上海交通大学：《生物技术与人类》通识课程教学资源（阅读理解）苏嵘.doc_大学文库

Causes,consequences and ethics of biodiversity 生物多样性的原因，结果和伦理一.背景知识 1.生物多样性简单介绍。物种的多样性(biodiversity)是生物多样性的关键，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。我们目前己经知道大约有200万种生物，这些形形色色的生物物种就构成了生物物种的多样性。生物多样性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。有人问根据对自然界的研究可以推断造物主的工作有何特点，据说英国科学家约翰·波顿·桑德森·霍尔丹(J.B.S.Haldane) 回答：“过于喜爱甲虫。”因为甲虫是地球上最大的动物群。美国史密森学会(Smithsonian Institution)的特里·欧文(Terry Erwin)推断，多数未知的甲虫种类可能生存于我们无法靠近的30米高的热带森林树冠层。 20世纪后叶生命科学各领域取得了巨大的进展，特别是分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位子起了革命性的变化，很多科学家认为在未来的自然科学中生物科学将成为带头学科，甚至预言本世纪是生物学的世纪。从事生命科学研究的专业人员也越来越多，例如，在美国近年统计48万博士学位获得者中从事生命科学的占 51%。在生物科学诸多的分支中，保护生物多样性是当前生物科学最紧迫的任务之一，也是全球生物学界共同关心的焦点问题之一。据可靠的数据说明，每天约有100多种生物在地球上灭绝，很多生物在没有被人类认识以前就消亡了，这对人类无疑是一种悲哀和灾难。保护生物多样性的行动势在必行、迫在眉睫。 2.生物多样性的来源。 20世纪80年代以后，人们在开展自然保护的实践中逐渐认识到，自然界中各个物种之间、生物与周围环境之间都存在着十分密切的联系，因此自然保护仅仅着眼于对物种本身进行保护是远远不够的，往往也是难于取得理想的效果的。要拯救珍稀濒危物种，不仅要对所涉及的物种的野生种群进行重点保护，而且还要保护好它们的栖息地。或者说，需要对物种所在的整个生态系统进行有效的保护。在这样的背景下，生物多样性的概念便应运而生了。 3.生物多样性的内容。通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分

Causes, consequences and ethics of biodiversity 生物多样性的原因，结果和伦理一．背景知识 1. 生物多样性简单介绍。物种的多样性(biodiversity)是生物多样性的关键，它既体现了生物之间及环境之间的复杂关系，又体现了生物资源的丰富性。我们目前已经知道大约有 200 万种生物，这些形形色色的生物物种就构成了生物物种的多样性。生物多样性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。有人问根据对自然界的研究可以推断造物主的工作有何特点，据说英国科学家约翰·波顿·桑德森·霍尔丹（J.B.S. Haldane）回答：“过于喜爱甲虫。”因为甲虫是地球上最大的动物群。美国史密森学会（Smithsonian Institution）的特里·欧文（Terry Erwin）推断，多数未知的甲虫种类可能生存于我们无法靠近的 30 米高的热带森林树冠层。 20 世纪后叶生命科学各领域取得了巨大的进展，特别是分子生物学的突破性成就，使生命科学在自然科学中的位子起了革命性的变化，很多科学家认为在未来的自然科学中生物科学将成为带头学科，甚至预言本世纪是生物学的世纪。从事生命科学研究的专业人员也越来越多，例如，在美国近年统计 48 万博士学位获得者中从事生命科学的占 51%。在生物科学诸多的分支中，保护生物多样性是当前生物科学最紧迫的任务之一，也是全球生物学界共同关心的焦点问题之一。据可靠的数据说明，每天约有 100 多种生物在地球上灭绝，很多生物在没有被人类认识以前就消亡了，这对人类无疑是一种悲哀和灾难。保护生物多样性的行动势在必行、迫在眉睫。 2. 生物多样性的来源。 20 世纪 80 年代以后，人们在开展自然保护的实践中逐渐认识到，自然界中各个物种之间、生物与周围环境之间都存在着十分密切的联系，因此自然保护仅仅着眼于对物种本身进行保护是远远不够的，往往也是难于取得理想的效果的。要拯救珍稀濒危物种，不仅要对所涉及的物种的野生种群进行重点保护，而且还要保护好它们的栖息地。或者说，需要对物种所在的整个生态系统进行有效的保护。在这样的背景下，生物多样性的概念便应运而生了。 3. 生物多样性的内容。通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分

遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。因此，遗传多样性也就是生物的遗传基因的多样性。任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，因此，可被看作是一个基因库(Gene pool)。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异（世界资源研究所，1992）。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。在自然界中，对于绝大多数有性生殖的物种而言，种群内的个体之间往往没有完全一致的基因型，而种群就是由这些具有不同遗传结构的多个个体组成的。在生物的长期演化过程中，遗传物质的改变（或突变）是产生遗传多样性的根本原因。遗传物质的突变主要有两种类型，即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化。前者称为染色体的畸变，后者称为基因突变（或点突变）。此外，基因重组也可以导致生物产生遗传变异。物种多样性是生物多样性的核心。物种(species)是生物分类的基本单位。对于什么是物种一直是分类学家和系统进化学家所讨论的问题。迈尔(1953)认为：物种是能够 (或可能)相互配育的、拥有自然种群的类群，这些类群与其他类群存在着生殖隔离。中国学者陈世骧(1978)所下的定义为：物种是繁殖单元，由又连续又间断的居群组成：物种是进化的单元，是生物系统上的基本环节，是分类的基本单元。在分类学上，确定一个物种必须同时考虑形态的、地理的、遗传学的特征。也就是说，作为一个物种必须同时具备如下条件：①具有相对稳定的而一致的形态学特征，以便与其他物种相区别： ②以种群的形式生活在一定的空间内，占据着一定的地理分布区，并在该区域内生存和繁衍后代：③每个物种具有特定的遗传基因库，同种的不同个体之间可以互相配对和繁殖后代，不同种的个体之间存在着生殖隔离，不能配育或即使杂交也不同产生有繁殖能力的后代。物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面，其一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性：其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落物种多样性（蒋志刚等， 1997)。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多样性。区域

遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。因此，遗传多样性也就是生物的遗传基因的多样性。任何一个物种或一个生物个体都保存着大量的遗传基因，因此，可被看作是一个基因库（Gene pool）。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。狭义的遗传多样性主要是指生物种内基因的变化，包括种内显著不同的种群之间以及同一种群内的遗传变异（世界资源研究所，1992）。此外，遗传多样性可以表现在多个层次上，如分子、细胞、个体等。在自然界中，对于绝大多数有性生殖的物种而言，种群内的个体之间往往没有完全一致的基因型，而种群就是由这些具有不同遗传结构的多个个体组成的。在生物的长期演化过程中，遗传物质的改变（或突变）是产生遗传多样性的根本原因。遗传物质的突变主要有两种类型，即染色体数目和结构的变化以及基因位点内部核苷酸的变化。前者称为染色体的畸变，后者称为基因突变（或点突变）。此外，基因重组也可以导致生物产生遗传变异。物种多样性是生物多样性的核心。物种（species）是生物分类的基本单位。对于什么是物种一直是分类学家和系统进化学家所讨论的问题。迈尔(1953）认为：物种是能够（或可能）相互配育的、拥有自然种群的类群，这些类群与其他类群存在着生殖隔离。中国学者陈世骧(1978）所下的定义为：物种是繁殖单元，由又连续又间断的居群组成；物种是进化的单元，是生物系统上的基本环节，是分类的基本单元。在分类学上，确定一个物种必须同时考虑形态的、地理的、遗传学的特征。也就是说，作为一个物种必须同时具备如下条件：①具有相对稳定的而一致的形态学特征，以便与其他物种相区别； ②以种群的形式生活在一定的空间内，占据着一定的地理分布区，并在该区域内生存和繁衍后代； ③每个物种具有特定的遗传基因库，同种的不同个体之间可以互相配对和繁殖后代，不同种的个体之间存在着生殖隔离，不能配育或即使杂交也不同产生有繁殖能力的后代。物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性包括两个方面，其一是指一定区域内的物种丰富程度，可称为区域物种多样性；其二是指生态学方面的物种分布的均匀程度，可称为生态多样性或群落物种多样性（蒋志刚等， 1997）。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多样性。区域

物种多样性的测量有以下三个指标：①物种总数，即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目：②物种密度，指单位面积内的特定类群的物种数目：③特有种比例，指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比例。生态系统是各种生物与其周围环境所构成的自然综合体。所有的物种都是生态系统的组成部分。在生态系统之中，不仅各个物种之间相互依赖，彼此制约，而且生物与其周围的各种环境因子也是相互作用的。从结构上看，生态系统主要由生产者、消费者、分解者所构成。生态系统的功能是对地球上的各种化学元素进行循环和维持能量在各组分之间的正常流动。生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性，包括生境的多样性、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。其中，生境的多样性是生态系统多样性形成的基础，生物群落的多样化可以反映生态系统类型的多样性。近年来，有些学者还提出了景观多样性(landscape diversity),作为生物多样性的第四个层次。景观是一种大尺度的空间，是由一些相互作用的景观要素组成的具有高度空间异质性的区域。景观要素是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。景观多样性是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化程度。遗传传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础（施立明等1993 葛颂等1994)，或者说遗传多样性是生物多样性的内在形式。物种多样性是是构成生态系统多样性的基本单位。因此，生态系统多样性离不开物种的多样性，也离不开不同物种所具有的遗传多样性。 4.生物多样性的价值。直接价值（可直接转化为经济效益）：消耗性利用价值：生产性利用价值。间接价值（不直接转化为经济效益）：非消耗性利用价值：选择价值；存在价值。二.创新点作为一篇发表在世界顶尖杂志上的文章，它具有很多的创新点。作者从一个非常广阔和前瞻的角度看待生物多样性问题。从整个生态系统中来看，生物多样性能提高生物的生产能力以及他们对变化中的环境的稳定性。这是一个非常宏大的方面，所以作者引用了前人的研究成果。这些研究包括“grassland field experiments both in North America(Fig.1)5,6 and across eight different European sites,ranging from Greece in the south and east to Portugal and Ireland in the west and Sweden in the north7","review by McCann

物种多样性的测量有以下三个指标：①物种总数，即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目；②物种密度，指单位面积内的特定类群的物种数目； ③特有种比例，指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比例。生态系统是各种生物与其周围环境所构成的自然综合体。所有的物种都是生态系统的组成部分。在生态系统之中，不仅各个物种之间相互依赖，彼此制约，而且生物与其周围的各种环境因子也是相互作用的。从结构上看，生态系统主要由生产者、消费者、分解者所构成。生态系统的功能是对地球上的各种化学元素进行循环和维持能量在各组分之间的正常流动。生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性，包括生境的多样性、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。其中，生境的多样性是生态系统多样性形成的基础，生物群落的多样化可以反映生态系统类型的多样性。近年来，有些学者还提出了景观多样性（landscape diversity），作为生物多样性的第四个层次。景观是一种大尺度的空间，是由一些相互作用的景观要素组成的具有高度空间异质性的区域。景观要素是组成景观的基本单元，相当于一个生态系统。景观多样性是指由不同类型的景观要素或生态系统构成的景观在空间结构、功能机制和时间动态方面的多样化程度。遗传传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础（施立明等 1993 葛颂等 1994），或者说遗传多样性是生物多样性的内在形式。物种多样性是是构成生态系统多样性的基本单位。因此，生态系统多样性离不开物种的多样性，也离不开不同物种所具有的遗传多样性。 4. 生物多样性的价值。直接价值（可直接转化为经济效益）：消耗性利用价值：生产性利用价值。间接价值（不直接转化为经济效益）：非消耗性利用价值；选择价值；存在价值。二．创新点作为一篇发表在世界顶尖杂志上的文章，它具有很多的创新点。作者从一个非常广阔和前瞻的角度看待生物多样性问题。从整个生态系统中来看，生物多样性能提高生物的生产能力以及他们对变化中的环境的稳定性。这是一个非常宏大的方面，所以作者引用了前人的研究成果。这些研究包括“grassland field experiments both in North America (Fig. 1)5,6 and across eight different European sites, ranging from Greece in the south and east to Portugal and Ireland in the west and Sweden in the north7”，和“review by McCann

pages228-233,and refs8-l0”。这体现出作者继续了前人的研究成果。随后，作者加以了总结归纳。第一个是与经济过程导致一个更多样化的组合来减少变化性。因为物种，就像企业，他们相互之间有差别，他们往往对环境变化反应有点独立。更多的物种将会形成更少的可变性。第二个是物种在一个给定的营养水平将经常互相竞争，这将导致他们的丰度有一个相反的关系。当一个物种减少，另一个从竞争中被释放出来，数量增加。这种负相关的关系减少的植物社会的变化性。作者对于现象的概括是一个非常大的发现，是独创的观点。随后作者讨论了共生与生态系统的运行问题。讨论共生对生物多样性的影响是作者独创的一个新的视角，从共生对生物积极作用的讨论，从侧面阐述了生物多样性在生态系统中存在的现实依据。作者归纳了物种间的取舍，比如说：他们的竞争能力和其他能力，他们的竞争能力与他们对疾病，食草性以及捕食的敏感程度，他们的生存水平与寻找新资源的能力，他们为了其他资源的竞争能力。可见作者对非常多的例子进行过研究。作者注视了再这个领域中他人未研究过的领域。最后的一个问题就是社会伦理问题。作者举了一个非常著名的例子，就是人类的粮食问题，这是人类生存最最基本的问题。随后作者运用己有的材料给出了新的解释。人类食物的单一化将把自己置于非常危险的境地。一旦有某种致命的植物疾病，人类将很容易地面临粮食短缺。作者认为，科学应该对政策以及伦理产生贡献。科学的研究不应只关注论文的发表，这是非常短视的行为。科学应该抱有开放的，无偏见的态度。作者在最后将文章推广到更加高的科学层面，为人类的未来勾画了简单的蓝图。三.我的感想我对其中关于生物多样性对粮食安全的影响非常关注。在2008年5月22日的国际生物多样性日(International Day For Biological Diversity)上，表明了可持续农业的意义，不仅对保护生物多样性来说，而且对于提供粮食、维持可持续的农业产量以及在现在和未来促进人类福祉都有重要的意义。谷类作物、水果和肉蛋奶，这些是人类赖以生存的物质基础。农业可持续发展，立足点是生物多样性。物种和遗传多样性为农业提供了适应变化和维持生产的能力，生态系统多样性为农业提供了可持续发展的条件。然而，生物多样性正以前所未有的速度丧失。过去半个世纪以来，60%的生态系统服务因为人类活动而日趋恶化，不可替代的物种灭绝速度也在加剧。与气候变化相连的极端气候事件，给农作物造成了巨大破坏，农业产量不断下降，全球粮食储备处于历史的低位

pages 228–233, and refs 8–10”。这体现出作者继续了前人的研究成果。随后，作者加以了总结归纳。第一个是与经济过程导致一个更多样化的组合来减少变化性。因为物种,就像企业, 他们相互之间有差别,他们往往对环境变化反应有点独立。更多的物种将会形成更少的可变性。第二个是物种在一个给定的营养水平将经常互相竞争,这将导致他们的丰度有一个相反的关系。当一个物种减少,另一个从竞争中被释放出来，数量增加。这种负相关的关系减少的植物社会的变化性。作者对于现象的概括是一个非常大的发现，是独创的观点。随后作者讨论了共生与生态系统的运行问题。讨论共生对生物多样性的影响是作者独创的一个新的视角，从共生对生物积极作用的讨论，从侧面阐述了生物多样性在生态系统中存在的现实依据。作者归纳了物种间的取舍，比如说：他们的竞争能力和其他能力，他们的竞争能力与他们对疾病，食草性以及捕食的敏感程度，他们的生存水平与寻找新资源的能力，他们为了其他资源的竞争能力。可见作者对非常多的例子进行过研究。作者注视了再这个领域中他人未研究过的领域。最后的一个问题就是社会伦理问题。作者举了一个非常著名的例子，就是人类的粮食问题，这是人类生存最最基本的问题。随后作者运用已有的材料给出了新的解释。人类食物的单一化将把自己置于非常危险的境地。一旦有某种致命的植物疾病，人类将很容易地面临粮食短缺。作者认为，科学应该对政策以及伦理产生贡献。科学的研究不应只关注论文的发表，这是非常短视的行为。科学应该抱有开放的，无偏见的态度。作者在最后将文章推广到更加高的科学层面，为人类的未来勾画了简单的蓝图。三．我的感想我对其中关于生物多样性对粮食安全的影响非常关注。在2008年5月22日的国际生物多样性日（International Day For Biological Diversity）上, 表明了可持续农业的意义，不仅对保护生物多样性来说，而且对于提供粮食、维持可持续的农业产量以及在现在和未来促进人类福祉都有重要的意义。谷类作物、水果和肉蛋奶，这些是人类赖以生存的物质基础。农业可持续发展，立足点是生物多样性。物种和遗传多样性为农业提供了适应变化和维持生产的能力，生态系统多样性为农业提供了可持续发展的条件。然而，生物多样性正以前所未有的速度丧失。过去半个世纪以来，60%的生态系统服务因为人类活动而日趋恶化，不可替代的物种灭绝速度也在加剧。与气候变化相连的极端气候事件，给农作物造成了巨大破坏，农业产量不断下降，全球粮食储备处于历史的低位