保护生物学1(4)

在一个包含许多小生境的高度变化的环境中，生长繁盛的物种为其他更多的物种提供了生长环境。

三人类对生物多样性的影响 生境破坏 生境干扰

对资源的过度开发

3.1 生境破坏——生境片断化 3.1.1 片断化生境的特征

3.1.2 生境片断化对群落的影响 3.1.3 生境片断化对种群的影响 3.1.1 片断化生境的特征

残余生境的总面积变小。

相对于总面积的边缘比值增大。

平均而言，碎片中的任何指定地点都比过去更接近于边缘。 平均而言，每块碎片都比过去更孤立于其他碎片。 3.1.2生境片断化对群落的影响 岛屿效应

岛屿面积与物种数量的关系可以用数学公式表达为S=CAZ，

其中，S为物种数量，A为岛屿面积，C为常数(它是y轴上给出的截距)，Z为直线的斜率。

边缘效应

在生境中，边缘地带的特点与内部的常常不同。对某些物种来说，生境边缘经常是不适合其生存的，物种只能局限在更小的生境内部。 3.1.3 生境片断化对种群的影响 在考虑单个物种命运的时候，生境片断化的一个主要后果就是使大种群也随之破碎成小种群。 和大种群相比，小种群具有更大的灭绝风险。

原因有四：统计效应、遗传效应、环境效应、自然灾害 统计效应

个体在繁殖和生存特征（包括出生率、死亡率、性比等）方面的随机变异性，由一定数量个体存活和繁殖中的随机事件产生。

阿雷效应(Allee effect) ：是指当种群大小或密度低于一定数值时，种群中个体的适合度与种群大小或密度之间存在正相关的现象。 引起阿雷效应的原因 遗传效应

遗传随机性是指奠基者效应、遗传漂变及近交衰退等引起种群遗传结构方面的随机性变异，进而影响种群个体的繁殖和生存能力的现象。 遗传漂变丧失遗传多样性 近交衰退 远交衰退

植物的自我排斥 遗传覆没 环境效应

环境随机性是指气象条件、资源供应、捕食者、竞争者和寄生种群等方面的随机性变化。

环境随机性对小种群的影响超过了对大种群。 小种群的个体被限制在很小的区域内，任何不适宜的环境都可能影响到整个小种群，就会驱使小种群走向灭绝。 自然灾害

灾害（水灾、火灾，以及火山的活动）通常都是局部性的。 分布广泛的大种群会活下来。小种群则可能会被彻底消灭。

3.2 生境干扰

化学污染: 地衣与二氧化硫、酸雨、杀虫剂、水体富养化 外来物种的引入：有意引入（山羊、水葫芦）、无意引入（杀人蜂） 疾病的引入：美洲栗疫病、松材线虫 遗传修饰体：转基因作物的安全性

对生态系统动态的物理干扰：大坝对洄游动物的影响 3.3 对资源的过度开发

3.3.1 可持续利用概念：对物种或自然群落的利用要以这样一种方式来进行，即不仅要保证其持有一种“健康”的状态，还要保证我们的后代也有资源可利用。

3.3.2 资源的非持续利用包括：野生生物种群的过度开发、非生物资源的过度开发 野生生物种群的过度开发 从最简单的意义上讲，当收获水平超过种群通过繁殖而增长的补偿能力时，就会出现对某个物种的非持续利用。

野生生物种群的过度开发：宠物贸易、观赏植物贸易、动物器官贸易 野生生物种群过度开发间接影响：对关键种的过度开发导致关键种所在的群落和生态系统发生变化。

非生物资源的过度开发

化石燃料（石油、煤炭）的非持续利用 淡水的非持续利用

第三章保护生物学的基本理论

保护生物学的基本理论 岛屿生物地理学理论 小种群理论

集合种群生物学理论 岛屿生物地理学理论 1.1 岛屿及栖息地岛屿 1.2 物种—面积关系 1.3 均衡理论

1.4岛屿生物地理学的局限性

1.5 岛屿生物地理学与自然保护区的建立 物种-面积关系

S为生物物种的数目；

A为这些生物物种所存在的空间面积；

C为物种的分布密度，即单位面积内的物种数目；

Z为统计指数。Z与生物物种所处的由纬度、经度和海拔共同确定的地理区域有关，还与生

存地理区域相邻的地域状况有关。其经验取值在0.05～0.37之间。

均衡理论

假定岛屿上的物种数量取决于两个过程：新物种的迁入和原来占据岛屿的物种的灭绝 对于同一岛屿而言，迁入率和灭绝率将随岛屿物种数量的增加而分别呈下降和上升趋势。 就不同的岛屿而言，迁入率随其与大陆种库的距离增大而下降，这种现象称为“距离效应”。 就不同的岛屿而言，岛屿面积越小，种群数量也越小，随机因素引起的物种灭绝率将会增加，这种现象称为“面积效应”。

岛屿生物地理学动态平衡理论的图示模型 岛屿生物地理学的局限性

物种数量与面积的关系很难准确地反映环境的异质性。（简单化环境异质性）

认为决定岛屿物种平衡的主要过程是随机的，而且对岛屿上所有物种都是均等的。 假定存在一个永远都不会灭绝的大陆种群的，此假定难以成立。 岛屿生物地理学与自然保护区的建立 保护区大小的确定 保护区地点的选择 保护区形状与连接 小种群理论

种群生存力分析（PVA） 最小种群生存理论 小种群存活影响因子

小种群保护理论与生物多样性保护 种群生存力分析（PVA）方法

对未来某个时刻的种群数量Nt+1来说，

Nt+1＝(Nt×S)+(Nt×B×S)

式中，S为个体从时间t存活到t+1的概率，B为这段时间里每个个体所产生后代数量的平均值。

根据已测得的环境变量与S和B的关系，将随机生成的气候事件结合进模型中去。使用计算机输出特定时间里的预测存活值。

对未来种群数量的多次预测运算，求出某个现有种群在某个特定时间里存活的概率。 最小可存活种群（MVP）

概念：任何生境中任一物种的隔离种群，在可预见的种群数量、环境、遗传变异和自然灾害等因素影响下，以99%的概率存活1000年的最小隔离种群的大小。 其他存活概率与时间组合：概率为95％，存活期限为未来的100年。 50/500法则

Wright法则 在一般情况下，如果一个孤立的种群每个基因座上都有2个等位基因，那么在成年种群大小为N的情况下，每代的杂合度（heterozygosity ）下降期望值（）就可以用以下的Wright公式来计算：

“50/500法则”

要想在短期内防止种群出现近交衰退，以避免遗传变异的迅速丧失，50个个体是一个种群的绝对最小数量值。

从长远来看，要想让遗传漂变所引起的等位基因丧失率与突变率相平衡，种群必须要拥有500个个体。

有效种群大小

有效种群(effective population size， Ne )

在任何指定的时间内，能通过繁殖而对下一代做出贡献的个体之数量。 有效种群大小

影响有效种群数量的因子： 个体在繁殖上的失败 繁殖量的差异 不等的性比 种的波动

小种群保护理论与生物多样性保护 小种群理论在生物多样性保护中的意义

小种群生存力分析在保护区设计中的应用——估计保护区所需面积大小 提出小种群保护的关键措施 MVP的应用 集合种群理论 集合种群概念 集合种群理论要点 Levins模型

集合种群生存力分析 集合种群理论的应用 集合种群

在相对独立的地理区域内，由空间上相互隔离，但又有功能联系（一定程度的个体迁移）的两个或两个以上的局域种群的镶嵌系统。

又译为异质种群、超种群、混合种群、组合种群、复合种群等。 集合种群的类型 集合种群

典型的集合种群需要满足以下4个条件：

(1)适宜的栖息地以离散斑块形式存在，这些离散斑块可以被局域种群占据； (2)即使是最大的局域种群也有灭绝风险；

(3)栖息地斑块不可过于隔离而阻碍局域种群的重新建立； (4)各个局域种群的动态不能完全同步。 集合种群理论要点

集合种群研究的核心是将空间看成是由栖息地斑块构成的网络，并探讨这些斑块网络中各局域种群间的灭绝与再定殖的动态变化。

一个复合种群要长期生存，各局域种群之间的迁入率必须大于各自的灭绝率 复合种群越大（即组成该复合种群的局域种群越多），种群能生存的时间越长

复合种群的稳定性由局域种群之间的迁移率来维持。局域种群之间迁移率越高，复合种群的动态稳定性越高

组成复合种群的局域种群所生存的栖息环境的不同对复合种群的生存有重要作用。不同栖息地局域种群因环境的不同会导致遗传结构的不同，当这些不同的个体相互迁移时，会增加各局域种群的遗传多样性，提高抵御近亲衰退和遗传漂变的不良影响，从而提高种群的生存力

组成复合种群的局域种群之间的距离、物种的扩散能力对复合种群的维持有重要作用，因为这两者都会影响种群之间的扩散率

由一个大种群和许多小的卫星种群所组成的复合种群，如果大种群的数量足够大或相互之间有一定的扩散率，那么对物种的保护十分有利 Levins模型

Levins经典集合种群模型

物种在某一生境定居的比例P随生境斑块平均大小的下降而下降 物种在某一生境定居的比例P随生境斑块密度的下降而下降

集合种群生存力分析

局域种群数量较多时，集合种群具有较高的生存力。（SLOSS之争） 局域种群之间具有适度的隔离度有利于集合种群的长期生存

最小可存活复合种群概念：复合种群长期续存所需具有相互作用的局域种群的最低数量 集合种群理论与岛屿生物地理学的比较

两者都把景观空间划分为离散的两部分，一部分是适于目标种生存的(栖息地)岛屿，余下部分是该物种不能生存或不宜生存的环境基底。

在岛屿生物地理学中，最大的栖息地“斑块”是大陆，“大陆种群”不仅不会灭绝，而且所有迁徙个体都只能来自于“大陆种群”。在集合种群理论中，即使最大的斑块都有灭绝的可能，灭绝斑块的再定殖可以来自整个集合种群中的任何局域种群。

两种理论都关注相同的过程：物种的迁入并建立新的局域种群以及局域种群的灭绝。 对迁入、再定殖和周转的测度都应在一个合理的时间跨度较小的范围内进行。

都采用了面积－隔离度范式。影响迁入、灭绝过程的因子主要有两个：岛屿(或栖息地斑块)的面积和隔离度。

在岛屿生物地理学中，面积越大，意味着包含的栖息地的种类和数量也越多。在集合种群理论中，面积代表了对种群大小的一种测度。

集合种群理论关注单个物种，岛屿生物地理学关注群落。

岛屿生物地理学关注的是物种丰度与岛屿(或栖息地斑块)的面积和隔离程度的动态关系，集合种群理论关注的是基于局域种群灭绝和空斑块再定殖(或局域种群重建)间的随机平衡的集合种群的续存问题。 集合种群理论的应用

探讨环境破碎化对物种的影响

一个在刚刚破碎化的栖息地中生存的种通常还不具备集合种群的功能。有效的管理可以提供人工的迁移通道以防止种的灭绝。

探讨“在野外，要保持多少局域种群，每个局域种群要多大，种群之间的距离多远，才能保持一定的迁移率”之类的问题。 集合种群理论的应用

生境斑块数量：至少10-15个连接良好的斑块，才能保证一个复合种群的长期续存。 复合种群中局域种群有效种群大小Ne可以充分小。

一系列连接良好的生境斑块比紧密的斑块簇更有利于物种的长期续存。 选择多一些保护区将保证斑块的异质性，以维持较高的遗传多样性。

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