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生物多样性的保护与利用导言：生物多样性是地球上生态系统的一种重要属性，指的是地球上存在的所有生命形式的多样性，包括生物种类、遗传多样性和生态系统的多样性。
保护和合理利用生物多样性对于维持生态平衡、促进可持续发展以及人类福祉具有重要意义。
本文将重点讨论生物多样性的意义，当前面临的威胁和保护与利用的措施。
一、生物多样性的意义1. 维持生态平衡：生物多样性是生态系统的基础，不同物种之间的相互作用使得物种在生态系统中具有互补性和相互依赖性。
维持生态平衡有利于保持生态系统的稳定性和可持续发展。
2. 保护基因库：生物多样性中包含了地球上各个物种的遗传信息，这些信息对于研究基因的变异和进化机制非常重要。
保护生物多样性可以保护地球上众多物种的基因库，为未来的科学研究和生物技术的应用提供了宝贵资源。
3. 人类福祉：生物多样性与人类的生活息息相关。
许多药物和食品都来自于自然界，而这些自然产品的来源往往是各种生物物种。
此外，生物多样性还为人类提供了美丽的自然景观和观赏动植物的机会，可以提供精神上的满足和娱乐效应。
二、生物多样性面临的威胁1. 栖息地破坏：人类活动引发的土地开发、城市化和工业化等行为，破坏了许多动植物的栖息地，导致物种丧失和生态系统的破坏。
2. 物种灭绝：人类活动对许多物种造成了直接或间接的威胁，导致了大量的物种灭绝。
过度的捕猎、环境污染和气候变化是主要原因之一。
3. 生物入侵：随着全球化的发展，一些外来物种进入新的生态系统，对当地物种和生态系统产生不可逆转的影响，威胁了生物多样性的稳定。
三、保护与利用的措施1. 设立自然保护区：通过设立自然保护区，限制人类活动范围，保护重要生物多样性区域和栖息地，促进物种的保护与繁殖。
2. 加强生物多样性教育：提高公众对生物多样性的认识和保护意识，通过教育活动增强人们对生物多样性的重要性的理解，推动公众参与生物多样性保护。
3. 制定环境政策和法律法规：各国应制定相关法律和政策，严惩滥猎、非法捕捞等行为，加大对生物多样性的保护力度。
生物多样性保护的新技术和方法生物多样性是全球自然界中最宝贵、最基础和最重要的资源之一，然而它目前正面临着许多问题：物种灭绝、自然栖息地的减少和生态系统的破坏。
为了保护这些宝贵的资源，我们需要不断地创新，采用新的技术和方法，让生物多样性获得更好的保护。
以下是一些常见的和值得推广的生物多样性保护的新技术和方法。
一、基因编辑基因编辑是一种新兴的生物技术，可以根据需要修改生物体的DNA序列，消除不良基因或增加有益基因。
在生物多样性保护方面，基因编辑可以用来创新新品种，改善农作物产量和品质，以及创造耐受力强的作物品种。
同时，基因编辑也可以用来保护濒危物种，入侵物种和病虫害的控制。
例如，科学家可以在受威胁的野生动物种群中引入有益的遗传改变，以增加其生态适应能力和适应性，提高其生存率。
二、嗅迹识别技术嗅迹识别技术是一种特殊的生物技术，可以通过动物留下的气味去监测和识别常住和迁移的动物品种。
这种技术可以帮助野生动物保护人员识别、跟踪和保护受威胁的或保护动物，例如使用不同动物粪便中的不同气味识别动物。
此外，嗅迹识别技术还可以用来监测传播性疾病的传播，例如密切监测可能带有野生动物病毒的区域，以及设计有针对性的疾病控制方法。
三、遗传多样性保护遗传多样性是生物多样性保护中的重要组成部分之一，涉及到维护或恢复种内和种间遗传多样性的措施。
最常用的方法是建立种群野化区，为濒危物种提供适宜的生存环境，而且生态环境应该符合食物、栖息地和季节需求。
种群野化区通常由专业的野生动物保护组织和政府合作建立，野外设施、食物和照顾都需要专业人员来实施。
四、细胞与组织培养技术细胞和组织培养技术是另一种新兴的生物技术。
这种技术可以让濒危物种进行繁殖活动。
实验室人员在试管中通过对母细胞和母细胞之间的交配过程进行不同的试验，皴让它们快速分裂进入种群和繁殖活动，节省人力和物力成本。
并可以通过细胞和组织培养，构建大型的生物样本库，帮助科学家了解种群的遗传多样性和群体发展规律，同时也可以为后续的基因编辑提供更完整的数据支撑。
生物地理学研究进展及其新趋势生物地理学是研究地球上生物体空间分布和区域生态差异的学科。
生物地理学不仅可以揭示生物多样性的分布、形成和发展规律，而且可以帮助解决环境保护、生态修复和自然资源利用等实际问题。
随着科学技术的不断进步，生物地理学研究也在不断深入和扩展，出现了许多新的研究方向和趋势。
一、环境变化和生物多样性随着人类的活动和自然力量的作用，地球表面的气候、地形、土壤、水文等因素都在不断变化，对生物多样性产生了巨大影响。
因此，研究环境变化对生物多样性的影响成为当前生物地理学热门话题之一。
近年来，随着全球气候变暖和人类活动的不断加剧，许多地区的生态系统遭受了严重破坏。
环境变化导致一些物种数量减少、分布范围缩小、适应能力下降，部分物种甚至灭绝。
如何评估和预测环境变化对生物多样性的影响，保护生态系统的完整和稳定，成为了生物地理学研究的重要方向。
二、生物地理学与生态系统服务生态系统服务是指自然过程和生物多样性对人类生活的直接或间接利益。
作为生态系统服务的一种形式，生物多样性对于人类的生存和发展具有不可替代的作用。
因此，生物地理学通过研究生物多样性的分布和认识其重要性，为生态系统服务的保护和可持续利用提供了重要支撑和科学依据。
三、大数据和人工智能在生物地理学中的应用随着科技的飞速发展，生物地理学研究中涌现出了许多新技术和新方法。
其中，大数据和人工智能技术的应用在生物地理学研究中具有广阔的前景。
生物地理学涉及类别繁多的生物种类和生态系统，其数据量极为巨大。
通过使用数据挖掘、机器学习等技术，可以处理和分析这些数据，快速获取大量有用信息，加速研究进程。
同时，人工智能还可以模拟和预测物种的分布范围和多样性，帮助科学家制定相关保护计划和政策措施。
四、分子生物地理学的新进展分子生物地理学是生物地理学的重要分支，主要通过研究生物分子的序列变异，揭示不同物种的进化和迁移历史，了解物种间的亲缘关系和适应能力。
分子生物地理学技术的逐步成熟，使得研究者可以探究更大规模和更广泛的生物多样性问题。
生物地理学在保护生物多样性中的作用生物多样性是地球上生命的宝贵财富，对维持生态平衡和人类的生存福祉至关重要。
而随着人类活动的不断扩张，生物多样性正在面临着严重的威胁。
为了保护和维护生物多样性，生物地理学作为一门研究地理分布与生物之间关系的学科，在保护生物多样性方面起着重要的作用。
本文将探讨生物地理学在保护生物多样性中的作用，并探讨其未来的发展方向。
1. 生物地理学的基本概念和方法生物地理学是研究生物与地理环境之间相互关系的学科，它通过调查和分析生物的地理分布，揭示了物种的起源、分布和演化规律。
为了研究生物地理学，学者们提出了一系列的研究方法和技术，如物种分布图、分子生物学和地理信息系统（GIS）等。
2. 生物地理学在保护生物多样性中的实践应用（1）物种保护区划的制定生物地理学可以帮助科学家们确定物种的地理分布范围，并基于此制定物种保护区划。
通过研究物种的地理分布模式和栖息地的要求，科学家们能够为不同的物种制定合适的保护区域，并采取相应的保护措施，以确保物种的生存和繁衍。
（2）生物入侵物种的管理生物入侵是指外来物种进入并对本地物种造成负面影响的现象。
生物地理学可以帮助科学家们了解入侵物种的来源和扩散途径，以便采取有效的措施来管理和控制这些入侵物种。
例如，通过研究物种的分布模式和适应性能力，科学家们可以预测入侵物种的扩散趋势，并制定相应的控制计划来减少其对本地物种的影响。
（3）生态恢复与生态重建生物地理学在生态恢复与生态重建方面也起着重要作用。
通过研究灾难事件、自然退化或人为破坏对生态系统的影响，科学家们可以为生态系统的恢复和重建提供科学依据。
例如，通过分析植被与气候之间的关系，科学家们可以选择适合的植物物种来恢复生态系统的功能。
3. 生物地理学在保护生物多样性中的挑战和发展方向尽管生物地理学在保护生物多样性方面取得了很多进展，但仍面临着一些挑战。
首先，生物地理学研究的过程需要大量的数据支持，而获取高质量的数据是一项耗时且昂贵的工作。
生物多样性的研究方法及其应用生物多样性是指一个生态系统或者区域内，物种的数量、种类、遗传信息以及生态位的多样性。
具有高生物多样性的生态系统更为稳健，能够提供更好的生态服务，如空气、水、食物等的供给以及气候调节、自然灾害风险降低等。
因此，生物多样性的保护与利用是人类可持续发展的重要组成部分。
研究生物多样性的方法多种多样，本文将着重介绍几种常用的方法及其应用。
一、生境类型图谱的绘制生物多样性研究的第一步就是了解研究区域的生态环境，特别是各类生境、植被、气候等。
生境类型图谱是一个可视化的工具，通常是地图形式，用来显示不同类型的生境分布情况，例如森林、草原、湿地等。
在决策制定中，生境类型图谱可以帮助政策制定者了解生态系统的整体情况，以便更好地制定保护措施。
二、调查物种库存调查物种库存是研究生物多样性的另一个重要方法。
这种方法通常由专业人员在野外进行，包括记录各种生物的名称、数量、性别、壳长、坐标等信息。
这些数据可以帮助研究人员了解一个特定地区的生物多样性和生态文化，对控制和管理物种数量也非常重要。
通过对调查数据的分析，研究人员可以制定保护措施，例如设置经济濒危物种的保护区，控制生境破坏等。
三、遗传分析遗传学是将分子遗传学的技术应用于不同的生物学领域的分支学科。
基因通常定义了生物的形态、特点和功能。
遗传问题的解决有助于我们更好地了解物种的生命周期和亲缘关系。
通过分子生物学的方法，可以为事件时间和物种背景提供很多有用的信息。
随着科技的进步，人们已经在分子水平上了解了大部分生命中普遍的机制和遗传过程。
分子遗传学的应用广泛，对于打击疾病和制定保护计划的便利性是无与伦比的。
四、地理信息系统的应用地理信息系统是一种集成了计算机技术和地理学原理的工具。
地理信息系统将地理数据、统计数据和其他数据整合在一起，以帮助研究人员理解人类活动对自然环境的影响，并制定保护措施。
例如，在评估研究区域内物种生态位以及其所在生态技术的时，可以将各种数据进行整合，共同做出决策。
生物多样性研究的新思路和新方法生物多样性是生态学中的一个重要概念，涉及到许多方面的研究，包括物种多样性、生态系统多样性、遗传多样性等。
人类活动的不断扩张和干预，给生物多样性带来了严重的威胁，因此保护生物多样性、研究生物多样性变化以及评估人类活动对生物多样性的影响，已经成为了生态学和环境科学中的重要研究领域。
在这个领域中，寻求新的研究思路和方法，是十分必要的。
一、基于遗传和分子技术的研究现代分子生物学和遗传学技术的发展，为生物多样性研究提供了新的思路和手段。
利用遗传标记或DNA序列分析，可以研究不同物种之间的遗传关系和物种间的演化历程，也可以评估物种的遗传多样性。
此外，有关DNA甲基化、RNA表达等方面的研究，也可以为生物多样性的研究提供新的角度和意义。
二、基于新技术的远程遥感和地理信息的应用随着遥感技术和地理信息系统技术的不断发展，远程遥感和卫星遥感技术尤其是高分辨率遥感技术，成为了观测、监测草地、森林、湖泊、海洋和其他自然环境变化的有力手段和工具。
通过远程遥感研究和地理信息系统技术的应用，可以快速、全面而准确地获取生物多样性变化的空间分布信息，可为生物多样性变化的研究提供新的思路和发展方向。
三、生态系统功能与服务的研究生态系统是维持人类和其他生物生存的重要基础，因此生态系统功能的研究对于了解生物多样性有很大帮助。
生态系统功能包括物质循环、物种间相互作用、生产力、生物多样性和稳定性等方面。
通过研究生态系统提供的各种生态服务以及各种生态系统功能的联系和互动，可以进一步探究生物多样性状况、生态系统变化和生态系统服务的关系和影响机制。
因此，这方面的研究成为了生物多样性研究的重要领域之一。
四、社区参与科学研究社区参与科学研究可以有效地提高公众对生物多样性保护和环境保护意识，同时也可以加强生物多样性研究的连续性和可持续性。
利用公众途径，如公民科学、众包（crowdsourcing）等方式，进行生物多样性研究可以收集到更多、更准确的数据，同时也可以提高人们的环保素养，增加公众对生物多样性保护的关注和支持。
生物多样性研究中的新技术与新方法生物多样性是自然与文化遗产的重要组成部分，维护生物多样性对于保护地球生命和人类利益具有重要意义。
随着科学技术的不断发展，生物多样性研究中的新技术和新方法得到了广泛应用，为生物多样性保护和利用提供了更加有效的手段和路径。
一、DNA条形码技术DNA条形码技术是一种基于不同物种DNA序列中区段多态性的种级别鉴定方法。
它以物种特有DNA序列的变异作为分子特征，建立物种鉴定的快速、准确和标准化的方法。
DNA条形码技术广泛应用于动植物分类学、生态学、生物地理学、进化生物学、物种保护和生物安全等领域。
与传统的生物学检索方法相比，DNA条形码技术具有快速、准确、兼容性强、可高通量等优点。
未来，DNA条形码技术有望发展成为一个全球范围内的种类鉴定标准。
二、非侵入式监测技术非侵入式监测技术是指一种通过对物种行为、声音、尿液、粪便、鳞片、羽毛、胆汁和血液等样本的收集、分析和解读，不对物种实施任何干扰的监测技术。
它可用于获取物种生境选择、活动范围、食性、生殖和生长状态、种群数量及分布范围、生态位、生态交互关系、遗传多样性等信息。
这些信息可以为物种保护提供有益的决策支持。
三、新型遥感技术新型遥感技术是指一种通过卫星、飞机、无人机、潜水器等高清立体影像系统，无损监控物种和其生境的数据获取技术。
其应用范围包括（但不限于）监测物种迁徙、种群数量、生境破坏和荒漠化等生物多样性和环境问题。
遥感技术的创新改进，使其在物种保护和生态评估方面具有重要作用。
例如，利用卫星遥感技术可以对全球森林面积、类型、结构、状态和变化进行实时可视化监测；而利用无人机可以精准监测受污染湖泊和河流中的水生生物，及时发现并解决污染问题。
四、人工智能技术人工智能技术是指一种通过模拟人类学习、推理、判断和沟通的过程，自主完成信息处理、决策和学习任务的技术。
在生物多样性领域，人工智能技术可以通过大数据分析、建模、智能识别等手段实现物种分布、数量、环境适应度等信息的获取和预测。
生物多样性保护的技术和策略生物多样性是地球上最宝贵的财富之一。
它包括了生态系统内所有生物种类以及它们之间的相互作用与演化。
这些因素共同构成了地球上最丰富、最稳健的生态系统。
然而，随着人类的不断发展和扩张，这种多样性正在遭受到越来越大的威胁。
为了保护这一宝贵的资源，我们需要采用一系列的技术和策略。
1. 地球观测和监测技术地球观测技术可以帮助我们了解全球范围内的环境变化及其对生物多样性种群的影响。
卫星遥感、无人机、人工智能等技术的应用可以大幅提高我们对不同生物群落、动物行为及其生态系统的理解。
例如，卫星遥感技术可以通过监测气候变化、森林覆盖率、土地利用变化等因素来监测和预测物种迁徙和栖息地变化。
2. 基因库及其应用建立生物样本基因库，并利用基因组学等技术进行组装和分析可以帮助我们掌握物种的遗传多样性和进化历史。
同时，这种基础性工作也可以支撑着在生态和环境保护等领域的相关应用。
例如，利用基因组技术可以帮助鉴别不同的野生动物物种，包括那些食用、药用、非法交易的物种。
这有助于我们保护野生动物资源。
3. 保护区划及生境修复在地理信息系统(GIS)的指导下，我们可以精准地计算和绘制出生物群落分布区，进而为保护区的划分和建设提供依据。
同时，我们也可以将遥感图片与生物多样性监测结合，来识别植被纹理变化，以及确定生态连续走廊和生物过渡区，完成生态保护与修复。
例如，中国长江流域生物多样性保护工程旨在构建一个完整而有机的生态网络，从而保护生态系统的完整性。
这就需要进行地理信息技术的深入研究，实现生物多样性保护的可持续发展。
4. 生物控制技术生物控制技术是一种新兴保护生物多样性的策略。
它是利用生物农业学和生态学的原理来控制入侵物种、有害生物和疾病等对生物多样性的破坏。
这种技术方法不仅可以替代传统的化学控制方法，而且在环保和人体健康等方面具有很多优势。
例如，在中国野生保护大熊猫项目中，通过生物控制技术控制了大熊猫食料枯萎的害虫，从而保护和增强大熊猫的栖息环境。
生物学在生物多样性保护中的应用生物多样性是指地球上各个生物种类的数量和多样性。
保护生物多样性对于维持生态平衡和人类的可持续发展至关重要。
生物学作为研究生物体结构、功能和互动的科学，在生物多样性保护中发挥着重要作用。
本文将探讨生物学在生物多样性保护中的应用，并讨论其对环境保护和可持续发展的意义。
一、物种鉴定与保护物种鉴定是保护生物多样性的基础。
生物学家利用生物学知识，通过观察和分析生物体的形态、生理特征以及遗传信息，确定物种的分类和归属。
鉴定物种不仅有助于科学研究，还可以帮助保护濒危物种和制定保护策略。
例如，通过对濒危动物的鉴定和保护，可以避免物种灭绝，维护生物多样性。
二、生态学研究与保护区规划生态学研究是保护生物多样性的重要手段之一。
生态学家研究生物体与环境之间的相互作用，揭示物种的分布规律和生境要求。
这些研究结果可以用来规划保护区，划定物种的分布范围，并制定合理的保护措施。
生物学家的研究成果对于保护区的科学管理和生物多样性的维护至关重要。
三、基因保护与种子库建设基因保护是保护生物多样性的重要手段之一。
生物学家通过研究物种的基因组成，保护珍稀基因资源，防止基因的丧失和突变。
种子库的建设也是一种重要的保护措施，将濒危物种的种子保存下来，以备将来恢复种群或进行繁育。
这些工作需要生物学家的专业知识和技术支持，以确保物种的遗传多样性和生物多样性的保护。
四、物种复原与重建在生物多样性保护中，物种复原和重建是重要的工作。
生物学家可以通过人工繁育、栖息地恢复和野外引种的方式，促进濒危物种的增殖和分布。
他们还可以研究保护种群的繁殖和生态适应能力，为物种复原提供科学依据。
物种的复原和重建需要生物学家的专业知识和技术支持，旨在提高物种的存活率和数量，从而维护生物多样性的平衡。
综上所述，生物学在生物多样性保护中发挥着重要作用。
物种鉴定、生态学研究、基因保护、种子库建设以及物种复原与重建都需要生物学家的专业知识和技术支持。
生物地理学的基本原理及应用生物地理学是研究生物在地球表面分布、演化和适应的学科。
它结合了生物学、地质学、气象学等学科，主要探究生物在不同区域的空间分布和演化，以及生物与环境之间的相互作用。
本文将介绍生物地理学的基本原理以及其在现代生态研究、环保建设、自然资源开发等领域中的应用。
一、基本原理1. 生物地理区划生物地理区划是针对生物的地域分布而提出的区划方法。
它是按照生物分布的共性，把地球表面划分成若干区域，将各个区域的生物礼貌归纳总结，形成生物地理区系的划分。
划分依据主要有气候、地貌、海洋洋流、自然层次等。
如世界上广为人知的是生物地理学的七大洲界。
2. 物种演化与传播规律物种的演化和传播规律是生物地理学的核心之一，它涉及到物种的分布模式、区系组成和演化过程。
物种的分布情况是与物种的习性、生理特点、生态位、竞争关系、迁移能力等密切相关的。
进化发展历程更是影响物种空间分布的一大原因。
3. 自然环境与生物适应生物与环境之间的相互作用是生物地理学的重点之一。
生物种群的数量以及物种分布情况，都与其所处的环境密切相关。
环境条件改变常促使物种进化，改变其适应方式，从而影响其分布范围。
大自然的变迁如全球性的气候变化和环境污染等都会造成物种的灭绝或扩散。
物种的繁衍、适应和分布，经历了一段段时代沉淀的大段历程。
二、应用1. 现代生态学研究生物地理学的研究成果可以被应用到现代生态学领域中。
生态研究中最常用的是生态位分析法，其核心是结合生物地理信息、环境数据等对不同物种在生态位中所占的空间位置进行确认，进而研究他们之间的竞争关系和共存关系。
这种方法资料采集范围及数量的不断扩充，使现代生态学的应用日趋广泛，有效地促进了自然生态环境保护和资源开发平衡发展。
2. 环保建设生物地理学的研究成果为环保建设提供了很多基础理论。
例如，采用区域性物种保护模式，建立生态保护区并控制防止人类因素对生态资源的破坏，从而实现人类与生物环境的和谐共处。
A cta Zoo taxonom ica S in ica,35(1):158-164(Jan.,2010)动物分类学报I SSN 100020739国家自然科学基金重点项目(30830017)和青年科学基金项目(30900133),中国科学院知识创新工程领域前沿项目(KSC X 32I O Z 20612),国家基础科学人才培养基金(N SFC 2J 0630964/J 0109)和中国科学院动物进化与系统学重点实验室开放课题(O 529YX 5105)项目资助.3通讯作者,E 2m ail:q iaogx @ioz .ac .cn 收稿日期:2009210219,修订日期:2009211217.158生物地理学的新认识及其方法在多样性保护中的应用黄晓磊 乔格侠3中国科学院动物研究所动物进化与系统学重点实验室 北京 100101摘 要 近年来,众多分子证据和古生物学证据的出现促进了对生物地理学领域一些关键问题(如,扩散和隔离)的理解,并达成了较为统一的认识:1)扩散和隔离都是解释生物地理学格局的重要假说,并可能同时影响了生物的分布格局;2)历史生物地理学和生态生物地理学不是截然割裂的,两者结合起来有助于从不同层次上理解生物地理和生物多样性格局;3)不同的生物地理学研究方法应相互补充以揭示复杂的生物地理过程。
学科思想的演变也使得生物地理学研究内容发生变化,本文还综述了当今生物地理学所关注的科学问题,并重点论述了生物地理学方法在生物多样性保护中的应用。
关键词 生物地理学,生物多样性,扩散,隔离,全球变化.中图分类号 Q 958 从达尔文时代起到20世纪末,生物地理学的发展经历了以下几个代表时期:1)19世纪后半叶起,起源中心和扩散用于解释生物分布(N elson and P latn ick,1984;Ebach and H um p h ries,2003);2)20世纪60年代起,随着生态学具备了成熟的理论体系,岛屿生物地理学发展起来(M ac A rthu r and W ilson,1967;W h ittaker,1998);3)同样在20世纪60～70年代,随着板块构造学说和分支系统学理论的发展,隔离思想出现并促进泛生物地理学和隔离分化生物地理学的发展(C ro izat,1964;B riggs,1987),后者后来被称为分支生物地理学(clad istic b iogeograp hy )(H um p h ries and Pa ren ti ,1986);4)20世纪80年代末,在线粒体标记应用和溯祖理论(coa lescen t theo ry )的基础上,系统发生生物地理学(p hy logeograp hy )(由于中文翻译的差异,也被称为谱系地理学或谱系生物地理学)兴起并迅速发展(A v ise et al .,1987)。
这些时期生物地理学不同领域的发展,前人已有较多的总结(陈宜瑜和刘焕章,1995;A v ise,2000,2009;Posadas et al .,2006;B riggs,2007)。
近年来,随着众多分子证据和古生物学证据的积累,有关扩散和隔离的争论有了新的进展,扩散在生物地理格局演化中的作用被重新认识(扩散的“反革命”)。
同时,生物地理学不同领域的发展促进了笔者对一些关键问题的理解,并达成较为一致的认识。
出于对当今生物地理学发展状况进行梳理的考虑,本文总结了近年来有关扩散对生物地理格局演化作用的重要证据,就生物地理学领域一些关键问题进行了讨论;在此基础上,总结了当今生物地理学所关注的科学问题;同时,鉴于生物多样性保护研究的重要意义,本文还对生物地理学方法在多样性保护中的应用进行了综述,期望对将来的研究有所启示。
1 扩散的“反革命”20世纪60年代之前,扩散一直是解释历史生物地理格局的首选。
随着分支生物地理学综合了分支系统学和板块构造学说的思想而兴起,相关的研究迅速成为历史生物地理学研究的主流,隔离也成为解释生物地理学格局的首要选择(H um p h ries and Pa ren ti ,1986;B riggs,2007)。
分支生物地理学家认为只有隔离导致的生物地理格局是可检验的(不同类群的一致性),而扩散是随机过程且在不同类群发生的情况不同,因此是不可检验的。
从逻辑上来说,分支生物地理学理论和研究框架存在两方面的问题。
第1,过分关注于间断分布格局及寻找地区一致性关系,使其并不能适用于现实中所有的分布格局(如发生在特定类群的事件导致的非一致性格局),某些分布格局并不适合用分支生物地理学方法进行研究(Knapp,2005;B riggs,2007);第2,如同分支生物地理学批判扩散生物地理学将扩散作为先验性假定(a p rio ri assum p tion )Jan.,2010黄晓磊等:生物地理学的新认识及其方法在多样性保护中的应用从而导致各不相同描述性的解释是不合理的一样,分支生物地理学理论将隔离作为其先验性假定,在理论上忽视了扩散在一致性生物地理格局形成中的作用(B riggs,2007)。
虽然有关隔离和扩散的争论一直伴随着生物地理学的发展过程,越来越多的证据开始表明扩散在生物地理格局演化中的作用被低估了,并且定向性的非随机扩散也是大量存在的(M cG lone et al., 2001;R enner,2005;C ow ie and H o lland,2006)。
在蕨类植物和微生物中,扩散一直被认为是形成这些类群生物地理格局的普遍原因(W ilk inson, 2001;W o lf et al.,2001)。
对于众多南半球间断分布生物地理格局的形成,生物地理学家曾将其归结为隔离机制所致,即冈瓦纳大陆的解体。
然而,近年来众多新的证据尤其是基于分子系统学和分子钟方法的生物地理学研究表明越洋扩散在南半球生物地理格局形成中扮演了非常重要的角色(B riggs, 2003;de Q ueiroz,2005)。
变色龙(C ham aeleon inae)的越洋扩散是一个著名的例子, R axw o rthy et al.(2002)利用分子、形态、行为等数据构建了变色龙的系统发育关系和地区分支图,结果并不支持简单的冈瓦纳隔离假说,却表明变色龙可能起源于马达加斯加,然后经历了多次越洋扩散事件到达非洲大陆、塞舌尔以及科摩罗群岛等。
de Q ueiroz(2005)、C ow ie and H o lland(2006)分别在其综述中很好的总结了近些年越洋扩散和海洋岛屿生物区系形成的研究例证,对于众多海洋岛屿(火山岛或珊瑚岛起源,与大陆没有发生过联系,如夏威夷群岛为火山岛),其生物区系可能只能通过扩散而形成(W h ittaker,1998)。
Yoder and N ow ak (2006)总结了有关马达加斯加众多生物类群的分子系统学研究,发现大部分马达加斯加岛类群与非洲大陆类群呈现姐妹群关系,分歧时间表明马达加斯加生物区系的起源很大程度上可以归因于新生代(C enzo ic)来自于非洲大陆的扩散。
一些新的、基于分子钟计算的研究,如B a rker et al.(2007)对山龙眼科(P ro teaceae)植物分布格局的研究、Perrie and B row nsey(2007)对新西兰羊齿(p teridop hy te)植物区系的研究等,都证明越洋扩散在分布格局和植物区系演化中起到了关键的作用。
对于北半球陆生生物地理格局的演化,扩散同样起到了重要作用。
Z ink et al.(2000)等利用线粒体DNA序列构建了北美干旱地区6个不同支系鸟类的系统发育树和地区分支图,结果显示6个支系的地区分支图没有一致性;虽然地理隔离是这些鸟类进化的主要模式,仍有25%的物种形成事件是由于越过先前存在的障碍的扩散所导致的。
扩散的“反革命”很大程度上是由于类群的分歧时间被应用到历史生物地理学研究中,分子系统发育(包括分歧时间的估计)和系统发生生物地理学研究使得生物地理学家对扩散和隔离在生物地理格局形成中的作用有了新的认识,也为生物地理学的发展带来新的契机。
2 当今生物地理学的基本认识当今生物地理学在学科基础和一些关键问题上已经达成了较为统一的认识,生物地理学家已经认识到自然界真实的生物地理过程具有时间和空间的复杂性(R idd le,2005)。
充分了解这些统一的认识有助于研究者辨清生物地理学广泛的研究内容之间的关系,并且更好的理解生物地理过程。
隔离和扩散的争论由来已久,但随着越来越多的研究,生物地理学家认识到两者都是解释生物地理学格局的理论框架的重要组成部分,扩散生物地理学和分支生物地理学研究先验性的排斥两者之一是不合适的(B riggs,2009;C risci and Katinas, 2009)。
扩散和隔离的相对重要性根据所关注的生物地理学问题而有所不同:在时间尺度上,扩散可能对近期起源物种的分布格局有更重要的作用,而对于高级阶元或演化历史久远的物种分布格局的形成,隔离可能起更重要的作用(W ilk inson,2003);在空间尺度上,扩散可能对较小地理尺度的生物地理格局更重要,隔离则对较大地理尺度,如涉及不同板块的生物地理格局更重要。
第四纪以来地球上最明显的事件是冰期2间冰期的巡回,在此背景下,扩散可能是物种应对气候变化的关键机制(H un tley and W ebb,1989)。
然而,认为扩散在近期分布格局形成中起更重要的作用并不是否认其在较久远时间尺度的作用,众多研究证明了第3纪扩散事件的存在(Yoder&N ow ak,2006)。
虽然两者的相对重要性不同,但对于现生的生物类群,真实的生物地理过程更多的是隔离和扩散的共同作用(D onoghue and M oo re,2003;W ilk inson,2003;Jaeger et al., 2005;C risci and Katinas,2009)。
生物地理学中另一个值得关注的问题是“历史”和“生态”生物地理学的分割。
岛屿生物地理学理论和分支生物地理学的发展使得19世纪de C ando lle简单提出的“历史”和“生态”生物地理学进一步分离。
长期以来,历史生物地理学往往关注地质事件等历史因素对生物分布的影响,生态生物地理学往往关注较短时间尺度和较小空间尺度的生态因素对生物分布的影响。
虽然生物多样性研究951A cta Zoo taxonom ica S in ica动物分类学报V o l.35 N o.1更多的关注当代气候变化等的影响,但越来越多的研究发现不考虑长时期的历史因素不可能完全理解生物多样性的空间大尺度格局(W iens and D onoghue,2004;H aw k ins et al.,2005);另一方面,历史可以被看作由一系列环境变化或环境演替组成,从而导致了不同生物的物种分化、灭绝和扩散等的空间差异(D in iz2Filho,2005)。
