環(huán)境科學(xué)導(dǎo)論第6章全球環(huán)境問題

第六章

全球環(huán)境問題全球變化與全球環(huán)境問題的概念框架全球環(huán)境問題全球氣候變化溫室氣體與全球變暖臭氧層破壞紫外輻射增加酸雨的危害生態(tài)系統(tǒng)和生物多樣性喪失熱帶雨林的減少濕地減少土地荒漠化有害物種的越境入侵野生生物種減少污染物和廢棄物越界遷移大氣污染土壤污染水體污染海洋污染全球變化生物圈格局和功能的變化土地利用/覆被生物物種生態(tài)系統(tǒng)的退化大氣-氣候系統(tǒng)的變化大氣系統(tǒng)組成氣候形成過程地球生態(tài)系統(tǒng)過程的變化地表能量平衡地球生物化學(xué)循環(huán)全球水循環(huán)全球碳循環(huán)人口大爆炸農(nóng)村城市化產(chǎn)業(yè)工業(yè)化經(jīng)濟(jì)一體化

第一節(jié)全球氣候變化

溫室效應(yīng)：大氣層中的CO2、CH4、N2O、O3、氟氯烴等氣體能夠反射和吸收從地面反射的長波光，阻擋地面的熱量向宇宙擴(kuò)散，相當(dāng)于地球和外層空間之間的一個(gè)絕熱層。大氣中以上氣體對(duì)地球長波輻射的反射和吸收作用使近地面熱量得以保持，從而導(dǎo)致全球氣溫保持在一定的溫度范圍的現(xiàn)象被稱為“溫室效應(yīng)”.

這些氣體被稱為溫室氣體。如果沒有溫室效應(yīng)，現(xiàn)在地球上平均溫度將降低40℃，即從現(xiàn)在的零上15℃降至零下25℃。

氣候變暖

RapidlyrisingatmosphericCO2concentrationduetofossilfuelburning&land-usechange

全球氣候變化

全球氣候變化→一系列的環(huán)境問題，例如：冰雪融化、海平上升、極端天氣時(shí)常出現(xiàn)、洪災(zāi)發(fā)生、生物多樣性的變化等………….

溫室效應(yīng)加劇現(xiàn)已成為一個(gè)受到普遍關(guān)注的全球性環(huán)境問題，主要原因?yàn)椋海?）人類工業(yè)化過程中對(duì)于化石能源的大量使用，造成大氣中溫室氣體的濃度以極快的速度增長，使得溫室效應(yīng)不斷強(qiáng)化。（2）人類對(duì)于森林大面積砍伐，造成全球森林面積銳減，特別是熱帶雨林大面積被破壞，使得地球上的最大的吸收CO2的“匯”（sink）的功能大大減弱。

以上2個(gè)原因疊加在一起，促使了溫室效應(yīng)加劇以及隨之而來的全球氣候變化。

溫室氣體的種類和貢獻(xiàn)率主要有CO2、CH4、N2O、O3、氟氯烴類。據(jù)估測，全球每年排出的

CO2約60億噸，對(duì)氣候變暖的貢獻(xiàn)率為54%

CH4排放量5.5億噸，貢獻(xiàn)率為15%N2O排放量為3000萬噸，貢獻(xiàn)率為7%

氟氯烴類排放量為50萬噸，貢獻(xiàn)率為24%

溫室氣體增加的速度非?？臁８鶕?jù)極地冰心氣泡中二氧化碳濃度的測量：CO2濃度在工業(yè)革命前為280mg/kg，1958年為315mg/kg，1990年為353mg/kg，1993年增加至357mg/kg。目前正以每年0.5%的速度遞增。估計(jì)到2030年可達(dá)到450mg/kg，到21世紀(jì)后期可達(dá)560mg/kg。其他溫室氣體也有增加的趨勢(shì)。

為了評(píng)價(jià)各種溫室氣體對(duì)氣候變化影響的相對(duì)能力，人們采用了一個(gè)被稱為“全球變暖潛勢(shì)”(globalwarmingpotential，GWP)的參數(shù)。

某種溫室氣體的全球變暖潛勢(shì)的計(jì)算公式為：

非CO2溫室氣體的數(shù)量盡管遠(yuǎn)低于CO2，但它們的增溫效果遠(yuǎn)比CO2強(qiáng)。

CH4的增溫效應(yīng)為CO2的20-40倍；

N2O是CO2的100倍；

O3是CO2的1000倍；氟氯烴類是CO2的10000倍。

溫室氣體的主要來源1）CO2：主要是礦物燃料燃燒和森林大面積砍伐形成多余的碳。2）甲烷：大氣中含量最高的有機(jī)氣體，主要來源是沼澤、稻田、牲畜反芻。稻田是甲烷的重要來源，世界上90%的稻田在亞洲。3）N2O：是大氣中占第三位的溫室氣體。由于人類活動(dòng)導(dǎo)致N2O一直呈增加狀態(tài)。主要來自土壤，需氧土壤反硝化作用是向大氣排放N2O的主要來源，其次，廢棄物燃燒和污水處理過程中會(huì)形成N2O。4）氟氯烴類：其中最重要的是一氟三氯甲烷（CFC-11）和二氟二氯甲烷（CFC-12）。無自然源，全是人為源。

復(fù)雜有機(jī)物(Complexorganics)發(fā)酵細(xì)菌(Fermentativebacteria)單體（Monomers）脂肪酸；酒精（Fattyacids；Alcohols）綜合營養(yǎng)型菌種(Syhtrophic)二氧化碳(CO2)專性產(chǎn)醋酸菌(Homoacetogens)氫(H2)醋酸(CH3COOH)產(chǎn)甲烷菌(Methanogens)甲烷(Methane)CH4是在土壤中有機(jī)物厭氧分解的過程中產(chǎn)生的。土壤中多種細(xì)菌形成一個(gè)復(fù)雜的食物網(wǎng)，對(duì)有機(jī)底物進(jìn)行厭氧分解，最后一步是由產(chǎn)甲烷菌完成，最終產(chǎn)生CH4

。

甲烷產(chǎn)生的主要途徑（1）二氧化碳的氫還原：直接利用CO2

作為電子受體而生成。（2）醋酸發(fā)酵：利用低分子量的有機(jī)化合物（醋酸）發(fā)酵生成。

C6H12O6+2H2O=2CH3COOH+2CO2+4H2

CH3COOH+4H2=2CH4+2H2OCO2+4H2=CH4+2H2O

甲烷產(chǎn)生的基質(zhì)競爭性基質(zhì)：H2和HAc,H2和CO2非競爭性基質(zhì)：甲醇、甲胺、甲硫氨酸等。

非競爭性基質(zhì)尤其是甲醇和甲基銨對(duì)濱海河口濕地產(chǎn)甲烷生物來說是非常重要的，因?yàn)樗鼈儽涣蛩猁}還原菌利用率非常低。甲醇可以通過細(xì)菌降解木質(zhì)素或膠質(zhì)進(jìn)入?yún)捬跏澄镦?，甲銨可以通過諸如膽堿和甘氨甜菜堿的分解產(chǎn)生；海洋動(dòng)物代謝物和排泄物經(jīng)細(xì)菌降解可產(chǎn)生三甲胺。

非競爭性基質(zhì)：甲醇、甲基胺、甲硫氨酸、甲硫醇

4CH3OH→3CH4+CO2+2H2O4(CH3)3N+6H2O→9CH4+3CO2+4NH4+

甲烷的產(chǎn)生、氧化與排放

甲烷的排放途徑實(shí)驗(yàn)方法島津氣相色譜儀CN元素分析儀蘆葦和互花米草植物體甲烷傳輸氣體取樣裝置采用自己設(shè)計(jì)的懸箱法對(duì)互花米草和蘆葦單株傳輸能力進(jìn)行氣體采樣。

閩江口鱔魚灘3個(gè)沼澤濕地

漲潮前甲烷氣體排放通量的月動(dòng)態(tài)

互花米草入侵顯著地增加了被入侵咸草濕地甲烷排放通量

分子生態(tài)學(xué)手段近十年來,分子生物學(xué)手段的應(yīng)用使得濕地土壤產(chǎn)甲烷菌種類的識(shí)別成為可能，這些方法包括PCR限制性片段長度多態(tài)性以及PCR末端限制性片段長度多態(tài)性法（PCR-RFLP/T-RFLP法）等，以上新工具的應(yīng)用,可更快、更準(zhǔn)確地辨識(shí)濕地土壤中產(chǎn)甲烷菌的種類和群落結(jié)構(gòu)。研究表明，目前存在著3種不同大類的產(chǎn)甲烷菌，分別是氫營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌、乙酸營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌和甲基營養(yǎng)型產(chǎn)甲烷菌。

產(chǎn)甲烷菌是一類能夠?qū)o機(jī)或有機(jī)化合物厭氧發(fā)酵轉(zhuǎn)化成甲烷和二氧化碳的古細(xì)菌，產(chǎn)甲烷菌在生物界中屬于原核生物中的細(xì)菌。產(chǎn)甲烷菌的形態(tài)有球形、桿形、螺旋狀和八疊球狀等多種形態(tài)，但它們分解利用物質(zhì)的最終產(chǎn)物都是甲烷和二氧化碳。高溫低溫

甲烷產(chǎn)生：高低

八疊球菌

甲烷毛菌

青藏高原濕地產(chǎn)甲烷優(yōu)勢(shì)菌是ZC-1cluster，屬于Methanosarcinales（甲烷八疊球菌），是典型利用乙酸產(chǎn)甲烷的產(chǎn)甲烷菌，適應(yīng)于低溫條件。

閩江口蘆葦濕地土壤產(chǎn)甲烷菌可以聚成3大類群：甲烷桿菌目、甲烷微菌目和甲烷八疊球菌目3大類，其中包括甲烷繩菌屬、甲烷螺菌屬、甲烷盤菌屬、甲烷囊菌屬、甲烷桿菌屬和甲烷八疊球菌屬等7個(gè)屬。

甲烷氧化菌的形態(tài)typeⅡtypeⅠⅠ型Ⅱ和型甲烷氧化菌的形態(tài)

應(yīng)用rRNA探針標(biāo)記法，原位辨識(shí)出的產(chǎn)甲烷菌（紅色的）和硫酸鹽還原菌（綠色的）的復(fù)合體C：20-30cmA：0-10cmB：10-20cm深度依靠的3種不同植被帶產(chǎn)甲烷菌菌屬的垂直分布同一植被帶不同土壤深度產(chǎn)甲烷菌的分布呈現(xiàn)出垂直變化的特征。閩江河口濕地3種不同植被帶土壤(0-30cm)

產(chǎn)甲烷菌具體菌屬蘆葦(7個(gè)屬)

短葉茳芏(8個(gè)屬)互花米草(8個(gè)屬)共有屬M(fèi)ethanoregula甲烷繩菌屬（Methanolinea）甲烷囊菌屬（Methanoculleus）甲烷桿菌屬（Methanobacterium）甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）Methanoregula甲烷繩菌屬（Methanolinea）甲烷囊菌屬（Methanoculleus）甲烷桿菌屬（Methanobacterium）甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）甲烷葉菌屬(Methanolobus）Methanoregula甲烷繩菌屬（Methanolinea）甲烷囊菌屬（Methanoculleus）甲烷桿菌屬（Methanobacterium）甲烷八疊球菌屬（Methanosarcina）甲烷葉菌屬(Methanolobus)特有屬甲烷螺菌屬(Methanospirillum）甲烷盤菌屬(Methanoplanus）甲烷球菌屬(Methanococcus）甲烷食甲基菌屬(Methanomethylovorans）甲烷泡菌屬(Methanofollis)產(chǎn)甲烷菌屬(Methanogenium)

Methanocella不同植被帶產(chǎn)甲烷菌菌屬具有相似性，又具有一些特殊性。NH3volatilisationdepositionN-Fert.NfixationSoilOrganicMatterresiduemineralisationNH4+NO,N2ON2leachingdenitrificationimmobilisationNuptakeNuptakeNadditionNlossheterotrophicnitrificationnitrificationNO2-NO3-NO2-Ntransformation氮循環(huán)N2O排放的管道漏氣模型Hole-in-thepipe(FirestoneandDavidson,1989)NH4+NO3-N2N2O硝化作用反硝化作用

土壤中氮素轉(zhuǎn)化氮的礦化:為一系列的生物化學(xué)轉(zhuǎn)化過程，它將高分子的含氮有機(jī)物中的氮轉(zhuǎn)化為氨態(tài)氮，同時(shí)，有機(jī)物也隨之分解。這一反應(yīng)在有氧和厭氧環(huán)境中都可發(fā)生。也稱為氨化作用。硝化作用:

有機(jī)物經(jīng)過礦化作用產(chǎn)生的氨態(tài)氮可以繼續(xù)被土壤的硝化細(xì)菌的硝化作用所氧化，形成亞硝酸根離子和硝酸根離子，此外，硝化作用也可發(fā)生在有充分氧氣供應(yīng)的植物根際周圍。反硝化作用：在土壤一定深度的相對(duì)厭氧環(huán)境下，微生物以硝酸鹽為終端電子受體發(fā)生反應(yīng)，最終產(chǎn)生氧化亞氮和分子氮，并排放到大氣環(huán)境。

全球變暖帶來的環(huán)境危害1）海平面上升：海洋上層海水升溫膨脹和極地冰川融化導(dǎo)致的海平面上升，將使得沿海低地受淹、海岸線和灘涂侵蝕加快以及沿海肥沃耕地消失等直接的后果。2）氣候帶移動(dòng)：包括溫度帶和降水帶的移動(dòng)。如果氣候帶在下一個(gè)50年內(nèi)向極地移動(dòng)數(shù)百公里，那么地球1/3的森林生態(tài)系統(tǒng)將發(fā)生變化；如果全球變暖的速度太快以至于植物無法及時(shí)適應(yīng)，森林將遭到嚴(yán)重破壞，物種滅絕問題將更加惡化。3）對(duì)農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的影響：

有利影響：全年生長期延長，熱帶、亞熱帶的經(jīng)濟(jì)作物將北移，有利于一年多熟制。

不利影響：雖然CO2濃度增加，能提高作物光合作用效率、降低呼吸作用、減少水分消耗等，使作物產(chǎn)量增加，但作物的質(zhì)量（蛋白質(zhì)含量）下降；溫度升高還會(huì)加劇干旱，使得病蟲發(fā)育周期縮短，繁殖速度加快。4）對(duì)人類健康的影響：全球變暖會(huì)使流行于潮濕炎熱地區(qū)的疾病擴(kuò)散加劇。

第二節(jié)臭氧層破壞

臭氧是大氣中微量氣體之一，主要濃集在平流層30-55km高度層內(nèi)，該層大氣稱臭氧層。

臭氧層能吸收太陽紫外線輻射的90%

，為地球提供了一個(gè)防止紫外線輻射效應(yīng)的屏障，是地球上生物的“保護(hù)傘”。紫外線大量輻射到地球表面，會(huì)導(dǎo)致人類皮膚癌、白內(nèi)障等疾病，并降低人體免疫能力；紫外線還能破壞植物生長和生態(tài)環(huán)境。

何謂臭氧層

大氣中臭氧（O3）是由氧分子分解為氧原子后再和另外的氧分子結(jié)合而成的氣體。美國科學(xué)家查普曼由于發(fā)現(xiàn)了臭氧形成的化學(xué)理論而獲諾貝爾獎(jiǎng)。包圍在地球周圍的臭氧層示意圖

（一）臭氧層破壞的含義

準(zhǔn)確的說是“臭氧層減薄”，是指臭氧的濃度較臭氧洞發(fā)生前減少超過30％的區(qū)域。

臭氧空洞可以用一個(gè)三維的結(jié)構(gòu)來描述，即臭氧洞的面積、深度以及延續(xù)的時(shí)間。

1984年英國南極考察站科學(xué)家首先在南極上空觀察到臭氧層中臭氧總量減少，其后1984~1986年又發(fā)現(xiàn)北極冬季前后出現(xiàn)直徑1000km的臭氧空洞。最近20年，在歐洲、北美、北非臭氧層中的臭氧減少3%。

在1985年，美國的“雨云–9857”號(hào)氣象衛(wèi)星測到了這個(gè)“洞”，其面積與美國領(lǐng)土相等，深度相當(dāng)于珠穆朗瑪峰的高度。如此驚人的臭氧減少引起了全世界極大的震動(dòng)。1987年10月，南極上空的臭氧洞的臭氧濃度為120D.U，降到1957–1978年間的一半，臭氧洞面積則擴(kuò)大到足以覆蓋整個(gè)歐洲大陸。從那以后，臭氧濃度下降的速度還在加快，臭氧洞面積也在不斷擴(kuò)大。

1991年10月臭氧洞中臭氧濃度為110±6DU1994年10月17日觀測到的臭氧洞一度蔓延到南美洲最南端的上空面積有2400萬km2。

1998年臭氧洞的持續(xù)時(shí)間超過了100天，是南極臭氧空洞發(fā)現(xiàn)以來的最長記錄。

實(shí)際上，臭氧總濃度的減少在全球范圍內(nèi)發(fā)生。觀測發(fā)現(xiàn)，在北極上空和其他中緯度地區(qū)也都出現(xiàn)了不同程度的臭氧層損耗現(xiàn)象。

北半球不同緯度臭氧濃度的變化（1969-1986）

平流層中臭氧的減少，紫外線輻射到地面的強(qiáng)度相應(yīng)增強(qiáng)。中國青藏高原上空在夏季也發(fā)現(xiàn)存在一個(gè)臭氧低值中心。中心區(qū)臭氧總濃度平均的年遞減率達(dá)0.35%。

根據(jù)1981~1989年在瑞士阿爾卑斯山的測量，紫外線輻射9年增加了1%。目前，荷蘭皇家氣象研究所利用歐洲航天局ERS-2衛(wèi)星上的全球O3監(jiān)測實(shí)測儀器，通過對(duì)衛(wèi)星監(jiān)測資料的高速運(yùn)算，在數(shù)小時(shí)內(nèi)就可得出全球臭氧分布圖。

臭氧層耗損物質(zhì)（Ozone-depletionsubstances,ODS）：破壞臭氧層的物質(zhì)。

ODS主要有：氟氯烴類（chlorofluorocarbon,CFCs）(氟氯烴類共有20多種，是鹵族和碳化合物形成的一系列物質(zhì)的總稱，1930年在美國杜邦公司問世，并大量用于制冷業(yè))、哈龍（halon）

N2O

四氯化碳（Carbontetrachloride）溴代甲烷（Methlybromide）

臭氧耗損潛勢(shì)值（Ozonedepletionpotential,ODP）：表示各種臭氧層耗損物質(zhì)對(duì)臭氧耗損的影響或者衡量造成臭氧耗損的潛在能力。其定義為：CFC-11的ODP為1.0，CFC-12的ODP為1.0，CFC-113的ODP為0.8，Halon-1211ODP為3.0Halon-1301ODP為10.0

（二）臭氧層破壞的化學(xué)機(jī)理

臭氧在平流層是在不斷形成和分解的，其化學(xué)反應(yīng)為：

臭氧層耗損物質(zhì)排入大氣加速了臭氧的分解----主要起到一個(gè)催化劑的作用：

其凈結(jié)果是：

1）氟氯烴是最常見的臭氧層消耗物質(zhì)，有極好的化學(xué)穩(wěn)定性，能穩(wěn)定的上升到平流層，經(jīng)紫外線照射，慢慢的分解成氯、氟和碳。每個(gè)氯原子在失活前消耗10萬個(gè)臭氧，其反應(yīng)式為：

2）溴也是最常見的臭氧層消耗物質(zhì)，能破壞臭氧。自1972年以來，溴代甲烷（CH3Br）的數(shù)量已經(jīng)增加4~5倍。溴代氟烴（Halon1301和Halon1211，數(shù)字依次為碳、氟、氯和溴的原子數(shù)）用作滅火器的數(shù)量也在增加。

溴的破壞作用機(jī)理為：

（三）臭氧層的保護(hù)防止臭氧層破壞的最根本途徑是完全禁止生產(chǎn)和使用CFCs，研制和生產(chǎn)無公害的CFCs代用品。目前主要集中在氫氟氯烴（HCFC）和氫氟烴（HFC）方面。

臭氧層的破壞引起國際社會(huì)的高度重視，在國際社會(huì)的努力下，1985年制定了《保護(hù)臭氧層維也納公約》，1987年9月又制定了《關(guān)于消耗臭氧層物質(zhì)的蒙特利爾議定書》?！蹲h定書》確立了全球保護(hù)臭氧層國際合作框架，對(duì)破壞臭氧層的化學(xué)物質(zhì)提出了削減生產(chǎn)和使用的時(shí)間限制。事實(shí)證明以上兩個(gè)議定書履行是非常成功的，對(duì)臭氧層的保護(hù)起了積極的作用。

第三節(jié)生物多樣性銳減

1、生物多樣性的定義生物多樣性是指地球上所有生物，包括動(dòng)物、植物和微生物及其所構(gòu)成的綜合體。通常包括3個(gè)層次：

生態(tài)系統(tǒng)多樣性物種多樣性遺傳基因多樣性

（1）、生態(tài)系統(tǒng)多樣性

生態(tài)系統(tǒng)多樣性是指生物群落和生境類型的多樣性。

常見的生態(tài)系統(tǒng)有森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)和海洋生態(tài)系統(tǒng)等。

生態(tài)系統(tǒng)的主要功能是物質(zhì)交換和能量流動(dòng)，它是維持系統(tǒng)內(nèi)生物生存與演替的前提條件。

保護(hù)生態(tài)系統(tǒng)多樣性就是維持了系統(tǒng)中能量循環(huán)和物質(zhì)流動(dòng)的合理過程，保證了物種的正常生存和發(fā)育，從而保持了物種在自然條件下的生存能力和種內(nèi)的遺傳變異。

生態(tài)系統(tǒng)多樣性是物種多樣性和遺傳多樣性的前提和基礎(chǔ)。

（2）、物種多樣性

物種多樣性是指動(dòng)物、植物、微生物物種的豐富性。

物種是組成生物界的基本單位，是自然系統(tǒng)中處于相對(duì)穩(wěn)定的基本組成成分。對(duì)于某個(gè)地區(qū)而言，物種數(shù)多，則多樣性高，物種數(shù)少，則多樣性低。

自然生態(tài)系統(tǒng)中的物種多樣性在很大程度上可以反映出生態(tài)系統(tǒng)的健康狀況。通常，對(duì)于某一生態(tài)系統(tǒng)，其退化時(shí)物種多樣性往往會(huì)降低。

（3）、遺傳多樣性

遺傳多樣性是指存在于生物個(gè)體內(nèi)、單個(gè)物種內(nèi)的基因多樣性。

物種性狀特征的多樣性是遺傳多樣性的外在表現(xiàn)。任何一個(gè)特定的個(gè)體和物種都保持有大量的遺傳特征，可以被看作單獨(dú)基因庫。

基因多樣性包括分子水平、細(xì)胞水平、器官水平和個(gè)體水平上的遺傳多樣性?；蚨鄻有允俏锓N對(duì)不同環(huán)境適應(yīng)與品種分化的基礎(chǔ)。遺傳變異越豐富，物種對(duì)環(huán)境的適應(yīng)能力越強(qiáng)，分化的品種、亞種也越多?；蚨鄻有允歉牧忌锲焚|(zhì)的源泉，具有十分重要的現(xiàn)實(shí)意義。

2、生物多樣性（生物資源）的價(jià)值

隨著全球生物多樣性減少問題的日益突出，人們?cè)絹碓角宄卣J(rèn)識(shí)到生物多樣性的重要性和內(nèi)在價(jià)值，包括在生態(tài)、社會(huì)、經(jīng)濟(jì)、科學(xué)、教育、文化、娛樂和美學(xué)等領(lǐng)域的價(jià)值，包括生物多樣性對(duì)于人類社會(huì)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有歷史的、現(xiàn)實(shí)的和未來的價(jià)值。

生物多樣性的兩個(gè)主要的價(jià)值：

（1）生物多樣性是人類賴以生存的生命支持系統(tǒng)

地球上的生物多樣性以及由此形成的生物資源構(gòu)成了人類賴以生存的生命支持系統(tǒng)。隨著社會(huì)的進(jìn)步和經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人類不僅不能擺脫對(duì)生物多樣性的依賴而且在食物、醫(yī)藥等方面更加依賴對(duì)于生物資源的高層次開發(fā)。同時(shí)人口數(shù)量增加也依賴于生物多樣性資源的開發(fā)。生物多樣性資源(如傳統(tǒng)的中草藥、抗生素和近年來的轉(zhuǎn)基因產(chǎn)品等)對(duì)人類社會(huì)至關(guān)重要。

舉例

大武夷山地區(qū)是我國在全球生物多樣性保護(hù)中具重要意義的11個(gè)關(guān)鍵區(qū)之一。該區(qū)域具有世界同緯度地帶中現(xiàn)存最典型、面積最大、保存最完整的中亞熱帶原生性闊葉林生態(tài)系統(tǒng)，是我國具全球意義的物種和特有種豐富的熱點(diǎn)地區(qū)之一.僅武夷山自然保護(hù)區(qū)已定名的高等植物種類就有2466種，并不斷有新種發(fā)現(xiàn)，其中屬于國家級(jí)重點(diǎn)保護(hù)植物有25種，園林花卉植物有401種，蜜源植物193種，其它經(jīng)濟(jì)植物513種。

藥用植物種類十分豐富，如著名的紅豆杉、三尖杉和九節(jié)茶被證明具有明顯的抗癌功能。但是，保護(hù)區(qū)內(nèi)不少有重要意義的藥用植物卻處在珍稀瀕危狀態(tài)，其中22種屬于《中國珍稀瀕危保護(hù)植物名錄》中確定的保護(hù)種，包括銀杏、觀光木、鐘萼木、香果樹、凹葉厚樸、短萼黃連和延齡草等。不少藥用植物的繁衍可以說得益于武夷山獨(dú)特良好的自然環(huán)境，如延齡草僅分布在海拔1750-1900米的苔蘚矮林邊的灌木林中，這一特殊的生境具有霧多和土壤肥沃的特點(diǎn)。

保護(hù)區(qū)內(nèi)動(dòng)物資源也十分豐富，具現(xiàn)有資料統(tǒng)計(jì)，僅屬于國家保護(hù)的一、二級(jí)動(dòng)物就有47種，保護(hù)區(qū)內(nèi)的鳥類十分豐富，是世界鳥類資源最為豐富的地區(qū)之一。

事實(shí)證明該地區(qū)蘊(yùn)藏著極為豐富的、具高價(jià)值的生物種質(zhì)資源，是我國，也是世界一個(gè)重要的物種基因庫.這些種質(zhì)資源的有效保護(hù)、開發(fā)和利用，特別是其中具有高經(jīng)濟(jì)開發(fā)價(jià)值的藥用植物的開發(fā)利用及人工繁育，將會(huì)創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)價(jià)值。

大武夷山主要藥用植物及藥用部分和藥用化學(xué)成分

植物名藥用部分主要藥用活性化學(xué)成分南方紅豆杉樹皮紫杉醇、紫杉?jí)A三尖杉樹皮、樹干三尖杉脂堿孩兒參太子參，即孩兒參的干燥塊根微量元素（Fe、Zn）,氨基酸，皂苷，環(huán)肽類枇杷枇杷葉山茶酚凹葉厚樸厚樸樹皮和厚樸根皮厚樸酚橘（蕓香科植物）青皮（干燥幼果或未成熟果皮）辛佛林橙（蕓香科植物）枳實(shí)（干燥幼果）辛佛林穿心蓮植株穿心蓮內(nèi)酯澤瀉干燥塊莖膽堿、肌醇、卵磷脂狗脊干燥根莖金粉厥索、原兒茶酚雷公藤根木質(zhì)部內(nèi)酯甲，春堿馬藍(lán)）南板藍(lán)根（干燥根或根莖）氨基酸、靛藍(lán)

南方紅豆杉(Taxus.mairei)又稱美麗紅豆杉，是紅豆杉科(Taxaceae)紅豆杉屬(Taxus)植物，特產(chǎn)于中國，屬第三紀(jì)孑遺物種。南方紅豆杉是紅豆杉屬中分布最廣、生長最快的一類植物，主要分布于長江流域、南嶺山脈山區(qū)及河南、陜西(秦嶺)等省的山地或溪谷，常與其它闊葉樹、竹類以及針葉樹混生。南方紅豆杉雌雄異株，種子堅(jiān)果狀，著生于肉質(zhì)杯狀的假種皮中，成熟時(shí)假種皮紅色。南方紅豆杉為一種生長速度較慢的樹種，生長初期緩慢，5～35年為速生期，林木成熟期齡約50～60年以上。

南方紅豆杉的種子被動(dòng)物啃食了肉質(zhì)假種皮后排泄出來的南方紅豆杉的種子南方紅豆杉南方紅豆杉南方紅豆杉

福建明溪和南平等地人工種植的南方紅豆杉紫杉醇的化學(xué)結(jié)構(gòu)

1971年美國化學(xué)家wall和Wami首先從短葉紅豆杉中分離出紫杉醇，并發(fā)表了其化學(xué)結(jié)構(gòu)，之后美國和歐洲的科學(xué)家相繼從紅豆杉的樹皮、根部及枝葉中提取出紫杉醇，并證明紫杉醇具有明顯的抗癌療效。

構(gòu)件對(duì)紫杉醇含量的影響

南方紅豆杉不同構(gòu)件（枝條、針葉、主干樹皮和根）中紫杉醇和10-DAB含量，根中紫杉醇含量最高，當(dāng)年生針葉紫杉醇中含量最低，根中10-DAB含同樣最高。構(gòu)件Module當(dāng)年生針葉One-year-old-needle小枝Branch樹皮Bark根Root紫杉醇

Taxol0.0096±0.0004a0.0261±0.0046a0.0756±0.0036b0.3527±0.1720b10-DAB－0.7442±0.0476a0.0221±0.0005a3.9566±0.2985b

采摘季節(jié)對(duì)紫杉醇含量的影響天然南方紅豆杉當(dāng)年生針葉中紫杉醇和10-DAB含量呈明顯的季節(jié)變化，紫杉醇含量最高峰值出現(xiàn)在10月（0.0297mg·g﹣1），8月含量最低（0.0003mg·g﹣1）

5年生南方紅豆杉幼樹長時(shí)間光脅迫（遮光率0，全光照），紫杉醇及10-DAB含量明顯高于其它2種遮陰處理（30%和70%

）。相對(duì)與30%和70%遮光率，全光照下紫杉醇含量分別增加了

135.8%和90.6%

遮光率(%)鮮質(zhì)量(g)干質(zhì)量(g)含水率(%)紫杉醇(mg·g-1)10-脫乙酰基巴卡丁III(mg·g-1)01500.0714.7±18.152.4±1.2%0.0408±0.00190.0782±0.0047301500.0642.1±20.957.2±1.4%0.0173±0.00140.0457±0.0020701500.0577.7±19.461.5±1.3%0.0214±0.00160.0536±0.0031光照對(duì)南方紅豆杉新鮮針葉中紫杉醇和10-脫?；涂ǘ、蠛康挠绊?/p>

（2）生態(tài)系統(tǒng)提供了極其重要的“生態(tài)服務(wù)”功能

生態(tài)系統(tǒng)的“生態(tài)服務(wù)”功能指的是生物在生長發(fā)育過程中，以及生態(tài)系統(tǒng)在發(fā)展變化過程中為人類提供的一種持續(xù)、穩(wěn)定、高效舒適的服務(wù)功能。

維護(hù)自然界的氧碳平衡；提供清潔的空氣和飲用水；為人類提供優(yōu)美的生存環(huán)境和休息娛樂場所；涵養(yǎng)水源，防止水土流失；降解有毒有害污染物質(zhì)凈化環(huán)境等。

Daily,1997凈化空氣；緩解干旱和洪水；廢物分解和解毒；產(chǎn)生、更新土壤和土壤肥力；植物授粉；農(nóng)業(yè)害蟲控制；穩(wěn)定局部氣候；緩解氣溫驟變、風(fēng)和海浪；支持不同的人類文化傳統(tǒng)；提供美學(xué)和文化、娛樂。Costanza,1997氣體調(diào)節(jié)氣候調(diào)節(jié)擾亂調(diào)節(jié)水調(diào)節(jié)和水供應(yīng)侵蝕控制和沉積保存土壤形成營養(yǎng)循環(huán)廢物處理授粉生物控制庇護(hù)食物生產(chǎn)原料、遺傳資源、娛樂、文化等17種類型MA（WGMEA,2003）供給（食物、淡水、薪材）調(diào)節(jié)（氣候管理、疾病控制）文化（精神、娛樂、美學(xué)）支持（土壤形成、養(yǎng)分循環(huán)）

3、生物多樣性減少

（1）生態(tài)系統(tǒng)多樣性的銳減

生態(tài)系統(tǒng)多樣性的銳減主要是指各類生態(tài)系統(tǒng)面積的縮小和健康狀況的下降。

在我國主要生態(tài)系統(tǒng)為森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、荒漠生態(tài)系統(tǒng)、西藏高原高寒生態(tài)系統(tǒng)、濕地生態(tài)系統(tǒng)、內(nèi)陸水域生態(tài)系統(tǒng)、海岸生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)等。各種生態(tài)系統(tǒng)均受到不同程度的威脅。

棲息地的改變和生物多樣性的丟失

生態(tài)系統(tǒng)多樣性面臨的主要威脅是野生動(dòng)植物棲息地的改變和丟失，這一過程與人類社會(huì)的發(fā)展密切相關(guān)。目前，熱帶森林、溫帶森林和大平原以及沿海濕地正在大規(guī)模地轉(zhuǎn)變成農(nóng)業(yè)用地、私人住宅、大型商場和城市。棲息地的改變與丟失意味著生態(tài)系統(tǒng)多樣性、物