保护生物学复习资料

《保护生物学》复习题 一、名词解释: 1、异质种群指在斑块生境中,空间上具有一定的距离,但彼此间通过扩散个体相互联系在一起的许多小种群或局部种群的集合,一般也称为一个种群的种群,它是种群的概念在一个更高层次上的抽象和概括。 2、生物安全简单说就是生物体对人是否安全,一般特指生物体经过基因工程改造后对人是否还依然安全。 3、生物多样性是指一个地区基因多样性、物种多样性和生态系统多样性的总和,它包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性三个层次。 4、物种多样性是生物多样性在物种水平上的表现形式。 5、基因多样性物种的遗传与变异的多样性,也是生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。遗传多样性是生物多样性的重要组成部分,是地球上所有生物携带的遗传信息的总和。 6、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生境、生物群落和生态过程变化的惊人的多样性。 7、景观多样性是指不同类型的景观要素或生态系统构成的空间结构,功能机制和时间动态方面的多样化和变异性,是景观水平上生物组成多样化程度的表征。 8、种群生存力分析(PVA)用分析和模拟技术估计物种在一定时间内灭绝概率的过程叫种群生存力分析(PVA)。 9、就地保护是指在动物或植物原分布区进行的保护就称为就地保护,如各种保护区、国家公园等等。 10、异地保护是指在原来生态环境遭到严重的破坏后,动物在原来的分布区无法继续生存下去的情况下,只能将动物或植物迁移到其它地区或人造环境中保护起来,这种保护形式就称为迁地保护,如动物园、植物园、水族馆、种子库等等。 11、生境走廊是指不同于两侧基质,具有通道或屏障功能的线状或带状的景观要素,是联系斑块的纽带,不同景观有不同类型的廊道。 12、基因突变指基因在结构上发生碱基对组成或排列顺序的改变。 13、IUCN 世界自然保护联盟 14、斑块生境是景观尺度上最小的均质单元,它的大小、数量、形态和起源等对景观多样性有重要意义。 15、关键种是指其活动和丰富度决定群落的完整性并在一定时间内保持系统稳定的物种。 16、物种是生物界发展的连续性与间断性的统一的基本间断形式,在有性生物中表现出统一的繁殖体系,由占有一定的空间,具有一定的分布区,具有实际或潜在的繁殖能力种群的组合,在生殖上与其它种群是隔离的。 17、GEO是指经过遗传工程处理的生物体。(Genetic engineering organism) 18、GMO是指经过遗传修饰的生物体,其含义比GEO更广泛,但目前多数还是理解为经过遗传工程处理的生物体。(Genetically modified organism) 19、编目指对地球上存在的生物类群加以鉴定并汇集成名录。 20、最小可存活种群(MVP)统计学概念是种群以一定概率存活一定时间的最小种群的大小;遗传学概念是一定的时间内保持一定遗传变异所需的最小种群大小。 21、拥挤效应是指种群增长过程中随着密度增加而使种群增长速度降低的现象。 22、边际效应是指在不同的生态系统的交错区,由于生境的多样性,该区域内包含多种生境的物种,因此, 二、简述题: 1、简述物种在生态系统中作用的假说①沉余种假说②铆钉假说③特异反应假说④零假说 (1)冗余种假说(Redundancy species hypothesis)认为生态系统保持正常功能需要有一个物种多样性的域值,低于这个域值系统功能会受到影响,高于这个域值则会有相当一部分物种的作用是冗余的(Walker 1992)。 (2)铆钉假说(Rivet hypothesis)认为生态系统所有的物种对其功能的正常发挥都有贡献而且是不能互相替代的(Ehrlich 1981) 。正像由铆钉固定的复杂机器一样,任何一个铆钉的丢失都会使该机器的作用受到影响。(3)特异反应假说(Idiosyncratic response hypothesis)认为生态系统的功能随着物种多样性的变化而变化,但 变化的强度和方向是不可预测的,因为这些物种的作用是复杂而多变的(Lawton 1994)。 (4)零假说(Null hypothesis)认为生态系统的功能与生物多样性无关,即物种的增减不影响生态系统功能的正常发挥。 2、鉴别种群下降的步骤 答:鉴别种群下降的主要包括4步(Caughley 1994): ①研究物种的自然历史,以获得下降种群生态学、环境和现状的知识; ②收集足够的背景知识,列出下降的可信原因; ③测量物种现在和以前的种群水平,并设立一组实施保护对照,鉴别下降的公认因素; ④检验试验产生的假说,证实公认因素是下降的直接原因,而不是简单的相关。 3、IUCN濒危物种新等级系统中包括那几个等级,并对每个等级加以说明。 答:IUCN沿用的濒危物种等级系统主要包含了6个等级(IUCN 1984,IUCN 1988),各等级定义如下: (1)灭绝(Extinct)(Ex):是指当今世界任何地方都没有该种的成员存在时,就认定是灭绝即绝种。根据“世界自然保护联盟”(IUCN)的物种等级:灭绝(EX)指在过去的50年中未在野外找到的物种,如渡渡鸟。 (2)野生灭绝(Extinct in the Wild)(EW)野生灭绝指某物种的个体仅被笼养或在人们控制下存活,就可认为是野生灭绝。如麋鹿,自古在华夏大地广有分布,北京南苑不仅是麋鹿这个物种的科学命名地(1965年),而且由于水灾和战祸,这里又成为中国本土上最后一群麋鹿的消失地(1900年),但毕竟还有18头保存于英国乌邦寺,香火未断,所以它们属野生灭绝,类似事例还有普氏野马(1947年); (3)极危(Critically Endangered)(CR) 当一分类单元面临即将绝灭的机率非常高,该分类单元即列为极危; (4)濒危(Endangered )(E):面临灭绝危险的类群,当致危因素继续作用时它们将不大可能生存。包括那些数量已下降至临界水平或其栖息地剧烈减少以至被认为随时可能灭绝的危险的类群。也包括那些可能已经灭绝、但在过去50年里在野外被肯定地发现地观察到的物种 (5)易危(Vulnerable)(V):如果致危因素继续作用,则可能很快就会沦至濒危等级的类群。包括那些由于受过度开发、栖息地广泛遭破坏或环境干扰的大部分或全部种群的数量正在下降的类群,以及那些种群严重耗减,其基本安全不能得到保证的类群,还包括那些种群尽管仍很丰富,但其整个分布范围处在严重不利因素的威胁下的类群 (6)低危(Lower Risk)(LR);在全世界其种群均较小,目前虽有危险,但尚不属于濒危或易危等级。这些类群通常局限在狭窄的地理区域或栖息地,或稀疏地分布在更为广阔的范围。 (7)数据不足(Data Deficient)DD);已知属于“濒危”、“易危”或“稀有”等级,但由于资料不全不能确切归入其中之一的类群。 (8)未评估(Not Evaluated)(NE)。怀疑但由于缺乏资料而不能确切地归入以上任一等级多类群。 在IUCN红皮书之一的《世界濒危凤蝶》一书中还使用了“脱危”一级,以前曾列入以上等级之一,但由于采取了有效的保护措施或以往的生存威胁已接触,目前被认为是相对安全的类群。 4、阐述Shannon-Weiner多样性指数及生物学意义。 (2)Shannon-Wiener指数意义 ①保证了种群一定的总体在各种间数量分布均匀时多样性最高; ②表明,两个物种个体数量分布均匀的总体,物种数目越多,多样性越高; ③表明多样性可以分离成几个不同的组成部分,即多样性具有可加性,从而为生物群落等级特征引起的多样性的测定提供了可能。 5、物种编目项目要遵循原则有哪些及意义? 答:(1)编目项目的原则 ①目标明确:明确编目项目的目标,以此为依据确定编目的类型,从而进一步确定对象、地理范围、调查和分析方法及结果汇总方式。 ②深度和广度结合:在满足编目目标要求的前提下,既要能体现时间、空间和对象的广泛性,又要有所突出,有所侧重,优先选择。在一些地点要长期定点进行调查,在另一些地点只能进行不定期的抽样调查。 对一些重点类群可作深入全面的调查。 ③标准化:包括采样方法(工具和操作)标准化,采样(样方大小和布局、采集频度和重复)标准化及格式的标准化,以保证调查结果的可比性和校验性。 ④调查信息的完整性和最大化:在采集设计时,要尽可能充分地考虑与调查对象有关的各种变异因素,如空间分布的差异(海拔、坡向、生境等)和时间变异(季节、年度周期性)。在调查项目设计时,吸取生态学知识,作一些统计学角度考虑,会增加信息获取量。 ⑤可行性:要考虑可用的经费和人力资源、调查方法是否能为调查者接受,以及采样设计是否可行等影响调查的主观和客观因素,并应尽量选择分类基础较好且容易鉴定的类群作为编目和监测的对象,保证调查方案实施的可行性。 (2)编目项目的意义 ①确定某一地区已鉴定物种的名录,表明物种存在与否,直接提供物种的地理或栖息地分布信息,这是进行其它分析的基础;②可直接利用编目数据进行区域范围(如生物地理区、国家、气候带)物种多样性特征(物种丰富独、特有性等)的分析和比较,确定特有性集中地区和物种高度丰富地区,这些知识对指定保护对策甚为重要;③对重要的经济物种的编目数据可直接用于指导生产实践;④编目可作为自然监测的一个重要手段,某一地区的物种种类和分布的变化可通过编目进行监测,并可选择某些环境敏感类群作为环境指示类群进行长期的跟踪编目,达到环境监测的目的,从这个意义上说编目和监测是自然保护中相互紧密联系的两个环节;⑤编目内容直接反映人类对自然界生物种类认识的深入程度。 6、什么是非损伤性DNA检测?主要方法包括那些? 答:非损伤性DNA检测技术是指利用动物陈旧标本、遗骸、毛发、分泌物或排泄物等提取微量DNA,通过多聚酶链式反应(PCR)扩增出大量目标DNA进行遗传变异分析。非损伤性DNA检测方法可分为以下几个步骤:①收集实验材料;②微量DNA 提取;③PCR扩增反应;④DNA多态分析。 7、分析目前种群下降的原因 答:导致种群下降的原因主要有以下4个方面: ⑴过度捕杀:这是绝大多数资源物种和经济物种种群下降的重要原因。当捕杀量或收获量超过最大持续产量时,种群就会下降。 ⑵栖息地的破坏和破碎栖息地面积的减小、栖息地空间结构的改变碎片间的物理环境,包括改变辐射流、水循环和营养循环(Saunders等1993)。下列因素可能导致种群数量下降: ①碎片面积可能小于物种所需要的最小巢区或领域面积,或即使碎片面积较大,但由于碎片上的种群较小,也不能维持种群的长期生存; ②栖息地异质性损失,一些需要几种栖息地类型才能生存的物种因栖息地异质性减少而导致种群下降或灭绝; ③拥挤效应、边际效应、隔离效应的作用使栖息地的空间结构发生变化也对种群不利。 ⑶引种的危害:引种可能导致生态灾难,会促使种群下降甚至物种灭绝。 ①它可能与原有物种竞争,甚至取而代之 ②它能改变生态系统的结构和功能; ③由于缺乏天敌,往往出现无限制增长的趋势,最终破坏了环境,造成自然生态系统的崩溃。 ⑷灭绝链,也称次级灭绝,它是指已灭绝的物种可能破坏了栖息地上的食物链和营养循环,从而引起其他物种的灭绝和种群下降。 8、IUCN6种保护区的类型加以说明 (1)严格自然保护区(Strict nature reserve)与科研保护区(Scientific reserve)具有典型的生态系统和极特殊的动植物区系以及一些特别珍贵的物种资源。 (2)自然保护区(Nature Reserve)或野生生物禁猎区(Managed Wildlife Sanctuaries)具有国际和国家意义的生态系统、生物群落和生物物种。 (3)国家公园(National Parks)具有各种各样的显著特征和生态系统的较大地区,在不威胁生态价值情况 下,可参观、旅游、娱乐、科研等活动。 (4)自然纪念物保护区指为保护具有重要意义的特殊自然体,如地质断层、地貌结构、冰川遗迹等而设立的保护区。 (5)保护性景观是指以人文、自然、民族、宗教、土地利用为特色的供旅游用的场所。 (6)多种经营管理区与自然资源保护区具有相当大面积的区域,可以进行木材生产、水资源利用、放牧、养殖等活动。 三、综述题: 1、综合分析生物技术与生物多样性的关系。 答:生物多样性和生物技术为一对新的伙伴关系。实施生物技术特别是其中的转基因技术需从自然界的生物多样性中得到目的基因,经操作而获得转基因生物。这说明了生物技术对生物多样性密切的依赖关系,也可以说生物多样性是生物技术的先决条件之一。但反过来看,生物技术也为生物多样性的迁地保护、特别是遗传资源的保存提供了可靠的保证。各种优良种质的器官、组织、细胞或原生质体都可在超低温(-196℃)条件下加以保存。在植物方面,生物技术的发展还可保证在一旦需要时它们还能再生成完整的植株。。动物的胚胎或精子也都可利用这种技术来保存。生物技术上广泛应用的如PCR、RFLP、RAPD等等一系列新技术也在生物多样性保护研究中,特别是遗传多样性研究中得到应用。此外,植物组织培养是生物技术中相当成熟的一种技术,在生物多样性的持续利用,特别是对一些珍稀、濒危而具重要经济价值的植物保存可发挥重要作用,因为它可以利用这些植物的少量器官、组织甚至细胞、原生质体再生成完整的植株,结合快速繁殖技术进行大量繁殖,为人持续利用。 转基因技术创造的是自然界不存在的生物体,可以使地球上产生更多的品种以至物种。当然人们目前从事GMO研究的主要目的并不是着眼于增加地球上的生物多样性,而是从社会效益和经济效益出发的。从另一个角度看,GMO对一个生态系统来说本身就是一个外来种。引入外来种历来是被普遍采用的,有不少起好作用的例子,但也有大量的例子说明,外来种的引入对整个生态系统的破坏并造成不可估量的经济损失。黄舟维(1990)报道,福建省霞浦县东吾洋岸有14万亩滩涂,1985年从美国引进大米草用作护堤、喂牛并当燃料。原先这块滩涂生态系统中具有物种200多种,又是多种鱼类的天然鱼库及全国养殖对虾、贝类的试验基地。引进大米草后,由于大米草繁殖力极强,生长茂盛,盘根错节,海水涨潮时滩涂生物被冲进草丛,退潮时却无法逃生,以至蛏、蛤、章鱼、跳鱼等许多产品已濒临绝迹,使该地区生物多样性下降,生态系统遭到破坏。由于浮游生物附着滞留在草丛中,致使人工养殖的牡蛎、对虾因缺乏营养而产量锐减,带来不可估量的经济损失。因为GMO释放的时间还短,目前还缺乏具体的例子。大米草在霞浦县是典型的杂草,如果GMO一旦变成杂草或“超级杂草”后,带来的后果是难以收拾的。 总之,GMO在没有得到充分评估或采取措施前的释放对生物多样性的影响可能不是目前人们所能预料的。已有科学家们指出,要是听任转基因生物不加控制地进入自然环境中,最后会有一天人工物种可能取代天然物种,自然界的生物多样性,尤其是目前的一些珍稀濒危物种将在地球上永远消失。 2、根据你掌握的知识如何科学合理地开发和利用野生动物资源。 答:(1)保护野生动物,可持续利用是出路 由于世界经济的不平衡,未来人类将仍然依赖野生动物作为自然资源。保护野生动物,任重道远。人们的共识是在保证物种生存的前提下,可持续地利用野生动物资源。而只有可持续利用,才是保护野生动物的出路。比如,澳大利亚的袋鼠数量很多,对草地和农作物造成了危害。每年澳大利亚都组织猎杀袋鼠,一方面控制袋鼠的数量增长,保护草场;另一方面向市场提供袋鼠的皮和肉。 (2)加强动物保护的宣传和立法 在电视、广播、报纸上等大众宣传媒体大力宣传动物保护,如CCTV-动物世界、人与自然(Human and Nature )、大地脉动(Earth Pulse )、地球故事等等。保护动物首先要在全社会营造动物保护的氛围,对那些保护观念淡漠的人要晓之以理,对触犯法律的人应绳之以法,其次制定生物多样性保护法律法规,规范全民保护生物多样性的行为。 (3)加强野生动物市场经营管理和动物繁殖驯养 野生动物资源要在保护的前提下进行科学合理开发利用。推动地方经济的科学发展,达到以发展促进保护。进一步提高野生动物管理保护的质量。严厉打击非法经营、收购野生动物及其产品的违法活动,规范野生动物的产品经营和繁殖驯养行为,支持和鼓励合法经营,努力引导市场向产业化、规范化、科学化的方向发展。根据野生动物资源状况。制定出资源开发利用和野生动物保护规划,进行科学引导,发展以旅游展览、野生动物繁殖驯养、新产品精细加工为主的野生动物资源产业。 (4)建立自然保护区并进行有效地管理 野生动物自然保护区是就地保护的有效形式,对濒危野生动物集中分布区、有重要保护价值或有代表性的自然生态系统等保护对象所在的海域、陆地、水体。并划定一定的区域进行管理和保护。自然保护区是为后代保留物种资源库。保护是自然保护区重要的工作,在自然保护区不能过分强调利用和开发。但是也需要关注自然保护区社区居民的利益,他们的利益依赖予自然保护区。我们不能剥夺他们利用资源的权利。国家有义务为保护区居民的权益负责。同时,提高社区居民的生活水平可以缓解人口压力给管理带来的困扰。 3、综合分析基因突变与生物多样性的关系 答:(1)遗传多样性指生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性,它决定其他两个层次的生物多样性。所有的遗传多样性都发生在分子水平,并且都基因突变紧密相关。新的变异是突变的结果,自然界中存在的变异源于突变的积累。这些突变都经受过自然选择,一些中性突变通过随机过程整合到基因组中。上述过程形成了丰富的遗传多样性,同时丰富的遗传多样性也就决定了生物多样性。 (2)遗传多样性是生物多样性的内在形式。 突变是“创造”遗传多样性的过程,也是创造生命的过程。而遗传多样性是生物多样性的重要组成部分,是地球上所有生物携带的遗传信息的总和(施立明等1993)。可以说,一般在谈到生态系统多样性和物种多样性时已经涉及到了遗传多样性,因为物种是构成生物群落进而组成生态系统的基本单元,任何物种都具有其独特的基因库和遗传组成,物种多样性已经包括了基因(遗传)的多样性,故遗传多样性是生态系统多样性和物种多样性的基础(施立明等1993 ;葛颂等1994),换句话说,遗传多样性是生物多样性的内在形式。 景观要素可分为斑块,廊道和基质。 保护生物学所研究的对象既包括生物有机体、种群和群落,也包括生物的栖息地。。 生物多样性伤失的直接原因主要有生境伤失和破碎化、外来种的侵入、生物资源的过度开发、环境污染、全球气候变化和工业化的农业及林业等。 根据物种灭绝的主要原因,可以把种群的保护分为两类:下降种群(decline-population)的保护和小种群(small-population)的保护。、、、、、 1、IUCN沿用的濒危物种等级系统主要包含了6个等级是灭绝,濒危、易危、稀有、未评估、欠了解。 2、生物多样性关键地区应具备的三个条件具有世界意义的物种丰富区域、特有种多的区域、遗传资源丰富 或者濒危物种较多的地区。 3、确定关键地区主要有以下4条原则是物种的丰富性、物种特有性、物种濒危程度和物种的经济意义。 4、物种在生态系统中作用的假说包括①沉余种假说、②铆钉假说、③特异反应假说、④零假说四种。 5、生物安全的措施包括风险评估与科研工作、立法,宣传教育与培训。 6、下降种群保护的主要程序①研究物种的自然历史,以获得下降种群生态学、环境和现状的知识;②收集足够的背景知识,列出下降的可信原因;③测量物种现在和以前的种群水平,并设立一组实施保护对照,鉴别下降的公认因素;④检验试验产生的假说,证实公认因素是下降的直接原因,而不是简单的相关。 答:假设可以把一个个体无限的总体分成S类,即A1、A2、?,As,每个个体属于且仅属于其中一类。随机抽取一个个体属于Ai(i=1,2,?,S)类的概率为Pi,因此有∑Pi=1。找出Pi的一个函数,比如H′(P1,P2,?,Ps)作为总体(例如群落)多样性的一个度量,并且它满足下述条件: 第一、对于给定的S,当Pi=1/S时,有最大值,用L(S)代表,于是 L(S)= H′(1/S,1/S ,?,1/S ) 第二、如果假定还有不含个体的S+1类、S+2类,?,这将不影响总体的多样性指数的大小,即 H′(P1,P2,?,Ps,0,?0 )= H′(P1,P2,?,Ps) 第三、假设总体经受另一个分类过程(B),当其分类是独立的情况下,则 H′(AB)= H′(A)+ H′(B) 当B分类A分类内部进行时,则有 H′(AB)= H′(A)+ H′A(B) 可以证明,满足上述3条性质的唯一函数是: H′(P1,P2,?,Ps)=-C ∑PilogPi 式中:Pi是一个个体属于第I类的概率,C是常数,一般置C=1。上式假定个体是取自一个无限大的总体,若对有限的总体样本而言,Pi的真值未知,要用Ni /N作为有偏估计值,可以近似地表示为:H′=- ∑PilogPi 此式即由Shannon和Wiener分别提出来的信息不确定性测度。如果从群落中随机地抽取一个个体,它将属于哪个种是不定的,而且物种数目越多,其不定性也越大。因此有理由将多样性等同于不定性,并且两者用同一方法度量。