1、生物多样性的价值及保护策略生物多样性保护是保护生物学的核心内容。生物的多样性(biological diversity)或简称为生物多样性(biodiversity),是生物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,包括动物植物微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。生物多样性包括一下三个方面:1.物种多样性(species diversity),包括地球上所有的物种,不仅包括细菌及原生生物,还包括多细胞的高等生物(植物、菌物及动物);2.遗传多样性(genetic diversity),是指同种生物的同一种群内不同个体之间,或地理上隔离的种群之间遗
2、传信息的变异;3.生态系统多样性(ecosystem diversity),包括不同的生物群落及其与化学和物理环境的相互作用(生态系统)。1 生物多样性的价值目前,有许多方法可以赋予生物多样性(包括遗传变异、物种和生态系统)经济价值。这些方法中,生物多样性的经济价值分类可划分为三个层次:资源的市场价值(或收获价值)、未收货的资源在原地提供的价值、资源的未来价值(Kareiva and Levin 2003)。例如,东南亚野生大额牛(Bos frontalis)是训化牛的野生近缘种,它的经济价值可以分为:当前野牛群体捕获后肉的价值、在野外的旅游价值、在家畜育种项目中潜在的物种价值。尽管有许多种计
3、算生物多样性价值的方法体系,但没有哪一种被普遍接受。McNeely等(1990)和Barbier等(1994)提出的方法体系最为实用,将生物多样性的价值划分为使用价值(use value)和非使用价值(non-use value)。使用价值进一步划分为:直接使用价值(direct use value)和间接使用价值(indirect use value)。直接使用价值是指人类收获的产品,如木材、药材和海产品等;间接使用价值是指未被消耗或未被破坏的自然资源所能提供的服务或“潜在的好处”,包括休闲、教育和科学研究等,也包括生态系统的服务功能,如水源净化、污染控制、自然传粉、害虫防治、水土保持、气候
4、调节和生态系统生产力等。选择价值(option value)是一种间接使用价值,指自然资源对人类社会未来的预期价值,如未来可能的新药、食物和遗传资源。非使用价值包括存在价值(existence value)和遗产价值(bequest value)。存在价值是指人们为了保护某个物种免于灭绝,或者某个生态系统不被破坏而愿意支付的价值;遗传价值是指人们为了把自然资源完好地遗留给子孙后代而愿意支付的价值。以上所有价值综合起来可以用于计算生物多样性总的经济价值。1.1 直接使用价值生物多样性的直接使用价值通常可以通过观察有代表性人群的活动、检测自然产品的采集点以及进出口统计数据计算出来。直接使用价值可分
5、为消耗使用价值(consumptive use value)和生产使用价值(productive use value)。前者为物品在当地消耗的价值,后者为商品在市场售卖的价值。1.1.1 消耗使用价值诸如猎物、薪柴等在当地消耗而不进入国内或国际市场的价值属于消耗使用价值(Davidar et al.2008)。依赖土地生活的人们经常从周围环境中获得相当份额的生活必需品。由于这些物品不发生买卖,一般不出现在国家GDP中。然而,如果环境退化、自然资源过度利用或建立起封闭的保护区,农村居民不能再获得这些产品,他们的生活水平将下降,甚至可能无法继续生存而必须迁徙。发展中国家的社会研究表明,当地居民仍大
6、量利用自然环境中所提供的薪柴、蔬菜、水果、肉类、医药、绳索和建筑材料(Balick and Cox 1996;Davidar et al.2008)。一项对亚马逊河流域印第安人的研究发现,当地热带雨林中大约一半的树种可以用于薪柴以外的特殊产品的制造(Dobson 1995)。约80%的世界人口仍依靠上万种动植物衍生的传统医药治病(Shanley and Luz 2003)。在中国,5000种以上的生物被用作药材,印度有6000种以上,亚马逊盆地有2000种。蛋白质是我们的生活必需品之一,许多乡村居民猎杀野生动物使用。在非洲许多地区,野生动物是人们的主要蛋白质来源,如博茨瓦纳为40%、刚果民主共
7、和国为75%(Rao and McGowan 2002)。在尼日利亚,人们每年吃掉10万多吨巨鼠(Cricetomys sp.);在博茨瓦纳,每年吃掉的跳兔(pedetes capensis)在3000吨以上;在巴西亚马逊地区,每年捕杀的猎物约有1000吨;而在中非,每年的捕杀量竟然达到了100万400万吨(Fa et al.2002)。非洲野生动物的捕杀是不可持续性的,超出了可持续性捕杀量的6倍。捕杀的野生动物不仅包括鱼类、鸟类和哺乳动物,也包括昆虫、蜘蛛、蜗牛和蛆虫。在非洲某些地区,昆虫可能是主要的蛋白来源,还提供人体必需的维生素。在水资源丰富的地区,野生鱼类是人们主要的蛋白质来源。全世界
8、每年有1.3亿吨鱼类、甲壳类动物和软体动物被捕捞,主要为野生种类,其中约1亿吨来自海洋,0.3亿吨来自淡水(Chivian and Bernstein 2008)。此类捕捞的渔获物大部分提供给当地居民消费。在沿海地区,渔业提供最多的就业机会,海产品也是当地消费最多的蛋白质产品。虽然人工养殖业发展迅速,但许多鱼饲料中含有野生鱼类制成的鱼粉(Gross 2008),因此人工养殖业的发展并没有减少自然资源的利用。从野外获取的薪柴也可以计算其消费使用价值。薪柴是全世界26人口取暖、做饭的主要能源(MEA 2005)。薪柴用量占全球木材用量一半以上。在尼泊尔、坦桑尼亚、秘鲁等国家,薪柴的价值相当于人们不
9、能从自然资源中获取薪柴需要购买煤油或其他燃料时支付的价值。在世界许多地方,人们没有钱用于购买燃料,这容易引发所谓的“穷人能源危机”。当附近的薪柴耗尽时,人们不得不去更远的地方砍伐薪柴,从而导致植被破坏不断扩大的恶性循环。农作物秸秆和动物粪便也被当做燃料,这使农田的矿质营养成分流失,降低了农田的生产力。1.1.2 生产使用价值从野外获取的、在国内或国际市场上销售的产品的价值属于生物多样性的生产使用价值。经济学上通过以下两种方法计算产品的生产使用价值:一是该产品初次进入是市场的售价减去产品的生产成本;二是用商品的最终零售价表示产品的生产使用价值。例如,非洲有一种特有树种黑檀(Dalbergia m
10、elanoxylon),主要用于制造高质量的木管乐器,其木材价格与成品乐器零售价相比之战很少的部分。根据第一种方法,黑檀的生产使用价值等于黑檀木材的价格减去黑檀的砍伐成本;根据第二种方法,黑檀的生产使用价值直接等于乐器的零售价格。两种方法的计算结果差别非常大。所以,如何确定黑檀适当的生产价值给生态经济学家出了难题。在工业国家,自然资源的使用价值很重要。美国GDP的4.5%(2008年约6300亿美元)在某种程度上依赖于野生物钟。发展中国家工业化程度低,乡村人口比例高,自然资源生产使用价值占GDP的比例更高。从自然环境获得且在市场上销售的产品种类繁多,如薪柴、建筑用材、野生动物的肉类和皮毛、纤维
11、、藤条、蜂蜜、蜂蜡、天然染料、海藻、动物饲料、天然香料、植物树胶和树脂(Baskin 1997;Chivian and Bernstein 2008)。目前,许多跨国企业收购仙人掌、兰花和其他园艺植物,动物园和私人收藏者收购鸟类、哺乳动物、两栖动物和爬行动物等。每年水产市场观赏鱼的价值约为10亿美元,其中野生鱼类占总数的15%20%。撒哈拉沙漠以南的23个非洲国家的大面积土地被开辟成国际狩猎场(Findsey et al.2007)。在多数情况下,生物能繁殖后代,建立新的种群只要少量的个体,因此只要少量收集野生物种就能满足使用需求。野生物种被用于表演展览、新药开发、工业生产和生物防治等(Chi
12、vian and Bernstein 2008);栽培作物的野生近缘种可用于杂交育种和作物基因改良,以上可看成为野生物种的生产使用价值;另外,野生物种具有维持和改进经济活动的潜能,因此也可以看成是野生物种的选择价值。1.2 间接使用价值生物多样性间接经济价值是指生态系统服务方面的价值,是生物多样性未被消耗或未被破坏的情况下给人们带来的现时或未来的经济利益。这些利益不是通常意义的商品和服务,一般不会出现在国家经济统计数据中。由于它们归全社会共同所有,因此也被称为公共物品。然而,重要自然产品的持续获得与生态系统的正常运转密切相关。如果生态系统不能提供这些产品和服务,我们就必须付出相当大的代价寻找替
13、代资源,甚至可能面临经济下滑的局面。1.2.1 非消耗使用价值生物群落提供的多种多样的环境服务可视为特殊类型的间接使用价值,即非消耗使用价值(nonconsumptive use value)。经济学家尝试在区域和全球水平计算生态系统服务的非消耗使用价值(Naeem et al. 2009;Peterson et al. 2010)。其中一种计算方法认为生态系统的非消耗使用价值是巨大的,可达每年33万亿美元,远远超过生物多样性的直接使用价值(Costanza et al. 1997)。这个数值差不多是全球国民生产总值的两倍。从这一点可以认为人类社会完全依存于自然生态系统。如果自然生态系统服务继
14、续恶化或被破坏,人类社会将无法维持下去。湿地生态系统的服务功能非常重要,包括海岸湿地、河口、沼泽和河岸群落。仅仅最近几十年,科学家才认识到这种陆地水域交界处的湿地生态系统对水体净化和营养循环过程都很重要,并在洪水调蓄中起到巨大作用。湿地这类至关重要的生态系统对全球变化非常敏感,如气候变化引起海平面上升对其产生很大的影响。1.2.2 选择价值能够在未来的某个时候为人类社会提供经济利益称为生物多样性的选择价值。随着社会发展,人类的需求也在不断改变,而满足这些需求的方式也必须不断改变;这些方式常常存在于以前未使用过的动植物遗传资源中。例如,对农作物进行基因改良不仅能增加产量,还能使农作物的抗病和抗虫
15、害能力增强(Sairam et al. 2005)。农作物歉收往往和遗传多样性低有关:1846年爱尔兰土豆遭受枯萎病,1922年前苏联小麦欠收,1984年美国佛罗里达州暴发柑橘溃疡病。为了解决这些问题,科学家不断地开发新的抗病和抗虫害品种。抗性基因往往来自农作物的野生近缘种和传统的地方品种。农作物的基因改良是一个长期和逐步积累的过程。农作物新品种的开发有巨大的经济影响力,有很高的选择价值(Nabhan 2008)。野生生物在生物防治方面也有巨大的选择价值。生物学家通常在外来入侵种的原产地寻找它们的天敌,将天敌生物引入入侵地,控制外来或入侵物种的扩散,实施生物防治。2 生物多样性的保护策略2.1
16、 种群和物种水平的保护2.1.1建立新种群在种群或物种水平对野生濒危物种的保护主要包括建立新的野生或半野生的种群以及扩大现有种群规模。这些方法能够使小种群物种及隔离种群物种存续下去。通过互补的、在野外建立新种群以及开展人工繁育计划使很多物种都收益良多。与圈养种群以及隔离野生种群相比,在野外分布范围很广的种群不太容易被突发的灾难所摧毁。同时,增加种群的数量及规模能够有效降低种群灭绝的风险。目前主要有三种基本方式来进行新种群重建,其中大多数方法有IUCN再引入专家组制定。再引入项目:将圈养个体以及野外捕获个体重新释放到它们的历史分布范围内合适的地点。再引入项目的主要目标是在物种的原始分布范围进行种
17、群重建。例如,为了恢复黄石国家森林公园内捕食者和被捕食者的平衡,美国野生动物管理人员在1995年启动了灰狼的再引入项目。通常,物种个体被释放到它们或它们祖先生活过的地方可以保证这些个体对环境的适应性。当一个新的保护区建立以后,或者当一个现存种群遇到新的威胁,并且在这个地点已经不能顺利地繁衍时,或者当存在某些自然的以及人为的障碍从而导致物种不能正常维持其扩散趋势时,野外捕获的个体也经常被释放到其他适合它们生存的环境中去。增补项目:将人工饲养或者其他地方获得的野生个体放归到现有野生种群中,以提高现有种群的规模及其基因库。引入项目:将人工饲养或者野外获得的个体释放到历史上该物种不存在但很适宜它们种群
18、延续的地区。实施引入项目常常是由于物种在原生地的环境已经被破坏,不适合该物种生存,或者导致原来野生种群衰退和灭亡的因素仍然存在,因此不适于种群重建。在实施某一物种的引入项目时,我们必须进行周全的考虑和评估,以免引入物种损害当地的生态系统以及其他濒危物种。另外,也要注意释放的个体不能携带病菌,以免传播后损害野生种群。在为再引入项目选择合适的植物或动物个体时需要考虑它们的遗传构成。圈养种群可能已经丧失了较多的遗传多样性。正如在太平洋鲑鱼身上发生的那样,很多人工养护的物种在繁殖了几代以后会对良好的圈养环境产生遗传适应性(Waples et al.2004)。同时,为了提高野外释放个体的存活率,应该尽
19、可能地与释放地环境和气候相似的地区选择合适的释放个体(Olsson 2007)。对一些物种来说,需要给予它们特别的照顾和协助来直接提高放归的存活率,这种方法称为软放归。这些动物可能需要为它们在放归地点提供食物及庇护场所,直到它们熟悉和适应当地环境并能够独自生存。或者需要在放归地暂时将它们饲养在笼子中直到它们逐渐适应放归区域的景色、声音、气味以及地形。如果不进行食物方面的辅助而唐突地对群居性物种进行放归(硬放归),很可能导致种群重建项目失败。特别是当遭受干旱或者食物匮乏威胁时,必须采取必要的干预措施。即使当物种有充足的食物时,我们也必须提供额外的食物以提高放归种群的繁殖速率,使新建种群能够维持并
20、保持增长。必须监测和控制病虫害的暴发。对这一区域的人类活动如耕种、打猎的影响进行评估,并尽可能对这类活动进行适当控制。2.1.2 迁地保护保护的目的是为了维持自然界的生物多样性,从而能够保证各个尺度上生态系统的健康。对于大多数物种来说,长期保护生物多样性的理想策略是在野外保护现存种群及自然群落,这也被称为就地保护(in situ conservation)。生态系统层面的中间相互作用对稀有物种的延续非常关键;这些关系相当复杂,在人工条件下很难复制。同时,由于人工饲养的动物种群比较小,从而导致种内的遗传多样性会由于遗传漂变而丧失。对这些物种来说,就地保护应该是最好的选择。但是随着人类活动的不断增
21、加,仅仅依靠就地保护对大多数稀有种来说并不是一个切实可行的选择,因为还有很多因素会导致就地保护管理下的物种种群规模下降乃至灭绝,如生境破坏、遗传变异丧失、近交衰退、人口和环境的变化、栖息地质量不断恶化、生境片段化、气候变化、入侵物种的竞争、疾病以及过度的捕猎和采收。特别当物种由于种群太小而难以维持,保护措施不能有效阻止其种群衰退,或者当最后留存个体处于保护区以外时,就地保护就难以得到成效。在这种情况下,防止物种灭绝的最好方法就是将个体置于人工环境下进行保护。目前最普遍的迁地保护设施是动物园、水族馆、植物园以及种子库。动物园 多数重要动物园当前的一个目标是建立长期可持续的珍惜动物人工繁殖种群。动
22、物园通常着重保护大型脊椎动物,特别是哺乳动物,因为这些物种能够吸引公众。在过去,这些物种通常被放在笼子里展示,与自然环境没有任何联系。世界动物园保护战略(World Zoo Conservation Strategy)试图将动物园项目与野外的保护工作联系起来,作为该战略的一部分,全球2000个动物园和水族馆将在他们的公众展示和研究项目中更多的加入生态学主题以及关于濒危物种所面临威胁等方面的内容(Praded 2002)。目前,全球动物园大概保护了超过200万只动物,其中至少包含了50万只陆生脊椎动物,超过7400种(亚种)哺乳动物、鸟类、爬行动物及两栖动物。虽然人工饲养的动物数目看起来很大,但
23、是与人类豢养作宠物的猫、狗以及鱼类的数目相比就微不足道了。如果动物园将精力放在个体较小的昆虫、两栖和爬行动物上,由于相对饲养大型哺乳动物而言话费较少,就可以饲养繁殖更多的物种(Balmford 1996)。水族馆 公众水族馆通常定位于展示与众不同的、有吸引力的鱼类,有时候也会增加一些海豹、海豚及其他海洋哺乳动物的展示和表演。但是,随着人们对环境的不断关注,水族馆不再仅仅是一个迁地保护机构,他还通过动物展示、出版物以及媒体对公众进行科普教育。大规模鱼类灭绝发生在世界各地,如非洲大湖、安第斯湖、马达加斯加以及菲律宾群岛。其他种类的物种如软体动物和珊瑚也同样有灭绝的危险。为了应对这些水生物种面临的危
24、险,为公众水族馆服务的鱼类学者。海洋哺乳动物专家以及珊瑚礁专家加强了与其他海洋研究机构、政府渔业部门以及保护组织的合作,并对物种丰富的自然群落以及一些明星物种进行了保护。人们目前正在改进繁育技术以减少从野外获取珍惜鱼类。水族馆在保护濒危鲸类、海牛、海龟以及其他大型海洋动物方面发回来越来越大的作用。水族馆的工作人员经常应公众的要求参与救助搁浅动物。植物园 植物园在植物保护中具有独特的地位,因为植物园栽植的植物活体和其标本馆收藏的植物标本是我们了解植物分布以及生境需求的最好来源。植物园的工作人员经常是植物鉴定、分布和保护状态方面的权威。植物园会通过组织野外科考来发现新物种并确定一致物种的分布和状态
25、。和动物园一样,保护濒危物种已经成为植物园的一个主要目标。国际植物园保护联盟(BGCI)组织和协调了超过700个植物园的保护活动。该项目的首要目标是建立一个世界范围的数据库来协调植物活体的采集活动,并确定哪些重要植物还没有收集或收集的不够。其中一个项目已经建立了在线植物搜索数据库。中国的植物园按功能可分为5类:以中国科学院的植物园为代表的科学植物园,功能包括物种保存、科学研究、资源开发和公众教育等方面;城建、园林或旅游部门建立的以植物展示和休闲娱乐为主的植物园,如北京植物园、深圳仙湖植物园、上海辰山植物园和杭州植物园等;教育部门建立的以植物教学、实习为主的植物园,如北京教学植物园、南京林业大学
26、树木园等;医药部门建立的以药用植物收集展示为主的植物园,如北京药用植物园、南宁药用植物园等。农林部门建立的专门收集林木资源的植物园,如南岳树木园、长沙植物园等。2.2 生态系统和景观水平的保护与恢复2.2.1 新保护地的创建目前政府是建立保护地并对其进行管理的主要力量。国际保护团体制定保护地建立的准则,并提供生物多样性保护的机会,但最终做出保护地建立决策的还是中央及地方各级政府。目前,许多国家正在起草或者已经开始起草国家环境保护方案和国家生物多样性保护方案及热带雨林保护方案等,这些方案的制定有助于确定保护地优先区。各级政府、保护组织、公司及个人,在保护地建立和管理过程中扮演者重要角色。这些组织
27、和个人通常独立开展工作,但是现在他们已经逐渐开始合作建立和管理保护地。建立新的保护地需要遵照如下步骤:1.识别优先保护对象;2.确定每一个优先保护对象所处区域的面积;3.用空缺分析技术将新建的保护地和现有的保护地网络连接到一起。物种途径 建立保护地的物种途径,及保护某些特殊物种而建立优先保护地,进而保护整个生物群落。为了保护那些受特别关注的物种,如稀有种、濒危种、关键种及某些具有文化意义的物种而建立保护地;这些物种是建立保护地保护生态系统的动力,称之为目标种(focal species)。指示种(indicator species)是目标种的一种,与濒危生物群落或特殊生态系统过程及其相关,如美
28、国东南部的红冠啄木鸟和西北部濒危的北部斑点鸮均可视为指示种。为保护指示种而建立保护地,其目的是为了保护更大范围的具有相似分布特征的物种和生态系统过程(Halme et al.2009)。例如,保护红冠啄木鸟的同时,美国东南部的长叶松成熟林也得到了有效的保护。当然,被指定的指示种和被保护的物种与生态系统过程在大尺度上需保持一致。为确保整个生物群落得到有效保护,更多时候是制定一系列指示种(Lawton and Gaston 2001)。生态系统途径 许多保护生物学家坚持认为,不能仅把物种作为保护对象,而应对其所在生态系统和生物群落进行保护(Tallis and Polasky 2009)。他们声称
29、,从长远的角度而言,花费100万美元保护栖息地并对其进行科学管理,是生态系统自我维持,远比花同样代价保护一个特色物种能保护更多的生物多样性,并为人类提供更多的价值。从防洪、净化水源和休闲娱乐等方面,向决策者和公众说明一个生态系统的价值相对比较容易。而从一个特色物种的保护价值方面,向决策者和公众说明生态系统的价值则比较困难。生态系统保护途径旨在力争有更多代表性的生态系统类型得到有效保护。具有代表性的生态系统类型应包括能代表其生态系统特征的物种和环境条件。任何一个生态系统,都不可能具有完全的代表性,但是生物学家们整致力于确定保护的最适宜场所。热点地区途径 当无法获取整个生态系统的具体数据时,可以某
30、些生物多样性指标来指导保护工作的开展。例如,显花植物丰富的地带,同样分布有丰富的苔藓、蜗牛、蜘蛛和菌类(Fleishman and Murphy 2009)。同样,生物多样性高的地带,其生物多样性的特有程度也比较高。也就是说,有些些物种只出现在某一地带而不出现在其他地带。热点地区途径期望的结果是,在保护某类生物物种多样性分布中心的同时,也有效保护了其他物种的多样性。2.2.2 保护地外的生物多样性保护仅仅依靠保护地来保护生物多样性是非常没有远见的。如果只依赖保护地就会产生一种矛盾,即在保护地内的物种和生态系统得到了保护,而保护地外同样的物种和生态系统却遭到了破坏,而且反过来又会导致保护地内的生
31、物多样性降低(Boyd et al. 2008;Newmark 2008)。类似这样的生物多样性降低部分原因是由于有些物种必须穿越保护地边界才能获得保护地本身不能提供的资源。例如,在印度,虎有时会离开保护场所到人类活动的景观中获取食物。通常情况下,保护地面积越小,生物多样性保护的长久维持就越依赖于保护地外的区域。保护地外未收到保护的地区对整个保护策略而言是非常关键的,包括主要用于开发资源的政府和私有土地,如放牧地和伐木林、私有农场和放牧场、高度改造的城市用地,还有海洋、湖泊、河流以及其他能够捕获食物的水生生态系统。对保护地以外的生物多样性进行保护,应该采取多种方式竭力淡化保护地和非保护地生态系
32、统的分界线,尽可能使非保护地维持在适当的生态健康状态。巴西和印度尼西亚等一些国家正在建立崭新的、大型的国家公园用来保护当地的生物多样性、维护生态系统服务以及提供生态旅游的场所。参考文献Balick M.J. and Cox P.A. 1996. Plants, People and Culture:The Science of Ethnobotany. Scientific American Library, New York.Balmford A.1996. Extinction filters and current resilience: the significance of past
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34、land Press,Washington,D.C.Boyd C., Brooks T.M., Butchart S.H.M., et al. 2008. Spatial scale and the conservation of threatened species. Conservation Letters 1:37-43.Chivian E. and Bernstein A. 2008. Sustaining Life: How Human Health Depends on Biodiversity. Oxford University Press,New York.Costanza
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