47.2: 生物多样性对人类生活的重要性

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培养技能

确定化学多样性对人类的好处
确定支持人类农业的生物多样性成分
描述生态系统服务

可能不清楚为什么生物学家担心生物多样性的丧失。当生物多样性的丧失被视为客鸽、渡渡鸟甚至毛茸茸的猛 mm 象的灭绝时，这种损失似乎是一种情感损失。但是，这种损失对人类的福祉真的很重要吗？从进化和生态学的角度来看，特定个体物种的丧失并不重要（但是，关键物种的丧失可能导致生态灾难）。灭绝是宏观进化的正常部分。但是，灭绝速度的加快意味着我们一生中将丧失成千上万的物种，并可能通过生态系统的崩溃以及维持粮食生产、清洁空气和水以及人类健康的额外成本，对人类福祉产生巨大影响。

农业是在早期的狩猎采集者社会首次定居在一个地方并严重改变其周围环境之后开始的。这种文化转型使人类难以认识到他们对地球上未驯养生物的依赖。生物学家认识到，人类物种植根于生态系统中，依赖于生态系统，就像地球上所有其他物种都依赖生态系统一样。科技消除了生存的极端，但归根结底，没有生态系统，人类就无法生存。

人类健康

生活在陆地附近的当代社会通常对其所在地区生长的植物的药用用途有广泛的了解。大多数植物会产生次生植物化合物，这些化合物是用来保护植物免受昆虫和其他食用它们的动物侵害的毒素，但其中一些也可以用作药物。在欧洲，几个世纪以来，有关植物医疗用途的较早知识都汇编在草药中，这些书籍确定了植物及其用途。人类不是唯一出于药用原因使用植物的物种：大猿、猩猩、黑猩猩、bo 黑猩猩、bo 黑猩猩和大猩猩都被观察到会用植物自我用药。

现代药物科学也认识到这些植物化合物的重要性。源自植物化合物的重要药物的例子包括阿司匹林、可待因、地高辛、阿托品和长春新碱（图 $\PageIndex{1}$ ）。许多药物曾经来自植物提取物，但现在是合成的。据估计，曾经有25％的现代药物含有至少一种植物提取物。随着天然植物成分被合成版本所取代，这一数字可能已降至约10％。抗生素是主要来自真菌和细菌的化合物，是发达国家的健康和寿命显著改善的原因。

照片显示白色和粉色长春花花。每朵花有五个三角花瓣，花瓣的狭窄末端在花的中心交汇。成对的蜡质椭圆形叶子在单独的茎上彼此垂直生长。 — 图 $\PageIndex{1}$ ：马达加斯加长春花 *Catharanthus ro* seus 具有多种药用特性。除其他用途外，它是长春新碱的来源，长春新碱是一种用于治疗淋巴瘤的药物。（来源：Forest 和 Kim Starr）

近年来，动物毒液和毒药激发了人们对其药用潜力的深入研究。到2007年，FDA批准了五种基于动物毒素的药物，用于治疗高血压、慢性疼痛和糖尿病等疾病。另有五种药物正在进行临床试验，至少有六种药物正在其他国家使用。正在调查的其他毒素来自哺乳动物、蛇、蜥蜴、各种两栖动物、鱼、蜗牛、章鱼和蝎子。

除了代表数十亿美元的利润外，这些药物还改善了人们的生活。制药公司正在积极寻找由活生物合成的、可以用作药物的新化合物。据估计，三分之一的药物研发花在了天然化合物上，1981年至2002年上市的新药中约有35％来自天然化合物。获得新药的机会将与物种的消失成正比地减少。

农业多样性

自从一万多年前人类农业开始以来，人类群体一直在育种和选择作物品种。这种作物多样性与高度细分的人类人口的文化多样性相匹配。例如，大约7,000年前，秘鲁和玻利维亚的安第斯山脉中部开始驯化马铃薯。该地区种植的马铃薯属于七个物种，品种的数量可能达到数千个。每个品种都经过培育，可以在特定的海拔、土壤和气候条件下茁壮成长。这种多样性是由地形的多样化需求、有限的人口流动以及轮作对在不同领域表现良好的不同品种所产生的需求所驱动的。

马铃薯只是人类产生多样性的一个例子。人类培育的每一种植物、动物和真菌都是从原始的野生祖先物种培育成不同的品种，这些品种源于对食物价值、适应生长条件和抗虫能力的需求。马铃薯是作物多样性低下风险的一个众所周知的例子：悲惨的爱尔兰马铃薯饥荒，当时在爱尔兰种植的单一品种容易受到马铃薯疫病的影响，农作物被摧毁。农作物的损失导致了饥荒、死亡和大规模移民。抗病是维持作物生物多样性的主要好处，而当代作物物种缺乏多样性也会带来类似的风险。种子公司是发达国家大多数作物品种的来源，它们必须不断培育新品种，以跟上不断演变的害虫生物。但是，这些种子公司也参与了可用品种数量的减少，因为它们专注于在世界更多地区销售较少的品种。

创造新作物品种的能力取决于现有品种的多样性以及与作物植物相关的野生形态的可获得性。这些野生形态通常是新基因变异的来源，这些变异可以与现有品种一起繁殖，从而创造出具有新属性的品种。与作物相关的野生物种的流失将意味着作物改良潜力的丧失。保持与驯养物种相关的野生物种的遗传多样性可确保我们持续的食物供应。

自1920年代以来，政府农业部门一直维护作物品种的种子库，以此来维持作物多样性。该系统存在缺陷，因为随着时间的推移，种子库会因事故而丢失，而且没有办法替换它们。 2008 年，斯瓦尔巴群岛全球种子库（图 $\PageIndex{2}$ ）开始储存来自世界各地的种子，作为区域种子库的备份系统。如果区域种子库在斯瓦尔巴群岛储存品种，则可以弥补斯瓦尔巴群岛的损失。种子库位于北极岛屿的岩石深处。金库内的条件保持在理想的温度和湿度以供种子存活，但是金库位于北极的地下深处，这意味着金库系统的故障不会影响金库内的气候条件。

艺术连接

照片显示了一座高大的建筑，上面有一扇沙坑般的门，消失在雪堆里。 — 图 $\PageIndex{2}$ ：斯瓦尔巴群岛全球种子库是地球上各种作物种子的储存设施。（来源：斯瓦尔巴群岛全球种子库Mari Tefre）

斯瓦尔巴群岛全球种子库位于挪威的斯匹次卑尔根岛上，该岛属于北极气候。为什么北极气候有利于种子储存？

作物的成功在很大程度上取决于土壤的质量。尽管一些农业土壤是通过有争议的耕作和化学处理来实现无菌的，但大多数土壤都含有大量维持营养循环的生物，即将有机物分解成作物生长所需的营养化合物。这些生物还保持土壤质地，这会影响土壤中的水和氧气动态，这是植物生长所必需的。如果农民不得不使用其他手段维持耕地，那么食物成本将比现在高得多。这类过程被称为生态系统服务。它们存在于土壤生态系统等生态系统中，这是生活在那里的生物多样化代谢活动的结果，但它们为人类的食物生产、饮用水的供应和可呼吸的空气提供了好处。

与粮食生产相关的其他关键生态系统服务是植物授粉和作物害虫防治。在美国，超过150种农作物需要授粉才能生产。据估计，在美国国内，蜜蜂授粉的收益为每年16亿美元；其他传粉媒介的贡献高达67亿美元。

许多蜜蜂种群由养蜂人管理，他们将蜂巢的服务出租给农民。北美的蜜蜂种群因一种被称为菌落崩溃的综合征而遭受了巨大损失，其病因尚不清楚。其他传粉媒介包括各种各样的其他蜜蜂物种以及各种昆虫和鸟类。这些物种的丧失将使种植需要授粉的农作物变得不可能，从而增加对其他作物的依赖。

最后，人类与农作物害虫争夺食物，其中大多数是昆虫。杀虫剂控制着这些竞争对手；但是，农药价格昂贵，随着害虫种群的适应，随着时间的推移会失去效力。它们还杀死非害虫物种，危及消费者和农业工人的健康，从而导致附带损害。生态学家认为，清除害虫的大部分工作实际上是由这些害虫的捕食者和寄生虫完成的，但其影响尚未得到充分研究。一项评论发现，在研究景观复杂性对害虫天敌影响的研究中，有74％的研究中，复杂性越大，抑制害虫的生物的作用就越大。一项实验研究发现，引入豌豆蚜虫（一种重要的紫花苜蓿害虫）的多个敌人可以显著提高紫花苜蓿的产量。这项研究通过各种害虫是否比一种单一害虫更有效的控制问题表明了景观多样性的重要性；结果表明情况确实如此。害虫敌人丧失多样性将不可避免地使种植食物变得更加困难和昂贵。

野生食物来源

除了种植农作物和饲养动物作为食物外，人类还从野生种群（主要是鱼类）那里获得食物资源。对于大约10亿人来说，水生资源是动物蛋白的主要来源。但是自1990年以来，全球鱼类产量有所下降。尽管付出了相当大的努力，但地球上很少有渔业是以可持续发展为目的进行管理的。

渔业灭绝很少导致捕捞物种的完全灭绝，而是导致海洋生态系统的彻底重组，在这种生态系统中，占主导地位的物种被过度捕捞，以至于在生态学上成为次要的参与者。除了人类失去食物来源外，这些变化还以难以或无法预测的方式影响许多其他物种。渔业的崩溃对从事渔业工作的当地人口产生了巨大而长期的影响。此外，廉价的蛋白质来源流失给无力替代的人群，将增加生活成本，并以其他方式限制社会。总的来说，随着大型鱼种被捕到灭绝，从渔业中捕获的鱼已转移到较小的鱼种。最终结果显然可能是失去作为食物来源的水生系统。

心理和道德价值

最后，有人认为，生活在生物多样性的世界中，人类在心理上受益。这个想法的主要支持者是昆虫学家 E. O. Wilson。他认为，人类进化史使我们适应了在自然环境中生活，建筑环境会产生影响人类健康和福祉的压力。对自然景观的心理再生益处进行了大量研究，表明该假设可能有些道理。此外，有一种道德论点认为，人类有责任尽可能减少对其他物种造成的伤害。

摘要

人类使用许多最初发现或衍生自活生物体的化合物作为药物：次生植物化合物、动物毒素以及细菌和真菌产生的抗生素。预计在自然界中会发现更多的药物。生物多样性的丧失将影响人类可用药物的数量。

作物多样性是粮食安全的必要条件，但这种多样性正在消失。农作物野生亲缘物流失也威胁到育种者创造新品种的能力。生态系统提供支持人类农业的生态系统服务：授粉、养分循环、害虫防治以及土壤发育和维护。生物多样性的丧失威胁着这些生态系统服务，并有可能使粮食生产更加昂贵或不可能。野生食物来源主要是水生的，但很少有人为了可持续性而进行管理。当灭绝发生时，渔业向人类提供蛋白质的能力受到威胁。

生物多样性可能为人类提供重要的心理益处。此外，还有维护生物多样性的道德论据。

艺术联系

图 $\PageIndex{2}$ : The Svalbard Global Seed Vault is located on Spitsbergen island in Norway, which has an arctic climate. Why might an arctic climate be good for seed storage?

Answer: The ground is permanently frozen so the seeds will keep even if the electricity fails.

Glossary

secondary plant compound: compound produced as byproducts of plant metabolic processes that is usually toxic, but is sequestered by the plant to defend against herbivores