基于地理环境的生物多样性分布探讨

The Distribution of Biodiversity Based on the Geographical Environment

钟林生 马向远
ZHONG Lin-sheng MA Xiang-yuan

摘要：风景园林环境的多样性依赖于地理环境的多样性和生物及生态系统的多样性。基于地理环境和生态学视角的生物多样性是风景园林学科生物多样性的重要理论基础。随着生态环境保护意识的增强和地理学、生态学、风景园林学等学科的深度发展，生物多样性的研究也逐渐受到重视，而且走向多学科融合的特征和途径。基于文献整理分析，探讨地理环境与生物样性之间的关系，从全球尺度论述植物区系、陆地动物和海洋动物的地理分布以及生物多样性热点地区，并分析地质年代和环境条件对生物多样性分布的影响，揭示基于地理学的生物多样性分布特征，并从地理环境的角度建立地理空间与生物多样性之间的关联。

关键字：生物多样性保护；生物多样性规划；景观规划；地理环境；地理分布

基金项目：国家科技部十二五科技支撑计划“城镇群高密度空间效能优化关键技术研究”（2012BAJ15B03）；高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室“高密度城区生物多样性框架研究”（20140101）资助；国家自然科学基金面上项目（41171435）

Abstract: The biodiversity of landscape architecture mainly depends on the diversity of geographical environment, living beings and ecosystem. The biodiversity based on geographical environment and ecology is an important theoretical foundation of the biodiversity in landscape architecture discipline. As more attention is paid to eco-environment protection and disciplines such as Geography, Ecology and Landscape Architecture are further developed, the study of biodiversity is gaining more attention and is gradually moving toward integration with other fields. This article discusses the relationship between geography environment and biodiversity based on the literature analysis. It introduces biodiversity hot spots and the geographical distribution of flora, land animals and marine animals from a global scale, and analyzes the influences that geochronology and environmental conditions have on biodiversity distribution, trying to reveal the characteristic of the geography-based biodiversity distribution, and to establish the links between geographic space and biodiversity from the perspective of geographical environment.

Key words: Biodiversity Protection; Biodiversity Planning; Landscape Planning; Geographical Environment; Geographical Distribution

Foundation item: The Twelfth Five-year Science and Technology Support Plan by National Ministry of Science and Technology (2012BAJ15B03); Key Laboratory of High Density Habitat Ecological Environment and Energy Saving of National Education Ministry; National Natural Science Funds (41171435)

1 引言

生物多样性是地球上生命经过几十亿年发展进化的结果，是人类赖以生存的物质基础。根据联合国《生物多样性公约》，生物多样性是指所有来源的形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体，包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性[1]。生物多样性一般来说有4个空间尺度层面：即遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性和景观多样性[2]。《生物多样性公约》明确生物多样性像其他资源一样为所在国所有，是一种可以被占据和利用的有效资源，但生物多样性的价值核算体系十分复杂[3]。

目前生物多样性研究主要局限于小区域（如小行政区、自然保护区、小地理区等）内，着重研究物种的组成，区系特征及资源价值。事实上，生物多样性的丧失并不限于一个小尺度，而是一个全球性的事件[4-5]，而且其在大空间尺度上也显示出一定的规律性，由于物种丰富度随纬度、海拔等梯度不同而变化，不同生物类群之间物种丰富度在空间存在正相关[6]。但是，在大尺度上，对于生物多样性的整体状况及分布规律研究报道较少，导致人类对生物多样性了解非常贫乏，甚至难以确定地球上物种的数量级。因此，在大尺度上建立对生物多样性的基本认识，了解不同地理环境背景下的生物多样性状况，应当成为生物多样性研究与保护工作者关注的问题之一[7-8]。

基于上述背景，本文通过文献整理分析的方法，对地理环境变化下生物多样性的现状进行概述，重点探讨了生物多样性的地理分布规律，旨在通过对生物多样性提供宏观层面、不同视角的分析，以促进生物多样性保护及其可持续利用。

2 地理环境与生物多样性

地理环境是指一定社会所处的地理位置以及与此相联系的各种自然条件的总和，包括气候、土地、河流、湖泊、山脉、矿藏以及动植物资源等。地理环境位于地球表层，即岩石圈、水圈、土壤圈、大气圈和生物圈相互作用的交错带上，其厚度约10-30km[9]。

地理环境的性质决定了生物的分布，生物的生存又影响了地理环境，生物多样性与地理环境是相互联系、相互制约、相互适应的关系[10]。生物的形成与分布，除了生物本身的遗传学特性、生物学特性、生理机能以及生物化学过程等基本条件外，还取决于为生物体提供能量和物质来源的外部地理环境因素，及其不同的组合所形成的“整体效应”。

地理环境中各种因子对植物的作用虽然不尽相同，但都各自具有独特的重要性，一个必需的因子缺失不能由另一个因子来替代。但是某一因子在量上的不足，在一定条件下可以依靠另一因子的加强而得到调剂和补偿，获得相似的生态效应。例如，就植物光合作用而言，光照强度与二氧化碳不可互相替代，但是光照减弱所引起的光合作用下降可依靠二氧化碳浓度的增加得到补偿。生态因子的这种补偿作用只能在一定范围内，而且因子之间的补偿作用在自然界中并不多见。

有关地理环境与生物多样性的研究理论中，岛屿生物地理学理论日趋成熟，其研究对象是海洋岛和陆桥岛，但其理论被广泛地应用到岛屿状生境的研究中去[11]。该理论中的岛屿为自然选择、物种形成和进化以及生物地理学和生态学诸多领域的理论和假设的发展和检验提供了一个重要的自然实验室。

生态学家注意到了物种丰富度随岛屿面积或者陆地群落的取样面积呈现单调增加的趋势，并提出了著名的“种—面积”方程（S=cAz，S是种丰富度，A是面积，c和z是正常数），即物种丰富度与岛屿的面积呈现同一变化趋势，且认为岛屿物种丰富度取决于两个过程：物种迁入和物种绝灭，物种周转率也是不可忽视的因素[12]。此外，岛屿生物地理学表现出“距离效应”和“面积效应”，这两种效应共同影响了该岛屿生境中物种的迁入和灭绝过程[13]。

（未完待续）