论述生物多样性的概念与研究内容及其多样性指数

1、生物多样性的概念

从基因、细胞、物种到种群、群落乃至生态系统,每一级生命实体都不止有一类,也就是说都具有多样性。多样性是所有生命系统的基本特征。生物多样性包括所有植物、动物、微生物物种以及所有的生态系统及其形成的生态过程,是一个描述自然界多样性程度内容的广泛概念,是时间和空间的函数。它具有三个方面的内容:遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。生物多样性又具有生物学、生态学和生物地理学三个方面的含义。

遗传多样性是指物种内基因的差异性,包括不同种群间或同一种群内的遗传变异。遗传的多样性发生在分子水平,并且与核酸的性质有关。种内遗传的多样性决定了物种以上水平的多样性。

物种多样性是指物种水平的多样性,即一定区域内物种的多样化。

生态系统多样性是指生物圈内生境、生物群落和生态过程的多样化以及生态系统内的生境差异、惊人的生态过程变化的多样性。

另外,景观水平的生物多样性——景观多样性的研究也受到普遍重视。此项研究对于在实践中评估人类活动对生物多样性的影响以及区域规划和管理具有重要意义。

生物多样性是表现在各个组织层次上的,是相互关联的,都具有其各自特点和研究方法。

生物多样性对于维持人类赖以生存的生态环境起着举足轻重的作用,甚至它们的作用远远超过人们已经了解的程度和想象。

2、生物多样性研究的主要内容和必要措施

生物多样性是一个综合的具有复杂相互关系的概念，所以，其研究内容也是极其多种多样的，根据当前的需要和可能应从下列几方面考虑:①生物多样性的就地保护研究:主要通过区域性的生物区系研究，确定不同区域的生物多样性中心，建立或完善自然保护区的有效管理，通过保护生境的办法来保护生物多样性;②物种受威胁的情况和珍稀濒危物种的研究:通过对各个生物多样性中心生物区系研究，就应对物种受威胁的现况和发展趋势作出分析，编写和充实红皮书，制定相应保护措施，特别是对一些珍稀濒危物种更是如此，以维护其生存，发掘其潜在的利用价值;③生物多样性的迁地保护研究:主要通过建立和完善植物园、动物园(养殖场)网来完成。建立重点植物科属种质资源库，开拓有发展前景的种类;扩大濒危动物的种群，对一些在自然生境中已绝迹的种，应让其回归到自然中去;④栽培植物和畜禽遗传资源与野生亲缘种的研究:通过对各地农家品种和野生亲缘种的研究，为培育稳产、高产、优质和抗逆性强的品种，提供必要的遗传材料;⑤药用物种的研究:利用生物多样性所产生的生物化学多样性，以提取适合的化合物，提供制药的需要。同时，加强保护野生药用物种资源，大力建立栽培和伺养基地，开展保持药效的研究。人们正期待从中寻找治疗癌症和艾滋病的良药;⑥有开发价位的经济物的确定及其扩大发展的研究:首先，要按照物种经济价值的重要程度确定名录，确定其适宜发展区域和规模以提供实际应川;⑦不同生态系统关键种的研究:确定不同生态系统的关键种，卉洁其所起的生态作川和社会经济价值，为规划不同退化生态系统的恢复提供必要的资料;⑧自然保护区有效管理的研究:生物多样性保护和利用得如何，在很大的程度上取决于自然保护区的有效管理是否适当。急需设立一专题，选择若干有代表性保护区进行试点，以发挥其多功能作用;⑨提高主要农区生物多样性的研究:我国的农区大多呈现戏培景观单调，品种一单一，生物多样性低，生产难以保持稳定。应强调利用本地物种发展综合农业，建立多种多样的栽工音工j七观，提高环境质量，发展具有自己特色的产业。

3、多样性指数

植物群落的α多样性是刻划群落组成结构的重要指标。物种水平上的生物多样性测度,即物种丰富度指数,是最简单也可能是相对可靠的度量方法。但是从生态学角度来看,忽略种间个体数量(也可以用生物量、盖度或重要值等来表示)的多少对群落多样性贡献的差异,显然是不合理的,至少是对群落组成信息的利用是不充分的,并且物种丰富度存在尺度依赖问题,物种数目与取样大小有关。概率论的基础上将物种丰富度与各物种的相对多度结合起来形成的概率信息测度方法,如Shan-non指数(Shannon & Weaver, 1949)、Simpson指数(Simpson, 1949)、种间相遇几率(PIE) (Hurlbert,1971)等,虽然能在一定程度上反映出物种的丰富程度,但它们的一个共同特点是对种间个体数的分布即均匀度非常敏感。而且,一个或部分物种相对多度的变化会影响其它物种对群落多样性的贡献,换言之,各物种在群落多样性测度中所起的作用不是独立的。应用上述指数计算群落α多样性时,一个种数少、均匀度高的群落,可能和另一个物种数较多、均匀度低的群落具有相同的多样性(Pielou,1988),甚至还会高一些。在物种数目逐渐增加的过程中,适当地调整其均匀度,理论上会有可数无穷多个物种数不同的群落具有相同或近似的多样性,即物种丰富度的增加,会被不断降低的均匀度所抵消。由此可见,群落α多样性的概率信息测度不可避免地具有含糊性。此外,根据叶万辉等(1998)的研究结果,在原有取样的基础上逐渐扩大取样面积时,物种数目和各物种的个体数都是单调增加的,但Shan-non指数却经常出现降低的情况,表明使用物种的相对多度作为群落多样性测度的变量,其计算结果在某种程度上具有不合理性。

DIV多样性指数

一个植物群落的组成由物种数目S及各物种的个体数Ni(i=1,2,……s)所决定。首先考虑物种数目在群落多样性测度中的作用,其次是种群在群落中的稳定性及种内的遗传多样性,后者将由种群大小所刻划。在此基础上把所有物种同等对待,不区分不同物种对群落多样性的贡献大小,定义每个物种的多样性测度为一个基本单位;种群大小的贡献是其个体数量的单调增函数,定义其极限为1。各种群对群落多样性的贡献是相互独立的,且具有叠加性。