侵,气候等。

开发建设项目对生物多样性的影响主要有以下几方面:①开发建设项目征占用土地改变了原有土地使用功能后,项目区原有生态系统多样性和景观多样性将发生改变。②开发建设项目进行表土剥离、土石方开挖等扰动后,原有地表稳定和植被将遭到较大破坏,地表抗蚀能力下降,在自然和外力作用下可能造成滑坡、坍塌等自然灾害,项目区生境将受到影响,原有生态平衡将发生改变。③施工中弃渣形成的松散土石堆积体结构松散,堆置不合理造成的水土流失不仅破坏项目区生态系统和景观多样性,还会殃及栖息地中的物种。④项目建设和运行中的噪声和环境污染等也可能危及项目区生物多样性。

林 业 调 查 规 划第37卷第1期

和 平,吕 浩:云南省开发建设项目生物多样性保护对策探讨

鉴于云南省经济建设现状和生物多样性特点,如何处理好开发建设项目与生物多样性保护的关系已成为急需解决的热点问题。

2开发建设项目生物多样性保护存在的问题

2.1认识不到位,管理不清晰

依据《森林和野生动物类型自然保护区管理办法》,在林业系统国家级自然保护区的开发建设项目,须编制开发建设项目对自然保护区生物多样性的影响评价报告,通过专家技术审查后,由林业主管部门下发允许建设的行政许可决定书。目前,保护区外开发建设项目的生物多样性保护刚刚启动,存在多行业、多部门、多渠道管理现象,各行业各部门仅从各自行政职能上进行生物多样性保护管理,行业之间、部门之间对生物多样性保护的认识有偏差,缺乏明确的职责分工。

2.2国家法律和行业标准不完善

我国对生物多样性的立法仅有《中华人民共和国自然保护区条例》,国家正在逐渐建立并完善生物多样性保护法律体系。针对云南生物物种资源保护的特点,云南省制定了30多项地方性法规、规章和政策。现阶段的法规、规章和政策中涉及生物多样性的条款模糊,参考范围和执行标准难以界定,尚不能支撑生物多样性保护工作,许多共性与关键的标准、规范等亟待解决。

2.3缺乏专业的评估和监测机构

云南省尚未建立生物多样性管理体系。目前,评估单位资格要求比较模糊,既无专业的生物多样性评估机构,也无专业的生物多样性监测机构,还无专业技术审查专家资源数据库。

3开发建设项目生物多样性保护对策

3.1提高认识,处理好开发建设与生物多样性保护的关系生物多样性是人类生存和社会可持续发展的战略性资源,是国民经济发展的基础。为了有效地保护自然保护区和44个县(市、区)生物多样性保护重点区域的遗传、生物物种和生态系统的多样性,需将生物多样性保护列入国民经济发展规划,开发建设须以资源的永续利用为前提,合理布局产业结构,避免开发建设项目造成环境超载现象,杜绝不符合产业政策的开发建设项目。走生态建设产业化、产业发展生态化的道路,大力发展绿色经济,在保护中开发,在开发中更好地保护。通过建立政府宏观调控和市场运行机制相结合的生物多样性保护体系,提高生物多样性保护实效。

3.2理顺关系,处理好专业管理与社会参与的关系

生物多样性保护不是某个部门、某个行业或某个地区的问题,而是全球性的问题。要做好生物多样性保护工作,首先需要进一步统一思想和认识,理顺涉及生物多样性保护的各行业和各部门的关系,确定生物多样性保护的主管部门,明确职责范围,落实部门分工。其次,建立政府部门之间的协调机制,通过各行业及其相关部门的联动,将被动保护变为主动保护。最后,根据开发建设项目地理位置和建设特点,不仅可以通过多部门、多领域、多专业相互渗透,还可利用与世界科学界、相关国际组织和非政府组织的合作与交流,集全世界的智慧和力量,不仅保护项目区域生物多样性和区域生态环境,也保护人类共同生存的地球。

3.3制定标准,规范开发建设项目生物多样性保护方法国家法律、法规和条例是生物多样性保护的法律依据,行业规范和标准是生物多样性保护的技术准则。尽快建立并完善开发建设项目生物多样性保护的政策体系、法律法规体系,地方性法规、规章和政策。以“中国生物多样性保护战略与行动计划”(2011~2030年)为行动指南,借鉴现有的生物多样性保护经验,探索适合云南特点的开发建设项目生物多样性保护的技术标准、规范和实施细则,为全面开展开发建设项目生物多样性保护奠定基础。

3.4健全体系,完善开发建设项目生物多样性影响的评价、监测和管理生物多样性保护是集生态系统、物种、遗传资源等为一体的综合性的系统工程。建立并规范开发建设项目生物多样性影响评价、监测和管理体系是开发建设项目生物多样性保护的关键。通过建立开发建设项目生物多样性保护管理体系,达到开发建设与生物多样性保护的可持续利用和惠益共享。

1) 项目立项前,对开发建设项目可能造成的生物多样性影响进行分析论证,确定开发建设项目对区域生物多样性的影响程度,以此作为开发建设项目可以立项的重要依据之一。

2)建立由多学科专家组成的生物多样性分析与社会发展咨询机制,通过联合专家组对开发建设项目可能造成的生物多样性影响进行审查论证,作出真实、可靠、科学的生物多样性综合评价结论,为政府决策提供科学依据。

3)规范开发建设项目生物多样性评价单位资格、个人上岗专业职称,建立并完善开发建设项目生物多样性评价程序、评价标准、验收标准。

4)规范开发建设项目生物多样性保护报告的篇(章)提纲,以及生物多样性保护分析报告的调查方法、评价方法、评价内容、评价范围、评价重点等,真实反映项目建设区域生物多样性现状,预测开发建设项目对区域生物多样性的影响,识别主要威胁因子,以就地保护为主,迁地保护为辅,制定科学而具有可操作性的生物多样性保护对策。并从生物多样性保护的角度,为政府部门决策开发建设项目是否立项建设提供参考意见。

5)建立生物多样性监测系统。设立专业监测机构,制定监测标准,确定监测内容、监测时段、监测空间、监测范围。在项目开工前,监测项目区域生物多样性背景值;在项目建设中,追踪纪录生物多样性的动态变化情况,掌握生物多样性保护措施的实施情况和效果,根据需要调整和完善保护措施,将工程建设对区域生物多样性的影响降到最低点;在项目运行期,了解专项生物多样性保护对策的实施效果。

6)依法行政是加强生物多样性保护的有效手段和必然要求。充分利用地方政府的作用,健全执法机构,依法行政,明确职能,落实分工,统一监督管理。完善生物多样性管理机制,探索科学、适用的生物多样性保护管理模式。

3.5多方筹资,确保开发建设项目与生物多样性保护措施共赢资金筹措是实现生物多样性保护的基本保障,可采取多渠道融资,探索生物多样性保护补偿机制,通过制度化、规范化的生态补偿体系,把生物多样性保护与生物资源管理融为一体,吸引企业资金和社会资金投入。开发建设项目生物多样性保护费用均应在基本建设投资费用中计列。生物多样性保护措施资金须与主体工程建设资金同时调拨,才能确保生物多样性保护措施与主体工程同时设计、同时施工、同时发挥效益,达到开发建设与生物多样性保护共赢的效果。

3.6加强宣传,提高全民生物多样性保护意识

国民素质直接关系到生物多样性保护的效果,须在大力提高国民素质的同时,强化公众的生态环境意识。充分发挥新闻媒体的宣传作用,持之以恒地开展生物多样性保护的文化教育、法律法规宣传。建立公众参与制度,加大社会舆论监督作用,鼓励公众自觉参与生物多样性保护和监督,从日常生活做起,保护生态环境。

4结语

云南省属我国西部经济不发达,区域生物多样性衰减十分严重的地区。根据经济现状和生物多样性特点,云南省提出了“生态立省、环境优先”的战略部署,明确了开发建设须以资源的永续利用为前提,在保护中开发,在开发中保护,实现开发建设与生物多样性保护的协调和可持续发展。“十二五”期间建设中国面向西南开放的重要桥头堡,为云南省打造具有内陆特点的开放型经济提供了历史机遇,也带来了严峻生态挑战。

开发建设必将对项目区生物多样性造成一定影响和破坏。开发建设项目生物多样性保护不仅需要单学科支撑,更需要多学科渗透;不仅需要完善的管理体系,更需要专业的机构;不仅需要政府给力,更需要民众参与。如何处理好开发建设项目与生物多样性保护的关系,做到事前评估论证,事中监测保护,事后验收总结,将开发建设项目对生物多样性的影响降到最低,使生物多样性在“十二五”期间经济社会发展的机遇中发挥重要作用,将是云南可持续发展战略中需要研究和解决的重要课题。

参考文献:

[1]2010国际生物多样性年云南行动腾冲纲领[Z].2010.

[2]任治忠.云南环境保护主要问题及对策研究[J].地理科学进展,2011(5):563 - 568.

[3]黄国勇.泉州市生物多样性性保护工程建设对策[J].中国生态农业学报,2002(4):105 - 106.

[4]滇西北生物多样性保护联席会议.滇西北生物多样性保护规划纲要(2008-2020)[Z].

篇2

关键词: 微生物多样性;变性梯度凝胶电泳(DGGE);16S rDNA

Key words: microbial diversity;denaturing gradient gel electrophoresis (DGGE);16S rDNA

中图分类号:Q938.8 文献标识码:A 文章编号:1006-4311(2014)19-0305-02

1 湖泊水体系微生物生态学

1.1 湖泊水体系微生物多样性 ①藻类,常见的藻类约56个属138个种,包括:硅藻、裸藻、金藻、甲藻、小球藻属,栅列藻属,以及蓝细菌等。②细菌,在被研究水体中BOD符合负荷值比较低、维持好氧状态的富营养话水体中,常见的优势菌群有芽孢杆菌属、假单胞菌属、产甲烷菌属、光和细菌属、硫酸盐还原菌等。③原生动物及微型后生动物,富营养化水体中常见固着型纤毛虫、鞭虫、甲壳类、摇蚊幼虫等。

1.2 湖泊水体系微生物间的相互关系 位于食物链中的各种生物与其生存环境间通过一系列的能量和物质的转移与循环保持着相互依存的稳定关系,即生态平衡。但当湖泊水体系中大量累积N、P等营养元素时,生态系统的平衡就被破坏,主要表现为藻类通过大量繁殖,数量明显增多,进而导致水体透明度下降和臭阈值增加。经过反复试验验证,向湖泊水体系中投加复合细菌能与原有水体中微生物形成共生增殖关系,从而使藻类优势种群无法形成,起到了强化水体生物自净能力,恢复湖泊生态平衡的作用。

2 微生物多样性分析的常用方法

2.1 水体微生物多样性的传统研究方法 水体微生物多样性的传统研究方法是先将被检测水体样品中的微生物进行分离培养,经过纯培养后获得纯菌株,再研究纯菌株的特征及细胞性质,最后总结特性。但由于微生物形态简单,个体较小,仅依靠外观形态观察无法获得太多信息,且自然界中大多数微生物无法依靠纯培养分离,也不能精确鉴定分离物,进而揭示分离物间的系统发育关系。

2.2 分子生物学技术 应用分子生物学技术研究水体微生物生态学,能够在一定程度上避免微生物多样性丢失及种群构成变化等问题的发生,有利于被研究水体微生物中新的菌株、新菌种的发现,进一步提高对环境微生物多样性的认知水平。

3 应用PCR-DGGE技术进行水体微生物多样性检测的原理、步骤和主要优缺点

3.1 应用PCR-DGGE技术进行水体微生物多样性检测的原理 本论文拟采用基于凝胶中不同DN段电泳迁移率差异的变性梯度凝胶电泳DGGE技术分离被研究水体系微生物的DNA。

如图1将尿素和甲酰胺等DNA变性剂添加到聚丙烯酰胺凝胶中,使溶液呈现线性的变性剂浓度梯度变化。在电泳过程中水体微生物的DNA双链分子在变性凝胶中逐步进行解链,形成解链区域,此接连区域的形成增大了DNA分子的迁移阻力。当到达一定变性剂浓度,水体微生物的DNA分子在变性凝胶中的解链程度恰好合适,DNA分子所受到的迁移阻力与周围电场力互相平衡时,DNA分子便停留在该变性浓度的聚丙烯酰胺凝胶中。DNA双链分子由于碱基排列顺序不一样解链区域及解链行为也不相同,导致虽然处于同种变性凝胶电泳环境中,其迁移行为也不一致,因此可以在其周围电场作用下得到分离。

为了提高被研究水体样品中微生物多样性的检验精确度和检出率,能够更好的反映被检测水体微生物的实际情况,彻底分离DN段,在PCR扩增过程时将GC发夹结构添加到正向引物的5'端,使其在PCR过程中,通过扩增连接到目的DNA双链分子片段的一端上[1],使其在含有变性剂的电泳凝胶中难以完全解链而形成DNA单链。由于单链DNA在DGGE凝胶中的电泳行为完全取决于DNA的分子大小,而与DNA的碱基排列顺序无关,因此DGGE电泳无法将其完全分离。因此,可以说只要将检测过程中的电泳条件设置合适且其满足条件足够细致,哪怕仅有一个碱基区别的DN段也可以被区分。

应用PCR-DGGE技术在水体微生物多样性研究中具有以下优点:检测极限低;检测速度快;检测费用低;结果有较强的客观性;能够针对多个样品及多种微生物进行同时检测;可以结合其他检测方法提高检测质量。

3.2 PCR-DGGE技术分析微生物多样性的主要实施步骤:①环境样品微生物DNA的提取;②环境样品微生物DNA的纯化;③Touch-down PCR[2];④GC发夹;⑤染色和测序。

3.3 PCR-DGGE技术分析研究水体系微生物多样性的局限性 如同任何检测分析技术一样,PCR-DGGE技术分析微生物多样性也存在一定的局限性,其局限性主要表现在如下几个方面:①存在DN段检测的最理想长度一般在200~500bp之间,所以能够提供的生物系统发育信息具有局限性[3]。②在湖泊水体系微生物多样性检测中,由于被研究水体样品中个别种类的微生物16S rDNA在复制时的异质性问题及异源核酸双链分子的检出影响,会导致检测结果偏离真实值略高。③DN段扩增后的PCR产物由于受到具有不同序列的DNA共迁移问题的影响,DGGE电泳图谱中可能出现同一条带中含有不同种类的微生物,这将导致对湖泊水体环境微生物的多样性估计偏低。同时受到电泳条件的影响,也不能保证具有序列差异的DN段完全分离。④无法还原被研究水体中微生物在生活环境中的真实图景,也无法提供微生物数量、群落新陈代谢活性和基因水平等研究信息,需要进一步结合微电极测量或荧光原位杂交等其他技术方法对被研究水体系中的微生物进行更详尽地群落的复杂性分析。⑤DGGE凝胶电泳技术虽然可以检测到占有超过全部研究水体系的整个群落微生物数量1%的优势菌群的存在,但仍无法将被研究水体样品中环境微生物群落的复杂性完整地体现出来。对于以上技术方法中存在的检测缺陷,可以从改善PCR扩增及DGGE电泳条件着手;同时将与其他传统的技术检测方法与DGGE电泳技术进行有机的结合、相互补充,这样将被研究水体系微生物群落的代谢、数量、结构和功能等情况的动态变化更贴近实际地反映出来,并进一步将原位生理等环境中微生物的多样性信息进行表达,从而不断提高分析微生物生态学的研究水平。

4 总结

本文拟使用PCR-DGGE分子生物技术分析研究水体微生物群落多样性,使用该方法的研究较少目前仍然没有明确出一种具体的、行之有效的方法来对微生物群落多样性研究进行实验,实验的后续性研究拟从传统培养方法上对各种菌体进行更全面的研究,进而将分子生物技术在水体微生物群落多样性上建立起一套快捷、可靠的分析方法,在对水体微生物处理以及富营养化水体的治理研究中起到相应的作用。

参考文献:

篇3

2生物多样性影响评价基本内涵与主要内容

2.1基本内涵

生物多样性保护是生态和环境保护的核心内容之一,而环境影响评价是从源头保护生物多样性的重要途径。农业规划环评中生物多样性影响评价的基本内涵就是:农业规划实施对规划区域的遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性可能带来的影响进行分析、预测与评估,提出避免、预防或减轻不良影响的对策和措施,建立监测机制并跟踪评价,持续改进达到保护目的。

2.2主要内容

农业规划生物多样性影响评价的主要内容有4方面:

(1)分析预测规划实施可能会影响到实施区域生物多样性的哪些方面。关于生物多样性影响评价的分析尺度,目前比较公认的是遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。随着景观生态学的发展,将景观生物多样性纳入生物多样性保护的层次;

(2)对影响可能造成的后果加以评价包括短期影响、长期影响、直接影响、间接影响、累积影响等,影响是否有利,是否可恢复等。

(3)针对生物多样性各层次的影响,需要采取哪些预防和保护措施;

(4)建立长期监测生物多样性的机制,跟踪和预测生物多样性的变化趋势。

3农业规划环境影响评价中生物多样性影响评价基本程序

根据农业规划环评中生物多样性影响评价的基本内涵,其基本程序包括规划分析、现状调查与分析、影响要素识别、影响预测与评价、预防和保护措施、监测与跟踪评价等。

3.1规划分析

规划分析首先是规划的协调性分析,规划协调性分析可以帮助了解规划政策背景[6],分析规划与相关政策法规的一致性、与产业政策的符合性、与国家及地方有关规划的符合性,同时避免不同部门、不同层次间规划缺少衔接以及冲突[7]。包括外部协调性分析和内部协调性分析。外部协调性主要是分析规划目标的合理性与限制性,内部协调性是分析规划界定的主要内容之间是否存在冲突等。其次是分析规划的有关内容,包括规划的编制背景、规划的目标、规划的对象、规划的具体内容、实施方案、实施范围、实施期限等。第三是分析规划的不确定性[8]。各级政府和部门编制的规划其协调与衔接状况对规划的实施具有不确定性、规划本身的远期不确定性、规划的具体项目的不确定性、污染物排放量的不确定性等。

3.2现状调查与分析

根据生物多样性的层次及保护需要,调查农业规划实施区域生物多样性历史演替过程和现状。重点调查分析以下区域的生物多样性:(1)具有生态学意义的保护目标;(2)具有美学意义的保护目标;(3)具有科学文化意义的保护目标;(4)具有经济价值的保护目标;(5)重要生态功能区和具有社会安全意义的保护目标;(6)生态脆弱区;(7)人类建立的各种具有生态环境保护意义的对象等[9]。

3.3影响识别、预测与评估

生物多样性影响识别是在分析农业规划目标及总体方案的基础上,通过一定方法找出农业规划所确定的某个项目或活动对生物多样性影响的各种变化指标,说明生物多样性影响的性质、程度及可能的影响范围。影响识别主要包括以下3方面:(1)影响主体识别。识别农业规划的目标、指标和总体方案及其执行主体,主要是可能给生物多样性带来影响的农业规划活动等具体的规划实施内容以及这些规划实施内容具体的执行主体。(2)影响受体识别。识别规划区域内主要的生物多样性资源:包括遗传多样性与重要农业种质资源、物种与生境多样性、生态系统多样性,如自然保护区、风景名胜区、湿地、农田、水土流失重点治理区等的组成结构、面积和分布等;景观多样性,包括景观类型多样性、斑块多样性、景观异质性和稳定性等。特别应了解该区域农业生产活动的历史与现状、是否产生过或者现在仍然存在一些严重的生态问题,因为这些生态问题往往与生物多样性直接相关。(3)影响效应识别。识别主体(农业规划)与受体(生物多样性)的相互关系,确定农业规划对生物多样性的显著影响及关键影响因子。对生物多样性影响的强度,关注影响发生的背景。影响强度包括影响范围、影响过程和影响性质(包括有利/不利、可逆/不可逆);影响发生的背景包括产生地点、影响时间以及受影响者的具体情况。在上述影响识别的基础上,结合规划的总体目标及在不同的阶段或期限予以实施的情况,预测规划实施的不同阶段或期限可能造成的生物多样性影响并进行评估。

3.4预防措施与保护方案

由于农业规划实施范围较大,具有宏观性,规划环境影响评价的生物多样性保护也需从大的范围和宏观上进行把握。制定具体的预防措施和保护方案,应依次按照预防措施、最小化措施、减量化措施、修复补救措施、重建措施序列原则进行[9]。物种及其生境(栖息地)是各层次生物多样性表现形式和基础,对于重要物种的保护要以就地保护为主,迁地保护为辅。物种与其生境具有不可分割的联系,保护原生境及其里面的生物资源是保护生物多样性及其资源永存的最符合自然规律的手段,也是“生态系统方法”的基本原理之一。迁地保护措施也很重要,但它是在原生境遭到严重破坏和就地保护已经不可靠的情况下的辅助手段。

3.5监测与跟踪评价

由于生物多样性影响的表现具有滞后性特点,应建立长期监测机制,对生物多样性保护目标动态变化进行跟踪监测,分析生物多样性变化的趋势,预防可能产生不良影响的因素,及时调整保护措施,确保生物多样性保护的有效性。

4农区生物多样性影响评价层次及特点

农业是一种直接利用生物多样性的产业,包括直接利用生物多样性的资源材料以及模拟生态系统的初级生产(植物种植业)和次级生产(动物养殖业)等全部生产过程;而且还包括进一步利用生态系统中的有机物腐解过程使之转化为农业经济作物(食用菌养殖、微生物造肥、生产沼气等)。考虑到农业规划主要是在农区实施,这里的农区不是仅局限于种植业区域的“小农区”,是包括农牧渔业生产活动范围的“大农区”,因此,就农区和农业而言,生物多样性可分为农区遗传多样性、农区物种及生境多样性、农区生态系统多样性、农区景观多样性、农业产业结构多样性几个尺度水平[10-11]。

4.1农区遗传多样性影响评价特点

遗传多样性是生物多样性的基本组成部分,是物种多样性和生态系统多样性的基础。它通常被认为是种内不同群体之间和一个群体内不同个体之间的遗传变异总和。遗传多样性是以物种为载体表现的,可以从形态特征、生理特征、细胞学特征、基因位点及DNA序列等不同方面来体现。农区遗传多样性影响评价应主要关注:

(1)农业活动使得生境破碎、消失引起物种种群缩小、消失导致遗传多样性丧失;

(2)外来物种入侵排挤当地种,使得遗传多样性丧失;

(3)农业新品种发展项目,对遗传多样性产生的影响;

(4)转基因作物可能引起的遗传多样性的变化及丧失[12]。由于受科学研究的限制,在现实中只对少量的物种进行过比较全面的遗传多样性研究,在遗传多样性层次评估生物多样性影响目前还不具有普遍意义。在环评工作中,建议把遗传多样性影响评价的内容与物种多样性、生态多样性影响评价融合在一起描述,更易于操作。

4.2农区物种及生境多样性影响评价特点

在我国几千年的农业栽培和养殖实践过程中,培育了大量食用与经济性能优良的作物、果树、家禽、家畜。我国栽培作物种和亚种有600多个,其中已知约237种为我国自古以来的土生栽培种,位居世界前列,被认为是世界三大农业起源中心之一。其中粮食作物30多种,蔬菜200多种,牧草与饲料作物约400多种。果树约300种,茶品种600多个,桑有15个种,共1000多个品种。家养动物品种和类群包括特种经济动物和家养昆虫在内,品种和类群有2000多个。除了农业经济物种外,在农田、湖泊与河流等湿地生态系统及荒山草坡生态系统中还有大量野生动植物物种和类群。稻田中野生动物主要以两栖类、爬行类动物和某些鸟类为主;重要杂草约有200多种。旱地生态系统中也生长着丰富的农作物伴生物种,如有记录的农田杂草有73科、560多种,对农作物有害的动物与昆虫约1300多种,天敌生物近2000种,其中仅棉田的重要天敌蜘蛛就有21科、89属、205种[11]。这些构成了我国农区物种及生境多样性。在环评实际工作中,对农业规划实施区域内的物种及生境的全部评价是不现实的,也不符合农业规划环评宏观性的特点。在满足农区生物多样性保护要求下,物种及生境多样性影响评价应针对区域关键物种及生境进行重点评价。

(1)保护物种。被国际、国家、地方、部门或保护组织明确列入保护名录的物种。主要评价保护物种分布状态、种群结构及现存数量、保护级别、濒危程度、生境特点、对环境的敏感程度、农业规划实施对保护物种的影响程度、就地保护和迁地保。护实施的可行性等;

(2)地方特有种。其分布范围狭窄、生境条件苛刻,当分布的区域环境改变,有可能造成这些物种灭绝。主要评价特有种的特有性(国际特有、国家特有、地方特有、区域特有)、濒危程度、生境特殊性、受影响程度、就地保护和迁地保护实施的难易程度等;

(3)重要的农业种质资源。是我国农业生产活动的基础,关注其受保护的状态,受影响程度,入库保存情况;

(4)栽培和家养生物的野生近缘种和野生类型。起源于我国的栽培作物不仅种类多,而且具有野生近缘种的也多,它们是农业生物多样性的宝贵遗传资源;家养生物的野生型是潜在进行品种改良的重要遗传资源。这些遗传资源的价值难以估量,在评价中应重点确认这些物种的存在、数量、生境条件、濒危程度、受影响和潜在影响程度、保护措施等;

(5)其他物种,规划实施区域受到较多关注的物种,具有文化及文物特点的物种等。

4.3农区生态系统多样性影响评价特点

我国农区生态系统按其基本类型可以分为6类:农田(水田与旱地)生态系统、种植园(水果、干果、蔬菜、茶叶、桑、药材、花卉和其他特殊经济作物)生态系统、草原与草地生态系统、水产水域生态系统(陆地水域和海洋水域,与湿地生态系统基本类同)、集约化养殖场系统和农区边际土地生态系统[11]。农业规划实施不确定性的特征,在对农区生态系统多样性影响的质(影响性质、影响类型、影响因素)和量(影响程度、时空规律、发生概率)上有更多不确定性。农区生态系统多样性影响评价主要是:

(1)生态系统类型结构和功能完整性;

(2)生态系统的脆弱性和整体变化趋势;

(3)生态系统的服务功能及生态承载力;

(4)农业规划实施可能的影响方式、范围、强度和持续时间;

(5)受影响强度、范围和持续时间,影响的结果是否有利、是否可逆;

(6)生态系统抗干扰的能力、恢复能力和生态系统的功能维系;

(7)预防与保护措施实施的可行性。

4.4农区景观多样性影响评价特点

景观多样性是继遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性被提出的生物多样性研究的第四个主要层次。这4个层次之间的关系依次为遗传多样性产生了物种的多样性,物种多样性与生境多样性构成了生态系统的多样性,多样性的生态系统聚合并相互作用又构成了景观的多样性。农区景观范围多指大农业或是整个农业区域,因此对具有战略定位的农业规划进行景观多样性影响评价是非常重要的。农业规划实施对农区景观多样性影响,主要关注(1)对景观类型多样性影响,景观类型的分布面积和空间结构等发生明显变化、影响强度、指标物种濒危程度、变化是否可恢复;(2)对景观斑块多样性影响,镶嵌地块间生境的异质性、连通性是影响生物多样性的重要因素。农区残存的非农作性生境,包括农田边际土地、岛状野生生境、灌木带、林地、水塘、沟渠、荒地和休耕地等受影响的程度,这些生境破碎化程度,影响强度是否可逆;(3)对景观格局多样性影响,地块内物种的异质性和共生性影响物种多样性丰富程度。农业活动方式变化、人为干扰强度、外源性物质流入(农用化学品等)、外源性遗传物质入侵(转基因种植、外来物种入侵等)的影响。

4.5农业产业结构多样性评价特点

篇4

1 城市绿化建设中保护生物多样性的必要性

随着社会的不断发展,城市化进程的不断加快,越来越多的企业开始进行工业的发展,随之而来的问题,就是对于环境问题的增加。对于国内国外而言,都会面临着一个重要的制约经济因素,那就是生态环境因素,因为不论国内还是国外,在进行经济和城市发展过程中,不可避免的会浪费和破坏生态资料。而且,在以往城市发展建设过程中,总是忽略生态保护的重要意义,过分重视经济发展,使得当人们意识到生态资源保护重要性的时候,已经为时已晚。如今,随着经济进一步的发展,虽然已经对于生态资料保护和节约问题得到了重视,但是,在实际发展过程中,仍然每天保持着一定数量的物种灭绝,还是对生态环境造成了严重的破坏。所以,面对如今各国所遇到的生态资料破坏和生态物种灭绝的严峻形势,人们已经开始充分认识到城市绿化建设的重要性,而且在城市绿化建设中也开始广泛使用增加生物多样化的方法。

大多数城市在进行绿化建设的时候,通常会采取单一的绿色植物进行种植,基本不会与现代生活进行结合,事实上,生物多样性是促进城市绿化的重要基础。城市绿化应该坚持以自然生产力为中心的原则,应该和城市的发展有机结合起来。绿色建设中对于生物多样性的增加,是人类生存和发展的潜在绿色资源,它能够有效地促进物质循环、净化空气,保存土壤和水的品质,以确保生物基因库的完整,这是一种宝贵的自然资源。而且,增加生物多样性,还能够帮助城市恢复和发展以往被破坏的生态环境,所以,增加生物多样性是城市绿化建设必不可少的一个过程,也是非常重要的一个绿化过程。

2 城市绿化建设过程中增加生物多样性的方法

2.1 加强对生物多样性以及城市绿化的认识

事实上,现在的城市绿化建设仍然缺乏对于绿化建设的理解,只有掌握和理解城市绿化建设的历史和地理之间的联系,才能够在城市绿化建设中增加生物多样性。在城市绿化建设的过程中将绿草全部清除,这种方式未尝不是对生物物种多样性的破坏,不可小看物种对于城市绿化建设的价值,因此,需要从不同层次的生物多样性中了解到对于城市绿化有所帮助的部分。

2.2 保护和发展城市生态结构

在一个地域之中,所有物种都能够形成一个群落,所以,对于城市而言,物种群落是一个比较完整的结构,城市绿化建设中应尽量选择物种适应的环境,并提高物种分布区域,使绿色网络体系更加完善。在进行城市绿化建设之前,对城市的整体结构进行分析和了解,使得在进行绿色建设同时丰富物种的多样性。同时,还需要加强城市物种结构的稳定性和自我恢复能力,只有这样,才能将绿化建设所造成的危害降到最低。与此同时,城市绿化薄弱的地方,需要通过合理规划和引进新物种的宏观层面上,进行生态造林。例如,城市的绿化建设,不仅要考虑到增加生物物种的多样性,对于动物的多样性,也应该考虑到其中。而且在进行城市绿化建设设计的过程中,不应该只是专注于垂直结构的设计,还应该形成绿色建设的水平结构设计,这样做的方法,能够为生物物种的多样性提供良好的生存空间,有利于生态系统的稳定。

2.3 进一步完善的方法

虽然,在城市绿化建设中增加生物多样性有利于城市的绿化和生态保护,但是,对于增加生物多样性的方法而言,并不是人为的进行搭配就能够实现的。如今,城市绿色建设中主要以人工栽培的方式为主,因此,生物多样性不能等同于物种多样性。要考虑他们是否能够结合在一起,从而实现绿色网络结构的整合。由于,人工种植存在不稳定的客观因素,所以必须在保护开发过程中充分利用现有的生态多样性,这将会节省大量的人力和财力,达到意想不到的效果。在城市绿化建设中增加生物多样性,能够保持生物多样性对于城市的绿化效果,并且建立良好的生态结构。

总之,在进行城市绿化建设中,如果只是单纯重视种植植物种类的增加,而没有充分认识到生物物种生态环境适应性和特性的重要性,也是不能够起到相应的生态改善作用的。

参考文献

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Biopersity Function Evaluation of the Hengshui Lake Wetland

ZHANG Xue-zhi

(Hengshui Bureau for Hydrology and Water Resources Survey of HebEi Province,Hengshui 053000,China)

Abstract: The Hengshui Lake wetland,located in the hinterland of North China Plain,is a bio-intensive wetland in the North Temperate Zone,an intersection area for the different migratory birds,and the best habitat in North China Plain for many rare and precious birds.According to the survey data of the wetland biopersity,this study conducted a persity function evaluation on species persities and ecosystem persities in the wetland.According to the wetland biopersity criteria,the Hengshui Lake wetland biopersity is at a general level.Biopersity function evaluation of the wetland we can provide scientific basis for the wetland protection.

Key words: biopersity;persity function evaluation;wetland protection;the Hengshui Lake wetland

1 衡水湖湿地属性

按照国际湿地公约的湿地分类[1],衡水湖湿地主要为湖泊湿地、沼泽湿地、水体沼泽化湿地、盐沼湿地、河流湿地和渠道湿地等。其中湖泊湿地、沼泽湿地是湿地的主体,类型与面积占据主要地位。其他类型湿地居次要地位。此外,还有少量人工湿地如沟渠、养鱼池等。各种类型湿地关系十分密切,它们相互依存,共同构成衡水湖湿地生态系统。任一类型湿地的退化都将对衡水湖湿地的生态与环境功能产生巨大的影响[2-4]。

1.1 生物多样性保护层次

衡水湖具有非常重要的湿地生态服务功能,是北温带野生动植物聚集地和候鸟南北迁徙不同路线的交汇处,这里有植物370种,鸟类286种,鱼类26种,昆虫194种,两栖爬行类17种,哺乳类17种,生物多样性非常丰富。

保护生物多样性和生态系统功能的完整性与保护珍稀动植物有着同等重要的意义。许多物种虽然未被列入国内外各种动植物保护名录,但其或为重点保护珍稀鸟类提供栖息地和繁殖地,或直接(间接)为这些珍稀鸟类提供食物,共同构成适宜的鸟类生境。所以保护这些物种,保护生物多样性对于珍稀鸟类的保护也是至关重要的。同时,保护生物多样性也就是保护湿地这一天然物种基因库,以利于我们子孙后代对物种资源的可持续利用,对人类生存和生活也都具有重要的现实和潜在的意义[5]。

1.2 湿地保护类型

湿地是位于陆生生态系统和水生生态系统之间的过渡性地带,在土壤浸泡在水中的特定环境下,生长着很多湿地的特征植物。湿地广泛分布于世界各地,拥有众多野生动植物资源,是重要的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙离不开湿地,因此湿地被称为“鸟类的乐园”。湿地强大的生态净化作用,因而又有“地球之肾”的美名。根据《自然保护区类型与级别划分原则》(GB/T 14529-93),衡水湖国家级自然保护区属于自然生态系统类的湿地类型自然保护区[6]。从生态系统特征上看属于以华北内陆淡水湿地生态系统为主的平原复合湿地生态系统。

2 湿地生物多样性功能评价方法

生物多样性的3个主要层次是物种多样性、基因多样性和生态系统多样性。这是组建生物多样性的3个基本层次。基因多样性代表生物种群之内和种群之间的遗传结构的变异。每一个物种包括由若干个体组成的若干种群。各个种群由于突变、自然选择或其他原因,往往在遗传上不同。因此,某些种群具有在另一些种群中没有的基因突变,或者在一个种群中很稀少的等位基因可能在另一个种群中出现很多。在同一个种群之内也有基因多样性,在一个种群中某些个体常常具有基因突变。生态系统多样性既存在于生态系统之间,也存在于一个生态系统之内。总之,物种多样性是生物多样性最直观的体现,是生物多样性概念的中心。基因多样性是生物多样性的内在形式,一个物种就是一个独特的基因库,可以说每一个物种就是基因多样性的载体;生态系统的多样性是生物多样性的外在形式,保护生物的多样性,最有效的形式是保护生态系统的多样性[7-9]。

作为水陆相兼的生态系统,湿地的独特生境使它同时兼具丰富的陆生与水生动物植物资源,对于保护物种,维持生物多样性具有难以替代的生态价值。湿地生物多样性是所有湿地生物种种内遗传变异和它们生存环境的总称,包括所有不同种类的动物、植物、微生物及其所拥有的基因和它们与环境所组成的生态系统[12]。

物种多样性是群落生物组成结构的重要指标,它不仅可以反映群落组织化水平,而且可以通过结构与功能的关系间接反映群落功能的特征。

在湿地生态系统评价方法的基础上,结合生物多样性的理论和实践,将物种多样性和生物多样性作为一级指标,下设二级、三级亚指标,建立可操作性较强的湿地生物多样性评价指标体系[13],见表1。

人类威胁程度分值

对资源保护部构成威胁5保护区与未开发生境毗邻5

资源的有效保护受到一定的威胁3保护区周边尚有未开发生境3

资源的有效保护受到较大的威胁1保护区被已开发的区域环绕1

根据湿地生物多样性现状调查结果,对照以上赋值逐项打分,将所得分数累加即得到该湿地生物多样性评价总分值。计算公式为:

R=∑3i=1Ai+∑3j=1Bj(1)

式中:R-湿地生物多样性总分值;A-物种多样性分值;i-物种多样性评价项目数;B-生态系统多样性分值;j-生物多样性评价项目。

根据R值的高低,将湿地生物多样性划分为5级,见表8。转贴于  3 衡水湖生物多样性评价

衡水湖是华北平原上第一个内陆淡水湖国家级自然保护区,同时也是华北平原唯一保持沼泽、水域、滩涂、草甸和森林等完整湿地生态系统的自然保护区[14]。丰富的生物资源是衡水湖的支柱。这里有绿藻、蓝绿藻和硅藻等在内的201种浮游植物、平均密度达到了4 000个/L,浮游动物174种、平均密度达到了4 000个/L;这里有芦苇等挺水植物,藕、睡莲属等漂浮有叶植物,眼子菜属、黑藻属等深水植物;这里有两栖纲、爬行纲、哺乳纲野生动物共30多种。所以,衡水湖被称作“物种基因库”。

根据调查结果,衡水湖湿地有维管植物366种,鸟类286种,分别占河北省物种总数的42.2%和57.2%。维管束植物有国家三级重点保护植物野大豆;鸟类有国家一级重点保护的7种,有黑鹳、东方白鹤、丹顶鹤、白鹤、金雕、白肩雕、大鸨。生物多样性评价结果为:

物种多度:A1=A11+A12=7.5+10=17.5

物种丰度:A2=A21+A22=10+7.5=17.5

物种稀有性:A3=A31+A32=2+4=6

则物种多样性为:

A=∑3i=1Ai=17.5+17.5+6=41

衡水湖湿地大多数植物属于世界广布种;在调查的鸟类中,广布种占总数的23.1%,古北种占种数的68.9%,东洋种占8.0%。衡水湖为沼泽芦苇香蒲生态系统,在华北属常见生境类型;生态系统的组成结构简单、类型单一。衡水湖受人类影响因素较多,对湿地内水体、生物等资源影响较大;湿地周围为村镇和农田,没有未被开发的区域。生态系统多样性评价结果如下。

生态系统多样性地区分布:

B1=B11+B12=4+4=8

生态系统多样性生境类型:

B2=B21+B22=2+6=8

生态系统多样性人类威胁评分:

B3=B31+B32=1+1=2

则生态系统多样性为:

B=∑3i=1Bi=8+8+2=18

湿地生物多样性评价总分为:

R=∑3i=1Ai+∑3j=1Bj=41+18=59

按照湿地生物多样性评分标准,衡水湖湿地生物多样性功能进行评价,评价结果为:物种多样性为41分,生物系统多样性为18分,衡水湖湿地生物多样性处于一般水平[15]。从分析结果可以看出,衡水湖湿地物种多样性占优势,而生态系统多样性占劣势,生态环境受人类活动影响因素较大。

4 结论

利用衡水湖生物多样性资料,对衡水湖生物多样性功能进行评价。分别对物种多度、物种丰度和物种稀有性进行分析,计算出物种多样性;对生态系统多样性地区分布、生态系统多样性生境类型和生态系统多样性人类威胁等指标分析,计算出生态系统多样性指标。按照湿地生物多样性评分标准,衡水湖湿地生物多样性处于一般水平。生物多样性是自然生态系统生产和生态服务的基础和源泉。生物多样性可提供多方位的服务。人类历史上大约有3 000种植物被用作食物,估计有75 000种植物可作食用。人类就是依赖这些植物得以繁衍。生物技术是以现有生物多样性为物质基础的工作,在解决粮食短缺、人类健康、维护生物物种和环境等诸多社会经济重大问题中将发挥重要作用,将成为21世纪国民经济的支柱产业。

参考文献

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[6] GB/T 14529-93,自然保护区类型与级别划分原则[S].(GB/T 14529-93,The Types and levels Principle of Nature Reserve [S].(in Chinese))

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中图分类号:S717.1+2;S718.57;Q346+.5(266) 文献标识码:A 文章编号:0439-8114(2013)10-2347-05

热带雨林是一个重要的生物多样性中心[1]。现在人们日益重视生物多样性的保护,并在这方面进行了许多探讨,其中对山地雨林和低地雨林的研究已有不少报道[2-9]。海南省吊罗山国家森林公园是我国重要的热带森林分布区之一,这里的热带雨林属于我国热带地区发育最盛、最接近赤道热带雨林的植被类型,是我国稀有的热带森林生态系统类型之一,也是我国热带雨林的典型代表[10]。生物多样性是现代生态学研究的热点之一[11];在景观生态学或群落生态学里,现有物种多样性时空变化的研究方法主要集中在各群落物种多样性的测度上,这种测度的结果反映在空间尺度上一般是以离散的形式来表示,而如何反映物种多样性在空间的连续变化迄今仍缺乏有效的方法与技术[12]。

在过去的40年里,世界上40%的热带雨林被毁;海南岛也不例外,在过去的25年中热带雨林的覆盖面积减少了71.7%[13]。而热带雨林是一个易受人类干扰的脆弱生态系统,一旦遭受干扰破坏,会产生恶劣的生态学效应,将给自然界和人类带来严重的后果,所以当前生物多样性保护的热点主要集中在热带雨林的保护方面[14]。山地雨林是热带或亚热带南部山地上的湿润性常绿阔叶林,其群落的结构和外貌与典型的热带森林相比,除林木的高度和种类组成上稍有差异外,其余的热带森林特征十分明显。作为海南岛主要水源涵养林的热带山地雨林是海南岛生态平衡最重要的基本要素[13]。因此保护和研究海南岛热带山地雨林的物种多样性具有十分重要的意义[15]。本研究对海南省吊罗山国家森林公园3个不同恢复阶段的热带雨林样地进行了群落结构、森林资源监测及生物多样性的调查比较研究,探讨不同恢复阶段热带雨林植被的生长状况及森林群落结构与生物多样性的差异,从而寻求保护和管理热带雨林的有效途径。

1 研究方法

1.1 研究地概况

吊罗山国家森林公园位于海南岛东南部,地处北纬18°40′13″-18°48′44″、东经109°45′26″-109°56′53″,海拔高度在50~1 499 m,总的地势呈西北高东南低走向。在气候上属于东亚海洋性热带季风气候区,年降雨量充沛,为1 870~2 760 mm,干湿季节划分明显,80%以上的降雨集中在每年的5~10月的雨季;而每年的11月至次年的4月为旱季。年均温度20.8 ℃,最热月均温23.9 ℃,最冷月均温16.3 ℃。成土母岩为花岗岩和闪长岩,土壤自低海拔向高海拔延展发育着黄色砖红壤(海拔300 m以下)和山地黄壤(海拔300 m以上)[16]。 研究选择的3个样地位于吊罗山国家森林公园试验区内,基本情况见表1。样地植被类型属于热带次生林。群落结构复杂,乔木高大;调查区内竹丛、附生植物较多,板根和层间植物较少,偶有绞杀现象,多见有大型倒树和枯立木。

1.2 研究方法

1.2.1 样地设置 选择的3个样地都设置为永久性样地,面积都为2 500 m2,样地1处于20世纪60年代开始恢复的热带雨林中,样地2处于20世纪70年代开始恢复的热带雨林中,样地3是原始热带雨林,因原来长势弱而从未采伐。调查样地的地理坐标位置、海拔高度采用手持GPS仪完成测量定位,并记录相应的坡度、坡向和山地类型等数据。

1.2.2 样地植物调查 各永久性样地在此次调查时随机选择若干个10 m×10 m的小样方,均采用“单木调查法” 实施样地调查[17,18],测量、记录样方内乔木层所有植物的种名、株(丛)数,测量平均树高、胸径、枝下高等林木结构特征值数据。

1.2.3 样地里林下植物调查 在每一样地中随机选2 m×2 m的草本层、灌木层小样方各6个,分别记录草本层、灌木层的植物种类、数目。

1.3 数据分析方法

1.3.1 基本数据 对测定得到的3个样地乔木的树高、胸径、枝下高以及物种数、株数等基本数据使用Microsoft Office Excel 2003软件分别汇总。

1.3.2 物种重要值 群落内各物种的重要值(Importance value,IV)用综合数值来表示,它是确定群落中每一植物种相对重要性的一个综合指标[2],以体现样地的优势种。物种重要值公式如下:

IV=(RD+RF+RP)×100%,

式中的RD、RF和RP分别为相对密度、相对频度和相对显著度,群落中所有物种重要值IV之和等于300;有些研究者将重要值除以3,则群落中所有物种的重要值之和等于100[2]。

1.3.3 物种多样性分析 群落物种多样性可用α-多样性指数(Alpha-diversity index)来体现[19]。α-多样性指数主要关注局域均匀生境下的物种数目,因此也被称为生境内的多样性,本研究采用α-多样性指数范畴中的物种丰富度(Species richness)、物种多样性指数(Index of species diversity)、均匀度指数(Index of evenness)、生态优势度(Ecological dominance)以及Gleason指数来分析吊罗山国家森林公园不同恢复阶段群落的物种多样性。

①物种丰富度,物种丰富度(R)指出现在样方(单位面积)内的物种数(S)。

②物种多样性指数,计算时采用以信息论范畴的Shannon-Wiener函数为基础的Shannon-Wiener多样性指数(H′)[19],公式为:

H′=-∑(ni/N)ln(ni/N),

式中,ni为物种i的个体数,N为群落(样地)中全部物种的个体数。

③均匀度指数,采用以Shannon-Wiener函数为基础的Pielous均匀度指数(PIE)[20],公式为:

PIE=H′/ln S=[-∑(ni/N)ln(ni/N)]/ln S。

④生态优势度,用Simpson指数(SN)表示,采用生态优势度可对群落的物种多样性结构和动态水平进行更为透彻的说明[21]。公式为:

SN=∑[ni(ni-1)]/ [N(N-1)]。

⑤Gleason指数,

DGl=S/lnA,

式中,A为样地(群落)面积[22]。

2 结果与分析

2.1 不同样地中群落结构分析

2.1.1 群落优势种 各样地的优势树种个体数和重要值调查与计算结果分别见表2、表3、表4。调查结果显示,在样地1里共记录到乔木897株。经分析鉴别,共有195个植物种。从种的重要值来看,前10种植物九节、大萼木姜子、叶轮木、水石梓、琼榄、东南栲、海南鹅掌柴、黄椿木姜子、狭叶泡花树、山杜英为优势种(表2)。在样地2里共记录到乔木946株。经分析鉴别,共有195个植物种。从种的重要值来看,前10种植物米花木、海南杨桐、陆均松、海南鹅掌柴、钝齿木荷、 水石梓、狗骨柴、华南毛柃、五列木、鸡毛松为优势种(表3)。在样地3里共记录到乔木613株。经分析鉴别,共有196个植物种。从种的重要值来看,前10种植物粗毛野桐、岭南柿、九节、海南柿 、鸭脚木 、柄果木、红鳞蒲桃、药用狗牙花、蝴蝶树、琼楠柿为优势种(表4)。

2.1.2 样地林木结构分析 3个样地乔木层林木结构特征值汇总情况见表5。通过表5可以看出,样地3的乔木平均胸径是10.65 cm,这是3个样地中乔木胸径平均值中最大的,而样地2的乔木树高和枝下高平均值都是3个样地中最高的,分别是7.78、4.51 m。个中原因是原始林的树龄最长,导致其乔木胸径最大;而样地2的乔木树高和枝下高最高则可能是由于人类采伐之后优势种发生了变化造成的,不过在实地看到,样地2的各乔木植物总体树高与枝下高要比其他2个样地高一些。

2.2 生物多样性分析

2.2.1 样地内乔木层物种多样性分析 群落里的物种数、个体总数及种群个体的均匀度是群落结构的要素[23],而物种多样性则是这三个方面的综合体现。通过计算得出3个样地的乔木层物种多样性各项指标数值,具体结果见表6。从表6可见,3个样地的物种丰富度、Gleason指数、生态优势度和物种多样性指数的数值都比较接近,只有均匀度指数各样地的差异相对较大;其中样地3的物种多样性指数、Gleason指数和均匀度指数最大,生态优势度与其他样地的较为接近,所以样地3的物种多样性最大;样地2的多项物种多样性指标要大于样地1的,因而物种多样性大于样地1。相比之下,样地3的物种丰富度最大,样地1与样地2的物种丰富度相等。总体而言,样地3的物种多样性大于样地2,样地2的物种多样性大于样地1。

2.2.2 样地内林下层物种多样性分析 通过计算得出3个样地的林下层物种多样性各项指标数值,具体结果见表7。从表7可见,3个样地的草本层、灌木层的物种丰富度、Gleason指数、生态优势度、物种多样性指数、均匀度指数都存在一定的差异,这可能是人类对森林的经营管理影响了灌木层和草本层物种多样性发展导致的。

2.3 群落分析

经过统计汇总,样地1有乔木植物195种,分属46科84属;样地2有乔木植物195种,分属49科61属;样地3有乔木植物196种,分属45科72属。在样地1里,九节、大萼木姜子、叶轮木、水石梓、琼榄、东南栲、海南鹅掌柴、黄椿木姜子、狭叶泡花树、山杜英10种植物为优势种;在样地2里,米花木、海南杨桐、陆均松、海南鹅掌柴、钝齿木荷、水石梓、狗骨柴、华南毛柃、五列木、鸡毛松10种植物为优势种;在样地3中,粗毛野桐、岭南柿、九节、海南柿、鸭脚木、柄果木、红鳞蒲桃、药用狗牙花、蝴蝶树、琼楠柿10种植物为优势种。3个热带雨林样地中,除了样地1与样地2具有共同的优势种植物水石梓、海南鹅掌柴外,样地1与样地3还具有共同的优势种植物九节,其他优势种植物的种类差异非常明显。

3 小结与讨论

本研究以群落的优势种为出发点,探讨了3个样地的群落种类组成与结构特征、植物丰富度及物种多样性等的变化。分析了3个不同恢复阶段热带雨林样地的生物多样性,发现随着时间的进程,3个样地植物优势种的差异在增大;按重要值分析,3个热带雨林样地中排在前十位的植物为优势种,其中大部分优势种的种类差异非常明显。从单木测定的乔木平均胸径、树高、枝下高等数据看,20世纪70年代恢复的热带雨林(以下简称70年代恢复的热带雨林)样地的平均树高和枝下高比20世纪60年代恢复的热带雨林(以下简称60年代恢复的热带雨林)样地和原始热带雨林样地要高;而原始热带雨林样地的乔木平均胸径大于60年代恢复的热带雨林样地的,60年代恢复的热带雨林样地的乔木平均胸径大于70年代恢复的热带雨林样地的,这是由于样地内的植物树龄不一样产生的,树龄越径则越大。70年代恢复的热带雨林样地的乔木高度相对于60年代恢复的热带雨林样地和原始热带雨林样地乔木高度在整体上要高一些,这可能是由于采伐后优势种发生了变化,导致70年代恢复的热带雨林样地的树高生长较快。从3个样地的各项生物多样性指标来看,原始热带雨林样地的物种多样性指数、Gleason指数和均匀度指数最大,生态优势度与其他样地的较为接近,所以原始热带雨林样地的生物多样性最大;70年代恢复的热带雨林样地各项生物多样性指标多数大于60年代恢复的热带雨林样地的,因而生物多样性大于60年代恢复的热带雨林样地。相比之下,原始热带雨林样地的物种丰富度最大,60年代恢复的热带雨林样地与70年代恢复的热带雨林样地的物种丰富度相等。由于人类的采伐破坏了森林生态系统,采伐过的林地生物多样性因而会下降,物种丰富度也会降低,这导致森林生态系统稳定性减弱。调查发现,在林地恢复时间差别不大(分别是40年、50年左右)的前提下,高海拔林地的恢复要比低海拔的林地好一些,这是由于高海拔林地的水热条件要优于低海拔林地。此外,坡向对森林生态系统也有一定的影响,如原始热带雨林样地的坡向为西南向,植被生长状况要优于70年代恢复的热带雨林样地,70年代恢复的热带雨林样地坡向为朝西,优于60年代恢复的热带雨林样地朝北坡向。总体而言,3个样地的生物多样性差别不大,这是由于20世纪60、70年代距今时间较长,并且吊罗山国家森林公园的保护力度较大,所以被人类采伐过的林地已经恢复得比较好,接近于原始森林的自然生长状况。同时提醒我们,人类应该保护好大自然,不能乱砍滥伐、肆意破坏生态系统,在合理的砍伐之后要给予林地一定的时间休养生息,才能保持森林生态系统的稳定性,使人类与自然界和谐相处。

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篇7

中图分类号:Q16 文献标识号:A 文章编号:1001-4942(2013)11-0134-03

生物多样性是人类赖以生存和发展的基础。1992年,世界环境与发展大会上签署的《生物多样性保护公约》把生物多样性提到了与和平发展同等重要的地位。目前生物多样性的丧失已严重威胁到人类的生存和发展:地球上已知物种的25%已消失,20%~30%还有消失的危险,现在植物以每天1种的速度消失[1]。生物多样性的丧失是不可逆的,对人类的损失是不可估量的,保护生物多样性已成为全球共同的呼声。

安徽省跨暖温带、北亚热带、中亚热带3个气候带,兼跨长江、淮河、新安江3大流域,境内山丘、平原、湖泊镶嵌交错,自然景观具有高度的异质性,蕴育了丰富的生物资源。但近几十年的经济快速发展导致自然资源过度开发、环境污染加剧、生态系统遭到破坏,生物多样性也在迅速减少,严重威胁安徽社会、环境和经济的可持续发展。

1 安徽省生物多样性的现状与问题

1.1 安徽省生物多样性受威胁的现状

1.1.1 生态系统功能不断退化 安徽省境内的淮河、巢湖等淡水生态系统受到威胁,部分重要湿地退化。内河湖泊的物种及其栖息地不断丧失,淡水渔业资源大量减少。安徽省20世纪50年代初开始至今围湖造田达1 667平方公里,占原湖泊面积的32.3%,而同期天然阔叶林面积由近1.2万平方公里减少到9 100多平方公里,水土流失面积则由全省总面积的7%上升到20%。

1.1.2 物种濒危程度加剧 据估计,安徽现有384种野生物种正处于濒危状态,占全省同类物种总数的3.2%;其中脊椎动物210 种,濒危比率达28.3%,大大高于全国的7.7%和世界10%的濒危程度。安徽的野生扬子鳄、丹顶鹤、白冠长尾雉、香果树等珍稀物种若不能得到有效保护,可能会在50年内灭绝。非国家重点保护野生动物种群下降趋势明显。

1.1.3 遗传资源不断丧失和流失 一些农作物野生近缘种的生存环境遭受破坏,栖息地丧失,如野生稻原有分布点中的60%~70%已经消失或萎缩。部分珍贵和特有的农作物、林木、花卉、畜、禽、鱼等种质资源流失严重,一些地方传统和稀有品种资源丧失,如曾经遍布安徽的华南虎已灭绝,野生扬子鳄、白豚(即下加鱼) 和大灵猫也面临类似的命运。

1.2 安徽省生物多样性保护面临的问题与挑战

1.2.1 缺乏明确的法律法规 生物多样性保护法律和政策体系尚不完善,生物物种资源家底不清,调查和编目任务繁重,生物多样性监测和预警体系尚未建立,生物多样性保护投入不足,管护水平有待提高,基础科研能力较弱,应对生物多样性保护新问题的能力不足,全社会生物多样性保护意识尚需进一步提高。

1.2.2 经济社会发展对生物多样性的影响 城镇化、工业化加速使物种栖息地受到威胁,生态系统承受的压力增加。生物资源过度利用和无序开发对生物多样性的影响加剧。环境污染对水生和河岸生物多样性及物种栖息地造成影响。外来入侵物种和转基因生物的环境释放增加了生物安全的压力。生物燃料的生产对生物多样性保护形成新的威胁。气候变化对生物多样性的影响有待评估。

2 安徽省生物多样性的威胁因素分析

2.1 环境污染和水体富营养化

环境污染指的是人类直接或间接地向环境排放超过其自净能力的物质或能量,从而使环境质量降低,对人类的生存与发展、生态系统和财产造成不利影响的现象。由于经济的粗放式高速发展,工业废水、废气、废渣和生活污水严重破坏了安徽省的自然环境,致使动植物遭受巨大伤害。化肥、农药和除草剂的使用在带来农业丰收的同时,也使农业污染越来越严重,尤其对那些周围无林地的湖泊更是雪上加霜。由于缺少林地的净化,农业污染源导致湖泊富营养化加快,例如五大淡水之一的巢湖每年接纳化肥约20万吨,致使N、P严重超标,成为重富营养化湖泊。

2.2 野生动植物的栖息地遭到破坏

水利水电、围湖造田、航道航运等工程建设破坏了水生动植物的栖息地及其生存环境,造成大量物种的生存空间被挤占、洄游通道被切断、产卵场遭到破坏。如巢湖拒江倒灌后,鲫鱼、触科鱼类、马口鱼、胭脂鱼、铜鱼在湖区已属罕见[2]。

由于大面积的森林采伐、自然灾害、修路架桥、开发旅游等原因,安徽省原生的天然林不断遭到蚕食和破坏,其面积已不超过2 667平方公里,严重影响了野生动植物的正常生长和森林群落的演替。同时,许多野生动物的栖息地不断岛屿化和片断化,造成一些珍贵野生动物数量锐减,如20世纪30~40年代安徽沿江南岸的支流湖泊随处可见的扬子鳄,目前野生种群数量不足200条,且被分割在六个县(区),近亲繁殖导致其变异性下降,处在灭绝的边缘。

2.3 生物资源被过度利用

尽管安徽省采取了一系列的资源保护管理措施,但长期以来形成的“野生无主,谁猎谁有”的思想依然存在,乱捕滥猎现象普遍。另外,由于长期重捕轻养,许多湖泊经济鱼类捕获量明显下降,鱼类资源锐减又影响食鱼鸟类和兽类的食物来源,从而影响到整个生物链的稳定性。

2.4 生物入侵

生物入侵是指某种生物从外地自然传入或人为引种后,成为野生状态,并对本地生态系统造成一定危害的现象。这些入侵种由于生存环境和食物链发生改变,在缺乏天敌制约的情况下泛滥成灾。某个生物种群数量急剧增加时,就会改变食物链各能量营养级的组成,使生态系统的平衡遭到破坏。空心莲子草和凤眼莲分别于20世纪30~50年代在安徽作为猪饲料广泛种植,后因农民不再将其当作猪饲料而逸为野生,由于其繁殖速度极快,造成了堵塞河道、阻碍排灌航运及破坏水生生态系统等危害。

3 保护安徽省生物多样性的对策

根据安徽省现有的地情、民情和经济发展状况,可以从以下几方面入手进行生物多样性保护。

3.1 建立明确的生物多样性保护目标

保护生物多样性的目标是通过不减少基因和物种多样性、不毁坏重要生境和生态系统的方式,来保护和利用生物资源,以保证生物多样性的持续发展[3]。保护生物多样性有三个基本组分:挽救生物多样性,研究生物多样性和持续、合理地利用生物多样性。安徽省在进行生物多样性保护时,可以从以上三个方面入手,建立明确的生物多样性保护目标,确保目标的科学性和可行性,还要制定短期、中长期的实施规划,有目的、有策略地进行保护工作。

3.2 加强宣传教育,建立生物多样性保护的法律体系

环境保护是我国的一项基本国策,其中就包括生物多样性的保护。安徽省应进一步加大生物多样性保护的宣传力度,让人们了解保护生物多样性的重要性,强化人们的生物保护意识,提高民众参与生物多样性保护的自觉性和积极性,为保护生物多样性奠定坚实的群众基础。另外,应根据本省实际,加快制定生物多样性保护的法律、法规,用法律来约束、规范人们的行为,提高人们对保护生物多样性的法律意识。

3.3 主体功能区划分与生物多样性保护相结合

根据安徽省不同地区的资源情况、生态状况、环境容量、人口数量以及国家、全省的发展规划和产业政策,明确不同区域的功能定位和发展方向,合理划定重点开发区、限制开发区、优化开发区和禁止开发区,将安徽生物多样性保护的关键地区和关键物种列入禁止开发区,使区域经济发展和生物多样性保护齐头并进,有机结合。

3.4 加大对环境污染和生态破坏的治理力度

严格环境保护的法律法规和政策标准,加强建设项目的环境管理,加强环境执法,确保企业污染物排放稳定达标,确保新建、改建、扩建项目严格履行建设项目环境影响评价制度,努力做好源头控制。要重点加强淮河、巢湖等重点流域的水污染防治工作;加强对道路、港口、水库等破坏生态项目的监督管理;控制二氧化硫的排放水平,积极降低酸雨的影响程度和范围。

3.5 加强自然保护区的建设与管理

建设自然保护区是实施生物多样性就地保护的重要措施。目前,安徽省的自然保护区数量、面积比重相对全国而言十分滞后。应进一步加大自然保护区的建设力度,建立不同类型、不同级别的自然保护区,完善自然保护区的空间布局,扩大自然保护区的规模,力争将所有的国家级重点保护物种、珍稀濒危物种和地方特有物种纳入保护范围,同时加大对自然保护区的监管力度。

3.6 建立生物多样性监测、风险评估体系

建立健全生物多样性监测、评价体系和信息共享平台,努力实现工作制度化、常态化,特别是加强珍稀濒危物种、关键物种、特有物种、指标物种以及外来物种的监测,全面、及时地掌握全省生物多样性动态信息。建立完善、准确的生物多样性数据库,对全省境内不同区域的物种进行实时监控,一旦发现问题,依据生物多样性保护法律法规及时处理。

3.7 加大对生物多样性保护的资金投入

必须建立稳定的资金投入渠道,并逐步加大投入力度,努力提高安徽省生物多样性保护的科研水平和管护能力。

参 考 文 献:

篇8

中图分类号:X17 文献标识码:A 文章编号:1674-098X(2014)06(a)-0248-04

GLOBIO3 perfect predictive model of biodiversity - questions, suggestions and Prospects

JIANG Xintong

(Environmental Institute, Renmin University of China, Beijing 100872)

Abstract:GLOBIO3 model is one of the frontier achievements in global biodiversity assessment and forecast.Based on the dose-effct relationship,the model predicts the hardly available biodiversity data using the relatively attainable monitoring results of the environmental and social drivers.Though innovative,the model shows clear shortcomings.This paper will firstly introduce the core framework and fundamental methods of GLOBIO3 as a preparation, then focus on the analysis and resolution of the targeted disadvantages of the model.Following this logic,this paper tries to make meaningful improvements to the model and encourage more studies in related fields.

Key word:GLOBIO3 model perfect

1 引言―― GLOBIO3模型简介

1.1 基本思想

GLOBIO3[1]使用与原始环境相比的相对平均物种丰度(MSA)来表征一定环境条件下的生物多样性,这是模型需要预测的因变量。同时,GLOBIO3使用植被覆盖、土地利用程度、生态环境破碎化程度、全球平均气温、大气氮沉降量和基础设施建设量这六个驱动因子作为自变量。模型的基础是因变量与六个自变量间的六个函数关系。在对生物多样性进行预测时,先使用未来情景预测模型对驱动因子做出预测,然后将因子的预测值输入模型,其输出结果就是预测的MSA。

1.2 具体方法

对因变量与自变量的函数关系进行回归时需要使用样本数据,这些样本数据通过Meta分析得到。选取与“生物多样性和环境条件的关系”高度相关的研究,提取其中对生物多样性和环境条件进行描述的数据形成回归建模的素材。

得到自变量和因变量的函数关系后,需要对未来的自变量取值进行预测。模型中六个驱动因子的预测值依赖于对未来经济、社会和环境发展情景的预期。GLOBIO3将经济发展、植被覆盖及气候变化等领域的权威研究结果结合起来,构建驱动因子的预测模型。

将驱动因子的数值分别输入六个函数,得到每个因子影响下,生物多样性的预测值。基于驱动因子间不存在相互作用关系的假设,将六个函数的因变量值相乘,得到MSA综合预测值。

1.3 论题摘要

GLOBIO3模型的思想方法新颖、使用过程简洁。但是这不能掩盖理论分析和实践检验中显示的不足之处。为了完善该模型,该文将对三个主要问题进行分析并以此为基础提出建议。分析的三个不足之处包括:

(1)忽略重要驱动因子导致模型具有遗漏变量偏差;

(2)样本数据的收集质量不高,函数关系缺乏对某些地区和某些因子的代表性;

(3)对未来发展情景的预测结果单一,结论不够稳健;

以下三个部分将对这些问题分别进行分析。

2 忽略影响生物多样性的重要因子

2.1 问题分析

GLOBIO3的基础是六个驱动因子(植被覆盖、土地利用程度、生态环境破碎化程度、全球平均气温、大气氮沉降量和基础设施建设量)与生物多样性(平均物种丰度MSA)的剂量反应关系。其中,土地覆盖变化、土地利用强度、生态环境破碎化程度、气候变化、大气氮沉降因子源于评价全球环境的综合模型(IMAGE;MNP 2006)[3];基础设施建设因子源于GLOBIO2模型。通过参考IMAGE团队、MNP和GLOBIO2的研究成果,GLOBIO3模型比较全面地体现了现有研究中对生物多样性具有显著影响的因子。

但是,通过文献分析找寻驱动因子的方法容易受到文献选择的制约,产生遗漏变量偏差。解决遗漏变量偏差的最佳途径就是通过更加深入的研究将以往未注意到的显著因子纳入模型。对发展问题的关注,使得很多研究注重贫困和生态的关系。已有一些研究发现,贫困地区与生物多样性热点地区高度重合(Brendan Fisher 2007)[7],而且在经济发展水平较低的时期表现得尤其明显。这符合贫困导致生物多样性减少的理论预期。这一现象促使我们在完善GLOBIO3模型时,应当首先纳入被遗漏的“贫困水平”驱动因子以减小预测的偏差。或许“贫困水平”只是诸多遗漏变量中的一个,纳入它并不能使得这个模型足够全面。但是通过纳入“贫困水平”来完善模型却是探索更多遗漏变量的良好开端。

2.2 解决措施

(1)准确选取贫困水平的测度指标

将“贫困水平”纳入GLOBIO3模型的前提条件是找到合适的指标量化贫困水平。根据不同的研究目的,以往研究中使用的贫困测度指标包括生活水平、财产、教育水平、健康状况、营养条件等(Azariadis 2005[4],Bowless 2006[5],Carter MR 2006[6])。由于在GLOBIO3中纳入“贫困水平”因子是从经济和环境的关系入手分析人类的福利水平变化,其测度应当既包括反映经济水平的货币指标,又包括反应环境变化的非货币指标。例如:选取劳动力人均收入直接度量贫困水平(Huib Hengsdijk 2007)[7];或选取人群健康和死亡率指标间接度量贫困水平。

(2)在充分论证的基础上选择函数形式

“贫困水平”具有显著的经济发展阶段性特征,在描述它与生物多样性的关系时,许多学者以环境经济学为基础提出:应当使用库兹涅茨曲线的函数形式(Stern et al. 1996)拟合这种函数关系。这种想法来源于保护生物多样性会提高经济活动的机会成本的基本理论(M.Norton-Griffiths et al.1995)[8],表示早期生物多样性会随着经济增长而降低;而到达一定临界状态后,生物多样性又随经济发展而升高。更多研究在试图应用这一函数形式时发现:该种形式成立的条件是生物多样性保护政策和经济发展政策协调实施,而这种双赢关系通常难以实现(D.Hulme 2001[9], C.B.Barrett 1995[1],M.Wells 1992[10])。所以,在拟合生物多样性与贫困水平的函数关系时依然应当采用简单线性回归模型。

(3)在适合的尺度上使用模型

“贫困水平”的地区异质性(T.Kepe 2004)限制了模型应用的尺度条件。正如对库兹涅茨曲线临界点的计算结果常因所选取的研究地区不同而产生巨大的差异(Panayotou 1993;Cropper and Griffiths 1994[12]),经济变量受制度因素的影响极大,在不同国家和地区对生物多样性的影响差异显著。(Southgate 1990[13], Mendelsohn 1994[14], von Amsberg 1994[15])可以说,“贫困水平”因子作为该模型中对经济水平的代表,对全球尺度生物多样性的影响效果已经很不明确了。因此,纳入“贫困水平”后的GLOBIO3模型应当在较小的空间尺度上使用,比如在某一国家或地区共同体范围内。

3 样本数据的收集缺乏代表性

3.1 问题分析

GLOBIO3模型中驱动因子与生物多样性的因果关系是通过Meta分析从已经发表的文献中收集数据并拟合回归得到的。GLOBIO3团队先从SCI等权威数据库中搜索以“生物多样性与驱动因子的关系”为主题的研究;然后,从这些研究中提取驱动因子和生物多样性的数据;最后,利用这些数据建立驱动因子和生物多样性的对应关系。在实际检测技术受到限制,监测数据缺失严重的情况下,Meta分析方法能够间接帮助研究人员获得数据(G?ran Arnqvist et al.1995)[16],但是其精确度低、数据代表性不足等问题降低了研究的指导意义。下文将着重讨论如何通过建立更完整有效的网络来获取并综合利用数据来拟合函数。

GLOBIO3在拟合函数时使用的数据通过Meta分析得到,其中存在的问题主要有:第一,对不同区域的代表性不均。在温带和北半球的大多数区域,人类活动的历史较长,难以找到未受人类干扰的参照情景,所以计算相对物种丰度存在困难。这一问题使得GLOBIO3中热带地区的数据丰富程度远高于温带和北方区域,导致模型对不同地区的代表性不均匀。第二,对于不同物种的代表性不均。分析基础设施建设影响的研究多以鸟类或哺乳动物为研究对象;而分析大气氮沉降的影响的研究则主要以温带植物为研究对象。第三,数据的统计精度差异为综合利用带来困难。比如:不同利用类型的地块分布数据既可以从FAO(FAO 2006)得到,又可以通过卫星影像数据获得,两种来源的统计精度不同;不同地区的基础设施统计精度也有较大差异。这都为这些数据在同一个模型中的整合利用带来困难。

3.2 解决措施

(1)综合利用监测数据和文献数据,增强数据体系的丰富度和代表性。

首先,扩大Meta分析的文献覆盖范围,增强对弱势物种和弱势因子的代表性。比如:欧洲地区的数据对植物物种的代表性不足,可以将对欧洲植物物种(Bakkenes et al.2002)[17]和生物群系(Leemans and Eickhout 2004)[18]的研究成果纳入Meta分析,增强对植物物种的代表性。再如:气候变化因子的建模依据只有IMAGE2.4模型,在文献分析中占比较少,属于弱势因子。借助生物对气候变化适应行为的研究成果(Peterson et al.2002[19]; Thuiller et al.2006[20];Arau jo et al. 2006[2])为气候变化因子的建模提供更强大的理论支持。其次,将实地监测与Meta分析结合使用,增强对弱势地区的代表性。例如:GLOBIO3在温带和北方地区的数据较少,可以使用瑞典的国家生物多样性监测数据(BDM 2004)作为GLOBIO3数据的补充,因为BDM中的取样点主要位于温带阔叶混交林和温带针叶林(Laura De baan et al.2013)[22]。该数据的实用性也在一些“生命周期影响评价”的相关研究(Koellner and Scholz 2008)中得到证实。

(2)完善监测体系,打好数据基础。

目前,全球已有很多国家致力于生物多样性的实地监测,但因检测标准尚未统一、监测成本过于高昂,导致数据的监测质量很低,难以综合利用。为了提供比Meta分析更为有力的数据支持,必须尽快完善数据监测网络。首先,改进和统一实地监测方法。目前,在陆地生物多样性监测中,比较先进的检测体系是in situ系统,它对物种、环境因子和人类活动的空间分布综合监测。为了增强监测数据的有效性,不同的检测地点的监测频度、方法和物种应当一致(Ferrier et al.2011)[23]。其次,应当注重样地监测和遥感监测的结合。in situ系统监测成本较高,使得很多地区多项数据严重缺失。使用卫星遥感数据以及其他的远程监控数据作为对in situ监测数据的补充可以在一定程度上弥补数据空白。为了使样地监测和遥感监测结果更好地配合,应当积极发展GEO BON这样的科研项目,探索整合利用in situ及遥感监测数据的方法(Scholes et al.2008)[24]。为了促进不同地区之间的数据综合利用,应当积极构建以跨国NGO为中心,包括其他NGO组织、研究机构和大学、保护区管理机构和森林管理机构的多渠道数据收集和利用网络。

4 对未来发展情景的预测不够稳健

4.1 问题分析

情景预测对生物多样性的预测具有决定性作用(Pearson et al.2006)[25],因此情景预测的准确性和稳健程度至关重要。目前的生物多样性预测研究通常在常用的情景预测模型中选择一个加以使用,有时会援引其他研究支持自己所选用的模型(Olden,J.D.and Jackson,D.A.2002;[26]Anderson.R.P.2004[27]);GLOBIO3模型也使用了类似的方法,但并没有预测模型的选择依据进行论证。具体而言:GLOBIO3使用IMAGE2.4模型预测一定社会经济发展框架下土地利用的变化,以Global Land Cover 2000地图作为补充以提高精度;使用FAO和世界土壤地图预测全球氮沉降和超额氮负荷;用Digital Chart of the World数据库(DMA 1992)预测道路和管线建设的分布情况;根据土地利用的变化计算群落面积未来的变化(代表生态破碎化程度);用IMAGE模型预测全球平均气温的变化情况。不加论证地选择预测模型的问题是说服力不足(Schmit et al.,2006)[3];用单一而确定的预测结果取代多种潜在预测路径的问题是预测的稳健型和全面性缺失。

4.2 解决措施

(1)对多种模型的预测结果进行交互验证

情景预测模型有很多范本,但是不同研究对象地理条件和自然禀赋的差异使得从理论层面对比研究模型的适用性很难;而通过实地监测结果对模型有效性进行验证的成本又高。为了在不违反成本有效性的前提下增强预测结果的稳健程度,建议综合使用多种预测模型,并且将模型的输出结果进行交互验证。

为了给这种交互验证提供素材,这里对处于国际前沿的情景预测模型及其主要思想进行回顾。IMAGE综合评价模型通过模拟全球贸易情景判断对农林产品的需求变化,从而间接计算农、林用地的面积变化。其优势在于充分考虑到预测范围之外的国际因素,适合开放条件下的情景预测(MNP 2006)[29]。Dyna-CLUE模型充分考虑用地需求、地理位置、管理政策、用地改变的难易程度等多重因素的交互作用,其中不同利用方式在同一地块上相互竞争的假设很符合日趋紧张的用地预期(Yongyut Trisurat et al 2010)[30]。但是该模型变量较多,数据需求高,只在小尺度研究中有较强的模拟能力。(Castella and Verburg 2007; Pontius 2008[31]; Verburg and Veldkamp 2004[32])该模型包含40种具体的气候变化情景。已经初具概率预测的意义,其最新进展Post-SRES还考虑了政策选择与发展情景的交互作用(Strengers et al.2004)[33]。GCMs (Global Climate Models)模型可以分析气候变化情景预测的不确定性(Polvani et al.2004[34])。人类足迹模型通过预测人口密度、对生态系统的干扰程度(Cardillo et al.2004[35])、人类活动足迹(Sanderson et al.2002)和对初级产品的分配方式来预测未来环境的变化。(Imhoff et al. 2004)[36]。

因为难以捕捉影响未来环境经济情景的所有因素及影响机理,任何预测模型给出的结果都是不尽准确的。但是,这些模型从不同的角度提出的经济与环境发展的假设都是基于一定的历史趋势,因此模型间应当存在对未来情景预测的共性。如果能够比较这些模型的预测结果,剔除造成预测结果差异的变量,就能够在一定程度上找到这些模型对未来发展情景的公共认知并以次为平台构建未来的宏观图景。这一宏观图景就是分析在未来某一时点的生物多样性变化驱动因子的基础。模型预测结果之间的交互验证能够使用比较分析的方法推进对潜在发展路径的全面探索,增强预测结果的稳健性。

(2)利用“集合预测”和“一致预测”方法

预测情景是多方面输入条件给定后的一个输出结果,其核心层面包括“基年情景”、“模型类别”、“参数设定”等。每个方面在不同的发展模式假设下都会有不同的预测结果,将各方面的多种预测结果排列组合能够形成一系列综合预测图景。虽然难以在繁多的组合情景中筛选出最为准确的一个,但是从这些组合中体现的总体趋势却会在很大的概率上接近真实的发展情景。

“集合预测”方法同时考虑由不同的“基年情景”、“模型类别”、“参数设定”等多种条件组合生成的众多发展情景组成的情景预测集合。依据统计学的方法,以预测集合为样本数据,“集合预测”可以划定未来发展情景的变化区间并给出估计的可靠程度。使用“集合预测”方法建立气候变化―生物多样性预测模型(Pearson, R.G.et al.2006[37];Thuiller,W.et al.2004[38])的尝试可以认为是将这一方法应用于未来情景预测的范本。统计学的研究证实,集合预测能够比任何一种单一的预测方法产生更小的平均误差。(Cramer .W. 2001)

由“集合预测”发展而来的“一致预测”可以认为是在“集合预测”给出的大概率范围中求得一个未来发展情景的期望值作为最终的预测结果。目前,“一致预测”方法已经在建立气候变化情景的概率分布模型中有较好的应用(Stainforth.D.A et al.2005[39]),在此基础上,将“一致预测”推广到情景预测的其他方面需要更多持续的研究。同时,“一致预测”的研究人员强调使用这一方法的一个条件是尽量穷尽可能的组合情景,因为只有当这些组合全面地覆盖未来的发展路径,才能维持稳定的概率分布,从而得出更加稳健的预测结果。(Allen, M. et al. 2002[40])

5 结语

GLOBIO3模型是对生物多样性进行预测的创新性方法,为了完善该方法,本文从纳入“贫困水平”驱动因子、增强建模数据的代表性和提高未来情景预测的准确程度三个方面入手,分别提出具有针对性的解决办法。在纳入“贫困水平”驱动因子时,应当使用货币指标与非货币指标相结合的方法来测度贫困水平、使用简单线性模型并在较小的地理尺度上应用改进后的模型;为增强数据的代表性,一方面发掘已有的文献数据和监测数据,提高对弱势因子、弱势物种和弱势地区的代表性,另一方面发展综合检测体系为以后的研究提供更加准确的数据基础;在预测未来情景时,既可以对不同模型的预测结果进行交互验证来发现共同的趋势,又可以使用不同条件的多种取值排列组合形成的预测集,划定未来发展情景的变化范围并求得期望趋势。

该文的建议主要针对三个比较明显的问题,但是GLOBOI3模型的完善仍需要对更多潜在的不确定性进行深入讨论。比如:同样没有包含在GLOBIO3模型中,却可能对生物多样性有重大影响的因素还有“生物交换”和“大气CO2聚集”等(R Leemans et al.2007)[41],对这些因子影响的认识还很粗浅,只有通过更大力度的文献分析来逐步加深对他们的理解才能在此基础上建立合适的函数模型。再如:在深入挖掘现有的数据时,以何种方式将样地数据和遥感数据进行完美结合仍然需要探讨;在构建数据监测体系时面临的现实问题就是政策选择只对监测频度高,从而时间序列数据全面的物种有利(M de Heer, 2000),这就为发展定量方法,确定不同物种在数据收集时应当占据的权重提出诉求。只有继续推进相关领域的深入研究与国际合作才能为这些潜在的问题提出更明确的探索方法和更准确的答案。

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篇9

中图分类号:Q949 文献标识码:A DOI编码:10.3969/j.issn.1006-6500.2013.08.024

生物多样性是地球生物数十亿年进化的结果,是人类赖以生存和发展的物质基础,它不仅给人类提供了丰富的食物、药物资源,而且在保持水土、调节气候、维持自然平衡等方面起着不可替代的作用,是人类社会可持续发展的生存支持系统[1]。生物多样性已成为生物学、生态学等学科最为热门的研究领域之一。

关于生物多样性的内涵,通常有4个层次: 遗传( 基因)多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性[2-3]。其中,物种多样性则是生物多样性最基础和最关键的层次,也是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标[4]。在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时,最常用的指标是区域物种多样性。区域物种多样性的测量包含物种总数、物种密度和特有种比例3个指标[5]。

植物多样性是生物多样性研究中最常涉及的部分,其相关理论和评价指标体系也比较成熟。20世纪80年代初至今,研究人员对植物多样性的研究取得了较大进展,包括多样性测度方法的归纳[4-9]。对于物种多样性的测度,Whittaker将其归纳为α-多样性指数、β-多样性指数和γ-多样性指数3类[10]。目前用得较多的是α-多样性指数和β-多样性指数[11]。

古交市是全国最大的土焦煤生产基地。作为国家重点开发建设的能源基地,煤炭开采成为经济支柱产业,煤炭产业的快速发展,使古交市的生态系统遭受严重干扰和破坏,动植物赖以生存的生态环境不断恶化,栖息地逐渐缩小,多数动植物及其生境受到严重威胁。鉴于此,以古交市全境植物物种为研究对象,运用群落生态学原理,对境内植物进行了系统调查,廓清了古交市绿地植物资源的现状,分析了绿地植物的种类构成,并对古交市境内植物群落的多样性指数进行了抽样分析,旨在为古交市政府进行园林城市申请和植物物种的有效保护提供一定的理论依据和有益参考。

1 研究区概况

古交市位于山西省中部、太原市西部山区,吕梁山脉东麓,地理位置为37°40′6″~38°8′9″N,111°43′8″~112°21′5″E,总面积151 198.6 hm2。全境山岭连绵,沟壑纵横,海拔均在1 000~3 500 m之间。随着海拔高度的变化,古交市共有山地棕壤、褐土、草甸土3个土类。研究区属暖温带大陆性气候,四季分明,冬长夏短,年平均降水量400~650 mm,日照充足,昼夜温差大。汾河为流经古交的最大河流,蜿蜒曲折,由西向东流入太原盆地。

2 研究方法

笔者通过对古交市全境内的植物资源进行全面踏查,重点采用典型的随机抽样法进行野外调查,根据生物多样性相关指数对调查结果进行数据分析。

2.1 样地设置

在野外踏查的基础上,按照一致性、同质性、代表性的原则[12],结合古交市的植物资源、生境、气候、植被类型及植物种的分布等特征,随机抽取样地进行植物物种数量特征的调查。在古交境内的林地上随机选取14个样地,每个样地根据植物的生活型特征分别对乔木层、灌木层、草本层进行分层调查,各样地的具置见表1。

2.2 调查内容

本次调查在搜集古交境内的所有植物资源种类的基础上,根据不同植物的分布特征和范围,在地形图上进行对坡调绘,划分不同的植被类型;参考《植物学》[13]、《山西植物志》[14]等资料对搜集的植物进行鉴别、观察、记录,并邀请山西农业大学植物分类学专家进行审核校对。

在随机抽取的样地内按乔木层、灌木层和草本层进行植物种类的调查、测定和统计。乔木层:样地面积为10×10 m2,测定树高>4 m、胸径>2.5 cm的所有木本植株,记录乔木树种、胸径、树高、多度、密度、基部盖度、频度;灌木层:样地面积为4×4 m2,测定树高

2.3 α-多样性指数的测定

α-多样性的测度指标比较多,笔者从物种丰富度(Margalef指数)、物种多样性(Simpson指数和Shannon-Wiener指数)和均匀度3个方面选取了5个指标测算古交市的物种多样性。计算公式如下。

(1) Margalef丰富度指数R:

R=(S-1)/lnN

(2) 物种多样性指数:

Simpson指数:D=1-∑(Ni/N)2

Shannon-Wiener指数:H=-∑PilnPi

(3) 均匀度指数J:

基于Simpson指数的均匀度指数:

JD=D/(1-1/S)

基于Shannon-Wiener指数的均匀度指数:

JH=H/lnS

其中:S—样方中的植物种类数;

N—样方中植物的总个体数;

Ni—样方或群落中种i的个体数;

Pi—样方或群落中种i的重要值。

由于乔木层、灌木层和草本层对群落结构、功能与稳定性的贡献不同,因此分别赋予其0.5,0.3,0.2的权重系数[15],计算各样地的总体多样性,即各群落的总体多样性指数为:W=0.5Wq+0.3Wg+0.2Wc。式中Wq、Wg和Wc分别为乔木层、灌木层和草本层对应的多样性指数值。

3 结果与分析

3.1 古交市植被类型的分布特征

古交市气候温和,阳光充足,错综复杂的地形地貌和水文特征,孕育了当地丰富的植物资源和植被类型。通过调查,根据植被种类、群落结构、生态环境、山西主要植被类型及分布等特征[16],划分出古交市主要植被类型,包括:针叶林、针阔混交林、落叶阔叶林、灌丛、荒草地等5种类型,各植被类型的汇总情况见表2。

结果显示,古交市主要植被类型为荒草地,占古交市国土总面积的34.70%,均匀分布在荒山荒坡上;其次为针叶林,占古交市国土总面积的18.86%,集群分布在低、中海拔的阴坡上,种群内部均匀分布;灌丛占古交市国土总面积的8.71%,均匀分布在较干旱的阴坡或立地质量较好的阳坡;落叶阔叶林占古交市国土总面积的3.78%,集群分布在低海拔的山沟山谷地或村庄附近,种群内部均匀分布;针阔混交林面积最小,仅占古交市国土总面积的0.21%,随机分布在阳坡的中坡位上。

3.2 古交市植物资源种类

古交市现有植物85科288属494种,其中木本植物共有43科88属175种,草本植物共有57科211属319种。在现有的植物中,其中3种引自国家重点保护野生植物的栽培种,2种省级重点保护野生植物,10种鉴于植物的观赏性、药用价值和在育种上的重要性,被列为地方珍稀野生植物,详见表3。

3.3 古交市植物多样性比较

根据所记录样地中各植物种的数量特征,对各调查样地中所有物种和个体数加以统计,计算各α-多样性指数,并绘制群落内不同结构多样性指数比较图(图1)。从图1可以看出,各样地不同结构的各多样性指数变化趋势基本一致,灌草层多样性指数极值均分别出现在样地2和样地9。从变化幅度来讲,若忽略掉未作乔灌层调查的样地的多样性指数值,乔木层的Shannon-Wiener指数变化幅度最大4.04,草灌层的最大变化幅度均出现在Margalef丰富度指数R,分别为灌木层10.22,草木层9.52。再对图1从多样性指数的极值关系方面对每一群落结构作进一步分析,结果显示:多样性指数最大差值同样出现在Margalef丰富度指数R,分别为乔木层2.05、灌木层2.49和草本层4.42。虽然Margalef丰富度指数R的变化范围为0~6,但结合变化幅度的比较,可以发现古交市多样性分布在物种数目上较不均匀,这在很大程度上由样地选取位置决定,即生长环境及人类活动对群落结构尤其是草灌层的影响很大。

若忽略Margalef丰富度指数R的比较,古交市物种多样性指数也存在较大差异,在灌木层上体现尤为明显。物种多样性指数是反映某个群落内部丰富度和均匀度的综合指标,Simpson指数和Shannon-Wiener指数所反映的各样地的多样性特征并不一致,主要是由于这2个指数公式的数学含义不同所致,如Simpson指数是对优势度的度量,而Shannon-Wiener指数主要是对稀有种属的衡量。虽然表达的数学含义不一致,但在一定程度上也反映了古交市植物α-多样性的分布情况。

3.4 古交市植物α-多样性特征

对古交市各调查样地中不同结构的多样性指数进行加权计算获得各样地总体多样性指数,并绘制不同α-多样性指数比较图(图2)。可以看出,5种指数曲线反映的物种多样性变化趋势基本一致,除Margalef丰富度指数R和Shannon-Wiener指数H的波动较大外,另外选取的3个指数基本趋于一致。其中样地2、样地11、样地14的Margalef丰富度指数R相比其他样地而言较大。由于Shannon-Wiener指数对稀有种属的衡量具有较大贡献,也反映了古交市稀有种属占有较小的比例,应对现有珍稀植物加以保护,确保植物多样性的完整性。

4 结论及建议

植物物种的多样性是森林生态效益的重要组成部分,不仅为人类提供了必不可少的生物资源,也构成了人类赖以生存的基础,是人类生存和发展非常重要的条件[17]。受全球气候变化和人类环境的影响,生物多样性的丧失已成为影响人类福利和可持续发展的全球性重大问题之一,生态环境安全面临严重挑战[18]。通过本次调查分析,古交市植物群落物种多样性整体水平一般,为保持和增加现有的物种多样性水平,提出以下建议。

(1) 因地制宜,对境内林地加强养护管理,适当进行封育管理。为完善人工植物群落的生态功能,可在现有的群落结构中丰富人工群落层次结构,同时加强河岸植被资源的保护;针对珍稀野生植物资源,除增加必要保护区外,还应对其进行长期动态监测,将保护和养护有机结合起来,更好地促进森林生态系统的良性循环。

(2) 宣传为主,提高民众素质,树立生态意识。由于受广种薄收传统思想的支配,不合理的开荒时有发生,致使当地的挂坡地、秃岭田比比皆是。因此,要注重对民众的生态理念宣传教育,使他们认识到保护生态环境的重要性,自觉地遵循生态规律从事生产、生活活动。

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篇10

引言

生物多样性是人类社会赖以生存和发展的环境基础,也是当今国际社会环境和发展的研究热点问题之一。中国是全球生物多样性最丰富的家之一,它有的生物物种数量约占全球的十分之一,是全球生物多样性保护的重要地区。但是由于自然、人为及制度方面的原因,中国的生物多样性正遭受着严重的损失和破坏,保护生物多样性已成为摆在人们面前的急中之急、重中之重的事情。本文旨在通过对这些原因的分析,提出建设性意见,以资探讨。

1.生物多样性概述

1.1生物多样性的概念、含义

1992年6月召开的联合国环境与发展大会上各国签署的《生物多样性公约》第二条对生物多样性作如下解释:

所有来源的形形生物体,这些来源除其他外包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体。

1994年我国政府制订并公布的《中华人民共和国生物多样性保护行动计划》对生物多样性作如下概念:

所谓生物多样性就是地球上所有的生物、植物、动物和微生物及其所构成的综合体。

但上述对生物多样性的概念缺乏全面性、准确性和简练性,故本文将生物多样性定义为反映地球上所有生物及其生境和所包含的组成部分的综合体。

生物多样性包含三层含义,即遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。三者之间既有区别又有联系。遗传多样性是指某个物种内个体的变异性;物种多样性是指地球上生命有机体的多样性;生态系统多样性是指生物圈内生境、生态群落和生态过程的多样性以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。三者之中生态系统多样性是基础,而物种多样性是关键,遗传多样性含有的潜在价值最大。

1.2生物多样性的意义

生物多样性与人类的生存和发展有着密切的关系,每个层次生物多样性的都有着重要的实用价值和意义。物种的多样性为人类提供了大量野生和养殖的植物、鱼类及动物产品;遗传多样性则对培育新品种、改良老品种有着重要的作用,如人们可利用一些农作物的原始种群、野生亲远种和地方品种培育高产、优质和抗病的作物。在生态系统中的最重要的作用就是改善生态系统的调节能力,维持生态平衡。因此生物多样性不仅能为人类提供丰富的自然资源,满足人类社会对食品、药物、能源、工业原料、旅游、娱乐、科学研究、教育等的直接需求,而且能维持生态系统的功能、调节气候、保持土壤肥力、净化空气和水,从而支持人类社会的经济活动和其它活动。此外生物多样性直接影响着中国的文化多样性.

1.3我国生物多样性现状

我国在1987年公布的《中国珍稀濒危保护植物名录》第一期中,公布的濒危种类有121种,受威胁的158种,稀有的110种,共计389种,其中一类保护植物8种、二类的157种、三类的22种。另据中国红皮书的估计显示,超过1/10即500多种脊椎动物物种和15%~20%即400~500种高等植物已经受到威胁。而我国对境内的物种及其数量尚无确切的统计数字,尤其对濒危物种的调查尚不全面。出现的问题是有些国家未列入濒危物种名录的物种面临生存威胁,有的甚至濒临灭绝,而另一些则由于人为的保护、繁育、利用而使种群数量有所增减,因而有必要调整其保护级别或划出、划入保护之列,尤其值得一提的是药用动植物,如黄草,急待保护。

此外,近年来野生生物贸易已经对中国的生物多样性产生了较大影响。由于粮食、中医药、服装等对野生生物的需求日益增加,野生动植物的非法交易也急剧增长,对几种濒危动植物物种以及一些没有列入国家保护名单之内的动植物物种数量已经构成威胁。如:藏羚羊。

2.生物多样性损失的主要原因

生物多样性的丧失,既有自然发生的,也有因自然发生的,但就目前而言,人类活动(特别是近两个世纪以来)无疑是生物多样性的损失的最主要原因。此外制度特别是法律制度的不健全,则是引起损失的另一主要原因。

2.1自然原因

一是物种本身的生物学特性。其一是物种的形成与灭绝是一种自然过程,化石记录表明,多数物种的限定寿命平均为100~1000万年。其二是物种对环境的适应能力或变异性、适应性比较差,在环境发生较大变化时难以适应,因此而面临灭绝的危险。如大熊猫,其濒危的原因除气候变化和人类活动以外,与其本身食性狭窄、生殖能力低等身体特征有关。二是环境突变(天

灾),如地震、水灾、火灾、暴风雪、干旱等自然灾害。

2.2人为原因

由于人类对生物多样性对人类的重要性认识不够,同时又过多的重视经济发展,而对生物多样性保护意识淡薄,从而导致生境破坏时有发生;对生物资源开发过度,有些甚至是掠夺式的开发;环境污染严重;对外来物种入侵问题重视不够以及制度的不健全,这些都是导致生物多样性减少的主要原因。

2.2.1生境的丧失、片断化、退化

栖息地破坏和片段化已成为我国一些兽类数量减少、分布区缩小和濒临灭绝的主要原因。伐木和占地是中国生境被破坏的两大主要原因。天然林的大幅度减少直接威胁到从苔藓、地衣到高等物种的生存。此外伐木也是导致森林火灾的一个主要原因,中国在过去25年内因森林火灾共损失了860万公顷的森林。以农业和建设为目的的占用森林、湿地和草原则是生境破坏的另一个原因。据估计,中国目前农田的1/3本来是处女林,这一问题在中国热带地区尤为严重。而在过去的半个世纪里,沿海湿地的一半左右已经发生改变,高原湖泊周围的湿地也损失严重。另外,1950~1980年间中国湖泊面积减少1/10。

生境的片断化是指一个面积大而连续的生境被分割成两个或更多小块残片并逐渐缩小的过程。多种人类活动都可能导致生境的片断化。如铁路、公路、水沟、电话网络、农田以及其他可能限制--生物自由活动的分隔物,和自然保护区内修筑公路等人为设施。特别是由于这些人为设施的建立,使得动物的活动受到限制,从而影响其觅食、迁徙和繁殖,而且植物的花粉和种子的散布也会受到影响。因而引起动植物种群数量下降并引起局部灭绝。同时由于生境的片断化,阳光、温度、湿度及风的变化,也会导致一些物种濒危、甚至灭绝。另外生境的片断化有助于外来物种的入侵,进而威胁到原由物种的生存。

生境退化则是生境部分的失去原有功能,如由于经济发展、过度放牧等原因,使得草场退化严重,引起草原生物生理机能衰退,从而对其生存构成威胁。

草原的退化。

2.2.2掠夺式的过度开发

许多生物资源对人类具有直接的经济价值。随着人口的增加和全球商业化体系的建立和发展,人类对之的需求随之迅速上升,其结果导致对这些资源的过度开发并使生物多样性下降。

而当商业市场对某种野生生物资源有较大需求,通常会导致对该种生物的过度开发。典型的实例是人类对海洋鲸类的猎捕活动与鲸类数量的消长之间的关系。我国许多药用植物,如人参、天麻、砂仁、七叶一枝花、黄草、罗汉果等,野生的植株都已经很有限了,如果仍不加限制必然导致灭绝。其中偷猎、滥挖走私野生动物行为对生物的多样性威胁最严重。

2.2.3环境污染

2.2.3.1水体污染

水体污染能够对水生生物(特别是鱼类)生命周期的任何发展阶段,产生亚致死或致死作用,影响他们的捕食、寻食和繁殖。其中亚致死的水体污染对水体生物多样性的影响更为突出、普遍、久远。在这种环境中的生物繁殖能力下降、生长缓慢或者死于环境胁迫有关的疾病。而水体富营养化能使水体生物多样性显著下降,昆明滇池即是一例。

2.2.3.2土壤污染

土壤污染通常会使当地植被退化,甚至变成不毛之地,同时土壤动物也会变的稀少甚至绝迹,其生物多样性比未受污染区显著下降。如矿区、尾矿堆积地一、矿区废弃地以及垃圾填埋废弃地都少有树木生长。

2.2.3.3空气污染

人类排放到大气中的各种有毒有害物质均能对生物体产生不同程度的损失,并对生态系统构成危害。经各种途径进入空气的二氧化硫、氨、臭氧等能直接杀死生物。来自冶炼厂废气中的有毒金属能直接毒害植物。而由于臭氧空洞、酸雨以及二氧化碳等温室气体的所引发的温室效应等造成的生物多样性损害、减少越来越受到国际社会关注和重视,特别是温室效应引起的全球变暖和酸雨对生物多样性的影响。

2.2.4外来物种入侵

外来物种入侵对生物多样性造成了很大威胁。其入侵方式有三种:一是由于农林牧渔业生产,城市公园和绿化、景观美化、观赏等目的的有意引进或改进,如在滇池泛滥的水葫芦、转基因生物;二是随贸易运输旅游等活动传入的物种,即无意引进,如因船舶压仓水、土等带来得新物种;三是靠自身传播能力或借助自然力而传入,即自然入侵,如在西南地区危害深广的紫茎泽兰、飞机草。在全球濒危物种植物名录中,大约有35%~46%是部分或完全有外来物种入侵引起的。2002年来自南美洲亚马逊河的食人鱼又名食人鲳在我国掀起轩然大波。其一旦流入某一水域达到一定规模时,可能会大量屠杀其他鱼类,给生态平衡和生物多样性带来危机,造成不可估量的损失。

2.3制度原因

虽然我国在保护生物多样性方面取得一定成绩,但由于制度特别是法律制度的不健全,使生物多样性遭受了不必要的损失。主要表现在:虽然国家已把环境保护的成效纳入政绩考核之中,但有些地方政府并未把此真正纳入工作计划;对生物多样性有影响的重要部门(如农业、林业、渔业、科研机构等)对此重视够,缺少相关具体实施细则、行动及专业人员。自然保护区是保护物种及其生境的有效方法,我国已建立数目众多的保护区,但相对与国土总面积而言是不够的,而且部分保护区管理混乱、土地权属不清等也需要完善。在法律制度方面,虽已实施《自然保护区条例》多年,但毕竟在法律效力上位阶较低,调整面窄,处罚力度不够,故需要进行新的立法以保护自然保护区、物种及其生境。而在外来生物入侵问题上,虽有一些法规涉及,如《进出境动物检疫法》但没有专门法规对此做相应调整,法律漏洞较大。

此外,由于经济发展;新的城镇、水坝、水库、矿区的开发、建设;旅游活动以及国际合作不充分也会对生物多样性构成威胁。

3.保护对策

保护生物样多性不仅需要加快治理环境污染,把保护工作纳入国民经济发展计划,更重要的是在生态系统水平上采取保护措施,传统的做法主要是建立自然保护,通过排除或减少人为干扰来保护生态脆弱区,在一般情况下,确是保护某些物种或生态系统的有效途径。但存在许多问题,需要加以完善,有必要通过立法的途径解决,主要是对自然保护区进行立法。鉴于外来物种对生物样多性的影响日益严重,而我国却没有专门立法保护措施,故建议建立外来物种管理法规体系。而且随着人口和用地的不断增长,被动的保护已很难真正达到保护的目的,为此提出可持续利用生物资源。同时生物多样性对全人类都有着深远的意义,需要各国政府和人民的积极参与,故特别强调国际合作和加强国民教育。

3.1建立、完善自然保护区和制定《自然保护区立法》

自然保护区是具有保护自然环境和自然资源的双重性质,并且是一定的空间范围的区域。在我国指对有代表性的自然生态系统、珍惜濒危野生动植物物种的天然集中分布区和具有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在地的陆地水域和海域,依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。

据《世界资源》1997年的统计,全世界已建立较大面积的保护区1.04万个多,其无论在保有物种、遗传、生态系统的多样性还是在保护物种生境上都起了非常重要的作用,但各国也意识到,由于缺法相关法律保护,自然保护区建设、管理混乱,保护区内开发与保护矛盾突出,乱砍、滥挖偷猎行为时有不断,造成一些自然保护区破坏严重。

因此,许多国家对自然保护区和国家公园进行了专门立法。如,英国《国家公园和乡土利用法》,日本的《自然公园法〉澳大利亚的国家公园与野生生物保护法》加拿大的《国家公园法》,韩国的《自然公园法》等。另外,一些国家制定了自然保护区或生物多样性保护方面的综合性法律,并将自然保护区纳入其中。例如,日本的《自然保全法》、新西兰的《自然保护法》、韩国的《自然环境保护法》等。这些法在保护生物多样性上取得很大成效。

所以无论是按国际通行做法还是从我国国情出发,都有必要抓紧制定一部《自然保护区法》,对由于自然保护区的保护、建设、管理、开发和利用而产生和存在的社会关系进行调整。建议在原有法规中法律制度:如审批制度、分级分区制度、管理制度、检查应急制度的基础上,修改和完善相关法律制度,如分类性保护和管理制度、监督管理体制、投入保障制度,借鉴国外相关先进经验,创设新的法律制度,如功能区划制度和社会影响评价制度。

3.2防止外来物种和建立外来物种管理法规体系

外来物种入侵不仅对当地生物构成威胁,同时对经济和人体健康带来不可估量的损失,因此一些国家对此进行了立法。如美国先后颁布或制修订了《野生动物保护法》、《外来物种预防和执行法》、《国家入侵生物法》、《外来有害生物预防和控制法》、《联邦有害杂草法》等;新西兰《生物安全法》等。

我国虽有一些法律法规涉及外来物种管理,如根据《野生动物保护法》(1988)农业和林业局分别建立了水生和陆生野生动物引进审批制度;《野生植物保护条例》(1996)、《进出境动植物检疫法》、《动物防疫法》和《植物检疫条例》。但是目前尚无针对外来物种入侵的专门法规。《中国生物多样性保护行动计划》涉及到外来入侵物种物种,但未制定专门针对外来物种入侵的行动计划,所以中国急待制定相关法律法规以确保生态安全和保护本国生物多样性。如设立引种许可证制度和环境影响评价制度,建立外来物种入侵预警机制。

另外,对外来物种进行普查和有计划清除,也很有必要。

3.3在保护中持续利用生物资源

虽然全世界已建立众多自然保护区、国家公园等多形式保护方法方式,但相对于地球生物圈而言,其保护的生物多样性是有限的。因此人们认识到,有效和长期可信的保护生物多样性的方法是持续利用生物资源。指对生物资源的利用应以使生物多样性在所有层次上得以保护、再生和发展。对保护而言,没有合理利用也就没有保护。利用自然保护和发展旅游业就是一例。不但有经济效益,实际上也是宣传群众、教育群众,从而获得广大人民群众的广泛支持。这本身就是社会效益的体现,也是自然保护的价值体现。

另外建议对生物多样性有影响的重要部门(如农业、林业、渔业、科研机构)制定生物多样性保护规划,并将其纳入他们的生产计划中,鼓励生物的资源利用方式的多样化。包括根据当地资源的实际情况实施传统的农业和林业措施;推进科研与教育;采取必要的办法使保护区免受人类活动的影响和进行迁地保护。

3.4国家合作与行动

在生物多样性问题上,世界各国的共识是生物多样性问题不是局部的、地区的问题,而是全球性的问题。联合国有关组织、世界科学界和各国政府部门认为国际合作是推进生物多样性保护的重要方面。因此我国政府应积极的参与国际合作加入协定,联合打击跨国非法贸易与捕猎。加强科研协作,但要注意与产权问题。

我国已加入的公约协定有《濒危野生动植物国际贸易公约》、《国际捕鲸公约》、《生物多样性公约》、《热带木材协定》、《关于保护特别水禽的重要湿地公约》等等,为了更好的保护我国生物多样性,应积极的开展国际合作,并制定相关的实施计划与细则,在必要的情况下制定相关行政法规或法律。

3.5加强环保教育

从整体和局部看,国民素质的高低直接关系到生态环境及生物多样性的好坏,大量资料表明,凡是受环保教育程度越低的国家和地区,通常生态环境破坏频率越高、程度越深、问题也越多。而对生物多样性的可持续发展这一社会问题来说,除发展外,更多的应加强民众教育,广泛、通俗、持之以恒地开展与环境相关的文化教育、法律宣传,培育本地化的亲生态人口。特别值得重视和提倡的是利用当地文化、习俗、传统、信仰、宗教和习惯中的环保意识和思想,如民族地区的龙山、凤水,进行宣传教育。另建议在中小学中专门开设环境课程或在自然、化学、生物、地理及中进行环保教育,尤其值得重视的是课外活动。

此外,加快对全国生物多样性的清查;根据实际情况变更动植物保护级别;恢复破坏的生态系统;及对一些重点珍稀濒危物种进行人工繁育和扩群工作,也很有必要。总之,一个物种的消亡往往不是单个因素作用的结果,而是多个因素综合作用的结果。所以,生物多样性的保护工作是一件综合性的工程,需要各方面的参与,不仅需要政府,更需要民众;不仅需要单个学科,更需要多学科;不仅是一个国家或地区,而是全球的共同参与与合作。

参考文献:

[1]王羲国际环境法法律出版社1998

[2]韩德培主编环境保护法教程法律出版社1998

[3]曹志平生态环境可持续管理中国环境科学出版社2001

[4]毛文永、刘剑平全球环境问题与对策中国科学技术出版社1993

[5]伊武军资源环境与可持续发展海洋出版社2001

[6]熊治延环境生物学武汉大学出版社2000

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中图分类号:S792.39文献标识码:B文章编号:16749944(2013)05005002

1引言

在19世纪末,桉叶曾被认为是万能的。澳大利亚本地人将被桉叶捣碎,将其敷在伤口,伤口愈合的效果出乎意料。再加上桉树具有空气消毒的效果,有益于人体健康,所以其人工培育很有现实意义。如何保护和维护桉树的生物多样性成为现在各界研究的重点和热点话题。所谓生物多样性是指所有动物、植物,甚至还包括微生物物种的生命实体组特征多元化发展,形成了丰富的生态系统。根据这个观点,生物多样性一般包括三个层次的多样性,即遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。但是需要我们注意的是生命与物种之间的多样性是相互依存的,不可分割的,具有整体效应。

桉树约有500余种,最初的原产地是在澳大利亚及其周边岛屿。但是由于这些年全球环境问题的不断出现,导致天然森林和木材资源被严重破坏,所以越来越多的关注和重视桉树的人,开始将它作为一个利用树种栽培。现在全世界有96个国家商业化种植桉树,在中国16个省、市、自治区的600多个县种植桉树2008年达260万hm2,中国是仅次于巴西的桉树第二大种植国。

根据目前全世界栽种桉树的实际效果来看,这种单一栽培的方法逐渐地导致了一些生态环境问题,比如土地退化、生产力下降、生物多样性减少、地下水位下降、气候变化,等等。

出现这些问题,最本质的原因在于生物多样性减少。桉树人工林种植生态环境恶化和生产力下降的问题引起了很多的关注。

2桉树人工林单一栽培的现状

单一栽培的方法逐渐地导致了一些生态环境问题,主要的问题是会导致生物多样性减少,特别是桉树。比如桉树的第一大面积工程的人工生态系统取代其他种类的生态系统。这是生物多样性丧失的第一层次性能,

即生态系统类型还原。桉树人工林生物多样性丧失的第二层次的性能是物种多样性减少。桉树工业群落,生物多样性通常比其他物种的人工群低,甚至混合森林生物群落比其他树种混交林及纯林低。因此,桉树人工森林被称作“绿色沙漠”,“没有生物多样性的绿色沙漠”。桉树纯林或混合在林下植被比天然林他在植物种植少

在关于桉树纯林和混交林的观测结果中,桉树林中林地植物很少,只有零星的草本植物生存。比较典型的例子就是华南地区桉树人工林。

桉树人工林,无论是纯林或混交林,树林的动植物物种不会很多。由于森林植物物种纯,昆虫的数量和种类非常少,因此,相应的椎骨类型和数量的物质不多,无论是在纯桉林和人工生态系统混合桉树等树种,其人工林生物多样性、包括植物多样性、动物的多样性,生物多样性都比较低。

随着这几年种植技术的不断推广,桉树人工林的遗传多样性也越来越低。这是桉树人工林生物多样性减少的第三层次的性能,即遗传多样性减少。

如果生物多样性下降,桉树人工林生物多样性就会逐渐减少,生产力会降低,即单位面积的产量会减少,然后导致生产材料减少,生态环境变差。它与生物多样性的变化有着直接的原因。但生物多样性下降,特别是地表植被的减少或损失,主要会造成土地养分流失、有机物质的流失,使得土地质量变差,造成可耕作土地深度更低,土壤持水、供水能力差,浅根植物不能生长。

3桉树人工林生物多样性下降的原因

3.1替代效应

桉树人工林一旦落定,将对原来的环境产生很大的影响,甚至会逐渐彻底破坏原来的生态系统。其主要的本质原因在于造成生物多样性减少,桉树人工群落和人工生态系统大面积更换其他各种原生态系统,生态系统类型变得单调乏味。桉树人工林由于地表植被减少或罕见地缺乏,导致水土流失非常容易,形成一个恶性循环。此外,还会造成土地养分流失、有机物质流失,使得土地质量变差,缺乏营养物质,无法维持植物等生物的基本生存条件。

3.2竞争效应

桉树人工林中原来的植被如果被逐渐地取代,那么原来的生态系统必定会被打破,对原先系统中的动物群和植物区造成很大的影响。比如植物为了争夺水分和养分,会产生竞争效应,这种竞争效应会逐渐累积,直到形成更大的环境变化。所以它与原生境完全不同,动态面积也会受到影响。

3.3化感作用

化感作用是指在生物间的生化关系,包括促进和抑制两个方面。它不同于直接竞争的矿质营养,水和阳光的影响,它主要是指以桉树分泌体的特殊物质对其他植物,包括作物混合树种,以及林下植被和土壤生物的抑制作用。生产实践表明,一些物种和桉树难以和谐共生。比如落下的桉树叶,枯枝落叶的可溶性物质和森林土壤含水量,如酚类化合物,能抑制其他植物、动物和微生物的生长。作为桉树水提取物可抑制根瘤菌的活动。非水在树林可溶性易挥发的化感物质比水溶性挥发性物质所起的抑制作用更为重要,更重要的是,因为后者在土壤中易分解,而且由于雨水淋洗,使得它很难在土壤中积累,而前者在土壤中的分解速度慢,水的冲洗对土壤中的吸附物质破坏效果不会太大。

3.4继发性人为干扰效应

桉树人工林生态系统中人为的种植和干扰也是一个主要的障碍,后一种被称为主要的人为干扰,包括对木材资源的分配管理、砍伐时的收获形式和对枯落物的处置等。人为地从林地上收到枯枝落叶使林地地表,直接导致桉树人工林的水源涵养能力下降。

4结语

在过去桉树的研究中,很多的研究仅限于实验室,现场设立观测点缺乏重复性和生态环境的条件类型代表性。许多机构已采取相应干预措施来解决这一问题,使桉树不仅可以大量种植,而且避免生物多样性对生态环境造成不利影响。对桉树人工林生物多样性进行系统研究,非常有必要。

参考文献:

[1] 苏素霞.福建三明木荚红豆树人工林生长与生物量[J].福建师范大学学报:自然科学版,2011(2).

[2] 赵鹏舟,郭明锐,吴利国,等.齐齐哈尔地区杨树人工林丰产栽培技术[J].中国西部科技,2007(4).

[3] 张跃田.浅谈杨树人工林丰产栽培技术[J].民营科技,2008(2).

[4] 邹威,龙作义.沙松人工林生长培育技术的研究[J].牡丹江师范学院学报:自然科学版,2005(4).

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引言

生物多样性是人类社会赖以生存和发展的环境基础,也是当今国际社会环境和发展的研究热点问题之一。中国是全球生物多样性最丰富的家之一,它有的生物物种数量约占全球的十分之一,是全球生物多样性保护的重要地区。但是由于自然、人为及制度方面的原因,中国的生物多样性正遭受着严重的损失和破坏,保护生物多样性已成为摆在人们面前的急中之急、重中之重的事情。本文旨在通过对这些原因的分析,提出建设性意见,以资探讨。

1.生物多样性概述

1.1生物多样性的概念、含义

1992年6月召开的联合国环境与发展大会上各国签署的《生物多样性公约》第二条对生物多样性作如下解释:

所有来源的形形生物体,这些来源除其他外包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体。

1994年我国政府制订并公布的《中华人民共和国生物多样性保护行动计划》对生物多样性作如下概念:

所谓生物多样性就是地球上所有的生物、植物、动物和微生物及其所构成的综合体。

但上述对生物多样性的概念缺乏全面性、准确性和简练性,故本文将生物多样性定义为反映地球上所有生物及其生境和所包含的组成部分的综合体。

生物多样性包含三层含义,即遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性。三者之间既有区别又有联系。遗传多样性是指某个物种内个体的变异性;物种多样性是指地球上生命有机体的多样性;生态系统多样性是指生物圈内生境、生态群落和生态过程的多样性以及生态系统内生境差异、生态过程变化的多样性。三者之中生态系统多样性是基础,而物种多样性是关键,遗传多样性含有的潜在价值最大。

1.2生物多样性的意义

生物多样性与人类的生存和发展有着密切的关系,每个层次生物多样性的都有着重要的实用价值和意义。物种的多样性为人类提供了大量野生和养殖的植物、鱼类及动物产品;遗传多样性则对培育新品种、改良老品种有着重要的作用,如人们可利用一些农作物的原始种群、野生亲远种和地方品种培育高产、优质和抗病的作物。在生态系统中的最重要的作用就是改善生态系统的调节能力,维持生态平衡。因此生物多样性不仅能为人类提供丰富的自然资源,满足人类社会对食品、药物、能源、工业原料、旅游、娱乐、科学研究、教育等的直接需求,而且能维持生态系统的功能、调节气候、保持土壤肥力、净化空气和水,从而支持人类社会的经济活动和其它活动。此外生物多样性直接影响着中国的文化多样性.

1.3我国生物多样性现状

我国在1987年公布的《中国珍稀濒危保护植物名录》第一期中,公布的濒危种类有121种,受威胁的158种,稀有的110种,共计389种,其中一类保护植物8种、二类的157种、三类的22种。另据中国红皮书的估计显示,超过1/10即500多种脊椎动物物种和15%~20%即400~500种高等植物已经受到威胁。而我国对境内的物种及其数量尚无确切的统计数字,尤其对濒危物种的调查尚不全面。出现的问题是有些国家未列入濒危物种名录的物种面临生存威胁,有的甚至濒临灭绝,而另一些则由于人为的保护、繁育、利用而使种群数量有所增减,因而有必要调整其保护级别或划出、划入保护之列,尤其值得一提的是药用动植物,如黄草,急待保护。

此外,近年来野生生物贸易已经对中国的生物多样性产生了较大影响。由于粮食、中医药、服装等对野生生物的需求日益增加,野生动植物的非法交易也急剧增长,对几种濒危动植物物种以及一些没有列入国家保护名单之内的动植物物种数量已经构成威胁。如:藏羚羊。

2.生物多样性损失的主要原因

生物多样性的丧失,既有自然发生的,也有因自然发生的,但就目前而言,人类活动(特别是近两个世纪以来)无疑是生物多样性的损失的最主要原因。此外制度特别是法律制度的不健全,则是引起损失的另一主要原因。

2.1自然原因

一是物种本身的生物学特性。其一是物种的形成与灭绝是一种自然过程,化石记录表明,多数物种的限定寿命平均为100~1000万年。其二是物种对环境的适应能力或变异性、适应性比较差,在环境发生较大变化时难以适应,因此而面临灭绝的危险。如大熊猫,其濒危的原因除气候变化和人类活动以外,与其本身食性狭窄、生殖能力低等身体特征有关。二是环境突变(天灾),如地震、水灾、火灾、暴风雪、干旱等自然灾害。

2.2人为原因

由于人类对生物多样性对人类的重要性认识不够,同时又过多的重视经济发展,而对生物多样性保护意识淡薄,从而导致生境破坏时有发生;对生物资源开发过度,有些甚至是掠夺式的开发;环境污染严重;对外来物种入侵问题重视不够以及制度的不健全,这些都是导致生物多样性减少的主要原因。

2.2.1生境的丧失、片断化、退化

栖息地破坏和片段化已成为我国一些兽类数量减少、分布区缩小和濒临灭绝的主要原因。伐木和占地是中国生境被破坏的两大主要原因。天然林的大幅度减少直接威胁到从苔藓、地衣到高等物种的生存。此外伐木也是导致森林火灾的一个主要原因,中国在过去25年内因森林火灾共损失了860万公顷的森林。以农业和建设为目的的占用森林、湿地和草原则是生境破坏的另一个原因。据估计,中国目前农田的1/3本来是处女林,这一问题在中国热带地区尤为严重。而在过去的半个世纪里,沿海湿地的一半左右已经发生改变,高原湖泊周围的湿地也损失严重。另外,1950~1980年间中国湖泊面积减少1/10。

生境的片断化是指一个面积大而连续的生境被分割成两个或更多小块残片并逐渐缩小的过程。多种人类活动都可能导致生境的片断化。如铁路、公路、水沟、电话网络、农田以及其他可能限制--生物自由活动的分隔物,和自然保护区内修筑公路等人为设施。特别是由于这些人为设施的建立,使得动物的活动受到限制,从而影响其觅食、迁徙和繁殖,而且植物的花粉和种子的散布也会受到影响。因而引起动植物种群数量下降并引起局部灭绝。同时由于生境的片断化,阳光、温度、湿度及风的变化,也会导致一些物种濒危、甚至灭绝。另外生境的片断化有助于外来物种的入侵,进而威胁到原由物种的生存。

生境退化则是生境部分的失去原有功能,如由于经济发展、过度放牧等原因,使得草场退化严重,引起草原生物生理机能衰退,从而对其生存构成威胁。

草原的退化。

2.2.2掠夺式的过度开发

许多生物资源对人类具有直接的经济价值。随着人口的增加和全球商业化体系的建立和发展,人类对之的需求随之迅速上升,其结果导致对这些资源的过度开发并使生物多样性下降。

而当商业市场对某种野生生物资源有较大需求,通常会导致对该种生物的过度开发。典型的实例是人类对海洋鲸类的猎捕活动与鲸类数量的消长之间的关系。我国许多药用植物,如人参、天麻、砂仁、七叶一枝花、黄草、罗汉果等,野生的植株都已经很有限了,如果仍不加限制必然导致灭绝。其中偷猎、滥挖走私野生动物行为对生物的多样性威胁最严重。

2.2.3环境污染

2.2.3.1水体污染

水体污染能够对水生生物(特别是鱼类)生命周期的任何发展阶段,产生亚致死或致死作用,影响他们的捕食、寻食和繁殖。其中亚致死的水体污染对水体生物多样性的影响更为突出、普遍、久远。在这种环境中的生物繁殖能力下降、生长缓慢或者死于环境胁迫有关的疾病。而水体富营养化能使水体生物多样性显著下降,昆明滇池即是一例。

2.2.3.2土壤污染

土壤污染通常会使当地植被退化,甚至变成不毛之地,同时土壤动物也会变的稀少甚至绝迹,其生物多样性比未受污染区显著下降。如矿区、尾矿堆积地一、矿区废弃地以及垃圾填埋废弃地都少有树木生长。

2.2.3.3空气污染

人类排放到大气中的各种有毒有害物质均能对生物体产生不同程度的损失,并对生态系统构成危害。经各种途径进入空气的二氧化硫、氨、臭氧等能直接杀死生物。来自冶炼厂废气中的有毒金属能直接毒害植物。而由于臭氧空洞、酸雨以及二氧化碳等温室气体的所引发的温室效应等造成的生物多样性损害、减少越来越受到国际社会关注和重视,特别是温室效应引起的全球变暖和酸雨对生物多样性的影响。

2.2.4外来物种入侵

外来物种入侵对生物多样性造成了很大威胁。其入侵方式有三种:一是由于农林牧渔业生产,城市公园和绿化、景观美化、观赏等目的的有意引进或改进,如在滇池泛滥的水葫芦、转基因生物;二是随贸易运输旅游等活动传入的物种,即无意引进,如因船舶压仓水、土等带来得新物种;三是靠自身传播能力或借助自然力而传入,即自然入侵,如在西南地区危害深广的紫茎泽兰、飞机草。在全球濒危物种植物名录中,大约有35%~46%是部分或完全有外来物种入侵引起的。2002年来自南美洲亚马逊河的食人鱼又名食人鲳在我国掀起轩然大波。其一旦流入某一水域达到一定规模时,可能会大量屠杀其他鱼类,给生态平衡和生物多样性带来危机,造成不可估量的损失。

2.3制度原因

虽然我国在保护生物多样性方面取得一定成绩,但由于制度特别是法律制度的不健全,使生物多样性遭受了不必要的损失。主要表现在:虽然国家已把环境保护的成效纳入政绩考核之中,但有些地方政府并未把此真正纳入工作计划;对生物多样性有影响的重要部门(如农业、林业、渔业、科研机构等)对此重视够,缺少相关具体实施细则、行动及专业人员。自然保护区是保护物种及其生境的有效方法,我国已建立数目众多的保护区,但相对与国土总面积而言是不够的,而且部分保护区管理混乱、土地权属不清等也需要完善。在法律制度方面,虽已实施《自然保护区条例》多年,但毕竟在法律效力上位阶较低,调整面窄,处罚力度不够,故需要进行新的立法以保护自然保护区、物种及其生境。而在外来生物入侵问题上,虽有一些法规涉及,如《进出境动物检疫法》但没有专门法规对此做相应调整,法律漏洞较大。

此外,由于经济发展;新的城镇、水坝、水库、矿区的开发、建设;旅游活动以及国际合作不充分也会对生物多样性构成威胁。

3.保护对策

保护生物样多性不仅需要加快治理环境污染,把保护工作纳入国民经济发展计划,更重要的是在生态系统水平上采取保护措施,传统的做法主要是建立自然保护,通过排除或减少人为干扰来保护生态脆弱区,在一般情况下,确是保护某些物种或生态系统的有效途径。但存在许多问题,需要加以完善,有必要通过立法的途径解决,主要是对自然保护区进行立法。鉴于外来物种对生物样多性的影响日益严重,而我国却没有专门立法保护措施,故建议建立外来物种管理法规体系。而且随着人口和用地的不断增长,被动的保护已很难真正达到保护的目的,为此提出可持续利用生物资源。同时生物多样性对全人类都有着深远的意义,需要各国政府和人民的积极参与,故特别强调国际合作和加强国民教育。

3.1建立、完善自然保护区和制定《自然保护区立法》

自然保护区是具有保护自然环境和自然资源的双重性质,并且是一定的空间范围的区域。在我国指对有代表性的自然生态系统、珍惜濒危野生动植物物种的天然集中分布区和具有特殊意义的自然遗迹等保护对象所在地的陆地水域和海域,依法划出一定面积予以特殊保护和管理的区域。

据《世界资源》1997年的统计,全世界已建立较大面积的保护区1.04万个多,其无论在保有物种、遗传、生态系统的多样性还是在保护物种生境上都起了非常重要的作用,但各国也意识到,由于缺法相关法律保护,自然保护区建设、管理混乱,保护区内开发与保护矛盾突出,乱砍、滥挖偷猎行为时有不断,造成一些自然保护区破坏严重。

因此,许多国家对自然保护区和国家公园进行了专门立法。如,英国《国家公园和乡土利用法》,日本的《自然公园法〉澳大利亚的国家公园与野生生物保护法》加拿大的《国家公园法》,韩国的《自然公园法》等。另外,一些国家制定了自然保护区或生物多样性保护方面的综合性法律,并将自然保护区纳入其中。例如,日本的《自然保全法》、新西兰的《自然保护法》、韩国的《自然环境保护法》等。这些法在保护生物多样性上取得很大成效。

所以无论是按国际通行做法还是从我国国情出发,都有必要抓紧制定一部《自然保护区法》,对由于自然保护区的保护、建设、管理、开发和利用而产生和存在的社会关系进行调整。建议在原有法规中法律制度:如审批制度、分级分区制度、管理制度、检查应急制度的基础上,修改和完善相关法律制度,如分类性保护和管理制度、监督管理体制、投入保障制度,借鉴国外相关先进经验,创设新的法律制度,如功能区划制度和社会影响评价制度。

3.2防止外来物种和建立外来物种管理法规体系

外来物种入侵不仅对当地生物构成威胁,同时对经济和人体健康带来不可估量的损失,因此一些国家对此进行了立法。如美国先后颁布或制修订了《野生动物保护法》、《外来物种预防和执行法》、《国家入侵生物法》、《外来有害生物预防和控制法》、《联邦有害杂草法》等;新西兰《生物安全法》等。

我国虽有一些法律法规涉及外来物种管理,如根据《野生动物保护法》(1988)农业和林业局分别建立了水生和陆生野生动物引进审批制度;《野生植物保护条例》(1996)、《进出境动植物检疫法》、《动物防疫法》和《植物检疫条例》。但是目前尚无针对外来物种入侵的专门法规。《中国生物多样性保护行动计划》涉及到外来入侵物种物种,但未制定专门针对外来物种入侵的行动计划,所以中国急待制定相关法律法规以确保生态安全和保护本国生物多样性。如设立引种许可证制度和环境影响评价制度,建立外来物种入侵预警机制。

另外,对外来物种进行普查和有计划清除,也很有必要。

3.3在保护中持续利用生物资源

虽然全世界已建立众多自然保护区、国家公园等多形式保护方法方式,但相对于地球生物圈而言,其保护的生物多样性是有限的。因此人们认识到,有效和长期可信的保护生物多样性的方法是持续利用生物资源。指对生物资源的利用应以使生物多样性在所有层次上得以保护、再生和发展。对保护而言,没有合理利用也就没有保护。利用自然保护和发展旅游业就是一例。不但有经济效益,实际上也是宣传群众、教育群众,从而获得广大人民群众的广泛支持。这本身就是社会效益的体现,也是自然保护的价值体现。

另外建议对生物多样性有影响的重要部门(如农业、林业、渔业、科研机构)制定生物多样性保护规划,并将其纳入他们的生产计划中,鼓励生物的资源利用方式的多样化。包括根据当地资源的实际情况实施传统的农业和林业措施;推进科研与教育;采取必要的办法使保护区免受人类活动的影响和进行迁地保护。

3.4国家合作与行动

在生物多样性问题上,世界各国的共识是生物多样性问题不是局部的、地区的问题,而是全球性的问题。联合国有关组织、世界科学界和各国政府部门认为国际合作是推进生物多样性保护的重要方面。因此我国政府应积极的参与国际合作加入协定,联合打击跨国非法贸易与捕猎。加强科研协作,但要注意与产权问题。

我国已加入的公约协定有《濒危野生动植物国际贸易公约》、《国际捕鲸公约》、《生物多样性公约》、《热带木材协定》、《关于保护特别水禽的重要湿地公约》等等,为了更好的保护我国生物多样性,应积极的开展国际合作,并制定相关的实施计划与细则,在必要的情况下制定相关行政法规或法律。

篇13

将湿地分为水域、滩涂、沼泽、沼泽化草甸、湿草甸,计算了1995年与2015年三江平原各类型湿地整体特征(斑块数、形状指数、斑块密度等)、景观镶嵌格局特征(分离度、破碎度)、及反映景观异质性的特征(多样性指数、优势度、均匀度)方面的景观格局指数,用以分析近20年来三江平原湿地空间格局变化情况。

2 基于历史生物多样性保护价值的湿地恢复价值评价    

本研究以1995年的历史生物多样性保护价值代表湿地恢复价值。这一时间节点的选取考虑了不同开垦年限内土壤种子库的存留数量。研究表明湿地被开垦20年内土壤中仍然有种子库存在,湿地植被在自然条件下还有恢复的可能性,进而恢复植被及相应的动物种群和生态系统功能[IS-16几而退化或开垦20年以上的湿地中土壤种子库已经基本消失。    

历史生物多样性保护价值利用SCP方法进行评估,主要步骤包括生物多样性代表性特征选取与历史空间分布确定、代表性特性保护目标设定、不可替代性分析确定历史生物多样性保护价值(恢复价值)。本研究选取40个代表性物种(36种濒危与保护鸟类;;4种保护植物),9个代表性生态系统类型(8类对三江平原生物多样性具有重要贡献的沼泽湿地和水域生态系统),6个代表性生态过程关键区(河流关键区、3个等级的地下水分布区、大生境交界处、高低地交界处),共55个生物多样性代表特征。其历史分布区通过历史湿地分布数据、土壤数据、DEM等模拟或提取。代表性特征的保护目标(历史分布面积中需要保护的百分比)在综合考虑物种濒危等级、保护等级、栖息地稀有性的基础上,通过专家赋分计算获得。历史生物多样性恢复价值通过C-Plan保护规划软件进行不可替代性分析(Irreplaceability Analysis)获得。利用Jenks Natural Break分类方法将不可替代性值分为高恢复价值、较高恢复价值、中等恢复价值、较低恢复价值和低恢复价值五个等级,结合GIS软件显示不同等级的湿地恢复价值空间格局。

3 基于景观结构指数的恢复紧迫性评价    

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