上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称：生物技术与人类课程号：B913 班级号：F1114301 姓名： 唐欢 学号：5111539009 专业： 德语 阅读与理解 题目编号 24 得分 序 阅读文章名称 1 A new hominin foot from Ethiopia shows multiple Pliocene bipedal adaptations 2 Additive threats from pathogens,climate and land-use change for global amphibian diversity 3 Causes,consequences and ethics 4 Changing Arctic Ocean freshwater pathways 5 Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukaemia revealed by whole-genome sequencing 6 Comparing the yields of organic and conventional agriculture Consequences of changing 8 Ecology drives a global network of gene exchange connecting the human microbiome 9 Emerging fungal threats to animal,plant and ecosystem health 10 Evolution of increased complexity in a molecular machine 11 Genetic contribution to stability and change in intelligence from childhood to old age 12 Getting the measure of biodiversity 13 Global patterns in biodiversity 14 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation 15 Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence 16 Prediction mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners 17 Rapid evolutionary divergence and ecotypic diversification of germination behavior in weedy rice populations 18 Recent contribution of glaciers and ice caps to sea level rise 19 Regeneration of whole fertile plants from 30000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost 20 Reversal of cocaine-evoked synaptic potentiation resets drug-induced adaptive behaviour 21 Stability and complexity in model ecosystems 22 Stability criteria for complex ecosystems 23 Systematic conservation planning 24 The diversity-stability debate 25 The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses 26 Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current 27 Will a Large Complex System be Stable
1 上海交通大学通识教育立项核心课程 课程名称： 生物技术与人类 课程号： BI913 班级号： F1114301 姓名： 唐欢 学号： 5111539009 专业： 德语 阅读与理解 题目编号 24 得分 序 号 阅读文章名称 1 A new hominin foot from Ethiopia shows multiple Pliocene bipedal adaptations 2 Additive threats from pathogens, climate and land-use change for global amphibian diversity 3 Causes, consequences and ethics 4 Changing Arctic Ocean freshwater pathways 5 Clonal evolution in relapsed acute myeloid leukaemia revealed by whole-genome sequencing 6 Comparing the yields of organic and conventional agriculture 7 Consequences of changing 8 Ecology drives a global network of gene exchange connecting the human microbiome 9 Emerging fungal threats to animal,plant and ecosystem health 10 Evolution of increased complexity in a molecular machine 11 Genetic contribution to stability and change in intelligence from childhood to old age 12 Getting the measure of biodiversity 13 Global patterns in biodiversity 14 Global warming preceded by increasing carbon dioxide concentrations during the last deglaciation 15 Insights into hominid evolution from the gorilla genome sequence 16 Prediction mutation outcome from early stochastic variation in genetic interaction partners 17 Rapid evolutionary divergence and ecotypic diversification of germination behavior in weedy rice populations 18 Recent contribution of glaciers and ice caps to sea level rise 19 Regeneration of whole fertile plants from 30000-y-old fruit tissue buried in Siberian permafrost 20 Reversal of cocaine-evoked synaptic potentiation resets drug-induced adaptive behaviour 21 Stability and complexity in model ecosystems 22 Stability criteria for complex ecosystems 23 Systematic conservation planning 24 The diversity–stability debate 25 The Medicago genome provides insight into the evolution of rhizobial symbioses 26 Twenty-first-century warming of a large Antarctic ice-shelf cavity by a redirected coastal current 27 Will a Large Complex System be Stable
Kevin Shear McCann The diversity-stability debate NATURE,405,11 MAY 2000,228-233 中文题目：多样性与稳定性之争论 姓名：唐欢 单位：上海交通大学外国语学院德语系200240 前言 生物多样性正在减退，这一事实是毋庸置疑的。大自然保护协会就已证明， 美国三分之一的动植物种类正面临着灭绝的危险。这一重大问题迫使我们深入思 考，我们究竟期待怎样的生态系统，怎样的系统又会最终成为我们生命的支撑， 从而应对多样性的减少。这一常常被称为多样性与稳定性之争议的议题正是这篇 综述的主题，它将历史研究的论点与最新进展相结合。理论和实证的迹象都支持 减少多样性以加快生态群落的简化。 1.背景知识 MacArthur于1955年首次提出了有关一个群落的物种多样性与稳定性之间的 相关关系。他在做群落学研究时发现一些群落的物种多度保持恒定，而在另一些 群落中则表现出很大的变化，他把前者称为稳定的群落，而把后者称为不稳定的 群落。一个自然群落的稳定性可以归结为取决于两个方面的因素，一是物种的多 少，二是物种间相互作用的大小。 同时，英国著名动物生态学家E1ton根据他对物种侵入的研究，也提出了与 MacArthur相类似的假说。Elton认为对于一个相对简单的植物或动物群落，易于 受毁灭性的种群波动的影响，因而抵御外来种侵入的能力较弱。为证明他的假说， 他提出了六条证据： 第一，描述种群动态的简单的数学模型本身是不稳定的： 第二，在实验条件下，物种组成简单的群落要比组成复杂的群落易于灭绝，同时， 为使捕食者和猎物能够共存，需要一定的生境复杂性： 第三，小的岛屿比大陆地区更容易受到外来种的侵入； 第四，在物种组成简单的农田生态系统中（特别是由单一作物构成的群落），外来 种的侵入和某一种群爆炸式繁殖更加常见； 第五，与温带和亚极地的群落相比，高度多样的热带群落的稳定性受种群密度摆 动的影响更小； 2
2 Kevin Shear McCann The diversity–stability debate NATURE, 405, 11 MAY 2000,228-233 中文题目：多样性与稳定性之争论 姓名：唐欢 单位：上海交通大学 外国语学院 德语系 200240 前言 生物多样性正在减退，这一事实是毋庸置疑的。大自然保护协会就已证明， 美国三分之一的动植物种类正面临着灭绝的危险。这一重大问题迫使我们深入思 考，我们究竟期待怎样的生态系统，怎样的系统又会最终成为我们生命的支撑， 从而应对多样性的减少。这一常常被称为多样性与稳定性之争议的议题正是这篇 综述的主题，它将历史研究的论点与最新进展相结合。理论和实证的迹象都支持 减少多样性以加快生态群落的简化。 1. 背景知识 MacArthur 于 1955 年首次提出了有关一个群落的物种多样性与稳定性之间的 相关关系。他在做群落学研究时发现一些群落的物种多度保持恒定，而在另一些 群落中则表现出很大的变化，他把前者称为稳定的群落，而把后者称为不稳定的 群落。一个自然群落的稳定性可以归结为取决于两个方面的因素，一是物种的多 少，二是物种间相互作用的大小。 同时，英国著名动物生态学家 Elton 根据他对物种侵入的研究，也提出了与 MacArthur 相类似的假说。Elton 认为对于一个相对简单的植物或动物群落，易于 受毁灭性的种群波动的影响，因而抵御外来种侵入的能力较弱。为证明他的假说， 他提出了六条证据： 第一，描述种群动态的简单的数学模型本身是不稳定的; 第二，在实验条件下，物种组成简单的群落要比组成复杂的群落易于灭绝，同时， 为使捕食者和猎物能够共存，需要一定的生境复杂性; 第三，小的岛屿比大陆地区更容易受到外来种的侵入; 第四，在物种组成简单的农田生态系统中(特别是由单一作物构成的群落)，外来 种的侵入和某一种群爆炸式繁殖更加常见; 第五，与温带和亚极地的群落相比，高度多样的热带群落的稳定性受种群密度摆 动的影响更小;
第六，为控制害虫而大量使用的农药大大地简化了群落，由于某些捕食者种群的 失去，导致了处于抑制状态种群的过量繁殖。这种情形在农田和果园等人工群落 里出现。 而在1973年，May通过数学和统计学基础上建立的模型，提出了相对对立的 观点。他认为多样性趋于使群落动力学失稳。Yodzis在1981的工作所得出的结论 却与May相背。究其原因，在于所用模型的基础不同：Yodzis的模型建立在事先 设计好的特定食物网关系的基础上，而May的模型则建立在群落中种群间相互作 用强度是随机的基础之上。结果，Yodzis的模型比May随机组装的食物网更加稳 定；也就是说，对稳定性而言，种群之间相互作用的强度可能是决定性的。 2.文章亮点 我认为这篇综述的亮点在于作者对于多样性稳定性问题的研究方法的创新性 探索，将历史研究与实证经验结合，分析了一系列相关研究，并从食物网结构与 稳定性的关系这个角度出发作了探讨。 作者首先通过对于Cedar Creek试验、AMF试验、Serengeti牧场试验、微宇 宙试验的介绍分析，简明总结并提出其中的不足之处或进行评价，并得出结论， 认为基本可以判定一个生态系统内，多样性和生态系统的稳定性呈正相关。种群 水平的稳定并不一定如此，而是依赖于物种或功能群对条件变化的不同反应和对 稳定性有重要作用的物种的功能多余。而作者又提出，未来的研究方向应是确定 究竞是什么因素在推动多样性和稳定性的正相关性。 在对食物网的结构和稳定性的分析中，作者引出了“弱相互作用效应” 当消费者-资源之间互相作用的强度被调整到弱相互作用强度时，多样性的增加能 够促进食物网的稳定性。并引述了以下实验： 1997年Fagen通过实验证明提高种群的杂食程度可减少种群对于干扰反应的 变化。这之前de Ruiter等对于自然土壤和耕作土壤进行的以食物网为基础的模 型群落调查这表明，食物网中能量关系在相互作用强度的约束方面是重要的。陆 生和水生微宇宙试验发现，增加被捕食者的种类数可以提高稳定性。这项实验也 可以解读作消费者-自愿之间的强相互作用会潜在地导致稳定性丧失。 以上这些研究表明，多样性是能够导致生态系统稳定性的。但是，多样性并 非是这种关系的直接驱动力：生态系统的稳定性依赖于群落所含有的能够作出不 同反应的物种或功能群。 可以看出，作者对于多样性稳定性问题的研究思路清晰，能够将看似矛盾的
3 第六，为控制害虫而大量使用的农药大大地简化了群落，由于某些捕食者种群的 失去，导致了处于抑制状态种群的过量繁殖。这种情形在农田和果园等人工群落 里出现。 而在 1973 年，May 通过数学和统计学基础上建立的模型，提出了相对对立的 观点。他认为多样性趋于使群落动力学失稳。Yodzis 在 1981 的工作所得出的结论 却与 May 相背。究其原因，在于所用模型的基础不同：Yodzis 的模型建立在事先 设计好的特定食物网关系的基础上，而 May 的模型则建立在群落中种群间相互作 用强度是随机的基础之上。结果，Yodzis 的模型比 May 随机组装的食物网更加稳 定；也就是说，对稳定性而言，种群之间相互作用的强度可能是决定性的。 2. 文章亮点 我认为这篇综述的亮点在于作者对于多样性稳定性问题的研究方法的创新性 探索，将历史研究与实证经验结合，分析了一系列相关研究，并从食物网结构与 稳定性的关系这个角度出发作了探讨。 作者首先通过对于 Cedar Creek 试验、AMF 试验、Serengeti 牧场试验、微宇 宙试验的介绍分析，简明总结并提出其中的不足之处或进行评价，并得出结论， 认为基本可以判定一个生态系统内，多样性和生态系统的稳定性呈正相关。种群 水平的稳定并不一定如此，而是依赖于物种或功能群对条件变化的不同反应和对 稳定性有重要作用的物种的功能多余。而作者又提出，未来的研究方向应是确定 究竟是什么因素在推动多样性和稳定性的正相关性。 在对食物网的结构和稳定性的分析中，作者引出了“弱相互作用效应”—— 当消费者-资源之间互相作用的强度被调整到弱相互作用强度时，多样性的增加能 够促进食物网的稳定性。并引述了以下实验： 1997 年 Fagen 通过实验证明提高种群的杂食程度可减少种群对于干扰反应的 变化。这之前 de Ruiter 等对于自然土壤和耕作土壤进行的以食物网为基础的模 型群落调查这表明，食物网中能量关系在相互作用强度的约束方面是重要的。陆 生和水生微宇宙试验发现，增加被捕食者的种类数可以提高稳定性。这项实验也 可以解读作消费者-自愿之间的强相互作用会潜在地导致稳定性丧失。 以上这些研究表明，多样性是能够导致生态系统稳定性的。但是，多样性并 非是这种关系的直接驱动力；生态系统的稳定性依赖于群落所含有的能够作出不 同反应的物种或功能群。 可以看出，作者对于多样性稳定性问题的研究思路清晰，能够将看似矛盾的
问题从不同的角度给出恰当的解释。并且作者提出，如果想要保护一个生态系统 和组成它的物种，则应当将每一物种都视为是稀有的：物种灭绝或物种入侵，最终 会引起群落结构和动力学的重要变化。 3.读后感 Kevin Shear McCann的《The diversity-一stability debate》一文中，回顾 了从20世纪70年代到20世纪末近20年来，生态学家对多样性与稳定性关系的 研究，并结合当时对该问题研究的进展，Kevin Shear McCann认为多样性的减少 可以加速生态群落的简化。文章分析了对稳定性的定义问题，并在此基础上寻找 一般性的多样性与稳定性关系。 20世纪70年代以来，关于多样性与稳定性关系问题的争论从未停止过。许多 著名的生态学家一直致力于对多样性与稳定性的研究，但由于实验水平、理论水 平、生态学分支等诸多原因，对该问题的研究没有达成科学的共识。但是读了这 篇文章后，教会了我从一个新的角度去思考，即是将问题从两个角度分开阐述， 这样的做法有效的控制了变量，提高了问题分析的有效性和科学性，规避了容易 混淆和矛盾的点，使得问题的分析清晰而有条例。 在文章的末尾，Kevin ShearMcCann提出了在生态系统研究尺度上建立重要的 稳定性过程之间的联系是必要的，也就是提出了多样性与稳定性关系研究的尺度 问题。这使我觉得对研究尺度的思考不仅局限在对多样性与稳定性关系研究的层 面上，也对多样性、稳定性概念进行思考，比如在多大的尺度范围内，生物多样 性与稳定性的关系可能会减弱，在多大的尺度范围内，一般性的多样性与稳定性 关系可以平衡。 而寻求一般性的多样性与稳定性关系，不仅需要生态学家的理论假说和数学 工具，更需要投入大量的实际工作，特别是野外试验工作，而这往往要花费几年 甚至是数十年的时间。 在几个著名的生物实验Cedar Creek实验、AMF实验、塞伦盖蒂牧草实验、微 宇宙实验中，都有尺度和概念的限制，而得出的结论只能是局部的关于多样性与 稳定性关系的规律，很难推广到一般性的认识。这就提出了一个值得思考的问题， 真实的多样性与稳定性关系是什么样的？这需要科学研究的不断深入，其实探讨 多样性与稳定性的关系，不能只沉迷于科学假设和理论的世界，而要充分关照现 实的自然世界
4 问题从不同的角度给出恰当的解释。并且作者提出，如果想要保护一个生态系统 和组成它的物种,则应当将每一物种都视为是稀有的；物种灭绝或物种入侵,最终 会引起群落结构和动力学的重要变化。 3. 读后感 Kevin Shear McCann 的《The diversity—stability debate》一文中，回顾 了从 20 世纪 70 年代到 20 世纪末近 20 年来，生态学家对多样性与稳定性关系的 研究，并结合当时对该问题研究的进展，Kevin Shear McCann 认为多样性的减少 可以加速生态群落的简化。文章分析了对稳定性的定义问题，并在此基础上寻找 一般性的多样性与稳定性关系。 20 世纪 70 年代以来，关于多样性与稳定性关系问题的争论从未停止过。许多 著名的生态学家一直致力于对多样性与稳定性的研究，但由于实验水平、理论水 平、生态学分支等诸多原因，对该问题的研究没有达成科学的共识。但是读了这 篇文章后，教会了我从一个新的角度去思考，即是将问题从两个角度分开阐述， 这样的做法有效的控制了变量，提高了问题分析的有效性和科学性，规避了容易 混淆和矛盾的点，使得问题的分析清晰而有条例。 在文章的末尾，Kevin ShearMcCann 提出了在生态系统研究尺度上建立重要的 稳定性过程之间的联系是必要的，也就是提出了多样性与稳定性关系研究的尺度 问题。这使我觉得对研究尺度的思考不仅局限在对多样性与稳定性关系研究的层 面上，也对多样性、稳定性概念进行思考，比如在多大的尺度范围内，生物多样 性与稳定性的关系可能会减弱，在多大的尺度范围内，一般性的多样性与稳定性 关系可以平衡。 而寻求一般性的多样性与稳定性关系，不仅需要生态学家的理论假说和数学 工具，更需要投入大量的实际工作，特别是野外试验工作，而这往往要花费几年 甚至是数十年的时间。 在几个著名的生物实验 Cedar Creek 实验、AMF 实验、塞伦盖蒂牧草实验、微 宇宙实验中，都有尺度和概念的限制，而得出的结论只能是局部的关于多样性与 稳定性关系的规律，很难推广到一般性的认识。这就提出了一个值得思考的问题， 真实的多样性与稳定性关系是什么样的？这需要科学研究的不断深入，其实探讨 多样性与稳定性的关系，不能只沉迷于科学假设和理论的世界，而要充分关照现 实的自然世界
参考文献： 黄建辉，韩兴国，《生物多样性和生态系统稳定性》，《生物多样性 ChineseBiodiversity)1995.3 王国宏，《再论生物多样性与生态系统的稳定性》，《生物多样性 ChineseBiodiversity>2002,10 张步肿，《生物多样性对生态系统功能及其稳定性的影响》，《中国生态农业学 Chinese Journal of Eco-Agriculture)2006-10,Vol.14,No.4 刘景江，钱文才，杨文成，《生物多样性与生态系统稳定性关系初探》，《防护 林科技》，20087 宋新章，毕学云，张智婷，郑斌，李保华，《生物多样性与生态系统稳定性关系 小议》，2003,6
5 参考文献： 黄建辉，韩兴国，《生物多样性和生态系统稳定性》，《生物多样性 ChineseBiodiversity》 1995,3 王国宏，《再论生物多样性与生态系统的稳定性》，《生物多样性 ChineseBiodiversity》 2002,10 张步翀，《生物多样性对生态系统功能及其稳定性的影响》，《中国生态农业学 报 Chinese Journal of Eco-Agriculture》2006-10, Vol.14, No.4 刘景江，钱文才，杨文成，《生物多样性与生态系统稳定性关系初探》，《防护 林科技》，2008,7 宋新章，毕学云，张智婷，郑斌，李保华，《生物多样性与生态系统稳定性关系 小议》，2003,6
