文 李红妹

　　“如果蜜蜂消失，人类将只能存活4年。”这是爱因斯坦对生物多样性的作用和重要性精辟而形象的概括。也就是说，如果蜜蜂灭绝，农业栽培作物将无法完成传粉过程，导致无法产生果实，农业产量就会暴跌，人类将面临饥荒的威胁。

　　地球上动物、植物和微生物彼此之间相互作用以及与其所生存的自然环境间的相互作用，形成了地球上丰富的生物多样性。这种多样性是生命支持系统最重要的组成部分，维持着自然生态系统的平衡，是人类基本生存以及实现可持续发展必不可少的基础。

　　自20世纪50年代以来，人类面临的人口猛增、粮食短缺、能源紧张、资源破坏和环境污染等问题日益恶化，导致生态危机逐步加剧，经济增长速度下降，局部地区社会动荡，这就迫使人类重新审视自己在生态系统中的地位，并努力寻求长期生存和发展的道路。世界环境与发展委员会1987年在其《我们共同的未来》这份报告中明确地给出了可持续发展的定义：可持续发展是既能满足当代人的需要，又不对后代人满足其需要的能力构成危害的发展。

　　可持续发展战略具有丰富的思想内涵，它涉及到自然、社会、金融、市场、政策法规、文化、观念等诸多方面。Stephen等(1992)将可持续发展所要解决的问题归纳为三大部分：资源、环境和社会人文，将人类的生存环境与人类的生存与发展结合起来考虑(肖平 1995)。世界自然保护同盟(IUCN)与联合国环境规划署(UNEP)、世界野生生物基金会(WFF)共同完成了《保护地球——可持续生存战略》的框架文件，提出了地球可持续生存的9条原则，其中包括“保护地球的生命力和多样性”的原则，即发展必须以保护自然为基础，包括保护生命支持系统、保护生物多样性、保持地球生态系统的完整性、保证以可持续的方式使用可再生资源等。

　　生物多样性是生物传粉的基础

　　全世界将近80%的被子植物是通过动物传粉的(其余的是风传、水传或自花授粉)。据估计，全球的访花物种大约有30万种，主要是昆虫纲中的膜翅目(如蜜蜂)、双翅目(如蝇类)、鳞翅目(蝴蝶和蛾类)和鞘翅目(甲虫)，还有一些脊椎动物传粉者如蝙蝠、狐猴、鼠类和鸟类等。昆虫传粉使植物得到充分受精的机会，提高果实和种子的产量和质量，并能增进植物的生活力。生物授粉业已成为可持续农业发展中不可缺少的重要组成部分。

　　根据联合国2005年公布的《千年生态系统评估报告》，全球各地每年授粉带来的经济价值存在很大差别，但都达到上千亿美元。通过生物授粉，作物不但可以提高产量，还可以改善品质。例如，利用熊蜂为温室蔬菜授粉，可使茄子、青椒产量增加15%~40%，番茄增加22%~40%，温室黄瓜增加50%;利用蜜蜂授粉可使油菜、向日葵、荞麦、柑橘、苹果、梨、棉花等增产，增幅可达5%~60%。野生角额壁蜂、兰壁蜂、红壁蜂及凹唇壁蜂在日本、美国、俄罗斯及中国等果园使用，为苹果、扁桃、梨、樱桃等果树授粉，大大提高了果品产量和质量。

　　传粉是植物生态系统保持服务功能的必要条件。传粉、授粉是植物和动物之间存在错综复杂的共生关系，任何一方的减少和丧失都会影响双方的共存。生物授粉资源种类繁多，在形态、习性上差别很大，其选择采粉和授粉的植物也有所不同。某些植物是很多不同授粉媒介的采粉对象，而另一些植物则需要特定的授粉媒介。授粉媒介一方也是如此，一些对植物不挑剔，另一些则只在特定的植物上采粉。根据Roberston(1928)在美国Illinois地区的记录，375种本地植物中平均每种有约33种访花者，只有9%的植物只被一种访花者访问。由于植物、传粉者的生活史在时间、空间上的变异以及生理上的抑制，Waser等和Aigner提出理论模型支持泛化的传粉系统最能适应多变的环境。如在自然界中，访花者在生活史中的不同阶段会取食不同的食物;有的植物在不同开花阶段的传粉者有差异。因此，维护生态系统中的物种多样性是保持授粉生物多样性的基础，是人类社会可持续发展的重要保障。

　　生物多样性有利于维持土壤肥力

　　森林土壤微生物活性与土壤肥力直接相关。如磷细菌可以转化土壤中的无效磷为有效磷，钾细菌可以转化土壤中无效钾为有效钾，固氮细菌能增加土壤氮的含量。据统计，细菌中已有100多种被用于制作细菌肥料。因此，通常把芽孢杆菌、萤光杆菌等出现的数量多少作为森林土壤肥力高低的重要标志。

　　林地植物多样性增加，能增加森林土壤微生物的多样性和活性。而天然林和人工林相比之所以具有很高的维持土壤肥力能力，关键在于它有多种多样的动植物种类，丰富的微生物群体。物种的多样性能促进林地的养分循环，形成良好的土壤性质。植物根系呼吸放出的大量能量支持着复杂的土壤生物群落。研究发现，土壤杆菌属(Agrobacterium spp.)的许多种明显集中在植物的根际，根际土壤中的土壤杆菌比非根际土壤高1000倍。而且土壤细菌的代谢活性和代谢多样性随着植物数量的对数和植物功能组的数量呈直线上升。此外植被的多样性对土壤微生物碳、氮源的利用也具有重要影响。南方混交林科研协作组经过多年的实践证明，混交林能提高土壤肥力。例如，杉木和松树混交后，土壤酶活性提高，微生物数量增加，林下凋落物比杉木纯林高1.4～2.1倍，土壤有机质增加1.9～3.0倍，氮的含量增加27.9%～73.9%。杉木火力楠混交林的研究证明，7年生混交林林下凋落物比纯林增加2～3倍，营养元素年归还量增加2～4倍(盛炜彤 1995)。

　　连栽严重破坏森林的生物多样性，造成生物关系失调，也会导致土壤生产力下降。有研究结果表明，杉木连栽的三耕土、二耕土与头耕土相比，有机质下降21%和9%，全氮与全磷下降23%和14.6%，速效氮分别下降5.8%和1.0%，速效磷下降8.3%和16.6%，速效钾分别下降7.0%和5.5%，多种土壤酶活性也显著降低。相反，对连栽多代的杉木林地进行混交造林，生物多样性增加，土壤中营养元素含量显著提高，生化活性增强。通过间伐降低杉木林密度，可促进林下植物发育，提高生物多样性，促进土壤改良。林下植物越多，土壤中细菌、放线菌、真菌数量也越多，特别是氮转化的芽孢杆菌等显著增加，土壤中水解酶、氧化还原酶类活性都明显提高，腐殖质组成改善，水稳性团聚体增加，营养元素含量提高，土壤肥力增强。因此，森林中的生物多样性对土壤的肥力具有重要的影响。

　　生物多样性有利于保障木材生产

　　生物多样性保护和合理利用是实现林业持续发展的关键。随着社会主义市场经济体制建立，各种生产受市场变化影响加大。作为对自然有最大依赖性的林业行业，丰富的物种多样性和遗传多样性，将为我们提供多种多样的选择机会。随着社会进步，木材消费方式也将发生变化，传统用材方式改变，消费量减少，而纸桨材、人造板材、装饰板材和珍贵细木工家具材需求量将会增加。所以，樟类、栎类、白蜡类、楝科、胡桃科等阔叶树种的造林将相应提高，与此相应的基因型选择和杂交育种的作用会更突出，丰富的物种资源更为重要，它将为造林绿化和林业生产提供大量选择机会，满足木材生产和木质能源的生产需要。

　　生物多样性保护和利用在非木质林产品生产方面亦有重要作用。我国传统中药材，有许多都来源于森林。南方的天麻、贝母、三七、灵芝等，北方的人参及许多动物类药材都产于森林。目前虽有人工培育，但其功效显著降低，经济价值也低。此外还有大量的待进一步开发的抗癌、抗爱滋病、防心脏病、治高血压等多种现代疾病药物。森林中还有大量的淀粉类、蛋白质类、油质类和纤维类植物，以及动物和昆虫都有待进一步开发利用。但由于生物多样性破坏导致这些物种消失，使林业生产成为单一的木材生产，结构单一，难以维持，限制了林业的发展。森林生物多样性保护和合理利用在林业发展中的重要地位已被人们逐渐认识，如天然次生林下的杨桐，过去只能作为薪材，现在成了出口创汇植物，大大提高了次生林价值。食用竹、香姑等的开发利用成为许多农村的支柱产业，使农村提前实现了小康。

　　生物多样性有利于防治病虫害

　　人类的历史是一部不断与灾害斗争的历史。而病虫灾害作为最严重的生物灾害之一，受到极度重视。人们不断地总结应对病虫害的经验，治本与治标紧密结合。利用生物多样性防治病虫害是一种良好的治本措施，是一项生态措施，值得提倡与进一步研究。

　　森林生物多样性与林木病虫害发生有着十分密切的关系。一个生态系统中的各种生物是相互依赖、相互制约的，其中某一些生物种消失必然会打破这种协调关系，导致结构和功能的失调。森林病虫害的发生和危害正是生物多样性破坏、生态系统结构和功能失调的一种外在表现。大面积单一树种和无性系造林的日益普及，原有森林生物多样性遭破坏，生物关系失调，森林生态系统的自我防御和维持能力丧失，导致病虫害日益加剧。据统计，我国森林病虫害发生面积，20世纪50年代为10万km2，60年代14万km2，70年代30万km2，80年代初达66.7万km2。仅1992年因病虫害枯死的森林面积就达3300km2，木材总生长量减少1500万m3，直接经济损失20亿元以上(余树全等 1997)。

　　许多研究表明，林下植被盖度是影响松林昆虫种群发展的最关键的因子。加强松林保护，封山育林，增加松林中植物物种多样性，对提高松林有益昆虫种群数量，从而增强对松毛虫灾害的控制能力是有益的。如福建省建阳县范桥林场，马尾松天然林，结构复杂，物种多样，食虫鸟类多，从未见虫害发生，而人工马尾松林，林相单一，物种单调，没有相互制约的食物链关系，常发生虫灾，林木成片死亡。在湖北省随州、红安、麻城、广水县综合防治试验调查发现：海拔500m以上的山区，以天然针阔叶混交林多见，动植物区系复杂，地被物丰富，松林自控能力强。采取营林措施为主，维护森林生态环境，被确定为自然控制区。而在海拔300m以下的丘陵地区，人工马尾松林集中连片，林相单一，地被物稀少，林地干燥贫瘠，松树长势差，人为活动较多，破坏严重，松毛虫危害发生周期短，蔓延速度快，几乎年年暴发成灾，被确定为常灾区(高贤栋 1995)。日本北海道库页冷杉的小卷蛾种群动态研究表明，在天然林中虽然危害冷杉的小卷蛾不下20多种，但密度都很小，不易成灾，而在人工林中，则优势种明显，易成灾。调查结果显示，天然林中每50cm梢头仅有小卷蛾1.5～3.0头，而同期人工林则为10～40头，增加7～10倍。许多混交林研究表明，混交林病虫害明显少于纯林。

　　利用生物多样性防治病虫害的作用在农业生态系统中也得到很好的验证。云南农业大学经过多年的研究发现，具有不同遗传背景的多个水稻品种混合间栽对稻瘟病有极其显著的控制效果，尤其突出的是当感病的优质地方水稻品种与杂交稻品种混栽后，感病水稻品种的稻瘟病发病率和病情指数都显著的下降，防治效果高达81.1%~98.6%，平均减少化学农药用量60%以上(朱有勇等2003)，抗倒伏率达95%~100%，每ha增产优质粮食可达600~1092 kg，获得显著的经济、社会和生态效益。利用遗传工程技术，将抗虫基因导入作物体内，使作物对害虫产生抗性，已成为害虫防治的一个重要手段。目前全世界的转基因抗虫性作物面积已达50多万km2，且每年以43.5%的速率增加。据报道，转基因棉花防治鳞翅目害虫的效果可达到80%以上，减少农药施用次数10次以上，减少农药施用量80%左右，增产可达10%~20%，每ha增加净收益800元以上，显示了转基因抗虫作物的抗虫优势。

　　在新疆棉区，苜蓿与棉花具有不同的主要昆虫种类(苜蓿—苜蓿彩斑蚜，棉花—棉蚜)，却拥有相同的天敌资源(瓢虫、草蛉、食蚜蝇等);苜蓿彩斑蚜发生比棉蚜早10~15天，这就提供了饲养天敌的时间要求。研究人员利用这些生物的关系特点，在棉田边缘种植苜蓿带，棉蚜进入棉田后的数量激增阶段，苜蓿带中棉蚜的主要天敌类群(瓢虫类、草蛉类和食蚜蝇类)总数量已达到棉田的13.65倍，此时刈割苜蓿带迫使天敌进入棉田，对棉蚜具有很好的控制效果。

　　因此，在病虫害防治中必须充分认识生物多样性保护的重要性。改善和提高生物多样性，走生态防治道路，是控制病虫害，促进可持续发展的关键。

　　生物多样性有利于抵御外来物种入侵

　　随着全球经济一体化、贸易的大幅增长和旅游业的蓬勃发展，物种无意或有意传播的机会大大增加。全球气候变化、自然生境和生态系统退化使外来物种更容易产生和入侵。外来入侵物种问题已受到国际社会的广泛关注。尽管社会各界和有关部门非常重视外来入侵物种的防治和控制，但是生物入侵仍然对我国的生物多样性和生态环境造成严重的破坏，给农林业生产和社会经济带来巨大的损害。外来入侵物种每年对中国经济和环境造成的损失达1198.76亿元，为国内生产总值的1.36%。

　　通常情况下，一个入侵种对本地群落的影响首先决定于入侵者是否能够在新的生境中生存和繁衍，即生态系统或群落的可入侵性(invasibility)。生态系统的可入侵性与本地物种对入侵的抵抗能力有关。这种防止入侵物种的建群、增长、存活和繁殖的能力可能因群落中的物种组成和多样性的变异而有所差异。现有的证据和理论预测总体上表明，物种多样性和功能群多样性增加可以在很大范围内提高外来物种入侵的抵御能力。而且，一些物种在赋予群落的入侵抵抗力中可能起着关键作用。因此，维持本地物种可以减少外来物种入侵的机会，生物多样性丧失将降低生境的入侵抵抗力。

　　物种丰富度、功能群丰富度和特殊物种的丧失会降低抵御入侵的能力，其理论依据在于，生物多样性的丧失可能降低本地种的竞争性，为入侵物种留出更多的空间和资源。例如，Dukes(2001)人为构建了5个不同物种多样性和不同物种功能群(一年生禾本植物、多年生丛生禾草、早季一年生非禾本草本植物、晚季一年生非禾本草本植物)多样性梯度小群落，来验证群落对于入侵杂草矢车菊的抗入侵效应。实验结果显示，物种功能群丰富的群落对入侵有较强的抵抗力;功能群单一的群落里，物种多样性丰富与否对群落可入侵性并没有影响。但在物种相对贫乏的群落里，入侵种对本地种生长抑制作用明显强烈，而且物种越少的群落一旦受到入侵后，会导致物种数量的进一步下降，群落土壤水分蒸发蒸腾损失量也会增加。另一方面，功能群多样性丰富的群落由于资源可利用率有限，因而能限制杂草的入侵。在功能群多样性相同而物种多样性不同的系列小群落里，仅仅是冗余物种一定程度的丢失并不会影响到群落的可入侵性。

　　有研究发现，跨生境的本地物种丰富度与外来物种丰富度之间存在正相关关系，但是本地物种丰富度并非外来物种丰富度高的原因。更确切地说，这些研究认为促进本地物种多样化和共存的影响因子，如温和的气候、中度水平的干扰和生境异质性，也会促进外来物种的多样化和共存。尽管物种丰富的地区(如生物多样性热点地区)往往比物种贫乏的地区更易受到物种入侵，但在既定的栖息地，保护自然物种库可以明显提高抵御外来物种入侵的能力。

　　外来物种能否入侵成功还受到天敌和干扰的影响。入侵地群落中物种多样性越高，聚集的、与之相对应的自然天敌多样性也会越高，就有可能对入侵种形成一定程度的控制或抑制。此外，频繁的干扰和波动使生态系统趋于不稳定，入侵抵抗能力下降，这就会增加入侵的机会。一般来说，生物多样性高的生态系统稳定性好，抗干扰能力和自我恢复能力强，一定程度上抑制了外来物种的入侵。

　　野生生物在生物入侵防治方面也有巨大的选择价值。生物学家通常在外来入侵物种的原产地寻找它们的天敌，将天敌生物引入入侵地，控制外来或入侵物种的扩散，实施生物防治。例如，无刺仙人掌(Opuntia inermis)作为篱笆植物从南美引入澳大利亚，该物种的扩散失去了控制，占据了大面积的牧场。该入侵种的原产地有一种飞蛾(Cactoblastic cactorum)的幼虫以它为食，将飞蛾引入澳大利亚后，无刺仙人掌的种群数量急剧下降，使当地的植被得以恢复。因此，原产地生境对于寻找入侵物种的天敌有重要的价值。当然引入天敌是一个复杂的计划，必须非常小心地进行选择，既要让新物种的天敌控制它们的生长，又不能对生态系统造成新的威胁。

　　生物多样性有利于防治人类疾病

　　人类健康与否，尤其是接触到许多传染病的风险，可能取决于自然生态系统中生物多样性的维持。超过60%的人类病原体是由动物传染给人的(Taylor et al. 2001)，其大部分的传染媒介是节肢动物物种。如此看来，野生生物物种越丰富似乎会导致更多的病原物种感染人类。然而，现有证据表明，丰富的野生生物物种将有助于减少野生病原菌感染人类。

　　美国纽约巴德学院的生物学家Keesing及其同事在《自然》杂志上报告说，他们对过去5年里学术界发表的数十项研究进行总结分析，发现在多种生态系统、病原体和宿主中，生物多样性有助于对抗传染病，生态系统里的生物种类减少会使病原体更加流行、传染病发病风险扩大，其中包括一些会侵袭人类的疾病(Keesing et al. 2010)。这些研究涉及西尼罗河热和莱姆病等12种疾病。其中3项研究显示，小型哺乳动物种类减少会导致汉坦病毒在宿主动物里的流行率上升，从而增加人类受感染的风险。人体感染汉坦病毒后，可能发生肺水肿或肾脏损害。另有3项研究发现，在美国一些地区，鸟类种类减少与西尼罗河病毒性脑炎发病率升高有密切关系。在鸟类种类较少的地区，容易被病毒感染的鸟类物种占据优势地位，增加了病毒在蚊子中的流行率，进而影响到人。

　　研究人员还不能确定为什么生物多样性减少会导致传染病增加。他们猜测，在更多样化的环境中，致病生物即病原体更频繁地侵入“末路”宿主，它们几乎不能或不可能再传播病菌，因而切断了疾病的传播。当环境恶化导致物种灭绝时，这些繁殖速度慢、免疫力强的、适合作为疾病传播“缓冲地带”的物种可能会率先遭殃。而那些因为繁殖快等因素容易携带病原体的物种能够存活得更长久，导致病原体流行。

　　生物多样性对疾病传播风险的影响也可能受到野生宿主和节肢动物媒介物种之间的相互关系的影响。例如，莱姆病主要是通过节肢动物硬蜱从白足鼠(Peromyscus leucopus)身上获得病原体而传播开来的。那么，利用生物多样性的调控作用，增加小型哺乳动物的数量，通过竞争或捕食作用使鼠类数量维持在较低水平，或者引诱原本寄生在鼠类身上的蜱虫，从而降低了蜱虫从鼠类身上获得病原体的几率，就可降低该病的传染率。调查数据显示，面积小于2 ha的森林片段中的莱姆病风险，比起那些面积更大、有大量哺乳动物生存的森林片段中的要高4倍以上(Allan et al. 2003)。这种由动物多样性产生的“缓冲”作用，对于其他的人类传染病也同样奏效。

　　研究人员也发现，物种丰富会增加病原体从野生动物传播给人、形成新型传染病的风险。也就是说，生物多样性可能成为新疾病的来源。然而，一旦某种传染病出现，生物多样性将有利于对其进行控制。科学家认为，设立不受干扰的大型保护区，减少人类对生物多样性的破坏，同时减少人与野生动物接触的机会，可能有效地减少传染病(Keesing et al. 2010)。

　　近几个世纪以来，随着工业化的进程，人们干预自然的能力不断增强，森林采伐、湿地开发、生物资源的开发利用，以及土地利用方式的改变，全球生态系统的格局发生了极大的变化，自然生态系统面积减少，受人控制的生态系统面积迅速增加。同时，大量环境污染物进入生态系统，大大超过生态系统的承载容量，进而破坏生态系统的结构与功能，使生态系统服务功能受到损害。生态系统调节大气化学环境，保育生物多样性及进化进程，维持土壤肥力等的能力受到削弱，从而导致了全球性的生态环境危机，使人类未来的发展受到威胁。从这个角度上，理解可持续发展的核心就是要通过维持与保护生态系统保护人类的生存环境，保护地球生命支持系统，维持一个可持续的生物圈(欧阳志云和王如松 2000)。生物多样性及其生态服务功能是人类生存与现代文明的基础，科学技术能影响生态服务功能，但不能替代自然生态系统服务功能。保护生物多样性，维持生态服务功能是可持续发展的基础。