第31章保护生物学要点概述31.1保护生物学是以研究保护生物多样性为主要内容的新兴科学。生物多样性面临的危机：史前人类灭绝了许多动物区系。在世界范围内，物种灭绝的速率正在不断加快。物种分布的地域性：一些物种只分布在特定的地理区域内，而不出现在其它地方。失去生物多样性会有什么样的恶果？生物多样性具有直接的经济价值，它还是维持生物圈平衡的关键因素。31.2脆弱的物种更可能灭绝预测哪一物种容易灭绝：生物学家通过评估种群的生存能力来分析物种灭绝的可能性。物种间的相互依赖：一个物种的灭绝可能会给食物网带来连锁反应，影响其它的物种。危物种：种群数量的减小、缺少基因变异以及物种的商业价值都会增加一个物种灭绝的可能性。31.3物种濒危通常是人类活动的结果物种灭绝的原因：已发生的物种灭绝都可归结为少数一些原因栖息地的丧失：如果没有生存空间，物种将不能存活。案例研究：过度开发案例研究：外来物种的侵入案例研究：生态关系的破坏案例研究：基因变异的减少案例研究：栖息地的丧失和割裂31.4种群的恢复需要人们做出多方面的努力目前已经采取多种方法以保护危物种：重建退化的栖息地、人工繁殖、维持种群内部的遗传多样性等方法都对种群的恢复有所帮助
第 31 章 保护生物学 要点概述 31.1 保护生物学是以研究保护生物多样性为主要内容的新兴科学 31.1 保护生物学是以研究保护生物多样性为主要内容的新兴科学。 生物多样性面临的危机：史前人类灭绝了许多动物区系。在世界范围内， 物种灭绝的速率正在不断加快。 物种分布的地域性：一些物种只分布在特定的地理区域内，而不出现在其 它地方。 失去生物多样性会有什么样的恶果？生物多样性具有直接的经济价值，它 还是维持生物圈平衡的关键因素。 31.2 脆弱的物种更可能灭绝 31.2 脆弱的物种更可能灭绝 预测哪一物种容易灭绝：生物学家通过评估种群的生存能力来分析物种灭 绝的可能性。 物种间的相互依赖：一个物种的灭绝可能会给食物网带来连锁反应，影响 其它的物种。 濒危物种：种群数量的减小、缺少基因变异以及物种的商业价值都会增加 一个物种灭绝的可能性。 31.3 物种濒危通常是人类活动的结果 31.3 物种濒危通常是人类活动的结果 物种灭绝的原因：已发生的物种灭绝都可归结为少数一些原因 栖息地的丧失：如果没有生存空间，物种将不能存活。 案例研究：过度开发 案例研究：外来物种的侵入 案例研究：生态关系的破坏 案例研究：基因变异的减少 案例研究：栖息地的丧失和割裂 31.4 种群的恢复需要人们做出多方面的努力 31.4 种群的恢复需要人们做出多方面的努力 目前已经采取多种方法以保护濒危物种：重建退化的栖息地、人工繁殖、 维持种群内部的遗传多样性等方法都对种群的恢复有所帮助
保护生态系统：建立大面积的自然保护区，维护整个生态系统的健康发展是保护生物多样性的最佳策略。物种的加速灭绝是生物圈所面临的最重大的挑战之一一一白垩纪之前从未有过如此多的物种在如此短的时间内消失（图31.1)。面临这一挑战，保护生物学在十年前应运而生。保护生物学是一门新兴的应用学科，探索如何保护物种、群落，以及生态系统。它同时也研究引起物种数量减少的原因，并且尝试着利用不同手段来避免这种情况。在本章中，我们首先探讨生物多样性的重要性及其面临的危机。然后，我们将关注一些濒临灭绝的物种，并通过几个典型例子来研究引起物种灭绝的五个图31.1濒危动物。西伯利亚虎面临严关键因素。最后，我们将看到人们在濒危峻的灭绝危险。它的皮毛使其遭受灭顶物种的种群恢复工作方面做出的诸多努之灾，同时它们的栖息地也在迅速减少。为拯救西伯利亚虎，人们采用了许力。多方法，这些都将在本章中予以讨论。31.1保护生物学是以研究保护生物多样性为主要内容的新兴科学生物多样性面临的危机物种的灭亡是整个生命世界的一部分，对于一个稳定的生态系统来说，它和物种的形成一样正常和必要。绝大多数一一甚至可能是所有的物种，最终都将走向灭绝。我们已知的物种中有99%以上（大多数来自化石记录）现在都已经灭绝然而，目前物种灭绝的速率高得令人担忧。据估计，如果栖息地消失的速率一直持续目前的高水平（特别是在热带地区），那么30年内全球的生物多样性将丧失20%！更为可悲的是，这些灭绝物种中的相当一部分其至从未被我们注意到过：科学家们估计全球只有15%的真核生物已经被我们发现并且命名，而且这一比例
保护生态系统：建立大面积的自然保护区，维护整个生态系统的健康发展 是保护生物多样性的最佳策略。 物种的加速灭绝是生物圈所面临的最 重大的挑战之一——白垩纪之前从未有过 如此多的物种在如此短的时间内消失（图 31.1）。面临这一挑战，保护生物学在十年 前应运而生。保护生物学是一门新兴的应 用学科，探索如何保护物种、群落，以及 生态系统。它同时也研究引起物种数量减 少的原因，并且尝试着利用不同手段来避 免这种情况。在本章中，我们首先探讨生 物多样性的重要性及其面临的危机。然后， 我们将关注一些濒临灭绝的物种，并通过 几个典型例子来研究引起物种灭绝的五个 关键因素。最后，我们将看到人们在濒危 物种的种群恢复工作方面做出的诸多努 力。 31.1 保护生物学是以研究保护生物多样性为主要内容的新兴科学 生物多样性面临的危机 物种的灭亡是整个生命世界的一部分，对于一个稳定的生态系统来说，它和 物种的形成一样正常和必要。绝大多数——甚至可能是所有的物种，最终都将走 向灭绝。我们已知的物种中有 99%以上（大多数来自化石记录）现在都已经灭绝。 然而，目前物种灭绝的速率高得令人担忧。据估计，如果栖息地消失的速率一直 持续目前的高水平（特别是在热带地区），那么 30 年内全球的生物多样性将丧失 20%！更为可悲的是，这些灭绝物种中的相当一部分甚至从未被我们注意到过； 科学家们估计全球只有 15%的真核生物已经被我们发现并且命名，而且这一比例 图 31.1 濒危动物。西伯利亚虎面临严 峻的灭绝危险。它的皮毛使其遭受灭顶 之灾，同时它们的栖息地也在迅速减 少。为拯救西伯利亚虎，人们采用了许 多方法，这些都将在本章中予以讨论
对于热带地区的物种很可能要更低。物种的灭绝不仅仅只发生在那些我们不太熟知的物种中。全球250，000种植物中的50,000种，20,000种蝴蝶中的4,000种，以及9,000种鸟类中的2000种都可能在这一短暂的时间内消失。在地球45亿年的历史中，我们人类仅仅出现了500，000年，而我们的祖先发展农业仅仅是在大约10，000年前，而仅仅在这短暂的时间内，人类已经造成了难以计数的物种的灭绝，而且这一威胁仍然存在。这件事看似匪夷所思，可确实是活生生的事实。史前人类导致的物种灭绝通过研究历史，特别是古人类对物种灭绝的影响，我们可以对当前发生的物种灭绝有更加深刻的认识。在史前时期，智人（Homosapiens）每到达一个新地区，都将引起严重的破坏。在最近一次冰川期的末期，也就是距今大约12，000年前，北美的动物群是由类似于今天生活在非洲的大型哺乳动物组成的，其中包括猛犸、乳齿象、马、骆驼、大地懒、剑齿虎和狮等（图31.2）。在人类刚刚到达这里以后，74%到86%的巨型动物（体重超过100磅的动物）灭绝了。导致灭绝的直接原因是猎杀，另外同大面积烧毁丛KKO图31.2人类定居前的北美。在人类移居北美之前，这里林也有密切的关系。当然，生活着鸟类和大型的哺乳动物，如古北美驼、剑齿虎、大地獭以及恐鹭等。也有一些科学家将这些物种的灭绝归因于气候的剧烈变化，但是这种假设并不能解释为什么在前几次冰川期的末期并没有发生物种的大规模灭绝，当然也不能说明为什么灭绝的主要是大型动物，而小型动物却没有受到明显的影响。无论人类到达地球的哪一个角落，类似的灭绝事件都会发生。四万年以前，大量不同种类的大型动物遍布澳大利亚，包括众多的有袋动物，它们在体形和生态习性上类似于现在的河马或美洲虎，9英尺高的袋鼠和20英尺长的巨蜥随处可见一一这些物种都在人类到达的同时消失了。岛屿也同样不能幸免。在马达加
对于热带地区的物种很可能要更低。 物种的灭绝不仅仅只发生在那些我们不太熟知的物种中。全球 250,000 种植 物中的 50,000 种，20,000 种蝴蝶中的 4,000 种，以及 9,000 种鸟类中的 2,000 种都可能在这一短暂的时间内消失。在地球 45 亿年的历史中，我们人类仅仅出 现了 500,000 年，而我们的祖先发展农业仅仅是在大约 10,000 年前，而仅仅在 这短暂的时间内，人类已经造成了难以计数的物种的灭绝，而且这一威胁仍然存 在。这件事看似匪夷所思，可确实是活生生的事实。 史前人类导致的物种灭绝 通过研究历史，特别是古人类对物种灭绝的影响，我们可以对当前发生的物 种灭绝有更加深刻的认识。在史前时期，智人（Homo sapiens）每到达一个新地 区，都将引起严重的破坏。在最近一次冰川期的末期，也就是距今大约 12,000 年前，北美的动物群是由类似于今天生活在非洲的大型哺乳动物组成的，其中包 括猛犸、乳齿象、马、骆 驼、大地懒、剑齿虎和狮 等（图 31.2）。在人类刚刚 到达这里以后，74％到 86 ％的巨型动物（体重超过 100 磅的动物）灭绝了。导 致灭绝的直接原因是猎 杀，另外同大面积烧毁丛 林也有密切的关系。当然， 也有一些科学家将这些物 种的灭绝归因于气候的剧烈变化，但是这种假设并不能解释为什么在前几次冰川 期的末期并没有发生物种的大规模灭绝，当然也不能说明为什么灭绝的主要是大 型动物，而小型动物却没有受到明显的影响。 无论人类到达地球的哪一个角落，类似的灭绝事件都会发生。四万年以前， 大量不同种类的大型动物遍布澳大利亚，包括众多的有袋动物，它们在体形和生 态习性上类似于现在的河马或美洲虎，9 英尺高的袋鼠和 20 英尺长的巨蜥随处 可见——这些物种都在人类到达的同时消失了。岛屿也同样不能幸免。在马达加 图 31.2 人类定居前的北美。在人类移居北美之前，这里 生活着鸟类和大型的哺乳动物，如古北美驼、剑齿虎、 大地獭以及恐鹫等
斯加岛，至少15种狐猴（其中一种体型与大猩猩相仿）迅速绝迹，还有俾格米河马（一种小体形的河马）以及今为止所发现的最大鸟类一一象鸟（Aepyornis,身高超过3米，重达450千克），都由于人类的到来而消失。在新西兰，30种鸟类灭绝，包括所有的13种恐鸟一一另一种不能飞行大型鸟类。有趣的是，非洲并没有发生类似的巨型动物灭绝事件。科学家们认为，这是由于人类起源于非洲，生活于此的其它物种与人类协同进化了数百万年，最终对人类的捕杀形成了适应。有记载的物种灭绝有历史记载的灭绝物种中，最多的是鸟类和哺乳动物，这是因为这些物种比较醒目一一体型较大并且容易研究。因此相比较而言，我们对其它物种灭绝速率的估计就要粗略得多。表31.1中的数据取自最可靠的证据，它显示了从1600年至今有记录的物种灭绝状况。从表中可以看出，1600年至今，大约有85种哺乳动物和113种鸟0.4(%Birds?Mammals类相继灭绝。大多Reptiles0.3Fishes数灭绝事件发生在Amphibians0.2最近的150年内。o0.1鸟类和哺乳动物的灭绝速率在1600年16001700180020001900到1700年间大约是Year每10年灭绝1个物图31.3物种减少的趋势。上图显示了自1600年以来有记载的动物灭绝数据。其中大多数发生在岛屿上，鸟类与哺乳动物所种；但是从1850年受的影响最为显著（虽然这也许反映了我们对其它门类动物的无知。到1950年，灭绝速Taxonomyextinction灭绝种类占该类动物种类总数的百分比率增长到每年1个Birds鸟类Mammals哺乳动物Reptiles爬行动物Fishes鱼类Year年Amphibians两栖动物物种：而从1986年至1990年，该速率是每年灭绝4个物种（图31.3）！物种灭绝速率的增加是生物多样性危机的核心问题。大多数有记载的物种灭绝发生在岛屿。例如，在过去500年内灭绝的90种哺乳动物中，73%生活在岛屿上（另外19%在澳大利亚）。岛生物种之所以容易火
斯加岛，至少 15 种狐猴（其中一种体型与大猩猩相仿）迅速绝迹，还有俾格米 河马（一种小体形的河马）以及迄今为止所发现的最大鸟类——象鸟（Aepyornis, 身高超过 3 米，重达 450 千克），都由于人类的到来而消失。在新西兰，30 种鸟 类灭绝，包括所有的 13 种恐鸟——另一种不能飞行大型鸟类。有趣的是，非洲 并没有发生类似的巨型动物灭绝事件。科学家们认为，这是由于人类起源于非洲， 生活于此的其它物种与人类协同进化了数百万年，最终对人类的捕杀形成了适 应。 有记载的物种灭绝 有历史记载的灭绝物种中，最多的是鸟类和哺乳动物，这是因为这些物种比 较醒目——体型较大并且容易研究。因此相比较而言，我们对其它物种灭绝速率 的估计就要粗略得多。表 31.1 中的数据取自最可靠的证据，它显示了从 1600 年至今有记录的物种灭绝状况。从表中可以看出，1600 年至今，大约有 85 种哺 乳动物和 113 种鸟 类相继灭绝。大多 数灭绝事件发生在 最近的 150 年内。 鸟类和哺乳动物的 灭绝速率在1600年 到 1700年间大约是 每 10 年灭绝 1 个物 种；但是从 1850 年 到 1950 年，灭绝速 率增长到每年 1 个 物种；而从 1986 年 至 1990 年，该速率 是每年灭绝 4 个物种（图 31.3）！物种灭绝速率的增加是生物多样性危机的核心 问题。 大多数有记载的物种灭绝发生在岛屿。例如，在过去 500 年内灭绝的 90 种 哺乳动物中，73%生活在岛屿上（另外 19%在澳大利亚）。岛生物种之所以容易灭 图 31.3 物种减少的趋势。上图显示了自 1600 年以来有记载的 动物灭绝数据。其中大多数发生在岛屿上，鸟类与哺乳动物所 受的影响最为显著（虽然这也许反映了我们对其它门类动物的 无知）。 Taxonomy extinction 灭绝种类占该类动物种类总数的百分比 Birds 鸟类 Mammals 哺乳动物 Reptiles 爬行动物 Fishes 鱼类 Amphibians 两栖动物 Year 年
绝，是因为这些物种通常是在没有捕食者的环境中进化的，因此丧失了躲避人类和外来捕食者（比如鼠和猫）的能力。此外，人类也引入了竞争者和疾病（例如，鸟疮疾破坏了夏威夷群岛的鸟类区系）。最后，由于岛上物种的种群相对较小，因此也特别容易灭绝，这一点我们将会在本章的后面详细讨论。然而，在最近几年，物种灭绝的危机已经从岛屿转移到大陆上。目前大多数的濒危物种生活在大陆，正是这些大陆地区，在本世纪内将成为物种灭绝的主要地区。表31.11600年以来有记录的灭绝事件有记载的灭绝物种数该类生物的灭绝种类所类别大陆岛屿海洋总计物种总数占的百分比43051哺乳动物852. 14, 0000鸟类21921139, 0001. 30120210. 3爬行动物6,3000202两栖动物0. 054, 2000鱼类2212319, 1000. 114948980. 01无脊椎动物1,000,000+0显花植物2451393840. 2250,000*最近两栖动物种群数量急剧下降，许多物种濒临灭绝。资料来源：Reid和Mi1ler的数据，1989。也有人认为我们不必为灭绝事件担忧，因为灭绝是一种自然现象，大量的物种灭绝早在人类出现以前就已经发生过了。的确，正如我们在第21章中看到的，大规模的物种灭绝早在5亿年前就已经发生过了。但是，目前的大量灭绝事件在几个方面值得关注。首先，它是唯一一次由单一物种引起的。此外，虽然物种多样性通常在几百万年后会自动恢复，但是我们的后代将会在很长的一段时间中无法享受到生物多样性的益处和乐趣。再者，生物多样性此次能否恢复尚不确定。从前的大规模灭绝事件之后，旧物种的灭绝为新物种的进化提供了大量的可用资源；然而今天，这些资源可能不能再被利用，因为人类正在破坏栖息地并将这些资源据为已有
绝，是因为这些物种通常是在没有捕食者的环境中进化的，因此丧失了躲避人类 和外来捕食者（比如鼠和猫）的能力。此外，人类也引入了竞争者和疾病（例如， 鸟疟疾破坏了夏威夷群岛的鸟类区系）。最后，由于岛上物种的种群相对较小， 因此也特别容易灭绝，这一点我们将会在本章的后面详细讨论。 然而，在最近几年，物种灭绝的危机已经从岛屿转移到大陆上。目前大多数 的濒危物种生活在大陆，正是这些大陆地区，在本世纪内将成为物种灭绝的主要 地区。 也有人认为我们不必为灭绝事件担忧，因为灭绝是一种自然现象，大量的物 种灭绝早在人类出现以前就已经发生过了。的确，正如我们在第 21 章中看到的， 大规模的物种灭绝早在 5 亿年前就已经发生过了。但是，目前的大量灭绝事件在 几个方面值得关注。首先，它是唯一一次由单一物种引起的。此外，虽然物种多 样性通常在几百万年后会自动恢复，但是我们的后代将会在很长的一段时间中无 法享受到生物多样性的益处和乐趣。再者，生物多样性此次能否恢复尚不确定。 从前的大规模灭绝事件之后，旧物种的灭绝为新物种的进化提供了大量的可用资 源；然而今天，这些资源可能不能再被利用，因为人类正在破坏栖息地并将这些 资源据为己有。 表 31.1 1600 表 31.1 1600 31.1 1600 年以来有记录的灭绝事件 年以来有记录的灭绝事件 有记载的灭绝物种数 类别 大陆 岛屿 海洋 总计 该类生物的 物种总数 灭 绝种 类所 占的百分比 哺乳动物 30 51 4 85 4,000 2.1 鸟类 21 92 0 113 9,000 1.3 爬行动物 1 20 0 21 6,300 0.3 两栖动物 2 0 0 2 4,200 0.05 鱼类 22 1 0 23 19,100 0.1 无脊椎动物 49 48 1 98 1,000,000+ 0.01 显花植物 245 139 0 384 250,000 0.2 *最近两栖动物种群数量急剧下降，许多物种濒临灭绝。 资料来源：Reid 和 Miller 的数据，1989