高中生物疑难精讲63 | 选必2 4.2 生物多样性及其保护

遗传多样性为什么是生物多样性的基础？个体数量多就等于遗传多样性高吗？"间接价值明显大于直接价值"该如何理解？潜在价值为什么无法估算？就地保护、易地保护如何分工？为什么说就地保护最有效？

【本期导语】

1963 年起，生态学家 Robert Paine 在华盛顿州 Mukkaw 湾的岩石潮间带做了一个"减法"实验：他把选定区域内的赭色海星（Pisaster ochraceus）逐只清除，持续观察。结果出人意料——三年后，这块岩石上的固着生物由 15 种减少到 8 种；十年后，整片潮间带几乎变成加州贻贝的单一种群。为什么拿走区区一个物种，竟会让整个群落塌方式简化？这个 1966 年发表于《The American Naturalist》的实验催生了"关键种"概念，也揭示了一个反直觉的事实：多样性不是物种数目的简单加和，而是彼此制衡的关系网络。本期进入选必2 4.2 生物多样性及其保护——从遗传、物种、生态系统三个层次，到三类价值、丧失原因与保护路径。

一、生物多样性的三个层次

1. 遗传多样性（基因多样性）

📖 教材原话（人教版选择性必修2 P90）：生物圈内所有的植物、动物和微生物等，它们所拥有的全部基因，以及各种各样的生态系统，共同构成了生物多样性。

遗传多样性是指地球上所有生物携带的遗传信息的总和。分两层看：①种群内——同种生物不同个体之间的基因型差异，实质是等位基因的差异；②种群间——不同地理种群之间的基因频率差异。

为什么它是基础层次：①基因决定性状，可遗传变异是适应与进化的原料；②基因库越丰富，种群在环境变化中留存适应性个体的概率越高；③种群间基因频率长期分化积累到生殖隔离，就形成新物种。

遗传侵蚀的现实案例：①现代农业的品种单一化——教材明确指出，"农业和林业品种的单一化会导致遗传多样性的丧失，以及与之相应的经长期协同进化的物种消失"；②猎豹——现存猎豹遗传多样性极低，不同个体间皮肤移植几乎不出现排斥，精子畸形率高、幼崽死亡率大；③人工林——株数虽多，但常源于少数无性系或少数母树，遇到新型病原体易成片死亡。

2. 物种多样性

物种多样性是指自然界中每个物种都具有独特性，从而构成的多样性。测定有两类指标：①物种丰富度——群落或区域内物种的数目，最常用；②物种均匀度——各物种个体数分布的均匀程度。综合度量常用辛普森指数与香农—维纳指数，二者都同时纳入丰富度与均匀度。

3. 生态系统多样性

生态系统多样性是指地球上的生境、生物群落和生态系统的多样化，还包括生态系统的组成、结构、功能等随时间变化而变化的多样性。三个侧面：①生境多样性——森林、草原、荒漠、湿地、海洋等；②生物群落多样性——不同生境中群落类型的差异；③生态过程多样性——能量流动、物质循环、信息传递的路径与速率差异。

三层次的关系：遗传多样性 → 物种多样性 → 生态系统多样性。前者是后者的物质基础，后者为前者提供演化的舞台；三者是同一生命系统的不同切面，不是并列的三类"东西"。

二、生物多样性的价值

1. 直接价值

直接价值是对人类有食用、药用和工业原料等实用意义的，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值。

①实用意义——粮食、蔬菜、肉蛋奶；药物（青蒿素来自黄花蒿、紫杉醇来自红豆杉、阿司匹林源于柳树皮）；木材、纤维、橡胶、油脂等工业原料；②非实用意义——花卉与观赏鱼、生态旅游、科学研究（模式生物、基因资源）、文学艺术创作。

2. 间接价值

📖 教材原话（人教版选择性必修2 P92）：生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。

间接价值主要体现在调节生态系统的功能等方面，又称生态功能；此外，"在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面也具有重要的生态价值"。

具体：①植物光合——制造有机物、固碳、供氧；②森林和草地——防风固沙、水土保持；③湿地——蓄洪防旱、净化水质、调节气候；④土壤生物——分解有机物、维持土壤肥力；⑤传粉昆虫与天敌——保障作物产量、抑制害虫。

⚠️ 辨析提示："间接价值 > 直接价值"是教材明确结论。原因是生态功能支撑的是整个人类社会的存续，其替代成本远高于可市场定价的直接产品。

3. 潜在价值

潜在价值是目前人们尚不太清楚的价值。例如某种当前无直接用途的植物，将来可能被发现含有治疗某疾病的重要成分。随着研究深入，潜在价值会逐步显现。

⚠️ 辨析提示：潜在价值不是"没有价值"，而是"价值尚未被认识"。正是这种不可预知性，构成了保护上的预防性原则——不能以"尚未证明有用"为由放弃保护。

三、生物多样性丧失的原因与保护措施

1. 丧失原因

①生存环境的破坏（最主要）——使物种的栖息地丧失和碎片化，如森林砍伐、湿地围垦、城市扩张、道路切割；

②掠夺式利用——过度采伐、滥捕乱猎；③环境污染——水体富营养化、农药与重金属、塑料；④农业和林业品种单一化——导致遗传多样性丧失；⑤外来物种的盲目引入——缺少天敌、迅速蔓延、挤占生态位，导致物种灭绝；⑥全球气候变化——物候错位、栖息地迁移、珊瑚白化。

2. 保护措施

📖 教材原话（人教版选择性必修2 P94）：就地保护是指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等，这是对生物多样性最有效的保护。

就地保护——在原地建立自然保护区、国家公园、风景名胜区等。中国实践：①自然保护区——1956 年建立的鼎湖山自然保护区是我国第一个自然保护区；②国家公园——2021 年正式设立首批 5 个：三江源、大熊猫、东北虎豹、海南热带雨林、武夷山。

📖 教材原话（人教版选择性必修2 P95）：易地保护是指把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。例如，建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等，这是为行将灭绝的物种提供最后的生存机会。

易地保护——适用于栖息地已严重破坏、野外种群数量极低的物种，如朱鹮、长江江豚的人工繁育。

生物技术保护（离体保护）——建立精子库、种子库、基因库，利用人工授精、组织培养、胚胎移植等技术加强对珍稀濒危物种的基因保护（注意：某些题目中将利用生物技术保护也列为“易地保护”）。

其他措施：①法制管理——《野生动物保护法》《环境保护法》《生物安全法》《长江保护法》；②国际合作——《生物多样性公约》，2022 年 COP15 第二阶段会议通过的"昆明—蒙特利尔全球生物多样性框架"提出到 2030 年保护全球 30% 的陆地和海洋（"3030 目标"）；③教育宣传与公众参与。

⚠️ 辨析提示：保护生物多样性只是反对盲目、掠夺式地开发利用，并不意味着禁止开发和利用——合理利用就是最好的保护。

【疑难1】遗传多样性为什么是生物多样性的基础？个体数量多就等于遗传多样性高吗？

为什么是基础层次：①基因决定可遗传变异——变异是自然选择的原料，没有遗传差异就没有适应与进化；②决定种群的进化潜力——环境变化时，遗传变异丰富的种群更可能含有适应性个体，避免整体灭绝；③支撑物种形成——种群间基因频率的分化积累到生殖隔离，便产生新物种；④影响生态系统功能——同一物种不同基因型的组合会改变群落的生产力与抗逆性。

"个体数量多 ≠ 遗传多样性高"：①奠基者效应——少数个体建立新种群，基因库被"抽样"大幅缩小；②瓶颈效应——种群经历过数量骤减后，即便个体数回升，遗传多样性仍需极长时间才能恢复；③近交衰退——小种群内近亲繁殖使有害隐性基因纯合，生活力与繁殖力下降（猎豹即典型）；④人工群体的遗传一致——人工林株数众多但基因型高度一致，抗性单一。

⚠️ 辨析提示：保护遗传多样性的关键是维持足够大的有效种群规模和种群间的基因交流——这正是"生态通道""生态廊道"的意义。

📚 相关资料：尚玉昌《普通生态学》（第3版）。遗传多样性是生物多样性的基础层次，指地球上所有生物携带的遗传信息的总和；种群遗传变异越丰富，对环境变化的适应潜力越大，而瓶颈效应与奠基者效应会显著降低种群的遗传多样性。

【疑难2】"间接价值明显大于直接价值"该如何理解？潜在价值为什么无法估算？

间接价值更大的原因：①作用范围不同——直接价值只惠及直接利用者，间接价值惠及整个区域乃至生物圈；②不可替代性不同——木材、药物可以人工合成或寻找替代品，而固碳供氧、水土保持、传粉、净化水质等生态功能没有可行的替代方案；③计量方式不同——直接价值有市场价格，间接价值需用替代成本法等估算，结果通常远大于直接价值；④时空尺度不同——直接价值多为一次性、局部的，间接价值是持续、全局的。

潜在价值难以估算的原因：①对象尚未发现——全球已被描述的物种仅约 200 万种，大量物种可能在被认识前就灭绝；②信息不完全——无法对未来可能发现的功能定价；③包含选项价值（保留未来利用的可能性）与存在价值（仅因其存在而愿意付出的代价）。

⚠️ 辨析提示：三种价值不是互斥分类——同一物种可同时具有直接、间接与潜在价值；判断"属于哪一类"，看的是题干强调的具体用途。

📚 相关资料：人民教育出版社. 普通高中教科书教师教学用书·生物学 选择性必修2《生物与环境》。生物多样性的价值分直接价值、间接价值和潜在价值三类，间接价值主要体现在调节生态系统的功能等方面，明显大于直接价值；潜在价值指目前人们尚不太清楚的价值。

【疑难3】就地保护、易地保护如何分工？为什么说就地保护最有效？

就地保护最有效的原因：①保护对象完整——保护的不是单个物种，而是物种 + 栖息地 + 整个生态系统及其种间关系；②保留进化过程——物种在原生环境中继续接受自然选择，维持适应潜力与协同进化关系；③效率更高——保护一片栖息地可同时惠及其中成千上万种生物；④可自我维持——野外种群能自然更新，不需要长期人工投入。

三者的分工：①就地保护是主体和首选；②易地保护是应急与补充——当栖息地已严重破坏、野外种群极低时，先在人工条件下扩繁，为野化放归储备个体；③利用生物技术保护——长期保存种子、配子、胚胎与基因。三者的共同目标是恢复并维持有活力的野外种群。

⚠️ 辨析提示：建立自然保护区、国家公园属于就地保护，不属于易地保护——这是高考高频易错点；把动物送进动物园是易地保护，是手段不是目的，野化放归、重建野外种群才是终点。

📚 相关资料：孙儒泳《动物生态学原理》（第4版）。就地保护通过在原产地建立自然保护区保护物种及其栖息地，是保护生物多样性最有效的措施；易地保护适用于栖息地已遭严重破坏的濒危物种，为行将灭绝的物种提供最后的生存机会，最终目标是重建野外种群。

【真题演练】

【下期预告】

本期聚焦生命之网的根基：①遗传、物种、生态系统三个层次；②价值分直接、间接（明显大于直接）、潜在三类；③丧失源于栖息地破坏、过度利用等，保护以就地为主、易地保护与离体保护为辅。

一个延续千年的生活范本：珠江三角洲桑基鱼塘，养鱼种桑循环不废、近乎“零废弃”。古人凭什么把种养循环得如此精巧？现代退化生态系统，能否照此“设计”修复？选必2 4.3 生态工程讲自生、循环、协调、整体四原理与桑基鱼塘、矿区修复。

【参考文献】

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