动物的多样性

动物的多样性
动物的多样性

动物的多样性
动物多样性

动物是生物界的一个重要组成部分.在各国科学家关心全球的生物多样性问题时,我国的动物学家对本国动物多样性受到的破坏和威胁同样深为关切.许多有识之士已认识到：现生生物的多样性及其分布格局是亿万年生物进化历史形成的.众多的现生动物不依赖于人类已生存了数千万或数亿年,而人类若一旦失去这些动物却难以生存.因而,保护动物的多样性是为人类自身的生存的一项刻不容缓的工作.以下我们从生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性三个角度作一介绍,这三方面是紧密相关的.
生态系统多样性
生态系统是特定生态空间中所有生物及其生活环境间在物质循环和能量流动过程中所形成的统一整体.我国地域辽阔,地处寒温带、温带、暖温带、亚热带和热带.从东南沿海到西北内陆,又有湿润、半湿润、半干旱和干旱不同的地区.在动物地理学上跨越古北界和东洋界两大界.第四纪以来,由于北半球冰期的发生和青藏高原的隆起,使我国的自然分带有所增加.更因地形复杂而增加了我国生态系统的复杂性.据初步统计,我国的森林生态系统就有16个大类,约185类生态系统,还有4大类草原、7大类荒漠,以及高山植被等约460类生态系统.这样规模的生态系统的多样性是其他国家难以比拟的,是我国的一项宝贵财富.可惜由于人口增长的巨大压力,经济发展造成环境的改变和污染,以及主观认识的不足,各类生态系统遭到严重的破坏.不但造成气候恶化、土壤侵蚀、江河泛滥等恶果,而首当其冲的是其中许多动物物种遭到灭绝或濒临灭绝的厄运.以鱼类为例,如黄河鲤鱼、松江鲈鱼、大理弓鱼、庐山石鱼和兴凯湖白鱼都是我国名贵的水产品,它们或为一个种,或为一个地方种群,都生活在一个特定的生态系统中.一些特殊生态系统的破坏必然会造成一些特有种属的灭绝.如云南石屏县境内的异龙湖原先草茂鱼肥,历史上盛产鲤鱼和白鱼,还有一特有种为异龙中鲤Cyprinus yilongen-sis.但50年代以来,先后在该湖挖河发电、放水造田,以及后来的全湖持续干涸等,异龙中鲤从此再未发现过.又如生存在云南洱海的20余种鱼类中有7个名贵特有种和3个云南特有鲤鱼的亚种.近30年来,由于水位下降、产卵场破坏、过度捕捞和不合理放养等原因,这10个种或亚种均处于濒危状态.洱海作为一个特殊的淡水湖泊生态系统也将消失.
反之,在一个经过长期进化而达到相对平衡的生态系统中,一个物种的缺失,或一个物种的加入都可能改变生态系统的结构和功能.生活在欧洲和我国额尔齐斯河水系的河鲈Percafluviatilis,被作为一种经济肉食鱼类引入新疆的博斯腾湖后,由于该湖中没有其他凶猛鱼类对其种群的抑制而大量繁殖并掠食其他鱼类,导致该湖特有的名贵鱼类新疆大头鱼(扁吻鱼)Aspiorynchus laticeps和原来在湖中生活的某些其他鱼类的绝迹,而河鲈本身也由于数量过多、食物不足而个体变小,失去了原有的经济价值.这种不适当引入造成严重恶果的情况还见于云南的滇池和川滇交界的泸沽湖.
淡水生态系统比较封闭,我国淡水鱼的研究记录又相对地比较完整,所以上面几个例子容易说明存在的问题.其实,海洋生态系统(包括珊瑚礁和海岸的红树林)和陆地生态系统同样如此.海产鱼类的过度捕捞已经造成大黄鱼、小黄鱼和带鱼产量的锐减.珊瑚礁、红树林的破坏不但使岛屿或堤岸失去保护的屏障,而且使生活其间的大量鱼、虾、蟹、贝类等动物失去栖息场所,其中的特有种必将灭绝.原始森林的消失或林区被切割缩小成孤岛状分布,亦必然使大批物种消亡.自然保护区的森林如果不保护落叶层,实际上也不是保护一个完整的生态系统.在农业中,一种害虫的防治或从外地(或外国)侵入,一种天敌的引进,都应考虑到生态系统的结构和功能可能发生的变化及其后果.对自然或环境的大规模改造尤其应该从保护动物多样性的角度加以论证.
物种多样性
物种是生命存在的基本形式,也是生态系统中生物群落组成的基本单元,因此群落的物种多样性是生态系统结构和功能的决定因素.
可是目前世界上究竟有多少物种众说不一.不同的研究者估计数差距甚大,在180万到3000万种之间,已描述的种统计在140～170万种之间,其中动物的种类约占90％以上.笔者比较保守的估计,我国动物的种类可能为昆虫15万种,其他无脊椎动物3.5万种,脊椎动物已知的5139种(兽类499种,鸟类1186种,爬行类380种,两栖类270种,鱼类2804种).在第四纪冰川期,东亚冰川活动较弱,而且生物可随着冰川的前进而向南退却,与欧洲、北美洲的生物无路可退的情况截然不同.因而东亚不但物种丰富,而且保存了许多古老的种类.在脊椎动物中如大家熟悉的大熊猫Ailuropoda mela-noleuca、扭角羚Budorcas taxicolor和扬子鳄Alliga-tor sinensis.无脊椎动物中,如蛛形纲蜘蛛目中的节板蛛科 Liphistiidae,是现生105科蜘蛛中最原始的一科,已知仅2属约40种,仅分布于东亚.这类蜘蛛在土中打洞穴居,洞口有活盖,夜间把洞盖打开一条缝,发现有昆虫路过,跃出捕回洞中享用.这类蜘蛛腹部背面尚保留分节的背板,纺器位于腹部的中部.从形态到行为可以说与3亿年前的蜘蛛祖先相同,是很有学术价值的类别.此外,我国有一些地区如西南的横断山区,是现代许多生物的分化与分布中心.
由上述可见,我国的动物多样性不仅在于总体上我国动物种类数约占全世界动物种类的十分之一左右,还在于有许多特有种,而且有的类群种类远远大于这一比例.如昆虫中最原始的原尾目全球已知400多种,我国则有120种,占全世界的近1/3.名贵蝴蝶绢蝶科Parnassidae世界记载53种,我国34种,占61％；其中绢蝶属Parnassius全球记载37种,我国27种,占73％.所以世界昆虫学家称中国为绢蝶王国.我国现生800余种淡水鱼类中,约有90％为我国或东亚所特有.但除脊椎动物外,目前对我国动物的家底尚不清楚.以昆虫而论,迄今记述不到4万种,仅占估计数15万种的约1/4.无脊椎动物(包括昆虫)中有许多类群尚无人进行研究.1988年世界自然和自然资源保护联盟红皮名录的1006种受威胁昆虫中,美国有493种,而中国大陆仅有10种.我国国家重点保护野生动物名录中,脊椎动物列出232个分类阶元(大部分为种,少数列出目、科或属的所有种),而无脊椎动物仅列出1个属(所有种)及24个种的保护名单.假定无脊椎动物种类数为脊椎动物的40倍,无脊椎动物保护名单应比现在的大400倍,即达到一万种才接近实际情况.这表明大多数无脊椎动物(包括昆虫)可能在发现和记述之前已消声匿迹.幸而我们对脊椎动物已有较好的研究,知道云南的异龙中鲤和银白鱼Anabar-illus alburnops等已经绝灭外,还知道白鲟Psephu-rus gladius、中华鲟Acipenser sinensis、鲥鱼Macrura-reevesi、虎嘉鱼Hucho bleekeri、胭脂鱼Myxocypri-nus asiaticus和白暨豚Lipotes exillifer等具有较重要科学意义和经济价值的种类濒于灭绝,从而采取了必要的挽救措施.
为保护物种多样性,许多科学家再度提出在某些生物灭绝前应摸清种类.尤其对尚未研究的类群或某些被忽视的栖息地,如土壤、珊瑚礁、红树林和森林林冠等的动物种类应调查清楚.人类已进入科学突飞猛进的时代.现在从四万年前灭绝的猛犸冷冻肌肉中,甚至从估计2600万年前埋于琥珀里面的昆虫中可以提DNA.即使现在没有足够的人力一一予以鉴定,但只要保存了标本,或许对子孙后代有不可估量的用途.对于已知的濒危种,则要进一步研究其分布、种群数量、栖息地、生物学及威胁存活的主要因素,提出有关的保护措施.
栖息地保护无疑是保护物种的根本手段.应该指出的是,对于某些小型无脊椎动物来说,即使一个小范围的生态系统(如一个池塘或一小片树林)的保护有时也有重要的意义.随着对有科学价值的种类认识的加深,及全民保护动物意识的加强,这一问题今后必将越来越引起公众的注意.
除了从保护生态系统的角度做好物种的保护工作以外,禁止滥捕和非法出口始终是保护物种中首要解决的问题.仅1987年上半年由中国非法走私日本的麝香达700多公斤,粗略估计需14万头麝.1988年某大城市消耗熊掌1972公斤,需480头熊.自1983年以来,被抢救的大熊猫不及被偷猎的多.多年来,不加控制地猎杀黄羊、狍、麂、岩羊等有蹄类动物,使原来的常见种沦为稀有种.某些公司要求出口数以万计的蟒蛇皮及大批眼镜蛇和眼镜王蛇.有的要求出口成吨的珊瑚,而珊瑚礁的破坏使大批海洋生物的生存受到威胁.而某些海洋生物可能为解救人类心脏病或癌症的关键药物.
遗传多样性
每一物种都是一个独特的基因库.可以说,物种多样性中包括遗传多样性.但遗传多样性又远远超过物种多样性的范围.每一物种均由许多个体组成,除了孤雌生殖和一卵双生子以外,没有两个个体的基因组是完全相同的.种下可能有亚种的分化,或由许多地理或生态种群所组成,家养动物包含有众多的品种和类型.因此,许多物种实际上包含成百、甚至上千个不同的遗传类型.例如,花鳅的同一亚种 Cobitis eaenia taenia中存在2n=50,75,86,94等4种染色体数目.昆明动物所发现云南文山、昭觉、瑞丽和迪庆四个地区牛的血红蛋白有6种基因型,运铁蛋白共有9种不同的基因型,显示了丰富的遗传多样性.分子水平上的遗传多样性引人注目,如在珠星雅罗鱼 Leuciscus hakonensis的三个地方种群中存在着12种不同型的线粒体DNA结构.
遗传多样性是生命进化和适应的基础,种内遗传多样性愈丰富,物种对环境变化的适应能力愈大.遗传的均一性威胁种群或物种的生存已是明显的事实.分布于非洲几个狭谷地带的猎豹Acinonyx jubatus的种群在遗传上是高度一致的.这导致猎豹在适应、繁殖和对疾病抵抗力的低下,濒临灭绝的危险.
野生动物栖息地如森林由于分隔缩小而碎片化,兴修水利造成的江湖隔离,导致物种的近亲繁殖,遗传多样性缩小.由于引进外来品种,许多古老的土著优良品种受排挤趋于灭绝.如我国优良的九斤黄鸡、定县猪,特有的小型猪种五指山猪,海南岛峰牛、上海荡脚牛等或灭绝,或已难找到.来自一些发达国家、有限地区的有限的基因正在侵蚀取代我国数千年历史积累起来的丰富多彩的禽畜遗传多样性.我们理应对我国古老品种的遗传多样性及其特点进行系统的评估,并采取保护的措施.种群遗传多样性研究的深入也使人们提出养殖中的一些问题.如青、草、鲢、鳙四大家鱼人工繁殖成功,摆脱了依靠天然捞苗的被动局面,推动了淡水养鱼业的发展.但长期的近亲繁殖导致子代遗传质量的下降,性成熟提早,平均体重下降,鱼苗畸形率和鱼病发病率上升.又如杂交鲤在大湖内放养或由池塘逃逸,导致鲤鱼天然基因库的破坏.鲤鱼的自然地方种群,包括黄河鲤鱼等名贵品种资源都在逐步消失.
遗传多样性的保存除了包含在生态系统和物种多样性的保存中以外,更注意采用一系列新方法和新技术,诸如精子(或配子)和胚胎的冻存,人工授精和胚胎移植等.中国科学院上海细胞生物所和昆明动物所均建有颇具规模的细胞库.昆明动物所利用西南地区动物种类繁多和资源丰富的特点,侧重从动物遗传(种质)资源的保存和利用角度建立的野生动物细胞库,迄今已保存170余种,其中不少是我国特有的珍稀或濒危动物,如滇金丝猴等.随着细胞生物学和发育生物学的发展,有朝一日我们将最终揭示细胞分化和个体发育的奥秘,通过细胞培养或核移植一类技术,我们的后代可以从细胞库中再建当时地球已灭绝的动物.现代细胞库也就是一个密集的基因库.不仅冻存的细胞可以“苏醒”,细胞或冻存组织中的DNA即冻存的基因也同样有可能“苏醒”.所以,有人形象地比喻细胞库是保存动物遗传多样性的“诺亚方舟”.