上海交通大学 生物技术与人类论文 HANGHAI JIAO TONG UNIVERSIT wt 院（系）机械与动力工程学院 专业机械大类 姓名 郑成日 学号5110209163
生物技术与人类论文 院（系）机械与动力工程学院 专业 机械大类 姓名 郑成日 学号 5110209163
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)生物多样性的概念 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。 2)生物多样性的定义 生物多样性（英文为biodiversity或biological diversity)是一个描述自然界多 样性程度的一个内容广泛的概念。对于生物多样性，不同的学者所下的定义是不同的。例如 Norse et al.(1986)认为，生物多样性体现在多个层次上。而Wilson等人认为，生物多 样性就是生命形式的多样性("The diversity of life'”)(Wilson&Peter,l988; Wi1son,1992)。孙儒泳(2001)认为，生物多样性一般是指"地球上生命的所有变异”。在《保 护生物学》一书中，蒋志刚等(1997)给生物多样性所下的定义为：”生物多样性是生物及 其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，包括动物、植物、微生物和 它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统”。 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
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)生物多样性的概念 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。 2)生物多样性的定义 生物多样性（英文为 biodiversity 或 biological diversity）是一个描述自然界多 样性程度的一个内容广泛的概念。对于生物多样性，不同的学者所下的定义是不同的。例如 Norse et al.(1986）认为，生物多样性体现在多个层次上。而 Wilson 等人认为， 生物多 样性就是生命形式的多样性（"The diversity of life"） (Wilson & Peter,1988; Wilson,1992）。孙儒泳(2001）认为，生物多样性一般是指"地球上生命的所有变异"。在《保 护生物学》一书中，蒋志刚等（1997）给生物多样性所下的定义为："生物多样性是生物及 其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，包括动物、植物、微生物和 它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统"。 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。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。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。 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。 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。 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）
越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。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。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。 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。 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。 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。 生物多样性对生态系统有作用。生物物种越显多样性，植物群落的生产力越大，生态系 统的稳定性越好、养分保持能力越强。这也通过了实验的验证，包括北美和欧洲的8个不同 地方草原田间试验，表明植物种类下降一半时，产量下降10%-20%，而当植物种类较少时， 土壤养分也更易丢失，进一步降低了生产能力。总的来说，生物多样性对于生态系统的很多 方面都显示了重要的影响作用。 二.创新点 这篇论文有很多创新点。首先作者用经济模式来类比讨论生物多样性与生产力的关系， 需要考虑物种共存的机制，考虑种间相互作用是基于资源使用的效率还是直接的对抗。实验 结果表明，生产力相对于植物物种多样性是一个递增函数。基于此，他们预测通过生态位分 化共存的机制可能比通过对抗共存的机制在大自然中更普遍。 然后，作者讨论了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。这是很独特的发现。 作者讨论了人类的粮食问题，这是人类生存最基本的问题。一旦有些致命的植物疾病， 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。 三.主要感想 地球最显著的特征在于生命的存在，生命的特征在于多样性。然而世界范围内因为人 类的活动，物种正在加速的减少，多样性不断削减。多样性己经不仅是引起科学的兴趣，也 在逐渐成为一个担忧的问题。 人类作为自然世界的第一员，有能力也有义务维护生物多样性。随着人类的发展，环 境污染也加剧。环境污染会影响生态系统各个层次的结构、功能和动态，进而导致生态系统 退化。环境污染对生物多样性的影响非常大。由于生物对突然发生的污染在适应上可能存在 很大的局限性，故生物多样性会丧失。污染会改变生物原有的进化和适应模式，这种现象也 会导致生物多样性的丧失。为了我们的生存，我们加倍努力保护环境，防止环境污染。 然后，我觉得生物多样性对粮食的影响非常值得关注。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。但是，过去
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。 生物多样性对生态系统有作用。生物物种越显多样性，植物群落的生产力越大，生态系 统的稳定性越好、养分保持能力越强。这也通过了实验的验证，包括北美和欧洲的 8 个不同 地方草原田间试验，表明植物种类下降一半时，产量下降 10%-20%，而当植物种类较少时， 土壤养分也更易丢失，进一步降低了生产能力。总的来说，生物多样性对于生态系统的很多 方面都显示了重要的影响作用。 二.创新点 这篇论文有很多创新点。首先作者用经济模式来类比讨论生物多样性与生产力的关系， 需要考虑物种共存的机制，考虑种间相互作用是基于资源使用的效率还是直接的对抗。实验 结果表明,生产力相对于植物物种多样性是一个递增函数。基于此，他们预测通过生态位分 化共存的机制可能比通过对抗共存的机制在大自然中更普遍。 然后,作者讨论了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。这是很独特的发现。 作者讨论了人类的粮食问题，这是人类生存最基本的问题。一旦有些致命的植物疾病， 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。 三.主要感想 地球最显著的特征在于生命的存在，生命的特征在于多样性。然而世界范围内因为人 类的活动，物种正在加速的减少，多样性不断削减。多样性已经不仅是引起科学的兴趣，也 在逐渐成为一个担忧的问题。 人类作为自然世界的第一员，有能力也有义务维护生物多样性。 随着人类的发展，环 境污染也加剧。环境污染会影响生态系统各个层次的结构、功能和动态，进而导致生态系统 退化。环境污染对生物多样性的影响非常大。由于生物对突然发生的污染在适应上可能存在 很大的局限性，故生物多样性会丧失。污染会改变生物原有的进化和适应模式,这种现象也 会导致生物多样性的丧失。为了我们的生存,我们加倍努力保护环境,防止环境污染。 然后,我觉得生物多样性对粮食的影响非常值得关注。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。但是,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。为了人类的未来我们积极采取主动措施，将生物多样性和生态系统因素纳入农业政 策，鼓励开展保护农业生物多样性的培训、教育、咨询，加强对农业系统进行可持续管理， 确保自子孙后代能继续享有各种资源
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。为了人类的未来我们积极采取主动措施，将生物多样性和生态系统因素纳入农业政 策，鼓励开展保护农业生物多样性的培训、教育、咨询，加强对农业系统进行可持续管理， 确保自子孙后代能继续享有各种资源