上海海洋大学海洋生态学 Chapter 014 海洋生物多样性保护与生态系统管理

第十四章 海洋生物多样性保护与 生态系统管理

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。

生物多样性是生命有机体的种类和变异性及其与环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的总和。

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。

(一)物种多样性(species diversity) 物种多样性 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)。

表14.1 地球上现存生物已描述的种数类 别 细菌和蓝藻 真菌 藻类 高等植物 原生动物 海绵动物 腔肠动物 环节动物 甲壳动物 种数 (103) 4.76 46.98 26.90 267.75 30.80 5.00 9.00 24.00 38.00 类 别 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 种数 (103) 751.00 132.46 50.00 6.10 16.09 10.48 9.20 4.17 1,435.66

(McNeely 1990,Wilson & Peter 1988)

物种在生态系统中功能中的作用 关键种假说：一些物种对维持系统稳定性和完整性具有重要作用，称为群落或生态系统的关键种。

冗余假说(功能补偿假说): 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。

铆钉假说：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。

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。

(二)遗传多样性(gene diversity)遗传多样性也称基因多样性：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) 表现型(phenotype)、基因重组(generecombination)不同的基因型 相同的环境 不同的表现型 发育 相同的基因型 不同的环境 不同的表现型

× ×(A)

× ×(B)

图 13.1 个体基因型在特定环境中是表现示意图 (引自 Primack 1993)

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。

(三)生态系统多样性(ecosystem diversity)

生态系统多样性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。

生境多样性、群落多样性、生态过程多样性

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。

二、海洋生物多样性与人类的关系(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)保护人类生存环境的作用 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。

海洋生物泵与海-气碳通量示意图 (引自SOLARS 2006)

海底

有机碳

海水下沉 海水上升(上升流)

(三)海洋生物多样性的其他功能 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、海洋生物多样性保护刻不容缓

海洋生物多样性是伴随着地球演化，经历了数十亿年海 洋生物与海洋环境相互作用和生物间协同进化的结果。 海洋生物多样性面临多种压力的威胁：

过度捕捞 环境污染 生境破坏 外来种入侵 无控制的旅游活动 全球变暖

当前人类活动导致陆地和海洋生物物种灭绝的速度是自 然灭绝速度的1,000倍以上。

第二节 生态系统管理的原则与途径一、生态系统管理的概念与原则

生态系统管理的概念：指在对生态系统组成、结构、功能和动态充分理解的基础上，制定适应性的管理策略，以维 持、保护或恢复生态系统结构的完整性和功能与服务的可 持续性。

生态系统管理是具有明确且可持续目标驱动的管理活动， 由政策、协议和实践活动保证实施，并在对维持生态系统 组成、结构和功能必要的生态相互作用和生态过程最佳认 识的基础上从事研究和监测，以不断改进管理的适应性。