Transcript 生物多樣性
生物多樣性(Biodiversity) 後代子孫最不能原諒我們的 就是: 物種的滅絕 授課大綱 •生物多樣性的意義與價值 •生物多樣性的時空間格局 •第七次大滅絕 •全球暖化可能造成的影響 •改善與防制措施 生物多樣性是一個概括性的術語，包括所 有植物、動物和微生物的所有物種和生態系統，以及 物種所在的生態系統中的生態過程，通常包含: 遺傳多樣性: 是指存在植物、動物和微生物個體的基 因內之遺傳信息的總和。(genetic diversity) 物種多樣性:是指地球上生命有機體的多樣化，估計 在500萬至5000萬種之間或更多，目前已知的僅有約 180萬種。(species diversity) 棲地(生態系統)多樣性: 生物圈中的存域(Species Range)、生物群落和生態過程的多樣化，與生態系統 內部因存域和生態過程的多種多樣所引起的多樣化有 關。(habitat diversity) 在一隻兔子種群内的遗傳变變異 在一個草原生態系统中的生物多樣性 整個區域景觀内的生態系统多樣性 生態系統的多樣性使營養物質得以循環（從 生產到消費，再到分解），也使水、O2、CH4、 CO2（影響氣候）等物質及其他如S、N和C等 化學物質得以循環。 物種的可貴 三者密切關聯 不能分割 物種的變異是生物對環 境異質性的應答 物種 物種間的不連續抵消了有 性生殖帶来的遺傳不穩定性 物種是演化的基本單位 物種是生態系統中的功能 單位 基因 棲地 生物多樣性的價值 生物觀點 物種愈多樣愈好 人類價值觀點 經濟價值 生態複雜性是好的 科學教育的價值 物種演化是好的 生態功能的價值 種群與物種不該在不 恰當的時間絕滅 文化藝術等精神層面 之價值 繁衍後代是生物的基本 需求，人更是如此，所 謂不孝有三無後為大， 自古最嚴重的懲罰就是: 誅連九族 滅族 絕子絕孫 萬物皆種也 以不同形相禪 ——莊子 對其他的生命當然就是: 絕種!!!! more on 生物多樣性狀況 類群 細菌和藍綠藻 真菌 藻類 苔蘚植物（蘚類和苔類） 裸子植物（球果針葉類） 被子植物（有花植物） 原生動物 海綿動物 珊瑚和水母 線蟲和蚯蚓 已描述的 物種數量 4760 46983 26900 17000 750 250000 30800 5000 9000 24000 類群 甲殼動物 昆蟲 其他節肢動物和小門類無脊椎動物 軟體動物 海星 魚類（硬骨魚類） 兩棲動物 爬行動物 鳥類 哺乳動物 合計 已描述的 物種數量 38000 751000 132461 50000 6100 19056 4184 6300 9198 4170 約1800000種 台灣約已有效描述50000種 世界生物多樣性資訊機構(GBIF)網站(data.gbif.org) Top 10 Endangered Species IUCN受威脅(threatened)生物紅皮書 受威脅程度 定義 滅絕(Extinction) 指物種最後一個個體死亡 過去10年或3世代(較長者為準)族群減少80%以上 極危(Critical 分佈範圍少於100 km2 Endangered) 成熟個體少於250個 10年內或3個世代內野外滅絕之或然率高於50% 瀕危(Endangered) 過去10年或3世代(較長者為準)族群減少50%以上 分佈範圍少於5,000 km2 成熟個體少於2,500個 20年內或5個世代內野外滅絕之或然率高於20% 漸危(Vulnerable) 過去10年或3世代(較長者為準)族群減少20%以上 分佈範圍少於520000 km2 成熟個體少於10,000個 100年內滅絕之或然率高於10% Update info 六億年來生物多樣性的時間格局 5億年前 生物多樣性的形成 - 陸生植物 （時間格局） 4.4億年前 厥類植物 2.5億年前 裸子植物 被子植物 陆生植物种类丰度 (百萬年) 陸 生 植 物 種 類 豐 度 多樣性的空間格局：兩物種分佈描述 多物種之分佈描述 物種數 多樣性指數 物種多樣性分析 •物種豐度（species abundance）即單一 物種的豐度，有相對豐度和絕對豐度。 多樣性可用数量或生物量来测量。 •物種多樣性（species diversity）：如 果根據豐度、生產力或数量等某種重要 性來衡量物種，就是在談論物種多樣性。 •均匀度（evenness）：用來反映物种多 樣性的分布均匀度。 物種多樣性分析：生物多樣性指数 Shannon-Wiener index（信息指数: Richness） Shannon-Weaver 指數 H ' pi ln(pi ) pi＝ni / n ， pi 是第I個物种的相對数量 （或生物量或生產力） H’愈大表示: 種類數愈多或 種間分配較均 勻 不同種類和個體出現機率與多樣性指數之關係 H’ Shannon-Weaver 指數 陸域生物多樣性 陸域生物多樣性 陸域生物多樣性 海域生物多樣性 poor rich not rich very rich lot of endemic species (=hotspot) 台灣陸域生物多樣性之特色 台灣島上高山聳立，形成兼具熱 暖溫寒垂直分布的溫度帶，有利 於由熱帶及寒帶各地移棲進入台 灣的各類生物之生存 冷暖循環的冰期－間冰期的氣候 變遷，使得台灣如同聚寶盆般聚 集了大陸性及島嶼特有種的各類 生物，有些地區甚而成為氣候變 遷中的避難所（refugia） 台灣地方雖小，多樣化的生態棲 地及暖期的海峽隔離，又造成基 因隔離，促使亞種分化或新種形 成，生物種類繁多，並富含台灣 獨有的特有種（endemic species） 台灣陸域生物多樣性之特色 台灣島上高山聳立，形成兼 具熱暖溫寒垂直分布的溫度 帶，有利於由熱帶及寒帶各 地移棲進入台灣的各類生物 之生存 冷暖循環的冰期－間冰期的 氣候變遷，使得台灣如同聚 寶盆般聚集了大陸性及島嶼 特有種的各類生物，有些地 區甚而成為氣候變遷中的避 難所（refugia） 台灣地方雖小，多樣化的生 態棲地及暖期的海峽隔離， 又造成基因隔離，促使亞種 分化或新種形成，生物種類 繁多，並富含台灣獨有的特 有種（endemic species） 台灣海域生物多樣性之特色 台灣面積佔全球陸地面積不及 0.025%），但海域生物種類卻 可達全球物種之1/10，這樣高的 多樣性，是等域面積平均值的 500倍。 台灣海域複雜的底質、地形及海 流等環境複雜性外，也是由於台 灣恰位於印尼、菲律賓海洋生物 幼體向北擴散遷移的路徑上。 過去兩百萬年來，冰期－間冰期 中海水面的升降，更造成生物之 遷徙與隔離，使得小島林立，星 羅棋布的南海及向北延伸的島弧 串週遭的淺海海域居棲了最多樣 的生物。 台灣海域生物多樣性之特色 台灣面積佔全球陸地面積不及 0.025%），但海域生物種類卻 可達全球物種之1/10，這樣高的 多樣性，是等域面積平均值的 500倍。 台灣海域複雜的底質、地形及海 流等環境複雜性外，也是由於台 灣恰位於印尼、菲律賓海洋生物 幼體向北擴散遷移的路徑上。 過去兩百萬年來，冰期－間冰期 中海水面的升降，更造成生物之 遷徙與隔離，使得小島林立，星 羅棋布的南海及向北延伸的島弧 串週遭的淺海海域居棲了最多樣 的生物。 台灣海域生物多樣性之特色 台灣面積佔全球陸地面積不及 0.025%），但海域生物種類卻 可達全球物種之1/10，這樣高的 多樣性，是等域面積平均值的 500倍。 台灣海域複雜的底質、地形及海 流等環境複雜性外，也是由於台 灣恰位於印尼、菲律賓海洋生物 幼體向北擴散遷移的路徑上。 過去兩百萬年來，冰期－間冰期 中海水面的升降，更造成生物之 遷徙與隔離，使得小島林立，星 羅棋布的南海及向北延伸的島弧 串週遭的淺海海域居棲了最多樣 的生物。 Mass Extinction (大滅絕): 全世界陸域,海域多樣 化生物約同時滅絕,在大滅絕前後,生物圈組成物 種大規模替換 ( 第 六 七 次 大 滅 絕 ？ ) 大滅絕 古生代 無脊椎 珊瑚 魚 兩棲類 爬蟲類 中生代 恐龍 新生代 哺乳類 晚 始 人類出現 人類 漸 中 上 更 全 自寒武紀來全球海平面的升降與大滅絕事件發生時間 * * 大滅絕 地球環境發生重大變化時導致大滅絕，都發生在地球進 入極端寒冷時期(海面下降)。 暖化不是造成森林擴張嗎? 物種擴張領域到高緯度，應當有利生物多樣性，主 要因為其它的威脅，使得生物無法順利擴張，造成 第七次大滅絕的因素包括： 存域(生境)交替 (Species Range) 過度收捕 化學污染 引進物種 人口增長 氣候變化 生物多樣性(物種)的威脅 (IUCN, 2002) 背後的原因：人口增長 +氣候變化 台灣梅花鹿 是台灣特有的亞種， 曾經漫山遍野地出沒 於台灣，百年以來， 台灣曾經創下一年出 口鹿皮二十萬張的記 錄，但在鹿茸及鹿皮 的市場需求下，最後 一隻野生梅花鹿可能 已於1969年被射殺， 所幸在動物園及民間 養鹿場尚有飼養族群 使其種源得以保存。 台灣梅花鹿 是台灣特有的亞種， 曾經漫山遍野地出沒 於台灣，百年以來， 台灣曾經創下一年出 口鹿皮二十萬張的記 錄，但在鹿茸及鹿皮 的市場需求下，最後 一隻野生梅花鹿可能 已於1969年被射殺， 所幸在動物園及民間 養鹿場尚有飼養族群 使其種源得以保存。 生物多樣性(物種)的威脅 (IUCN, 2002) 背後的原因：人口增長 +氣候變化 人類開發(農耕、都市、道路等) +氣候變遷 導致：棲息地退化、 棲地零碎化 A A A A A A 全球暖化可能造成的影響 未來百年溫度若上升3℃，其速率可能是地球歷史上溫度自然變異所 僅見，幅度亦可能是過去十萬年來最高的； 平均溫度上升三度看來事小，但其意味的極端氣候的變遷則不容小覷， 如洪水、風暴、乾旱、野火、寒害、熱浪等侵襲，往往才是動植物變 遷的決定因素； 全球暖化主要將表現於高緯度地帶，高緯度的生物將首當其衝，受到 最大的衝擊，寒帶森林將因3℃之升溫而銳減37%。目前熱帶森林的 破壞而動植物大量絕滅，將來全球暖化又將對溫帶的生物多樣性嚴重 打擊。 生物種各有其適應生存的溫度、雨量，當這些氣候因子變動後，生物 的分布亦將與之推移。亦即許多生物種的存域（species range）向高 緯度擴張，在低緯度的一端可能後縮。 海拔高度500m垂直遷移，相當於水平距離350公里的移動。當溫度變 暖，植生向上攀移時，山頂植物分布面積日益縮小，終至無「立錐」 之地。 全球暖化可能造成的影響 未來百年溫度若上升3℃，其速率可能是地球歷史上溫度自然變異所 僅見，幅度亦可能是過去十萬年來最高的； 平均溫度上升三度看來事小，但其意味的極端氣候的變遷則不容小覷， 如洪水、風暴、乾旱、野火、寒害、熱浪等侵襲，往往才是動植物變 遷的決定因素； 全球暖化主要將表現於高緯度地帶，高緯度的生物將首當其衝，受到 最大的衝擊，寒帶森林將因3℃之升溫而銳減37。目前熱帶森林的破 壞而動植物大量絕滅，將來全球暖化又將對溫帶的生物多樣性嚴重打 擊。 生物種各有其適應生存的溫度、雨量，當這些氣候因子變動後，生物 的分布亦將與之推移。亦即許多生物種的存域（species range）向高 緯度擴張，在低緯度的一端可能後縮。 海拔高度500m垂直遷移，相當於水平距離350公里的移動。當溫度變 暖，植生向上攀移時，山頂植物分布面積日益縮小，終至無「立錐」 之地。 1980 經過20幾年的暖化作用，毛毛蟲孵化季節提早了2 星期，幼鳥孵化季節雖然也稍微提早，但仍然無法 搭上毛毛蟲孵化高峰的列車! 2000 全球暖化可能造成的影響 未來百年溫度若上升3℃，其速率可能是地球歷史上溫度自然變異所 僅見，幅度亦可能是過去十萬年來最高的； 平均溫度上升三度看來事小，但其意味的極端氣候的變遷則不容小覷， +3ºC 如洪水、風暴、乾旱、野火、寒害、熱浪等侵襲，往往才是動植物變 遷的決定因素； 全球暖化主要將表現於高緯度地帶，高緯度的生物將首當其衝，受到 最大的衝擊，寒帶森林將因3℃之升溫而銳減37。目前熱帶森林的破 壞而動植物大量絕滅，將來全球暖化又將對溫帶的生物多樣性嚴重打 擊。 生物種各有其適應生存的溫度、雨量，當這些氣候因子變動後，生物 的分布亦將與之推移。亦即許多生物種的存域（species range）向高 緯度擴張，在低緯度的一端可能後縮。 海拔高度500m垂直遷移，相當於水平距離350公里的移動。當溫度變 暖，植生向上攀移時，山頂植物分布面積日益縮小，終至無「立錐」 之地。 資料來源:氣候變遷對生態的衝擊--李培芬 47科 學發展2008 年4 月424 期 高山的小植物可不可以適應溫度變高? 48 山椒魚可不可以適應溫度變高? 49 50 改善與防治措施---一般性的原則(一) 加大生物族群的規模將可增加其存活、遷徙的機率，故對珍 奇生物的保育，不應只停留在維持其基本生殖繁衍的族群規模。 物種內部基因變異的多樣化可增加其面臨環境變遷時的適應 彈性，故應致力維持基因層面的多樣性，過度的選種，「改 良」措施，純化基因組成，反而埋下物種絕滅的遠因。 可進行「棲地外社群創生」的實驗(方舟計畫)，模擬氣候 變遷之後，生物社群移棲重建的過程及可能性，演練移植、保 育、復育等人工技術。 設立保護區最有保護生物多樣性最有效的方式，但要考慮 到動植物保護區的延展性和連通性，使得在氣候變遷之後，保 護區不致完全消失，生物有移棲、擴展之可能性。 改善與防治措施---一般性的原則(二) 保護區的氣候、土質、海拔生態條件應多元化；就單一地 區而言，如台灣，尤應增加其海拔高度的涵括性，因為垂直 高度500公尺的遷徙可相當於水平距離350公里的搬移。 保護區間要維持水平及垂直方向的遷移廊道（corridor）。 保護區要設在生物存域的邊界地帶，就北半球而言，應在 其北緣一帶，以備氣候暖化時，生物社群向北遷移。 保護區要確保南北方向的跨度，溫度改變時增加，緯度方 向的遷移縱深。 棲地完整 保護區孤立，無法遷徙 棲地已零碎化 新設立 馬告國家公園 有南北逃生廊道 功能 櫻花鉤吻鮭的放流 55 海洋保護區設置 (MPA) 全球海洋生物學家之共識是全球海洋至少應有 20~30%之面積劃入MPAs 台灣現行多為零碎化的漁業 資源保育 -台灣沿海漁業資源保育區分佈圖 (資料來源：漁業署網站) 新核發之漁業權水域排除低潮線向外 200m為非漁業區，但範圍太小，並 無保護區之功能。 先從實質主權之離島火山島劃 設海洋保護區 北方三島(彭佳嶼) 東沙群島(太平島) 20組的中國大陸快速拖網船隊在 彭佳嶼海域掃蕩魚類資源。 執法問題與相關國家的共同合作 是MPA的關鍵。