生物多样性是生物(动物、植物、微生物)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,包括三个层次:物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。
命名及词源
编辑早在1916年,“生物的多样性(biological diversity)”一词就出现在了《科学月刊》(The Scientific Monthly)杂志《多变的沙漠》(The Variable Desert)一文中。J. Arthur Harris在文中说到:“简单地描述某地拥有丰富的种属,具有不同地理起源或亲缘关系的植物群,完全不足以描述真正的生物多样性。”
“生物多样性(biodiversity)”这个术语的发明与使用历史存在争议。虽然普遍认为“biodiversity”一词是20世纪80年代末由Walter G. Rosen在筹备一个论坛时创造,并由E. O. Wilson在1988年出版的书中首次使用,但这个术语在此之前就已经出现。
1985年和1986年,BioScience杂志上就有“biodiversity”这个词的使用记录。Laura Tangley在1985年的文章中提到了“支持生物多样性保护相关的研究”;Robert L. Peters在1986年提到了“在保护生物多样性时考虑气候的措施”。所以也有学者认为,“biodiversity”这个词的形成和流行,是科学和文化背景下的集体产物,而不是个别人的原创。
在中国,“生物多样性”一词的使用也可追溯到20世纪80年代。1984年,刘保元等人在《以底栖动物评价湘江污染的研究》一文中提到“湘江底栖动物种类较丰富,而上游种类尤多,生物多样性明显”;1988年,王献溥在《生物学杂志》发表《生物多样性的基本概念及其应用》。
定义
编辑不同学者和组织对“生物多样性”的定义存在差异。生物多样性一个基本的定义是“生命(life)的多样性”或“生命及其过程的多样性”。也常定义为“基因、物种和生态系统的多样性”
联合国环境规划署(UNEP)对它的定义是:“生物多样性描述了地球上生命形式的多样性,它包括地球上800万种动植物物种、它们栖息于其中的生态系统以及物种内/间的遗传多样性。”
联合国生物多样性公约(CBD)对它的定义是:“生物多样性是指所有来源的生物体之间的变异性,包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所属的生态复合体;包括物种内、物种间和生态系统的多样性。”
有学者对1976 ~1996 年发表的85种关于“生物多样性”的定义进行了综述,建议将其定义为:“生物多样性是一个地点或区域的状态或属性,具体指生物体内部和生物体之间的多样性,包括生物体的集合、生物群落和生物过程(无论是自然发生的还是人为改变的)。 生物多样性可以根据遗传多样性、不同类型物种的特性和数量、物种组合、生物群落、生物过程以及数量(例如丰度、生物量、覆盖度、比率)和结构。 生物多样性可以在任何空间尺度上被观察和测量,如微型站点、栖息地斑块和整个生物圈。”或定义为:“生物多样性是一个地点或地区的属性,包括生物群落内部和之间的多样性(无论是否受到人类的影响),可在任何空间尺度上被观察和测量,如微型站点、栖息地斑块和整个生物圈。”
中国学者马克平、蒋志刚等将其总结为:生物多样性是生物(动物、植物、微生物)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,包括三个层次:物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性。魏辅文等认为,物种多样性是生物多样性最重要的内容,是优先保护的对象,其体现了生物与环境之间的复杂关系以及生物资源的丰富性。只有物种存在,遗传物质才能传递下去,生态系统才能够不至于退化或者消失
1976 ~1996 年发表的关于“生物多样性”的定义
演化历史
编辑增长与灭绝
地球的年龄大概为45.4亿年,生命的起源大约发生在35~41亿年前。生物多样性的起源与演化历史是一个复杂而多层次的过程,涉及生物学、地质学、气候学等多个领域的交叉研究。在地质学的早期发展中,关于生物多样性历史的争论非常激烈。赖尔(Lyell)和阿加西(Agassiz)等均变论者认为,地球生物群体在千百万年中一直处于稳定状态。与此观点相对的是进化论者,他们在化石记录中发现了方向性变化的证据。至1990年代,大致的地质时期分类丰富度历史轮廓已被普遍接受,即在古生代和中生代早期,物种相对较少,在过去的一亿年里,多样性显著增加。地球生物圈在上新世和更新世达到了生物多样性的高峰期,随后由于气候变化和有组织的人类活动而下降。生物多样性的演化过程不是一条简单的直线,其中经历了多次大规模灭绝事件和其他生物危机,整体呈现出波动和不规则的轨迹。对现存和已灭绝群体的大型系统发育比较研究表明,大多数生物多样性源自少数物种高度丰富的进化支。
陆地和海洋的生物(物种)多样性历史
据估计,在过去 35 亿年里地球上演化出了约 40 亿个物种,其中约 99% 已经消失。古生物学家将“大规模灭绝”定义为地球在短时间内失去四分之三以上的物种。大规模灭绝在过去 5.4 亿年左右的时间里发生过五次,分别发生于奥陶纪、泥盆纪、二叠纪、三叠纪和白垩纪末期。新物种的演化通常至少需要数十万年,从大规模灭绝事件中恢复生物多样性可能需要数百万乃至数千万年。
5次大规模灭绝及其可能的原因
从海洋到陆地
在生物多样性的早期历史中,海洋生物占据了主导地位。然而,在大约1.25亿年前,随着陆地植物、昆虫以及某些四足动物的快速增加,陆地生物开始超越海洋生物,形成了今天生物多样性的主要组成部分。
前寒武纪(约7亿年前):生命最早可能从浅海的微生物(主要是蓝细菌)开始扩展到近岸地区。有分子证据显示最早的维管植物可能出现在大约7亿年前,但这一说法因缺乏化石或生物标志物证据而存在争议。中奥陶纪(约4.7亿年前):植物和动物迁移到陆地可能开始于此时期。中志留纪(约4.25亿年前):记录到首批小型维管植物和陆地节肢动物的出现。中泥盆纪(约4亿年前):首次出现四足动物。晚泥盆纪(约3.75亿年前):首次出现树木和能飞行的昆虫。晚二叠纪(约2.6亿年前):记录到首批滑翔的脊椎动物。晚三叠纪(约2.15亿年前):首次出现能飞行的脊椎动物。
进化时间表,显示了根据化石、环境指标和高分辨率地质年代学推断的演化过程
关于起源的研究
根据古生物学杂志(Palaeontology)的综述,从达尔文时代到今天,古生物学家在不同时期对生物多样性起源有不同的解释方式,大体可分为4个阶段。①达尔文时代:强调自然选择和物种演化的分支树模型;②现代综合:引入统计方法,强调物种迅速扩张和演化速度的研究;③古生物学xxx:探索物种演化模型、进化驱动因素和多样性模型,引入计算机和统计分析方法;④当今生物多样性科学:对于大多数生物学家,特别是那些研究生物多样性和保护生物学问题的人来说,“生物多样性起源”的含义被解释为一个完全基于系统发育树的系统发育问题,主要的分析方法是系统发育比较方法(comparative phylogenetic methods),用于探索形态、生态和行为等性状的演化。这些方法被用来解答关于演化特征的问题,比如哪种特征是一个类群的祖先特征,一个特征如何影响另一个特征,特定特征如何影响演化速率等。
分布与多度
编辑空间分布
不均匀性
生物在地球上的分布是不均匀的。生物地理学家洪堡 (A.von Humboldt)和华莱士 (A.Wallace)早在两百多年前发现物种多样性从低纬到高纬、从低海拔到高海拔逐渐减少的规律。 洪堡(1808)写道:“越接近热带,就越能感受到生物结构的多样性、形式的美感和色彩的混合,以及有机生命的永恒青春和活力”。上个世纪,科学家关于生物多样性时空分布模式的研究取得很大进步,提出诸多理论,如生态演替理论(Clements 1916,Gleason 1927)、物种的普遍性和稀有性(Fischer et al. 1943、Preston 1948、MacArthur 1960)、岛屿生物地理学(MacArthur & Wilson 1967)以及物种多样性的纬度分布(Brown 1995)等
生物多样性的这种分布规律后来被人们称为生物多样性的地理格局(geographic pattern),是自然界最普遍存在的生态学规律,几乎存在于所有重要的生物类群,如陆地动植物和海洋生物。有古生物学家指出,这个格局早在恐龙时代就已经出现了。但关于生物多样性的具体分布规律和形成原因,仍存在较多争议,科学家们已提出上百个相关假说。如现代气候、历史过程以及随机因素等方面来解释生物多样性的分布格局。
有学者认为地球上超过一半的物种可能生活在仅1.4%面积的土地上。85%的植物物种分布在约1/3的陆地范围之内。关于三个主要热带地区的维管植物物种数量的研究显示,非洲热带地区(撒哈拉沙漠以南的非洲和马达加斯加)的面积与拉丁美洲地区(墨西哥以南)大致相当,非洲热带地区仅记录了 56451 种物种(每年增加约 170 种),拉丁美洲热带地区记录物种数为 118308 种(每年增加约750 种)。东南亚的面积只有其他两个热带地区的四分之一,但却有大约 50000 个物种记录(每年增加约 364 种)。拉丁美洲可能拥有全球至少三分之一的生物多样性,亚洲热带地区可能是植物多样性以及总体生物多样性密度最高的地区。
专家推测的物种丰富度分布情况 Carsten Meyer etc. 2015
陆生脊椎动物多样性的分布模式
安第斯山脉、东非、马达加斯加和马来西亚的植物物种
不同淡水生态区淡水鱼类物种的相对数量
《世界植物科名录》不同地区开花植物物种的相对数量
生物多样性热点
诺曼·迈尔斯 (Norman Myers) 于 1988 年提出了“生物多样性热点”这一概念,旨在识别热带森林中的“热点”,即植物特有程度高 且栖息地丧失严重的地区。随后国际保护组织(Conservation International,CI)采纳了这一蓝图,并为生物多样性热点设定了阈值,即满足“必须拥有至少1500种特有维管植物,并且原始自然植被不超过30%”。截至2024年,CI已在全球范围内识别出36个生物多样性热点地区,其中大部分分布在热带森林中。它们仅占地球陆地表面积的 2.3%,但包含了世界上约 50% 的特有植物物种和42%的陆地脊椎动物物种。
以下列举3个生物热点地区:①大西洋森林(Atlantic Forest)热点地区位于巴西的大西洋海岸,向内陆延伸至巴拉圭东部和阿根廷东北部等地区,这里长期与南美洲其他主要雨林区隔离,拥有多样化和独特的植被和森林类型组合。这里有大约20000种植物,其中40%是特有物种,还有大约950种鸟类;②中国西南山区热点地区从西藏东南部经四川西部一直延伸到云南中北部,是世界上植物种类最丰富的温带森林生态系统。这里生长着大约12000种植物,其中 29% 是特有物种。该热点地区也是世界上几种最著名和受威胁的哺乳动物的家园,如大熊猫(Ailuropoda melanoleuca)和雪豹(Panthera uncia);③高加索(Caucasus)热点地区位于亚美尼亚、阿塞拜疆和格鲁吉亚,以及俄罗斯、伊朗和土耳其的部分地区。它的沙漠、稀树草原、沼泽森林和干旱林地拥有约6500种维管束植物,其中四分之一是特有物种。
生物热点地区示意图
物种数量
人类目前还无法准确的描述当前地球上的生物总数,科学家们在不断尝试使用新的科学方法来估测不同类群的生物量和全球生物总量,对于估测方法和结果还存在分歧。根据分类学家的估计,全球总物种数在300万至1亿之间。一个根据高等分类阶元估测生物量的研究显示,全球大约有 870 万(±130 万)真核物种,其中约 220 万(±18 万)是海洋物种。也有人估计海洋物种数量约为70万~100万种,其中22.6万种已经被描述。
对于陆地植物,已知有29.89万个被接受的物种名称,还有47.76万个同义词和26.39万个未解决的名称。根据已解决名称中38%的接受比例,估计另有约10万个物种名将被接受,总计约40万个物种。此外模型预测还有15%的物种待发现,陆地植物的总物种数可能超过45万。
对于动物,物种数量的估计存在较大的不确定性。大约已有190万个物种被描述,但科学家们估计尚有数百万至数千万个物种尚未被描述。Raven和Yeates估计仅昆虫就有500万~600万种,Scheffers等人认为昆虫和真菌的物种数量不能确定,很难估计生物总量。
度量与监测
编辑度量
生物多样性是自然系统的多维属性,没有单一的指数能够充分概括这一概念,难以量化。科学家提出了众多与之相关的指数,通常以物种多样性为重点。科学家发现仅考虑物种数量及其相对贡献,对群落结构和功能的评估效果不佳,建议同时也应考虑系统发育和功能多样性。
传统测量
可以通过简单地计算某地出现的物种数量,如计算物种密度或物种丰富度,来度量生物多样性。丰富度(S),或物种数量/存在属性,是最简单也是最常用的度量。物种多样性(SD),一般是指物种数目的多寡和数目的分配状况,即丰富度(SR)和均匀度。但这种方式无法区分稀有物种和常见物种,为解决这一问题,科学家们提出了其他的多样性指数,如香农(Shannon)和辛普森(Simpson)多样性指数,从而在计算中区分每个物种的相对贡献权重。
生物多样性计算公式(E Kathryn Morris ect. 2014)
系统发育多样性
Elton(1946年)尝试将系统发育信息纳入多样性测量中。系统发育多样性(也叫谱系多样性)是一种衡量生态群落多样性的方法,它考虑到了物种之间的系统发育关系。基于“物种在系统发育上更加独特的群落中,多样性更高”这一观点。该观点基于生态学和进化生态学的理论,即共存的物种应在功能上有显著差异,而物种间的许多差异是对过去竞争的适应性响应。
系统发育多样性的计算方法主要包括:①基于分化时间,即根据物种间最近共同祖先的分化时间来计算系统发育多样性,可通过比较分子数据中的基因序列差异来估算。Faith(1992)提出了系统发育多样性指数(PD),通过累加群落中物种在系统发育树上的分枝长度来计算。较长的分枝长度意味着较长的进化时间和更大的系统发育差异。②基于拓扑结构,两个物种之间的关系可以通过它们之间的拓扑距离来估计,即通过系统发育树中分隔它们的节点或链接的数量来估计。一个物种与其他物种之间的节点或链接越少,它的可区分性就越大。
功能多样性
21世纪初,研究者开始关注不同物种的功能性状如何影响生态过程,从而提出了功能多样性的概念。功能多样性是生态系统过程的关键驱动因子,它是衡量生态群落多样性的一个重要概念,反映了生物群落中物种的功能性特征(如形态、生理、行为特性)的值和变异度,这些特征影响群落的生态过程和功能。
功能多样性根据与研究假设相关的功能性特征来估算生物间的差异。测量方法主要可以分为分类测量和连续测量两类。①分类测量:最早期的方法之一是通过计算群落中的功能群丰富度(FGR),即不同功能群的数量。这种方法将物种根据其功能性状分入不同的功能群,简单直观,但它依赖于如何定义和分类功能群,存在一定的主观性。②连续测量:随着研究与理解的深入,发展出了基于连续性状的多样性测量方法。如功能属性多样性(FAD)和功能多样性指数(FD)。这些方法不需要将物种分入预先定义的功能群,而是直接在多维功能性状空间中测量物种之间的差异性。
监测
生物多样性的监测历史可追溯至数千年前,国家和全球尺度上的生物多样性监测则是相对近期出现的现象。19世纪末,一些政府开始建立针对特定类群的监测机构。例如,美国国会于1871年成立了美国渔业委员会(U.S. Fish Commission),旨在管理国家食用鱼类;1885年设立了生物调查部门(Division of Biological Survey),旨在促进经济鸟类学的研究;1940年,这些部门合并为美国鱼类和野生动物管理局(U.S. Fish and Wildlife Service)。1966年,美国濒危物种法(U.S. Endangered Species Act)规定了物种监测的要求。1973年,建立的《濒危野生动植物国际贸易公约》(CITES)要求各国监测潜在受胁物种的国际贸易情况。
从20世纪60年xxx始,以保护为主要目标的非政府组织也开始参与到监测中,如英国鸟类保护信托组织的常见鸟类普查(Common Bird Census of the British Trust for Ornithology)。自1990年代起,欧洲的栖息地及鸟类说明(Habitats and Birds directives)进一步促进了物种监测。对于“全球变化”的讨论增加了对生物监测的需求,联合国生物多样性公约2020年爱知目标”制定了国际范围内减缓生物多样性损失速度的愿望,这也提高了对物种监测的要求。
20世纪初的生态监测主要围绕特定物种的种群大小估计。20世纪中叶,发展出的放射性同位素和无线电追踪项圈等技术,将监测范围从个体、种群扩展到生态系统级别,如长期生态研究(Long Term Ecological Research)网络。近几十年来,基于受训志愿者和公民科学家等的广泛监测,使人们可以在国家和大陆尺度上监测整个分类群,例如美国的繁殖鸟类调查(Breeding Bird Survey in the USA)和泛欧洲常见鸟类监测计划(Pan-European Common Bird Monitoring Scheme)。同时,遥感技术开始应用于物种监测,如鸟类和哺乳动物的种群计数,以及侵入物种的检测。gbif.org、ebird.org、ispot.org、inaturalist.org和observado.org等网站的发展,使人们可以在全球范围内共享物种观察记录。
功能与价值
编辑生物多样性在诸多方面构成了我们赖以生存的生命之网——食物、水、药物、稳定的气候、经济增长等等。全球一半以上的GDP依赖于大自然,超过10亿人依靠森林谋生,土地和海洋吸收了碳排放总量的一半以上。生物多样性影响着生态系统的功能和其为人类社会提供商品和服务的能力。大量证据表明,生物多样性丧失会降低生态系统的功能和服务,危及生态系统供给水平和人类福祉,如造成生态系统生产力下降、养分循环失衡、传粉能力下降等。人类社会的幸福感依赖于生态系统提供的产品和服务,而这些则直接来自于生态系统功能。
在西方,对生态系统为人类提供复杂服务功能的认识可追溯到柏拉图(约公元前 400 年),他认识到森林砍伐可能导致水土流失和泉水干涸20 世纪 80 年代,一些对物种从生态系统中消失速度的研究表明,生物体可以影响栖息地的物理形成、生物地球化学循环中的元素通量,以及生态系统的生产力,表明某些生命形式的丧失可能会极大地改变整个生态系统的结构和功能。2005年,人类首次评估了世界范围内的生态系统及其提供的服务价值状况和变化趋势,描述了生物体的遗传、物种和功能多样性如何控制生态系统中的基本生态过程,并指出了生态系统功能和生态系统服务两方面研究的不同侧重点
生物多样性及相关功能示意图(NASA)
生物多样性-功能关系示意图(Bradley J. Cardinale ect. 2012)
生态系统功能
生态系统功能的概念是,生态系统作为一个开放系统,其内部及其与外部环境之间所发生的能量流动、物质循环和信息传递的总称。这个概念是“以生态系统为中心”的,如光合作用、呼吸作用、分解作用、互利共生性、竞争性和捕食性。这些过程通过食物网传递能量和营养物质,是生态系统结构和过程之间的相互作用。生态系统功能是生态系统本身所具备的一种基本属性,独立于人类而存在,它们未必转化为人类的利益,有时被认为是生态系统的“支持服务”。生态系统功能是生态系统为人类提供生态服务的过程和基础,没有生态系统功能,生态系统就不可能为人类提供服务。生态系统服务的每一种形式都必须有生态系统功能作为支撑。
生物多样性是生态系统功能的主要驱动力已被得到广泛认可。对生态系统功能的研究最早可追溯到达尔文时代,乔治•辛克莱尔(George Sinclair)在英国贝德福德郡对比了单作和混种对植物生产力的影响,结果发现物种多样性越高,干草的产量也越高。一些生态系统服务,如水源涵养、土壤侵蚀控制或授粉,取决于生态系统中的物种控制的生态系统功能。在控制植物物种丰富度的实验中,生态系统功能随着生物多样性的减少而减少。肉食动物的损失会对生态系统造成严重的后果,例如由于失去对食草动物的调节,许多食草动物会成为森林害虫。
到2006年,超过100个生物多样性实验的证据表明,物种多样性与生态系统生产力呈正相关关系。2012年的一项对过往20年研究的综述分析显示,生物多样性对生态系统功的影响包括:①生物多样性的丧失会降低群落捕获生物必需资源(养分、水、光、猎物)和将这些资源转化为物质的效率;②在生物多样性高的社区中,总的资源捕获和生物生产量通常更稳定,即生物的多样性会增强生态系统功能的稳定性;③不同生态系统中生物多样性的初始损失对生态系统功能的影响相对较小,但损失的增加会导致变化速度加快。即生物多样性对任何单一生态系统过程的影响都是非线性和饱和的,生态系统功能的丧失速度会随生物多样性丧失的增加而加速;④生物多样性高的群落,因包含对生产力具有显著影响的关键物种,以及物种之间功能性状的差异增加了整体资源的捕获力,而更具有更高的生产力;⑤食物网相互作用是生态系统功能的关键中介,高级消费者的丧失可以通过食物网影响植物生物量。如消费者的丧失可以改变植被结构、火灾频率,甚至在一系列生态系统中引发流行病。即跨越不同营养层级的生物多样性丧失可能对生态系统功能产生比营养层级内部生物多样性丧失更为强烈的影响;⑥物种灭绝后生态功能变化的幅度很大程度上取决于哪些生物特征消失了。生物的功能性状对生态系统功能的规模有重要影响,物种的灭绝可能对生态系统功能产生一系列影响。
生态系统功能示意图
生态系统服务
生态系统服务是生态系统为人类提供的惠益。这些服务是根据它们对个人或社会的特定利益来定义的,所以这个概念是“以人为本”的。生态系统为满足人类生计和福祉提供各种关键生态系统服务,食品、能源、水、原材料等维持人类生计和福祉的关键生态系统服务已经成为联合国2030年要实现的17个可持续发展目标的重要组成部分。
生物多样性与大多数生态系统服务之间有着积极的关系。生物多样性是许多重要生态系统服务的基础,具有多重生态系统功能和高水平生态系统服务的群落往往拥有更多的物种,而多样化的生物群落对生态系统稳定性、生产力以及养分供应具有促进作用但同时,生物多样性给人类社会带来的也并都全都是益处。
Costanza等将生态系统服务分为17大类,只包括可再生的服务,不包括不可再生的燃料和矿物质等。联合国新千年生态系统服务评估提出将生态系统服务分为支持服务、供应服务、调节服务和文化服务四大类①供应服务:从生态系统获得的产品,如食物、淡水、纤维、生物和遗传资源等;②调节服务:从调节生态系统过程中获得的好处,例如调节洪水、干旱、疾病和水净化等;③支持服务:生产其他生态系统服务所必需的服务,如土壤形成、养分循环、初级生产等;④文化服务:来自生态系统的非物质贡献,如娱乐、旅游、文化艺术与精神体验等。其中支持服务是供应服务、调节服务和文化服务的基础。
生态系统服务的驱动机制及与人类福祉的耦合关系
供应与调节服务
对过往1700篇相关科学研究的综述分析显示,生物多样性与生态系统供应与调节服务之间的关系复杂多样。
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生物多样性本身直接影响或与某些供应和调节服务密切相关。
对于供应服务,①种内遗传多样性可以提高经济作物的产量;②树种多样性可以提高人工林的木材产量;③草原植物物种多样性可以提高饲料产量;④鱼类多样性的增加与渔业产量的稳定性提高有关。
对于调节服务,①植物生物多样性的增加,可增强对外来植物入侵的抵抗力;②植物病原体,例如真菌和病毒感染,在更加多样化的植物群落中不太常见;③植物物种多样性通过提高生物量可增加陆地碳固存;④植物丰富度增加了养分矿化和土壤有机物的含量。
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生物多样性对作物产量、长期碳储存、害虫丰度等的调节作用是复合的,并不是一定呈现简单的正相关或负相关。例如在一项作物生产系统的数据综合分析中,39%的实验报告显示植物物种多样性导致期望作物的产量增加,而61%的报告显示产量减少。
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对于许多服务,截至2012年,数据暂时不足以评估生物多样性与服务之间的关系,如例如鱼类多样性对渔业产量的影响,以及生物多样性对洪水调节的影响。几乎没有发现直接证据表明遗传多样性可以提高作物产量的时间稳定性,但大多数农民和作物育种者知道,遗传多样性为选择理想性状提供了原材料,并可以促进轮作,xxx限度地减少害虫、疾病和天气变化等造成的作物损害。
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对于少数生态系统服务,生物多样性对它们的影响可能与预期相反。例如,①有人认为生物多样性可以通过去除营养物和其他化学污染物、减少有害害虫(如粪便大肠菌、真菌病原体)的数量等来提高水的纯净度。在一些案例中,藻类的遗传或物种多样性有助于淡水中营养污染物的去除,滤食性生物的多样性可以减少水生病原体。但更多的例子表明,生物多样性和水质之间没有关系。②天敌群落的多样性(捕食者、寄生物和病原体)通常在减少食草性害虫密度方面有益,但天敌群落的多样性有时会抑制生物防治。③病原体种群的多样性可能会带来更高的传染病风险,产生耐药性的细菌和病毒菌株会给人们带来健康和经济负担。
木材与树林
生物多样性与生态系统服务相关性(Bradley J. Cardinale ect. 2012)
文化服务
联合国新千年生态系统服务评估(MA)将生态系统文化服务定义为“人们通过精神满足、认知发展、思考、消遣和美学体验而从生态系统获得的非物质收益”。包括精神和宗教价值、美学价值、娱乐和生态旅游、文化多样性、知识体系、教育价值、灵感、社会关系、地方感和文化遗产价值等类别。相关的服务产品包括观鸟、赏鲸、钓鱼、摄影等。
赏鲸
观鸟
一些研究表明,大自然对人类身体和心理健康都有积极的影响。文化服务的重要性一直都被认可,但由于它们通常是“无形的”、“主观的”,难以用生物物理或货币术语量化。截至2020年,仍缺乏对生物多样性、生态系统服务和人类福祉之间因果关系和贸易关系的研究。过往的社会和行为科学研究展现了部分生态结构和文化效益之间的关系,如在景观美学、文化遗产、休闲旅游及精神和宗教意义方面的价值。
景观美学是生态系统各个方面的美或审美价值,体现在人们对公园、风景区、居住地的选择等方面。如研究显示,木材采伐影响了美国西北部森林景观的美感;不同树种、树木的大小和密度、林下生物的数量等,都会影响森林景观的美感。
林间美景
文化遗产与人类社会和生态系统之间的历史关系有着千丝万缕的联系。文化景观是文化价值的载体,有助于社区的认同。尽管在生态系统评估中难以衡量,但特定社会生态背景下的文化遗产价值与特定的生态系统特征有着具体的联系。如特定的类型森林、草原或沙漠,特定物种,甚至某个植物或动物都可能与文化身份、地方依恋等密切相关。
中国长城风景
生活在城市环境中的人们在接触自然环境方面通常会受到限制。散步、露营、逛公园等休闲旅游活动,为人们提供了接触自然、直接获得生态系统服务的机会。大量研究表明,即使短暂接触绿色空间也可以对人类健康产生积极影响,从而也有助于提高社会的经济生产力。Fuller等人的研究发现,人的心理健康与公园内的物种丰富度和栖息地多样性呈正相关。
城市公园绿地
精神和宗教服务可能并不适合在所有社区中推广 ,也很难用经济或货币术语来衡量。自然保护从业者对精神和宗教价值观如何促进生物多样性保护存在争议,同时人们也注意到了精神和宗教生活的复杂性。在大多数社会中,将某些区域或物种赋予精神或宗教意义是很普遍的,但这种意义的表达方式在不同社会间和社会内部有所不同。人们通常用一些宗教符号标记神圣区域,如在山顶上标记十字架、祈祷旗帜/经幡,沿着朝圣路线设置神龛等。神圣区域的空间范围可能从几棵树到整个山脉,边界可能不是固定的。在某些情况下,只有少数宗教领袖可以进入其中,有些情况下,神圣区域也可以对公众开放,进行崇拜活动等。神圣场所也可能吸引人们来旅游,游客的参与可能与这些场所的宗教或精神用途相吻合或产生冲突。
生态系统与宗教之间的关系不仅涉及道德和象征性概念,也可以围绕现实问题展开,如被移民、入侵国家争议性土地所有权的主张。语言是文化通过其中的意义进行地图绘制的最为强大的方式之一,通过它我们能更深刻地理解世界。举例而言,一个地点拥有多个名称,这反映了在日益多元文化的世界中所共享的历史。语言也可以通过诗歌的形式(包括歌曲和舞蹈)来揭示景观的奥秘,如土著的歌谣、牧民的口头地图、欧洲浪漫主义歌剧,这些都是将自我与土地联系起来的方式。
山间的经幡
文化服务在提供美学、教育、文化等益处的同时,也可以提供大量的娱乐和旅游机会,如在美国,有3500万~4500万人参与休闲捕鱼活动,人们每年在这上面花费约240亿~370亿美元;基于珊瑚礁观赏的旅游项目包括浮潜、深浅等,每年净收益估计近300亿美元;国家公园每年创造的价值超过100亿美元。据估计,德国六个国家公园每年的经济影响为 5 亿欧元;2008年观鲸产业产生了21亿美元的支出。
海洋潜水
生态系统文化服务类型示例
粮食与农业
生物资源的多样性对于农民、畜牧养殖户、渔民、水产养殖户和森林居民来说至关重要,这是他们适应环境、保障健康膳食、发展可持续生产体系和生计的基础。驯化的作物、畜牧动物和养殖鱼类,是养殖户和育种者适应不断变化的生产环境、市场和社会需求的重要资源。野生动植物,特别是鱼类、水生无脊椎动物和森林中的各种物种,也是无数民众营养和生计的重要来源,对许多国家的粮食安全与营养都至关重要。野生食物,如植物、动物、无脊椎动物和真菌,通常在本地进行收获和消费,也可以进行远距离交易。此外,渔业捕捞是许多粮食和农业部门的重要组成基础。
生物多样性为粮食和农业提供了多种服务,包括授粉、养分循环、水质净化、水分供应调节、病虫害防控、碳固存、洪涝暴雨防护、空气污染清除、土壤保护、鱼类生境营造、反刍动物消化纤维性饲料和食品发酵等。据估计,蜜蜂授粉每年会对全球粮食生产产生4000亿美元的货币价值。生物多样性对粮食和农业来说非常重要,粮食、农用动植物、水生生物、微生物、无脊椎动物等多种生物的遗传资源,和它们在物种和种内(品种、品系等)层面的多样性,都会影响种植业、畜牧业、林业、水产养殖,及渔业部门的生产力和抵御力。
粮食和农业生物多样性是生物多样性的一个子集,它在农业和粮食生产中发挥着重要作用。这种多样性包括了作物、畜牧、森林和水产养殖系统中的驯化植物和家养动物,采收的森林物种和水生物种,以及驯化物种的野生近缘体,还有作为食品或其他产品采收的其他野生物种。2019年,国际粮农组织首次对粮农生物多样性进行了全球评估。
粮食和农业生物多样性不仅对粮食和农业的生产力和抵御力有影响,而且对种植业、畜牧业、林业、水产养殖和渔业部门都至关重要。驯化物种的野生近缘种具有驯化潜力,为杂交和选育提供了重要的遗传资源库。此外,农业生产系统及其周围的生物多样性还影响着支撑农粮生产的多种生态系统服务,包括授粉、有害生物防控、保持土壤肥力、碳固存和调节水分供应。
粮农生物多样性的构成示意图
粮农生物多样性实际案例示意
人类健康
人类的日常生活依赖于生物多样性。生态系统提供的服务和产品如淡水、食物和燃料,是人类健康和生活所必需的。如果生态系统服务不足以满足社会需求,生物多样性丧失可能会对人类健康直接产生重大影响。生态系统服务的变化,会间接影响当地的生计、收入等,甚至可能引发或加剧政治冲突。
生物多样性与健康之间的关系,在不同的时空尺度上都有体现。在全球宏观尺度上,生态系统和生物多样性影响着地球系统的状态、物质循环和能量流动的调节,以及地球生态系统对xxx小小干扰的反馈。 在微观尺度上,我们肠道、皮肤、呼吸道和泌尿生殖道上的微生物群落,与我们的营养获取和免疫系统功能等密切相关。微生物、动植物的生物多样性,有益于人类的健康和药理学等领域的研究。通过深入地了解地球的生物多样性,人们已经取得了重大的医学和药理学发现。生物多样性的丧失可能会限制许多疾病和健康问题潜在治疗方法的发现。
生物多样性与人类健康,以及与健康相关的政策和活动之间存在多种相互关系。物种和基因型的多样性可以为人类提供所需的营养和治疗疾病的药物。生物多样性是生态系统功能的基础,生态系统为人类提供水、空气净化、病虫害防治和植物授粉等服务。同时也可能是病原体的来源,危害健康;空气和水污染可能导致生物多样性减少,直接影响健康;药物使用可能导致活性成分释放到环境中,损害物种和生态系统,进而可能对人类健康产生负面的连锁效应;建立保护区、禁止狩猎等保护行为,可能使当地社区无法获得肉类和其他野生食物及药品,对健康产生不利影响。同时,建立保护区可以保护水源,从而也可能对健康产生积极效益。
据世界卫生组织(WHO)报道,人类健康和福祉受到当地动植物群落健康状况,及其形成的当地生态系统的完整性的影响。每年导致超过十亿人感染传染病,全球每年有数百万人因此丧命。 自1982年以来,新出现的传染病疫情数量在稳步上升,75%新出现或正在出现的传染病起源于人畜共患病。 新出现的传染病可能对人类健康和经济产生严重影响,WHO推测目前的上升趋势可能会继续下去。
2019年12月,中国武汉市报告了首例人感染新型冠状病毒(COVID-19)的病例。根据世界卫生组织统计,截至2024年3月,全球已记录超过7.7亿例。COVID-19是一种由SARS-CoV-2引起的冠状病毒传染病。冠状病毒是动物中常见的一个病毒大家族,多种冠状病毒都会引起人类呼吸道疾病,包括普通感冒和罕见疾病,如严重急性呼吸综合征(SARS)和中东呼吸综合征(MERS),这两种疾病的死亡率都很高,分别于2003年和2012年首次被检测到。这两种疾病都是由人畜共患病的病原体引起的。SARS冠状病毒与狸猫有关,MERS冠状病毒由单峰骆驼传播。SARS-CoV-2的来源尚不清楚,它是一组遗传相关病毒,其中包括SARS-CoV和从菊头蝠属蝙蝠种群中分离出的许多其他冠状病毒。遗传关系表明SARS-CoV和SARS-CoV-2或起源于蝙蝠种群。随着遗传和物种多样性的丧失以及生态系统的退化,整个系统的复杂性可能会受到损害,使其更加脆弱,这可能为人畜共患病的流行创造新的机会,威胁人类健康。
WHOxxx病例统计
生物多样性与人类健康关系的示意图
威胁与原因
编辑威胁
当今世界面临着相互关联的三大危机,分别是生物多样性丧失、气候变化和污染。地球上75%的陆地表面已因人类活动而发生显著改变,66%的海洋面积受到人类活动的影响,包括渔业和污染。世界上近90%的海洋鱼类资源已被充分开发、过度开发或已经枯竭。
全球生物多样性下降
联合国数据显示,多达一百万个物种正面临灭绝的威胁,许多物种在几十年内就会灭绝;由于森林砍伐,一些不可替代的生态系统正在从碳汇变成碳源,如亚马逊雨林的部分地区;85%的湿地已经消失,如能够吸收大量碳的盐沼和红树林沼泽。
许多人都意识到当前的物种灭绝速度正在增加,Myers(1988)认为大约20%原本被热带雨林覆盖的地区已经被完全破坏,另外40%的地区严重退化,Wilson(1992)认为可能每小时就有三个物种消失。世界野生动物基金会2016年的报告显示,自1970年以来野生动物的数量平均下降了58%。监测数据显示,昆虫多样性和丰度总体呈下降趋势。据估测,1990~2011年欧洲草原蝴蝶的数量减少了50%,蜜蜂和飞蛾的数量也呈下降趋势;1989~2016年,德国保护区内飞虫总生物量下降了75%以上。IUCN红色名录显示,自1900年以来已有198种脊椎动物被证实“灭绝”,20世纪脊椎动物物种的平均损失率是前人类时代的22倍。2014年发表在Science期刊的数据显示,当前的灭绝率大约是背景灭绝率(在没有人类活动影响的情况下,地球上各个地质年代物种的灭绝速率)的1000倍。但关于背景灭绝率的估算方法和结果尚存在争议。
物种的灭绝在生态系统中是一个普遍的现象,同时也会有新物种产生,两者相互平衡。如果平衡被打破,即可能造成灭绝率的升高。在过去的约5.4亿年中,地球上总共发生过五次大规模灭绝事件。鉴于过去几个世纪以来已知物种的灭绝情况,部分科学家认为,人们正在通过掠夺资源、破坏栖息地、引入非本地物种、传播病原体、直接杀害以及改变环境等方式,造成“第六次大规模灭绝”。学界对是否已进入第六次大规模灭绝还存在争议。新物种的演化一般至少需要数十万年,而从大规模灭绝事件中恢复,可能需要数百万年,即一旦陷入大规模灭绝,生物多样性可能不会在对人类有意义的时间范围内恢复。
1970~2016年野生动物下降情况
IUCN评估的各类群动物灭绝与受胁情况(Barnosky et al. 2011)
通过队列分析计算的灭绝率和极度濒危物种的比例
生态系统服务受影响
人类是生物多样性丧失的主要驱动力,生物多样性又通过影响生态系统的过程和功能来影响生态系统服务。2005年发布的千年生态系统评估报告显示,20世纪后半叶,24项生态系统服务中15项处于下降趋势,约占 60%。
例如,在捕捞渔业方面,20世纪80年代后期之前,海洋渔业的渔获量呈持续增长趋势,但是之后就一直处于下降趋势。截至21世纪初,1/4的海洋渔业资源已被过度开发或出现严重衰竭,人类对捕捞渔业的利用模式已经不可持续,有些渔场的渔业资源已经濒临崩溃。如位于加拿大纽芬兰岛东海岸的纽芬兰渔场,20世纪80年代后期和90年代初期,鳕鱼资源跌至了极低的水平,1992年7月被迫宣布暂停所有的商业捕鱼活动,此后仍未出现恢复的迹象,2003年宣布无限期的关闭。由于栖息地改变、过度捕捞,以及水资源利用等原因,多数贫困人群所依赖的淡水渔捞业也出现了下降趋势。国际粮农组织2019年发布的报告显示,近1/3的鱼类种群被过度捕捞,接受评估的淡水鱼种群中有1/3面临威胁。
粮食和农业生物多样性的很多关键部分都下降。有证据表明,面临灭绝风险的牲畜品种比例不断升高。对某些地区的某些作物来说,农田植物多样性正在下降,多样性面临的威胁正在增多。据各国报告,受到生境破坏和生境退化、过度利用、 污染和其他威胁的影响,有利于生态系统服务的很多物种都在减少,包括传粉动物、害虫的天敌、土壤有机物等。
粮农生物多样性正在下降 示意图
受胁原因
全球生物多样性的主要威胁因素包括:土地利用的变化、气候变化、物种过度开发(如过度狩猎和捕捞)、生物入侵、污染等。不同国家与组织机构之间对受胁原因的表述和分类方式可能存在差异。
土地利用
人类对空间的需求,包括食物生产、能源获取、日常生活、娱乐、工作,都在争夺土地资源。人类对土地的利用是生物多样性丧失的主要原因。人类活动已经改变了70%以上的无冰土地,地球陆地面积的37%(不包括南极洲)已用于粮食生产。农业等用地面积的扩大,会直接导致栖息地的丧失,同时伴随栖息地破碎化等,一些物种可能因此面临灭绝。据估计,每分钟就有两个足球场面积的栖息地损失。被列入《濒危物种法案》(Endangered Species Act-listed)的物种中80%都受到栖息地丧失的影响。
全球粮食系统是当前生物多样性丧失的主要驱动因素,28000个濒临灭绝物种中的24000个因此面临生存威胁。预计2050年全球人口将达到98亿,农业用地将增加,由此造成的土地利用变化,是对剩余生物多样性栖息地和构成这些生态系统的生物体最严重的威胁之一。
在美国,在约310万平方英里的土地面积中,约28%已显著被人类改变,用作耕地和牧场(22%)或定居点(6%)。与资源生产相关的土地,如放牧、耕地、木材生产和采矿,占国土面积的一半以上。在欧盟,每天约有1500公顷农业用地被转变为基础设施和城市化用地,相当于每3~4年将荷兰全部农业用地转变一次。造成土壤被坚硬的物体覆盖,雨水渗透的机会减少,噪音水平增加,物种生存的栖息地减少等影响。
自世纪之交以来,世界已经损失了4.59亿公顷(Mha)的树木覆盖面积,相当于2000年全球树木覆盖面积的12%左右。近年来,树木覆盖损失面积一直在上升,从2001年的13.4亿公顷,增至2022年的22.8亿公顷。其中林业活动、商品驱动的森林砍伐、野火和农业是树木覆盖损失的主要原因截至 2018 年,有455亿公顷的森林被认为是对生物多样性非常重要的。2022年,对生物多样性非常重要的森林损失了220万公顷,面积减少了 0.5%。其中 26% 的损失发生在巴西、印度尼西亚和马达加斯加。
2001~2022年各地森林损失原因
美国土地利用与土地覆盖组成
2015年世界森林变化示意图
气候变化
气候变化在导致生物多样性下降方面的影响越来越大,据预测其影响可能会持续扩大。气候变化已经改变了全世界的海洋、陆地和淡水生态系统。它可能导致地方物种减少、疾病增多、动植物大规模死亡。在陆地上,气温升高已经迫使部分动物和植物向更高的海拔或纬度迁移,许多动植物向地球两极移动。气温上升增加了海洋和沿海生态系统不可逆转的损失风险 ,活珊瑚礁在过去150年里减少了约一半,进一步的变暖有可能会摧毁几乎所有剩余的珊瑚礁。总体而言,气候变化影响着生态系统的健康,影响着植物、病毒、动物、甚至人类居住地分布的变化,增加了动物传播疾病和病毒蔓延至人类的机会。人类健康也会受到生态系统服务功能退化的影响,如失去自然界提供的食物、药物和谋生方式。
生物多样性有助于减少气候变化带来的负面影响。例如,生物多样性有益于增强气候韧性以抵御气候变化的影响。保护珊瑚礁和红树林等基于自然的解决方案可使沿海社区免受风暴、洪水和海岸侵蚀等灾害。但当前的情况是,气候变化对生物多样性产生着负面影响,而生物多样性又是气候变化解决方案的一部分。
气候变化对哺乳动物可能产生的影响示意图
气候变化对珊瑚礁可能产生的影响示意图
人为捕杀
野生动物的非法狩猎与贸易是威胁全球生物多样性和公共卫生的重要因素之一。非法狩猎与贸易减少了许多物种的野生种群数量,乃至将一些物种推向灭绝边缘。将野生动物运输到城市市场贩卖,增加了人畜共患病溢出的风险。濒危野生动植物贸易公约官网数据显示,国际野生动植物贸易每年涉及的金额可达数十亿美元,涉及数亿量级的动植物个体。它们被作为食品、药品、标本、木材、木制乐器、皮草大衣等进行贸易。
人类长期以来有过度捕猎物种致其灭绝的历史。17世纪和18世纪,渡渡鸟(Raphus cucullatus)和大海牛(Hydrodamalis gigas)被捕猎至灭绝。由于过度捕猎,北美最丰富的鸟类之一——旅鸽(Ectopistes migratorius)在1914年灭绝。加州海獭(Enhydra lutris nereis)的当前分布范围仅占其历史分布范围的13%。《濒危物种法案》(Endangered Species Act-listed)列出的物种中,近五分之一都面临着被过度利用的风险。
在中国,20世纪50年代估计华南虎的数量约4000余只。20世纪50~70年代,华南虎被当成“害兽”捕杀,30年中被猎杀了约3000只。由于过度捕杀和栖息地丧失等原因,1980年后华南虎分布区再没有发现野生华南虎的踪迹。1990~2001年间,国家林业局曾在原华南虎分布区开展过多次华南虎专项调查,均未发现其存在的确切证据,所收集到的疑似华南虎的活动痕迹十分零散。2004年有人据此提出了华南虎已经在野外功能性灭绝的观点。2011年对华南虎分布区的考察,仍未发现野生华南虎的踪迹。
2014年~2020年,中国关于非法狩猎的近万起案件中,共计杀害了超过300万只动物个体。鸟类占大多数(65%),其次是两栖动物(31%)。5%的定罪量占了被猎杀动物数量的90%,说明存在大规模的商业盗猎活动。这些活动主要集中在东部和中部地区
被捕杀的动物
CITES记录的历年野生动植物交易数量
生物入侵
物种可能会通过多种原因去到原栖息地外的新栖息地,如自然因素(风、洪水、水流等)、由人类无意识的携带,或出于恢复及管理目的被有意引入等,从而造成生物入侵。生物入侵(Biological invasions)是一个全球性的问题,它是生态系统的重大威胁之一,是影响生物多样性的一个重要因素。并影响着人类社会经济和福祉的方方面面,如文化、宗教、人类健康、安全、生计等。在美国,生物入侵每年平均约造成200亿美元的损失。
一些外来动植物的入侵,正影响着中国湿地的湿地生态系统,如植物水葫芦(Eichhornia crassipes)、互花米草(Spartina alterniflora),以及动物海狸鼠(Myocastor coypus)、麝鼠(Ondatra zibethicus)、罗非鱼(Oreochromis mossambicus)、稻水象甲(Lissorhoptrus oryzophilus)、克氏原螯虾(Procambarus clarkii)、美国牛蛙(Rana catesbeiana)等。
水葫芦于上世纪作为观赏植物引入中国,但它们的快速生长和扩张已经给湿地造成了许多负面影响,并导致大量本地动植物的死亡。护花米草于1979年被引入中国海岸线,用于保护堤坝,消浪护岸、促淤造陆。目前它已经入侵了整个中国东部的海岸线,形成“绿色沙漠”,严重地改变了当地沿海湿地的结构和组成,挤占本土动植物生存空间,导致潮间带生物多样性和湿地生态服务功能降低,成为当下中国滨海湿地管理与保护中需要解决的重要问题之一。
《濒危物种法案》的名录中,40%的物种数量下降与生物入侵相关。全球近1/5的地区处于受外来物种入侵的风险中。入侵物种的名单正在不断增加,预计到2050年,入侵物种将增加40%。植物入侵占全球生物入侵的85%,其中禾本科植物入侵居多。在已被入侵的群落中,鸟类的物种丰富度下降幅度xxx(下降 41%)
互花米草入侵中国沿海
污染
空气污染、水污染、土壤污染等在全球范围内普遍存在。统计数据显示,超过430个物种在被列入《濒危物种法案》时,被描述为严重受到污染的影响。自1980年以来,仅海洋塑料污染就增加了十倍,影响了至少267个物种,包括海龟、海鸟和许多海洋哺乳动物。研究显示,世界上52%的海龟吃过塑料垃圾,因为漂浮的塑料袋看起来像水母、藻类等一些海龟在自然状态下的食物。所有海龟物种都面临塑料垃圾的威胁。锋利的塑料会直接破裂内脏,塑料袋会导致肠道堵塞,使其无法进食,饥饿致死。即使能活下来,食用塑料也会使海龟的浮力异常,从而阻碍生长、降低繁殖率。
海龟与塑料
所有类型的污染都对生物多样性构成严重威胁。在欧洲,来自于交通运输和农业活动的氮污染威胁着生物多样性和生态系统功能。研究显示,氮沉降会导致物种丰富度的下降。当氮输入水平升高时,雨水补给的泥炭地生态系统的碳封存能力会下降。空气污染可造成水体的富营养化,水生生态系统的富营养化会导致藻类大量繁殖,导致氧气含量下降并造成个体的死亡,从而影响生物多样性。
富营养化水体中的死鱼
保护
编辑20世纪起,人们逐渐意识到生物多样性与人类福祉息息相关。鉴于生物多样性面临的严峻局面,相关国际组织和机构以及许多国家政府已采取措施,致力于保护生物多样性和可持续利用。减轻人类对生物多样性影响的必要性得到了广泛的政治认可。降低生物多样性的目标,得到可持续发展世界首脑会议(the World Summit on Sustainable Development)的认可,并于2005年被纳入联合国千年发展目标。
1972年6月5日,xxx次《联合国人类环境会议》在斯德哥尔摩举行,会议通过了将每年6月5日定为世界环境日的决议。与会各xxx同签署了《人类环境宣言》,生物资源保护被列入二十六项原则之中。同年正式成立了联合国环境规划署(UNEP),负责协调联合国的环境计划与促进国际间的环境保护工作。1993年,《生物多样性公约》正式生效,公约确立了“保护生物多样性、可持续利用其组成部分以及公平合理分享由利用遗传资源而产生的惠益”三大目标,全球生物多样性保护开启了新纪元。
国际公约
为促进国家、政府间,组织和非政府部门之间的合作。全球范围内实施了各种行动和框架,以保护生物多样性,如联合国生物多样性公约(CBD)。此外还包括《濒危野生动植物种国际贸易公约》(CITES)、《湿地公约》(UNESCO)、《世界遗产公约》、《巴黎协定》、《联合国气候变化框架公约》《联合国防治荒漠化公约》《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》《联合国森林文书》等一系列与生物多样性保护相关的公约,以及政府间生物多样性和生态系统服务科学-政策平台(IPBES)等科学政策平台。
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联合国生物多样性公约(CBD)
1992年6月,在巴西里约热内卢召开的联合国环境与发展大会(UNCED)通过了1994~2003年为《国际生物多样性十年》(International Biodiversity Decade)的决议。同时,通过了《生物多样性公约》(United Nations Convention on Biological Diversity, CBD)(后简称公约),《公约》于1993年12月29日正式升效。当时有150多个国家的首脑在《公约》上签字。该公约是世界上最被广泛承认的公约之一。
2002年,《公约》承诺,“到2010年,大幅降低目前的生物多样性丧失速度”。2010年发表在《科学》杂志的研究显示,该目标并没有实现。2011年,为促进《公约》目标的实施,联合国发布《2011~2020年生物多样性战略计划》,其中制定了20项生物多样性保护目标,即《爱知生物多样性目标》,包含60个监测项目。到2020年,这些目标几乎都没有实现,只有 6 个目标得到了部分实现。2022年,联合国第15届生物多样性大会(COP-15)通过了“昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架”,其中包括了到2030年要实现的四大目标和23个具体目标。框架并没有法律约束力,其落实与执行基于188个缔约国的自愿行动。为纪念《公约》生效,更好地宣传和履行《公约》,联合国大会于1994年12月29日通过49/119号决议,决定从1995年起,每年的12月29日为“国际生物多样性日”。
联合国第15届生物多样性大会
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濒危野生动植物种国际贸易公约(CITES)
野生动植物的贸易可以跨越国界,为对其进行监管需要国际合作。基于此,1973年3月3日80个国家的代表在美国华盛顿特区签署濒危野生动植物种国际贸易公约(the Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora, CITES),也称为“华盛顿公约”,于1975年7月1日正式生效。截止2023年3月,共有184个缔约方。(国家和地区)。
CITES要求每个缔约方有至少一个科学机构和至少一个管理机构,通过许可证制度来控制物种的国际贸易。截止2020年底,公约附录涵盖约5950种动物和32800种植物 (其中包括超过500种木材物种)。根据这些物种受国际贸易的威胁程度,分别将其列入CITES 附录Ⅰ、Ⅱ和Ⅲ,为物种提供不同程度的贸易管制措施。从海洋进口、出口、再出口和引进CITES中涵盖物种时,必须通过许可证制度获得授权。
在中国,CITES于1981年4月8日对中国正式生效,1982年在中国科学院成立中华人民共和国濒危物种科学委员会作为履约的科学机构,在原林业部(现国家林业和草原局)成立中华人民共和国濒危物种进出口管理办公室作为履约的管理机构。
CITES的组织架构
方法与行动
截至2010年,87%的《生物多样性公约》签署国已经制定了国家生物多样性战略和行动计划。全球数百万人积极支持生物多样性保护。美国大自然保护协会和英国皇家鸟类保护协会会员总数超过200万,世界自然基金会(WWF)在全球拥有超过500万支持者。越来越多的国家、区域及地方民间社会组织和社区团体参与到了生物多样性相关的活动中。保护生物学(Conservation biology)已成为一门学科,拥有专属期刊和科研课程。
已实施的生物多样性保护方法如:
①建立保护区。阻止生物多样性丧失的主要解决方案是建立保护区。1992年起全球保护区网络持续稳定增长,总面积每年平均增长2.5%,保护区数量平均每年增长1.4%。全球保护区总面积已经从1960 年代的几百万平方公里增长到超过2000万平方公里(2018年数据),占地球陆地表面的13%~15%。
②基于物种的保护,如针对性的进行栖息地管理、入侵物种清除、人工繁育、再引入等。1994~2004年,至少有16种鸟类通过基于物种的保护行动避免了灭绝。
③景观尺度的保护。包括建立跨越国界的保护区,如跨越莫桑比克、南非和津巴布韦三个国家的大林波波河跨境公园(the Great Limpopo Transfrontier Park, GLTP);向农民或土地所有者支付费用,鼓励减少种植环境敏感植物,改种有利于生物多样性的植物,以恢复栖息地,如保护储备计划(Conservation Reserve Program,CRP);大尺度栖息地营造与恢复,如印度尼西亚发放“生态系统恢复特许权(ERC)”许可证,鼓励重新造林(reforestation),改善“生产林”的森林砍伐情况。
④基于自然的解决方案(NbS),是保护、可持续管理和恢复自然及改造过的生态系统的行动。意在通过对生态系统的保护、恢复和可持续管理减缓气候变化,同时利用生态系统及其服务功能帮助人类和野生生物适应气候变化带来的影响和挑战。例如古巴红树林的保护,红树林占古巴陆地面积的5.1%,古巴70%的海岸都有红树林。红树林受到损害会增加沿海社区脆弱性。为了恢复岛屿国家的红树林开展了一系列保护行动,包括种植红树林并促进其自然更新、放置标杆以减少海浪、清洁运河等。保护行动使野生动植物、虾和鱼的数量不断增加,洪涝得到了更有效的控制。
全球保护区(绿色)分布图,2018年
跨境保护
印度尼西亚森林恢复-苗圃中作业
中国保护案例
中国幅员辽阔,陆海兼备,地貌和气候复杂多样,孕育了丰富而又独特的生态系统、物种和遗传多样性,是世界上生物多样性最丰富的国家之一。1992年,中国签署《生物多样性公约》,成为公约的缔约方之一,坚定支持生物多样性多边治理体系,采取一系列政策和措施,切实履行公约义务。中共十八大以来,在xxx生态文明思想引领下,中国坚持生态优先、绿色发展,生态环境保护法律体系日臻完善、监管机制不断加强、基础能力大幅提升,生物多样性治理新格局基本形成,生物多样性保护进入新的历史时期。2024年,中国国家生态环境部发布《中国生物多样性保护战略与行动计划(2023-2030年)》,明确了中国新时期生物多样性保护战略部署、优先领域和优先行动,为各部门各地区推进生物多样性保护提供指引。
优化就地保护体系。①构建以国家公园为主体的自然保护地体系。自1956年建立xxx个自然保护区以来,中国已建立各级各类自然保护地近万处,约占陆域国土面积的18%。近年来,中国积极推动建立以国家公园为主体、自然保护区为基础、各类自然公园为补充的自然保护地体系。2015年以来,先后启动三江源等10处国家公园体制试点,整合相关自然保护地划入国家公园范围,实行统一管理、整体保护和系统修复。通过构建科学合理的自然保护地体系,90%的陆地生态系统类型和71%的国家重点保护野生动植物物种得到有效保护。野生动物栖息地空间不断拓展,种群数量不断增加。大熊猫野外种群数量40年间从1114只增加到1864只,朱鹮由发现之初的7只增长至目前野外种群和人工繁育种群总数超过5000只,亚洲象野外种群数量从上世纪80年代的180头增加到300头左右,海南长臂猿野外种群数量从40年前的仅存两群不足10只增长到五群35只。②划定并严守生态保护红线。生态保护红线是中国国土空间规划和生态环境体制机制改革的重要制度创新。中国创新生态空间保护模式,将具有生物多样性维护等生态功能极重要区域和生态极脆弱区域划入生态保护红线,进行严格保护。初步划定的生态保护红线,集中分布于青藏高原、天山山脉、内蒙古高原、大小兴安岭、秦岭、南岭,以及黄河流域、长江流域、海岸带等重要生态安全屏障和区域。生态保护红线涵盖森林、草原、荒漠、湿地、红树林、珊瑚礁及海草床等重要生态系统,覆盖全国生物多样性分布的关键区域,保护绝大多数珍稀濒危物种及其栖息地。③确定中国生物多样性保护优先区域。中国打破行政区域界线,连通现有自然保护地,充分考虑重要生物地理单元和生态系统类型的完整性,划定35个生物多样性保护优先区域。其中,32个陆域优先区域总面积276.3万平方公里,约占陆地国土面积的28.8%,对于有效保护重要生态系统、物种及其栖息地具有重要意义。
完善迁地保护体系。①建立了植物园、野生动物救护繁育基地以及种质资源库、基因库等较为完备的迁地保护体系。截至2021年,建立植物园(树木园)近200个,保存植物2.3万余种;建立250处野生动物救护繁育基地,60多种珍稀濒危野生动物人工繁殖成功。②加快重要生物遗传资源收集保存和利用。截至2020年底,形成了以国家作物种质长期库及其复份库为核心、10座中期库与43个种质圃为支撑的国家作物种质资源保护体系,建立了199个xxx畜禽遗传资源保种场(区、库),为90%以上的xxx畜禽遗传资源保护名录品种建立了xxx保种单位,长期保存作物种质资源52万余份、畜禽遗传资源96万份。建设99个xxx林木种质资源保存库,以及新疆、山东2个xxx林草种质资源设施保存库国家分库,保存林木种质资源4.7万份。建设31个药用植物种质资源保存圃和2个种质资源库,保存种子种苗1.2万多份。③系统实施濒危物种拯救工程。中国实施濒危物种拯救工程,对部分珍稀濒危野生动物进行抢救性保护,通过人工繁育扩大种群,并最终实现放归自然。人工繁育大熊猫数量呈快速优质增长,大熊猫受威胁程度等级从“濒危”降为“易危”,实现野外放归并成功融入野生种群。曾经野外消失的麋鹿在北京南海子、江苏大丰、湖北石首分别建立了三大保护种群,总数已突破8000只。此外,中国还针对德保苏铁、华盖木、百山祖冷杉等120种极小种群野生植物开展抢救性保护,112种中国特有的珍稀濒危野生植物实现野外回归。
此外,中国在生物安全管理、改善生态环境质量、协同推进绿色发展、完善政策法规、完善监测观测网络、加强执法监督以及深化全球生物多样性保护合作等方面都取得了显著进展。如制定和完善了一系列涉及生物多样性保护的法律法规,包括森林法、草原法、渔业法、野生动物保护法等20多部生物多样性相关的法律法规,为生物多样性保护提供了法律保障;积极参与《生物多样性公约》的履约工作,2019年以来,成为《生物多样性公约》及其议定书核心预算的xxx捐助国;增进国际交流合作,借助“一带一路”“南南合作”等多边合作机制,为发展中国家保护生物多样性提供支持,努力构建地球生命共同体;组织开展全国生物多样性调查,建立完善生物多样性监测观测网络,陆续发布《中国植物红皮书》《中国濒危动物红皮书》《中国物种红色名录》《中国生物多样性红色名录》,基本掌握生物多样性总体情况,为加强生物多样性保护奠定科学基础。
2021年6月3日,在昆明市晋宁区双河彝族乡拍摄的野象
2021年5月13日,陕西省汉中市洋县朱鹮生态园内的朱鹮
注释
编辑展开[a]
2011年数据
[b]
中国知网数据
[c]
Norse等1986,Wilcove 1988,Landres 1992
[d]
Counc. Environ. Quality 1993, Henderson等1993
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2014年数据
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2005年数据
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2012年数据
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世界卫生组织2020年数据
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数据源自生物多样性平台(IPBES)
[j]
数据源自贸发会议(UNCTAD)
[k]
2024年数据
[l]
古生物学家将大规模灭绝定义为,地球在地质学上的短时间内,失去超过四分之三的物种。
[m]
2019年数据
[n]
2023年数据
[o]
数据来源于查塔姆研究所和联合国环境规划署(Chatham House and UNEP)
[p]
2015年数据
[q]
2017年数据
[r]
2022年数据
[s]
附录Ⅰ:濒临灭绝的物种,只在一些特殊情况下(科研交换、繁殖研究等)才允许其标本的贸易。 附录Ⅱ:不一定临近灭绝的物种,但贸易必须受到控制以避免对其生存不利。 附录Ⅲ:至少有一个缔约方提出要求其他缔约方予以协助控制贸易的物种。
[t]
无特殊说明的数据为2021年数据
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