什么是生物多样性？三个层次
生物多样性指生命在各个层次上的多样性。这个词由科学家爱德华·威尔逊推广开来。
- 遗传多样性：同一个物种内部基因的多样性。印度有 50,000 多个水稻品种和约 1,000 个芒果品种。药用植物蛇根木（Rauwolfia vomitoria）在不同地方产生的利血平（一种药物）含量不同。
- 物种多样性：不同物种的数量。西高止山脉的两栖动物种类比东高止山脉多。
- 生态系统多样性：生态系统的多样性：沙漠、雨林、红树林、珊瑚礁、湿地、河口和高山草甸。印度拥有的生态系统类型比挪威这样的国家多得多。
到底有多少物种？
目前已被描述的物种约 150 万种，但科学家估计总数可能有 700 万左右。已记录的物种中，70% 以上是动物，昆虫是最大的一类。印度的陆地面积只占世界的约 2.4%，却拥有约 8% 的物种，所以它是 12 个生物多样性特丰国家之一。
生物多样性的分布规律
纬度梯度
从赤道向两极走，物种多样性逐渐下降。靠近赤道的哥伦比亚约有 1,400 种鸟，遥远北方的格陵兰只有约 56 种。亚马孙雨林是地球上生命最丰富的地方。
热带为什么物种更丰富：(1) 热带几百万年来没有受到冰期的干扰，物种有很长时间来形成；(2) 气候稳定、可预测，物种可以向专门化发展；(3) 全年阳光更多，生产力更高。
物种-面积关系
探险家亚历山大·冯·洪堡发现，调查的面积越大，物种数越多，但只增加到一定程度。画在双对数坐标图上，它是一条直线：
log S = log C + Z log A
S = 物种丰富度，A = 面积，Z = 斜率（回归系数），C = Y 轴截距。对小区域来说，不管是哪一类生物、哪个地方，Z 大约都是 0.1–0.2。对整个大陆这样的大面积，Z 更陡，约为 0.6–1.2。
生物多样性的重要性
稳定性和生产力
大卫·蒂尔曼的长期野外实验表明，物种越多的样地，每年总生物量的波动越小，生产力也越高。物种丰富的生态系统更稳定。
铆钉假说
保罗·埃利希把生态系统比作飞机，把物种比作飞机上的铆钉。少几颗铆钉也许没关系，但铆钉丢得太多，或者丢掉一颗关键铆钉（在“机翼”上的关键物种），整个系统就可能垮掉。
我们为什么要关心？
- 狭义的实用价值：直接得到的好处，如食物、纤维、柴火、药物（超过 25% 的药物来自植物）、染料和树脂。到大自然中寻找有用的分子，叫作生物勘探。
- 广义的实用价值：生态系统服务，如森林提供氧气、蜜蜂和鸟类传粉、洁净的水、肥沃的土壤，还有单纯的美和快乐。
- 伦理价值：每个物种都有生存的权利；我们和它们共享地球，必须把一个完好的地球交给后人。
生物多样性的丧失：四大威胁
IUCN 记录到，过去 500 年里大约有 784 个物种灭绝，例如渡渡鸟（毛里求斯）、斑驴（非洲）、袋狼（澳大利亚）和斯特勒海牛（俄罗斯）。现在的灭绝速度据估计比自然速度快 100 到 1,000 倍，主要是人类造成的，人们把它称为第六次生物大灭绝。
物种减少会降低植物产量，削弱对干旱和病虫害的抵抗力，并使水的利用、疾病循环等过程变得更不稳定。
四个原因（四大威胁）
- 栖息地丧失和破碎化：最大的原因。热带雨林曾经覆盖约 14% 的陆地，现在只有约 6%。大片栖息地被切成小块后，需要大范围活动的动物（大型猫科动物、候鸟）数量就会下降。
- 过度开发：取得太多。斯特勒海牛和旅鸽都被猎杀殆尽。许多海洋鱼类被过度捕捞。
- 外来物种入侵：被放进维多利亚湖的尼罗河鲈鱼，使 200 多种丽鱼科鱼类消失。豚草（Parthenium）、马缨丹（Lantana）和水葫芦危害印度的生态系统。非洲鲶鱼革胡子鲇（Clarias gariepinus）威胁本地鲶鱼。
- 共灭绝：一个物种灭绝时，依赖它的物种也会跟着灭绝，例如宿主身上的寄生虫，或者一种植物和它唯一的传粉者。
濒危物种和红皮书
国际自然保护联盟（IUCN）负责维护红色名录，它最早以红皮书（Red Data Book）的形式出版。名录记录每个物种离灭绝有多近。
| 等级 | 通俗解释 |
|---|---|
| 无危（LC） | 常见，目前没有风险 |
| 近危（NT） | 可能很快变成受威胁物种 |
| 易危（VU） | 野外面临高风险 |
| 濒危（EN） | 风险很高 |
| 极危（CR） | 风险极高 |
| 野外灭绝（EW） | 只存活在动物园或养殖场 |
| 灭绝（EX） | 世界上一个个体也没有了 |
VU、EN 和 CR 合起来叫受威胁物种。印度的例子：老虎和恒河豚是濒危的；印度大鸨和恒河鳄是极危的。红皮书有助于制定保护计划、传播保护意识，并找出急需帮助的物种。
保护：就地保护和迁地保护
就地保护（in situ，在原地）是在物种自己的家园里保护它，同时保护整个生态系统。这是最好的方式，因为物种保留了和自然环境的联系。例子：热点地区、保护区、神圣森林。
迁地保护（ex situ，离开原地）是在物种原来的家园之外保护它，用于濒危程度太高、需要特别照顾的物种：
- 动物园、植物园、野生动物园。
- 人工繁育和放归自然（例如印度的秃鹫和恒河鳄）。
- 超低温保存：把受威胁物种的配子储存在极低温度（液氮中 −196 °C）下，使它们能长期保持活力。
- 储存农作物和野生植物种子的种子库、植物组织培养和体外受精。
各国也在合作：地球峰会（里约热内卢，1992 年）制定了《生物多样性公约》，可持续发展世界首脑会议（约翰内斯堡，2002 年）提出了降低物种丧失速度的目标。
生物多样性热点地区
热点地区是满足以下三点的区域：(1) 物种数量非常多，(2) 有很多特有物种（别处找不到），(3) 受到严重威胁，原有植被已经大量丧失。这个概念由诺曼·迈尔斯提出。
起初确定了 25 个热点地区，后来增加到 34 个（现在约 36 个）。它们加起来占地球陆地面积不到 2%，却拥有全部物种中很大的一部分。如果严格保护这些地区，可以把目前的灭绝速度降低多达 30%。
与印度相关的热点地区有：西高止山脉和斯里兰卡、印缅地区和喜马拉雅（尼科巴群岛属于巽他古陆热点地区）。
保护区：国家公园、野生动物保护区、生物圈保护区、拉姆萨尔湿地
- 国家公园：只留给野生动物。不允许私人权利、放牧、耕种和砍树。例子：吉姆·科贝特（北阿坎德邦，1936 年建立，是第一个）、卡齐兰加（阿萨姆邦）、吉尔（古吉拉特邦）。
- 野生动物保护区：保护动物，但如果不伤害野生动物，可以允许一些人类活动，比如捡柴火或采集林产品。例子：巴拉特布尔（凯奥拉德奥）在成为国家公园之前是鸟类保护区；喀拉拉邦的佩里亚尔。
- 生物圈保护区：面积很大，既保护整个生态系统，又照顾当地居民。它分三个区：核心区（禁止人类活动）、缓冲区（研究、教育、有限利用）和过渡区（村庄、农业、旅游）。例子：尼尔吉里、孙德尔本斯、楠达德维、马纳尔湾。印度有 18 个。
- 拉姆萨尔湿地：根据《拉姆萨尔公约》（伊朗，1971 年）确定的国际重要湿地。湿地能净化水、调蓄洪水，还是候鸟的栖息地。印度的例子：奇利卡湖（奥里萨邦）、凯奥拉德奥（拉贾斯坦邦）、洛克塔克湖（曼尼普尔邦）、乌拉尔湖（查谟和克什米尔）、桑珀尔湖（拉贾斯坦邦）。印度有 85 多个拉姆萨尔湿地，数量还在增加。
印度有 100 多个国家公园和 550 多个野生动物保护区。
神圣森林
神圣森林是当地社区出于宗教或文化信仰而保护的一片片森林。那里没有人砍树或打猎，所以成了许多稀有物种和特有动植物的安全家园。
例子：梅加拉亚邦的卡西山和杰因提亚山、拉贾斯坦邦的阿拉瓦利山、卡纳塔克邦和马哈拉施特拉邦的西高止山脉，以及中央邦和恰蒂斯加尔邦的萨尔古贾、昌达和巴斯塔尔。在梅加拉亚邦，一些神圣森林是许多稀有植物最后的避难所。它们说明，社区传统可以成为很有力的保护工具。
考试常考什么
常见题目：解释物种-面积关系并写出公式；说明热带多样性更高的原因；解释铆钉假说；列出并举例说明四大威胁；给热点地区下定义并写出印度的热点地区；区分就地保护和迁地保护，区分国家公园、保护区和生物圈保护区；什么是神圣森林；什么是红皮书。简短的情境题常常描述一种外来物种或一种消失的传粉者，让你指出原因。
重点公式和概念
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例题讲解
1. 某类植物的 C = 20，Z = 0.2。面积为 100,000 m² 时，预计有多少物种（log 100,000 = 5）？
log S = log 20 + 0.2 × 5 = 1.301 + 1 = 2.301。S = 10^2.301 ≈ 200 种。
2. Z = 0.2 时，如果面积变成原来的 32 倍，物种数增加多少？
S ∝ A^Z，所以物种数变为 32^0.2 = 2 倍（因为 2⁵ = 32）。面积扩大 32 倍，物种只增加一倍。
3. 一个 10 km² 的岛上有 40 种蜥蜴。Z = 0.3，估算 1,000 km² 的岛上有多少种。
面积比 = 100。S₂ = 40 × 100^0.3 = 40 × 10^0.6 ≈ 40 × 3.98 ≈ 159 种，约 160 种。
4. 指出下列每种情况的物种丧失原因：(a) 维多利亚湖里的尼罗河鲈鱼，(b) 宿主鱼灭绝后寄生虫也死亡，(c) 旅鸽被猎杀殆尽，(d) 为修高速公路砍掉森林。
(a) 外来物种入侵，(b) 共灭绝，(c) 过度开发，(d) 栖息地丧失和破碎化。
5. 某物种在野外的数量下降到只剩动物园里还有。它属于红色名录的哪一级？它算“受威胁”吗？
野外灭绝（EW）。它已超出三个受威胁等级（VU、EN、CR），只剩迁地保护的种群。
6. 把下列各项分为就地保护或迁地保护：卡齐兰加国家公园、种子库、梅加拉亚邦的神圣森林、稀有鹿的超低温保存精子、奇利卡拉姆萨尔湿地。
就地保护：卡齐兰加、神圣森林、奇利卡。迁地保护：种子库、超低温保存的精子。
7. 一位村民想在保护林旁边放牛和捡柴火。在国家公园核心区、野生动物保护区、生物圈保护区过渡区这三处，各自能做哪些？
国家公园：两样都不允许。保护区：如果不伤害野生动物，可以捡柴火；放牧通常受到限制。生物圈保护区过渡区：可以，人们在那里居住，并以可持续的方式利用土地。
常见错误
- 以为“热点地区”只是指物种多。它还要求特有种多、受威胁严重。
- 混淆国家公园和野生动物保护区：国家公园不允许任何人类利用，保护区则可能允许一部分。
- 以为小区域和大陆的 Z 一样。小区域约为 0.1–0.2，整个大陆约为 0.6–1.2。
- 把动物园和种子库说成就地保护。它们是迁地保护，因为物种是被养在原来的家园之外。