Skip to main content
Global

9.4: 生物多样性模式

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    173197

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    生物多样性在地球上的分布并不均匀。 例如，在20世纪80年代和1990年代引入入侵的尼罗河鲈鱼导致大规模灭绝之前，非洲的维多利亚湖（图\(\PageIndex{a}\)）包含了来自一个名为慈鲷的鱼类家族的近500种物种。 （请注意，此数字不包括其他鱼类科的物种。） 休伦湖是北美五大湖中的第二大湖，约有79种鱼类，所有这些鱼类都存在于北美的许多其他湖泊中。 维多利亚湖和休伦湖的多样性差异的原因是什么？ 维多利亚湖是热带湖泊，休伦湖是温带湖泊。 目前的休伦湖只有大约7,000年的历史，而目前的维多利亚湖大约有15,000年的历史。 这两个因素，纬度和年龄，是生物地理学家为解释地球生物多样性模式而提出的几个假设中的两个。

    卫星图像显示了一个被绿地环绕的蓝色大湖。
    图\(\PageIndex{a}\)：如这张卫星图像所示，非洲的维多利亚湖是地球上最不寻常的进化发现之一的所在地，也是毁灭性生物多样性丧失的牺牲品。 （来源：使用 NASA World Wind 软件修改了 Rishabh Tatiraju 的作品）

    生物地理学是对过去和现在世界物种分布情况的研究。 生物地理学家的工作对于了解我们的物理环境、环境如何影响物种以及环境变化如何影响物种的分布至关重要。 生物地理学有三个主要子领域：生态生物地理学、历史生物地理学（称为古生物地理学）和保护生物地理学。 生态生物地理学研究当前影响动植物分布的因素。 顾名思义，历史生物地理学研究的是物种过去的分布。 另一方面，保护生物地理学侧重于根据已知的历史和当前生态信息保护和恢复物种。

    热带地区具有很高的生物多样性

    观察到的最古老的生态模式之一是，生物多样性通常会随着纬度的下降而增加。 换句话说，最大的物种丰富度出现在赤道附近，而最低的物种丰富度出现在两极附近（图\(\PageIndex{b}\)）。

    世界地图上不同区域的两栖动物物种数量。 通常，在更温暖、更潮湿的气候中发现了更多的两栖动物物种。
    图\(\PageIndex{b}\)：这张地图显示了全球两栖动物物种的数量，并显示了低纬度地区生物多样性增加的趋势。 在大多数分类组中观察到类似的模式。 在南美洲的亚马逊地区和非洲部分地区发现的物种数量最多，为61-144。 在南美和非洲其他地区以及美国东部和东南亚发现了21至60种物种。 世界其他地区有1到20种两栖动物物种，最少的物种出现在北纬和南纬地区。

    目前尚不清楚为什么生物多样性在离赤道更近的地方会增加，但假设包括热带地区与温带地区相比，温带地区的生态系统年龄更长，在上一个冰河时代，温带地区基本上没有生命或严重贫困。 年龄越大，为物种形成提供了更多的时间，物种形成是创造新物种的进化过程。 另一个可能的解释是热带地区从太阳获得的能量越大，但科学家们无法解释更多的能量输入如何转化为更多的物种。 热带生态系统的复杂性可能会增加栖息地的复杂性，从而促进物种形成，从而提供更多的生态利基（见社区章节）。 最后，人们认为热带地区比温带地区更稳定，温带地区气候明显，季节性日长。 热带生态系统的稳定可能会促进物种形成。 不管机制如何，热带地区的生物多样性确实最大。 还有大量的特有物种。

    生物多样性热点

    1988 年，英国环保主义者诺曼·迈尔斯（Norman Myers）提出了一个保护概念，以确定物种丰富且面临重大物种流失风险的地理区域：生物多样性热点。 热点的最初标准包括存在1500种或更多的特有植物物种以及70％的受人类活动干扰的地区。 仅在一个@@ 地方发现了特有物种。 例如，在维多利亚湖发现的所有慈鲷物种都只出现在那里。 蓝鸟是北美特有的，而巴顿斯普林斯火蜥蜴则是德克萨斯州奥斯汀某一春天口的特有物种。 分布高度受限的特有物种，例如巴顿斯普林斯火蜥蜴，特别容易灭绝。 如果一个地区的广泛物种的数量减少，则来自另一个地区的个体可能能够在第一个地点重新定居，但对于特有物种来说，这是不可能的。 特有物种在偏远地区特别常见，例如山顶或岛屿。 在面积大、远离大陆的岛屿上特别容易出现特有主义。 识别生物多样性热点有助于保护工作，这是一种保护分类。 通过保护热点，政府能够保护更多的物种。 现在有34个生物多样性热点（图\(\PageIndex{c}\)）包含大量特有物种，其中包括地球上一半的特有植物。

    世界地图上标明了生物多样性热点。 大多数热点发生在沿海地区和岛屿上。
    图\(\PageIndex{c}\)：国际保护组织已经确定了34个生物多样性热点，这些热点仅覆盖了地球表面的2.3％，但它们是42％的陆地脊椎动物物种和世界50％的植物所特有的。 热点以红色、紫色、黄色或橙色阴影。 例子包括加利福尼亚植物区系省、热带安第斯山脉、地中海基地、弗洛里斯特角省和波利尼西亚-密克罗尼西亚。

    南非的生物多样性热点

    在南非发现了丰富的物种多样性。 南非的陆地表面约为14.8万平方公里（约57,000平方英里），约占地球总表面的1％，占世界已知鸟类、鱼类和植物物种总数的10％，占世界哺乳动物和爬行动物种的6％。

    这种自然财富受到人口增长及其对环境日益增长的需求的威胁。 卡鲁（图\(\PageIndex{d}\)）和海角是南非的生物多样性热点。 南非有各种各样的气候条件和许多不同的景观，创造了各种各样的生态壁垒，可以促进物种多样性。 这些不同的景观产生了生物群落，使各种各样的生命得以生存。

    The Karoo是一幅南非地图，横跨该国南部和中部的大部分地区。
    图\(\PageIndex{d}\)：南非地图，描绘了卡鲁，这是一个干燥的地区，夏季炎热，冬季寒冷。 图片由（WT-Shared）NJR ZA 在 wts wikivoyage（CC-BY-SA）上拍摄。

    南非有超过20,300种开花植物（图\(\PageIndex{e}\)）。 世界上六个最重要的植物生长区域之一是西开普省。 2,000种受威胁植物中的大多数都存在于西南开普省的 fynbos 中（图\(\PageIndex{f}\)）。

    带有尖叶的多肉灌木、紫色的花朵和其他生长在裸露的土壤中的植物
    图\(\PageIndex{e}\)：南非东开普省 Willowmore 附近的 Karoo 植被。 图片由温弗里德·布鲁恩肯（CC-BY-SA）提供。
    一朵红花的特写镜头，周围环绕着椭圆形树叶，俯瞰各种植被
    图\(\PageIndex{f}\)：南非西开普省 fynbos 的植被。 图片由约阿希姆·胡伯拍摄（CC-BY-SA）。

    南非有 243 种哺乳动物。 在南非的17种受威胁物种中，有黑犀牛、穿山甲和巨型金鼹鼠。 蓝羚羊和 quagga（人物\(\PageIndex{g}\)）已经灭绝了。 在 800 多种鸟类中，有 26 种受到威胁，包括企鹅、秃鹰角、武鹰（图\(\PageIndex{h}\)）和海角鹦鹉。 该地区共有370种爬行动物和两栖动物，其中21种受到威胁。 其中六个濒临灭绝。 在南非的220种淡水鱼中，有21种受到威胁。 海洋鱼类有 2,000 多种物种。 尽管许多昆虫种类仍未确定，但已知有80,000只昆虫存在。

    quagga 的黑白图像，它有像斑马一样的条纹，但条纹在稀有动物附近会消失
    图\(\PageIndex{g}\)：现已灭绝的 quagg a（Equus quagga quagga）从技术上讲是平原斑马的亚种。 图片由斯坦福伍兹提供（公共领域）。
    一只武术鹰在光秃秃的树上张贴。它有黑色的头和翅膀、钩状的喙和带有斑点的白色胸部。
    图\(\PageIndex{h}\)：武鹰（Polemaetus bellicosus）是在南非发现的受威胁鸟类之一。 图片由查尔斯 ·J· 夏普（CC-BY-SA）拍摄。

    由 Siyavula (CC- BY) 生命科学 10 级《生物多样性和生物群落》中的 Melissa Ha 修改

    时空异质性促进生物多样性

    环境异质性是指某个区域缺乏均匀性。 空间异质区域由较小的区域组成，这些区域具有对比鲜明的植被、水和养分的可用性、土壤和岩石或其他特征。 在时间异质的地区，条件会随着时间的推移而波动。 异质性通过增加生态壁垒的数量来促进物种的丰富性，因此，异质区域是保护生物多样性的优先事项。 有些地区比其他地区更加异质化。 例如，湿地由许多微生境组成，这些微生境的土壤类型和水资源供应各不相同，水位随季节而变化。 其他地区，例如美国中西部的温带草原，相对同质（统一）。 正如可以在各种尺度上评估生物多样性一样，异质性可以大规模（例如在整个生物群落内）或小规模（例如在单个草地内）进行测量。

    归因

    由 Melissa Ha 从以下来源修改：