海底生物种类多还是陆地生物种类多?
根据《联合国生物多样性公约》,生物多样性的定义是指所有来源的活生物体的可变性,包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其生态复合体。生物多样性是种质资源生存、发展和进化以适应不断变化的生存环境的基础,它包括物种多样性、遗传多样性和生态系统多样性三个层次。其主要问题有:1、功能丰富度、物种多样性和群落乃至生态系统的稳定性;2.区域生物地理学和区域物种丰富度;3.人类活动和环境退化对生物群落结构的影响。从生物多样性的角度来看,很少有人理解海洋生物多样性其实远比陆地生物丰富和珍贵。比如目前发现的34个门里,海洋其实占了33个门,其中15门动物只能生活在海洋环境里。相反,34个动物门中只有13能生活在陆地上。这种差异表明,海洋是地球上大部分生物多样性得以保存的地方。
2.海洋生物多样性是海洋生物资源利用和开发的巨大宝库。
海洋生物资源的开发利用已成为21世纪世界海洋强国竞争的焦点。特别是随着海洋环境的不断恶化,海洋生物资源因大量的人们采集而日益干渴,海洋生物多样性也遭到破坏。因此,海洋生物基因资源的保护和利用尤为重要。研究海洋基因组和功能基因,不仅有助于培育优质、高产、抗病的海洋生物新品种,而且有助于开发我国具有自主知识产权的新型海洋基因工程药物,是解决海洋药物资源的有效途径。目前,我国一些高校和科研单位已相继克隆了海蛇毒素、海葵毒素、水蛭素等一批功能基因。此外,还开展了重组芋螺毒素、重组藻蓝蛋白、重组鲨鱼肝生长刺激因子、重组鲨鱼软骨新生血管生长因子的研究,有望开发成为潜在的基因工程创新药物。遗传连锁图谱的构建、功能基因的筛选和克隆以及基因打靶技术的研究,将有助于实现海洋生物多样性的长期保护和资源的可持续利用。此外,极端海洋环境下深海生物遗传资源的研究不仅具有科学意义,而且具有实际应用价值。中国深海极端海洋微生物菌株数据库的建立,极端环境下海洋微生物代谢途径和特性的研究,极端微生物特征蛋白结构和功能的研究,为探索生命本质和生存极限,开发新型海洋药物和海洋生物制品提供了产业基础。海洋极端微生物的研究将对医药、化工、环保和国防的发展具有重要意义。上海许多高等院校和科研机构拥有强大的生物技术实力,开展海洋生物多样性及其功能基因资源研究具有很大优势。
海洋是生物多样性的宝库,海洋生物资源具有现实或潜在的价值。首先,它是人类重要的食物来源,每年为全世界人类提供22%的动物蛋白。同时,许多海洋生物也具有重要的药用和工业价值。其次,海洋还主导着地球的气候变化、物质循环和整个生态系统的正常运转。如果海洋被污染和破坏,陆地上的生物也会灭亡。丰富多样的海洋生物不仅为人们提供了食物、药物、休闲等多功能需求,还因其分解废物、调节气候、提供氧气等功能,成为地球上最大的生命支持系统。这些高度多样化的海洋生物大多分布在珊瑚礁或红树林、大陆架、潮间带和河口等沿海区域,俗称“海中热带雨林”,但在这种狭窄的沿海区域,它们最容易受到人类活动的影响。据估计,到2020年,人类对沿海和海洋环境的需求,包括可再生资源、废物处理、生活空间和工业化农业的发展,将增加一倍。因此,维护海洋生物和生态多样性是目前各国的常识。
我国海洋面积3×106 km2,海洋生物种类繁多。目前,中国海域记录有4门monera界、7门原生动物、3门真菌、6门植物和24门动物。但到目前为止,我国海域对盾尾纲、颚口纲、鳃足纲、无鳃亚纲和腹毛纲的记载很少。中国有记录的海洋物种有20278种,其中黄渤海有1140种,东海有4167种,南海有5613种。在中国的海洋生物中,有中国特有或世界罕见的物种。中国丰富的海洋资源不仅在世界上具有重要的自然保护价值,而且是长期开发利用的重要自然资源。在遗传多样性方面,海洋生物具有独特的生活习性,其基因表达产物具有许多特殊的生理活性物质。目前,已从海洋生物中获得数万种天然化合物,具有多种药物、保健、食品和化工产品的开发利用价值。中国海域有四大海洋生态系统,此外还有独特的海岸生态系统和海岛生态系统。从类型上看,主要有滨海湿地生态系统、珊瑚礁生态系统、上升流生态系统和深海生态系统。滨海湿地生态系统主要包括盐沼生态系统、河口生态系统和红树林生态系统,位于海陆相互作用的复杂地带,生态环境复杂,生物多样性丰富,生物生产力高,是多种经济动物的繁殖和栖息地。此外,中国海岸线是东亚候鸟最重要的迁徙路线之一。珊瑚礁生态系统分布在中国南海。珊瑚礁主要是造礁珊瑚,各种海绵、腔肠动物、软体动物和甲壳动物组成了一个复杂而脆弱的生态系统。海洋上升流生态系统位于中国东南沿海。由于底层营养盐上升,常形成主要渔场,生物多样性高于邻近海域。深海生态系统分布在中国东海和南海的海槽或深海盆地,主要包含一些具有特殊结构的微生物和动物。
3.保护海洋生物多样性刻不容缓。
由于人类对海洋生物了解不够,又由于海洋生物资源丰富,被认为可以随意获取,所以被大肆破坏,海洋生物多样性保护研究远远落后于陆地20-40年。根据世界粮农组织最近的统计,全球渔业资源的47%被充分捕捞,18%被过度捕捞,9%被完全捕捞。此外,自前工业时代以来,世界上90%的大型食肉鱼类已经消失。如此高的开发程度不仅严重影响了捕捞物种的数量,也改变了海洋生态系统的物理和营养结构。海洋生物多样性迅速下降,主要原因如下:1,过度捕捞——目前海洋渔船数量急剧增加,捕捞方式日趋完善,导致渔业资源迅速下降或枯竭,许多优质物种已无法形成捕捞新闻。而且,浪费性捕捞对许多珍稀海洋生物造成了极大的破坏,底拖网、毒鱼或炸鱼严重影响了海洋生态环境;2.栖息地丧失——主要由滩涂围垦、过度采集海洋生物、海岸工程或人工构筑物、航道疏浚等活动造成。这些活动使海洋栖息地完全丧失,海洋生物的正常活动受到严重干扰。比如,我国红树林的分布面积因围垦而减少了2/3,许多洄游鱼类的生活史受到航道工程的影响;3.环境污染——主要由陆地污染物排放、直接向海洋倾倒或排放废物以及海上石油开采或运输的溢油造成。污染物使海洋生物中毒或受损,有的影响其正常繁殖或引起有害基因突变;4.生态入侵——随着远洋船只搭载或盲目引进外来物种,当地海洋生态系统受到影响,许多原有物种因被排斥而消失。如福建海域发现一种原产于南美洲的Mytilopsissallei,它占据了沿海基岩和水产养殖设施的表面,不仅使当地附着生物全部消失,而且由于争夺饵料,导致人工养殖贝类产量减少;5.海水养殖的单一性——盲目发展的单一品种海水养殖,不仅占用了大量野生海洋生物的栖息地,而且由于饵料的分解,造成海域富营养化,直至赤潮的发生,导致大量海洋生物死亡。此外,单一品种的高密度养殖往往会导致大面积病害的流行。
尽管过度捕捞和人类活动对海洋生物多样性和生态环境的破坏已被广泛认识和记录,但对海洋鱼类遗传多样性的破坏却在很大程度上被忽视。事实上,即使许多被视为“濒危”的物种通常也有数百万个个体,传统的群体遗传学理论认为,只有极少数群体可能遭受遗传多样性的重大损失。然而,许多海洋物种的遗传有效种群数量远小于种群调查数量。有效种群的数量决定了一个种群的遗传特征,它不仅受历史种群瓶颈、迁徙历史等历史事件的影响,还受年捕捞强度、繁殖力、种群结构等因素的影响。许多海洋生物中数百万个个体的群体实际上只有几百或几千个有效的重组近交系数目。如果如此低的Ne/N值在海洋物种中广泛存在,许多被开发的海洋鱼类将面临失去遗传多样性的危险,从而导致适应性、种群数量和繁殖能力的下降。
4.保护海洋生物多样性是海洋生物资源利用和开发可持续发展的前提。
目前,海洋生物多样性保护逐渐成为国内外研究的热点,并制定了一系列政策法规。中国率先签署了《生物多样性公约》,并为履行公约编制了《中国生物多样性保护行动计划》。作为《联合国海洋法公约》缔约国之一,中国坚决履行开发、利用和养护管辖海域和公海生物资源的权利和义务。《中国议程21世纪》特别强调“在保持海洋生物多样性的同时提高沿海居民的生活水平”。中国政府制定了许多保护海洋生物多样性的法律法规,主要有《海洋环境保护法》、《野生动物保护法》、《渔业法》、《自然保护区条例》、《海洋自然保护区管理办法》等。此外,在海洋生物多样性保护和管理的具体方面,制定了《红树林生态系统保护和管理办法》。中国制定了多项海洋生物多样性保护行动计划,部分计划已逐步实施。如《中国海洋议程21世纪》有“海洋生物资源的保护和可持续利用”专章,还编制了《中国海洋生物多样性保护行动计划》和《中国湿地保护行动计划》。
在海洋多样性调查研究中,我国海洋生物物种的不断发现与新中国成立后对海洋调查的重视是分不开的。大型海洋综合调查包括渤海和北黄海西部(1957 ~ 1958)、全国海洋综合调查(1958 ~ 1960)和南海中部和东北部(1974 ~ 1980)中国海岛资源综合调查(1989 ~ 1980台湾省也在南沙太平岛附近和台湾省周边进行了小规模的海洋调查。通过上述工作,极大地丰富了中国海海洋生物的物种多样性,特别是发现了许多新的物种和记录,特别是南沙群岛属于印度和马来西亚地区。近年来,新的物种和记录相继被发现。另外,2004年5月20日,18,在北京香山饭店召开了“海洋生物遗传资源的研究与利用”学术研讨会。朱院士作了主题为“海洋生物遗传资源研究与利用的关键问题”的总结报告。2004年4月,第一次国际海洋生物普查研讨会在青岛召开,推动了中国海洋生物多样性的研究。2005年2月17日,在国家海洋局的支持下,中国南海生物多样性研究项目正式启动,这将有助于解决南海三亚海洋生物多样性保护面临的严重危机。
目前,我国鱼、虾、贝等重要海洋经济动物遗传多样性的研究基础还比较薄弱,与发达国家相比还有很大差距。这方面的研究成果在80年代初才被报道,但大多集中在淡水鱼类资源的遗传结构上。20世纪80年代中后期开始研究海洋鱼类(主要是带鱼)的生化分类、生化遗传结构和变异,而贝类、红鲷鱼等鱼类的生化遗传研究起步较晚,大部分研究工作没有涉及遗传多样性。但这些都是具有重要学术意义和应用价值的著作,对我国经济发展和社会进步具有重大现实意义,迫切需要迅速开展。
对于遗传多样性,首先要考虑种内水平的遗传变异,也就是说,要考虑同一物种的亚种内、种群内和种群间丰富的遗传多样性。遗传多样性主要通过遗传标记进行分析。遗传标记可包括形态特征、生理生化特征、染色体核型变异、同工酶变异和DNA序列差异标记,这些标记已不同程度地应用于海洋生物遗传多样性的研究。目前,国外学者对海洋生物遗传多样性的研究取得了很大进展。研究表明,海洋生物种群结构的遗传特征受其早期生活史的影响很大。一方面,海洋生物的群体遗传结构通常很弱或不明显,在群体或种群水平上,通常表现为低水平的遗传分化;另一方面,海洋生物的群体遗传多样性极其丰富。随着微卫星标记和新的统计方法等一些高灵敏度分子标记的出现,人们对海洋生物遗传多样性特征的认识发生了变化。例如,一些以前报道的缺乏群体遗传结构的物种通过使用其他标记,如等位酶或线粒体DNA,已经被重新认识到具有显着的遗传异质性。
从目前国内外的研究情况可以看出,如何保护和可持续利用海洋生物多样性已经成为世界各国学者和各国政府的一大关注点。中国作为海洋大国,无论从自身利益还是世界和平利益出发,都应该在生物多样性的研究上投入大量的资金和人力,使其可持续发展。