岛屿生物地理学理论:模型与应用
岛屿生物地理学理论对自然保护区的指导意义
岛屿生物地理学理论对自然保护区的指导意义
岛屿生物地理学理论对自然保护区的指导意义
岛屿生物地理学的出现标志着人类对野生动物及其生存环境的研究工作出现了新的突破。
它涉及到多个领域，如植物学、动物学、生态学、遗传学、进化生物学等，有助于人们更加深入理解岛屿生物的特性，为自然保护区的制定提供更强有力的科学依据。
岛屿生物地理学研究表明，岛屿上生物种类栖息地和迁徙路径呈明显联系，以及岛屿中不同物种或种群之间的生态关系和地理变化。
无论是外岛还是内陆，物种的迁徙路径会进行适应性调整，以适应本地的生态环境。
在自然保护区规划中，岛屿生物地理学的研究结果可以作为一种借鉴，分析影响岛屿生物活动及生态环境变化的因素，并根据岛屿动物特有的生态环境发展出合理的保护措施，以最大化地保护地区内特有的生物物种及其群落以及育苗树种等。
此外，岛屿生物地理学可以帮助管理者做出更详尽的自然保护区规划，比如：通过对夜行性鸟类的研究，可以结合地形特点为夜行性鸟类指定合适的迁徙路径，制定适宜的保护范围；或者根据捕食者和猎物之间的生态关系，为重要生态系统的保护指明重点。
总之，岛屿生物地理学的发展为自然保护区的管理提供了有效的科学指导和广泛的应用价值，使大家能够从多方面更好地了解动植物在岛屿上空间分布态势，依法制定合理的自然保护区，最大限度地提高动植物的保护效果。
谨以此文报友们，共勉！。
景观生态学第3章
狭义复合种群定义：
强调复合种群必须表现出明显的局部种群 周转（即局部生境斑块中生物个体全部消 失，尔后又重新定居，如此反复的过程）
频繁的亚种群（或生境斑块）水平的局部性绝灭。
满足2个条件
亚种群（或生境斑块）间的生物繁殖体或个体的交流。 亚种群尺度或斑块尺度
面积较大而距离 较近的岛屿比面积 较小而距离较远的 岛屿的平衡态物种 数目大。
图1
岛屿生物地理学动态模型
面积较小和距离 较近的岛屿分别比 大而遥远的岛屿的 平衡态物种周转率 要高。
岛屿生物地理学理论意义
1、丰富了生物地理学理论和生态学论；
2、促进了我们对生物种多样性地理分布与
动态格局的认识和理解。 3、岛屿生物地理学理论的简单性及其适用 领域的普遍性使这一理论长期成为物种保 护和自然保护区设计的理论基础。
I0 s(t ) S (0) exp ( I 0 E 0)t S S p p I 0 E0 I 0 E0
I
0
(3.7)
S（0）岛上初始种丰富度。当迁入率等于绝灭率（I＝E）时
I0 se ( ) I 0 E0
（3.8）
岛屿平衡态物种丰富度取决于单位种迁入率和绝灭率以及大陆物种 库的大小。
复合种群的类型
一般的来说，复合种群分为五种类型： A 经典型（或Levins复合种群） B 大陆---岛屿型复合种群（或核心---卫星复 合种群） C 斑块性种群 D 非平衡态复合种群 E 中间型或混合型复合种群
经典型（或Levins复合种群）
由许多大小或生态特征 相似 的 生境 缀 块组 成 。 主要特点： 每个亚种群具有同样 的绝灭概率； 整个系统的稳定必须 来自缀块间的生物个 体交 流 或繁 殖 体交 流 ， 并且随生境缀块的数 量变大而增加。
《岛屿生物地理学》PPT课件
▪ 动物地理分布研究比植物地理分布晚：一是动物种类数量比植物多的多。 二是动物分布与气候间的关系大多数不是直接的。
▪ 总而言之，岛屿动植物少而贫乏，发展进化和适应辐射迅速，由于这种 状况，岛屿为研究生物进化提供了理想的场所，同时，岛屿生境的风险 大，因此在移入，拓殖和灭绝的过程中，存在着错综复杂的相互作用。
岛屿生物地理学理论与生物多样 性保护
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By：Hailing-Zhuang
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目录
▪ 背景 ▪ 理论 ▪ 应用及不足 ▪ 总结
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背景
▪ （一）19世纪早期，自达尔文和华莱士提出进化论和生物地理学以来，经科学家证实地理 隔离对物种形成的重要作用，岛屿成为激发和验证这些科学思想的天然实验室。
▪ 如：自然保护区，国家公园，被周围的农田、工厂、城市所 包围的地区。高山、溪流、洞穴，山沿以及其他边界明显的 生态系统、林窗，甚至叶片，都可以看作是大小、形状、隔 离程度不同的岛屿。
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岛屿生物的特点
▪ 岛屿生态系统明显地不同于其它生态系统。对于岛屿上生活的生物来说， 岛屿生境风险大，灾害多。
▪ （3）对于不同的动物类群、不同岛屿或者同一岛屿的不同时间来说，迁入 率和灭绝率曲线是不同的。另外，灭绝率曲线还受到物种遗传学机制的影响。
▪ （4）平衡理论将物种的迁入和灭绝看成是相互独立的过程，但实际上并非 完全如此。
▪ （5）平衡理论认为岛屿上物种存在的数目主要是由迁入率和灭绝率决定的 ，忽视了其他物种互作关系（如竞争、捕食、互惠共生、寄生）等调节群落 结构的作用。
岛屿生物地理 学动态模型 该模型表明物种迁入率随距离,
第21卷第7期2001年7月生 态 学 报A CTA ECOLO G I CA S I N I CA V o l .21,N o.7Ju l .,2001物种保护的理论基础——从岛屿生物地理学理论到集合种群理论赵淑清1,方精云1,雷光春2(1.北京大学城市与环境学系,北京 100871;2.北京大学生命科学学院,北京 100871)基金项目:国家重点基础研究发展规划(编号:G2000046801)和世界自然基金会(WW F )(CN 0079.09)资助项目收稿日期:2000202228;修订日期:2000208208作者简介:赵淑清(1972～),女,博士。
主要从事生态学及遥感应用研究。
摘要:全球面临着生境破碎化的危机。
物种保护已成为人类面临的重大课题。
并不是所有的人对岛屿生物地理学理论的产生及其关注的海洋岛屿都很熟悉,但是越来越多生物赖以生存的自然栖息地的丧失和破碎化都是有目共睹的。
岛屿生物地理学和集合种群理论是目前物种保护的两个基本理论。
物种迁入率和绝灭率的动态变化决定岛屿上的物种丰富度是岛屿生物地理学理论的核心内容,而集合种群理论关注的的是局部种群之间个体迁移的动态以及物种的续存条件。
在概述两个理论形成、发展及其核心内容的基础上,着重比较它们的异同点以及在生态学理论和实践中的应用,并论述物种保护理论范式从岛屿生物地理学向集合种群理论转变的基本背景和原因。
关键词:生境破碎化;集合种群动态理论;物种保护;岛屿生物地理学Theoretica l ba sis for spec ies con serva tion :from the theory of island b iogeography to m etapopula tion dynam ic theoryZHAO Shu 2Q ing 1,FAN G J ing 2Yun 1,L E I Guang 2Chun 2 (1.D ep art m ent of U rban and E nv ironm entalS cience ,P ek ing U niversity ,B eij ing 100871,Ch ina ;2.Colleg e of L if e S ciences ,P ek ing U niversity ,B eij ing 100871,Ch ina )Abstract :T he fragm en tati on of natu ral hab itats is a cu rren t global crisis.It is a great challenge to hum an beings to p ro tect species diversity .N o t m any of u s are fam iliar w ith ocean ic islands ,w h ich supp lied key ex 2amp les fo r the theo ry of island b i ogeography ,bu t all of u s are fam iliar w ith the lo ss and fragm en tati on of som e natu ral hab itats in w h ich b i o ta ex ist .T he theo ry of island b i ogeography and the m etapopu lati on dy 2nam ic theo ry are tw o fundam en tally theo retical bases fo r species con servati on ;the fo rm er is concerned w ith how species num ber changes w ith the i m m igrati on and ex tincti on rate ,w h ile the latter focu ses on the dy 2nam ics of individual m igrati on among local popu lati on s and conditi on s of species persistence .In th is paper ,w ith an in tegrated view w e attemp t to ou tline the fo rm ati on ,developm en t and co re con ten ts of the theo ry of island b i ogeography and m etapopu lati on dynam ic theo ry ,to compare their differences ,and to disu ss their app licati on s in eco logical theo ry and p ractice .In additi on ,the cau ses of paradigm sh ift from the theo ry of is 2land b i ogeography to m etapopu lati on dynam ic theo ry on species con servati on are b riefly comm en ted .Key words :H ab itat fragm en tati on ;m etapopu lati on dynam ic theo ry ;species con servati on ;theo ry of island b i ogeography文章编号:100020933(2001)0721171209 中图分类号:Q 149 文献标识码:A 许多自然环境都可看成是大小、形状和隔离程度不同的岛屿,而且岛屿有许多显著特征,如地理隔离,生物类群简单。
岛屿生物地理学
种类-距离和岛屿面积-死亡率的关系
近陆
迁入率
死亡率
小岛
远陆 大岛
岛屿上的物种数量
“距离效应”即岛屿离陆地和其它岛屿越远，其上的物种数目就越少，这是因为如果岛 屿的面积相等岛屿与陆地和其它岛屿之间的距离越远其上的物种的迁入就越慢。 面积与死亡率：岛屿面积越小，死亡率越高或者说灭绝率越高，因为小岛本身的资源和 生态位有限，允许容纳的物种数量相对较少，竞争激烈。
平衡理论的不足
（1）迁入率和灭绝率曲线的确切形状无法估计，因此，难以对某个时期的 种群做出准确的估计。该理论缺乏预测性。 （2）在模型中，平衡态物种的数目是由迁入率和灭绝率决定的。这样的假 设过于简单化。 例如：某一种鸟暂时路过某个岛屿，能称之为迁入吗？如果是的话，当它离 开时，是否可以称之为灭绝呢？再者，优势某种生物的许多个体迁入某个岛 屿，但是如果它们找不到配偶，也是很快会灭绝。 （3）对于不同的动物类群、不同岛屿或者同一岛屿的不同时间来说，迁入 率和灭绝率曲线是不同的。另外，灭绝率曲线还受到物种遗传学机制的影响。 （4）平衡理论将物种的迁入和灭绝看成是相互独立的过程，但实际上并非 完全如此。 （5）平衡理论认为岛屿上物种存在的数目主要是由迁入率和灭绝率决定的， 忽视了其他物种互作关系（如竞争、捕食、互惠共生、寄生）等调节群落结 构的作用。 （6）岛屿生物地理学理论的另一缺陷是它假定同一分类群内不同的种之间 的迁入率和灭绝率是一致的。但是，同一分类单位的不同种之间其扩散能力 和灭绝脆弱性是不同的。
岛屿生率
s 岛屿上物种数量 岛屿上物种数量平衡模型
岛屿生物地理学理论：平衡理论
平衡理论的内容:①岛屿生物种类的丰富度完全取决 于两个过程，即迁入和灭绝。②当迁入率和灭绝率 相等时，岛屿物种数量达到动态平衡，即物种的数 目相对稳定，但物种的组成却不断变化和更新。③ 迁入率和灭绝率将随岛上物种的丰富度的增加而分 别呈下降和上升趋势。
保护生物学 - 04保护生物学的基本理论
小种群（minimum population ）理论
种群生存力分析（population viability analysis,PVA） 是利用分析和模拟技术，确定种群以一定概率存活一定时间 的最小种群大小。 目标是确定最小可存活种群（MVP）和最小存活面积（MVA） 应用于珍稀濒危物种的保护和管理。 有助于指导创造适宜栖息地，增加适合度、调节其他种群的 捕食者。 种群生存力的影响因素 种群统计学特征的随机性：出生率、死亡率、种群数量 环境的随机性：气象、资源、捕食者、竞争者和寄生种群等 遗传的随机性：遗传漂变、近交衰退等 自然灾变：极端灾害的偶发性
*** What is the pattern? What two equilibrium factors explain it?
岛屿生物地理学理论
岛屿上物种的分布规律: 某一类群的种类随岛屿面积的变 化而变化（与岛屿的隔离程度有关）。 S=cAZ 或 LgS=Lgc+ z (lgA) S：物种数量 A：岛屿面积 z、c: 常数
保护生物学三大理论的关系
三个理论的联系
关注的都是物种保护和种群动态问题。 岛屿理论研究破碎化生境和物种保护问题的基础。 小种群理论弥补了岛屿理论忽视内因的缺陷。 复合种群直接面对生境破碎化后的种群动态、生态学过程和 物种保护。 因此， 岛屿理论：是开展物种保护的理论基础； 小种群理论：是实现物种保护种群生态学保证； 复合种群理论：侧重研究生境破碎化后物种保护面临的特殊 问题。
小种群理论
小种群理论与生物多样性保护 小种群理论意义特殊而重大：对灭绝风险高的物种更加紧迫， 因此为保持最大的生物多样性这一直接目标，而阻止物种灭 绝，但受随机因素影响较大。 小种群与自然保护区设计：指出目标种或关键种（脆弱物 种），确定最小可存活种群大小，估价维持最小种群所需的 面积大小。 小种群保护的关键：种群的遗传变化，及种群和环境随机性 的影响。
6 第七章 岛屿生物地理学理论
Dr.zengzhiyong Guizhou University 4/28
Dr.zengzhiyong@
S= CAZ
式中：S——物种数 C——常数(其变化反映地理位臵的变化对种 丰富度的影响 ) Z——物种数与面积之间的系数 A——岛屿面积 对上式两边取对数，则得： log S = log C + Zlog A
Dr.zengzhiyong Guizhou University 9/28
Dr.zengzhiyong@
Dr.zengzhiyong Guizhou University 19/28
Dr.zengzhiyong@
可以设想如果岛上拥有临近大陆上所有的物种时，就 不存在新种的迁入。实际上这种情况是不可能出现的，因 为当岛上的物种越来越多时，灭绝率也越来越高。 假定在某一陆地的边缘最新形成一排大小不相同，但 距离陆地又相等的岛屿。从陆地迁入这些岛屿的物种的速 率将是一样。但是，这些岛屿上物种的灭绝率则不相同。 小岛屿上物种灭绝率要比大岛屿快，这是因为小岛屿有限 的空间使得物种之间对资源的竞争加剧，允许容纳的物种 数就相对较少，并且每个物种的种群数量也小，当迁入率 与灭绝率相等时，总的物种数也小。
达林顿（Darlington，1957)关于岛屿面积增加10倍， 岛上的动物的种数加倍的结论，即是z=0.3时的特殊 情况。设S1=CAz，那么，当岛屿的面积增加10倍， S2=C(10A)z，所以，
正常情况下，空间面积每增加10倍，物种数目平均增 ，即如果原始生态系统只有10%的面积 加 1 倍，反之亦然。 保存下来，那么，该生态系统有50%的物种丢失；如果1% 的面积保存下来，则该生态系统中有75%的物种丢失。
生物地理学-第五章(2)
迈克阿瑟和威尔森总结的岛屿生物 群的三个特征： 群的三个特征： 生物种数与岛屿面积成正相关； 1. 生物种数与岛屿面积成正相关； 2. 生物种数与岛屿距大陆或其他的 生物源地的远近成负相关； 生物源地的远近成负相关； 3. 岛屿在生物种类组成上出现连续的 种类流通， 种类流通，但种类数量保持大致稳 定。
结论： 结论：较大的岛屿一般具有较多的生物 种类，岛屿面积每增加10 10倍 种类，岛屿面积每增加10倍，两栖和爬 行动物的种类数目增加一倍，反之亦然。 行动物的种类数目增加一倍，反之亦然。
如果按照达灵顿推算的规律来推断的 面积缩小10 10倍 物种就减少一半， 话，面积缩小10倍，物种就减少一半， 若缩小100 100倍 若缩小100倍，物种就会减少到原来 的四分之一。 的四分之一。 保护好百分之一的物种空间面积， 保护好百分之一的物种空间面积，就 相当与保护住原有物种数目的百分之 二十五。 二十五。
2. 保护区地点的选择
为了保护生物多样性， 为了保护生物多样性，应首先考 虑选择具有最丰富物种 最丰富物种的地方作 虑选择具有最丰富物种的地方作 为保护区。另外特有种 特有种、 为保护区。另外特有种、受威胁 濒危物种也应放在同等重要 种和濒危物种也应放在同等重要 的位置上。 的位置上。
值得注意的是， 值得注意的是，如果保护区是原始 植被的剩余斑块， 植被的剩余斑块，应尽可能多的将 周围人们已经利用的部分（ 周围人们已经利用的部分（如农田 或草地）包含在保护区内， 或草地）包含在保护区内，保护区 建成后，通过减少人为干扰， 建成后，通过减少人为干扰，这些 地区会逐渐恢复为地带性植被， 地区会逐渐恢复为地带性植被，从 而提高保护区的质量。 而提高保护区而言，迁入率和灭绝率 将随岛屿上物种的丰富度的增加 增加而分 将随岛屿上物种的丰富度的增加而分 别呈下降 上升趋势 下降和 趋势。 别呈下降和上升趋势。 小岛屿上物种灭绝率要比大岛屿快 小岛屿上物种灭绝率要比大岛屿快， 上物种灭绝率要比大岛屿 这是因为小岛屿有限的空间使得物种 之间对资源的竞争加剧 加剧， 之间对资源的竞争加剧，允许容纳的 物种数就相对较少， 物种数就相对较少，并且每个物种的 种群数量也小。 种群数量也小。当迁入率与灭绝率相 等时，总的物种数也小 等时，总的物种数也小。
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岛屿生物地理学理论：模型与应用
邬建国
【期刊名称】《生态学杂志》
【年(卷),期】1989(8)6
【摘要】前言岛屿有许多显著特征,如地理隔离,生物类群简单。
这些特点为重复性研究和统计学分析奠定了基础,从而有利于许多深入而细致的生物学研究。
因此,岛屿为发展和检验自然选择、物种形成及演化,以及生物地理学和生态学诸领域的理论和假设,提供了重要的自然实验室。
岛屿生物地理学理论(MacArthurwilson学说)即为岛屿生物学研究中所产生的著名理论之一。
【总页数】6页(P34-39)
【关键词】岛屿;生物地理;种群丰富度;模型
【作者】邬建国
【作者单位】美国牛津市迈阿密大学植物系
【正文语种】中文
【中图分类】Q151.95
【相关文献】
1.岛屿生物地理学与集合种群理论的本质与渊源 [J], 高增祥;陈尚;李典谟;徐汝梅
2.物种保护的理论基础——从岛屿生物地理学理论到集合种群理论 [J], 赵淑清;方精云;雷光春
3.岛屿生物地理学理论在物种保育方面的应用误区 [J], 刘小明
4.一个通用岛屿生物地理学模型 [J], 陈小勇;焦静;童鑫
5.岛屿生物地理学理论与保护生物学介绍 [J], 卢彦;廖庆玉;李靖
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