岛屿生物地理学
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！。
《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。
岛屿生物地理学理
———三组
岛屿：与其他地区相隔离的地区 生物学的岛屿：为了保护动植物的栖 息地所建立的自然保护区和国家公园， 被周围的农田、工厂、城市所包围的 地方。 岛屿性是生物地理所具备的普遍特征。
许多生物赖以生存的生境，大至海洋 中的群岛、高山、自然保护区、小到森 林中的林窗，甚至植物的叶片，都可以 看成是大小、形状、隔离程度不同的岛 屿。例如，湖泊可以看成是“陆地海洋” 中的岛屿，林窗可以认为是“森林海洋” 中的岛屿。
岛屿生物地理学理论中物种数量与岛屿面积之 间的关系表述为： S=cAz
式中
S------岛屿的生物物种数 A------岛屿面积 c------与单位面积平均物种数有关的常数 z------待定参数，它与岛屿的地理位置、隔离 度和邻域状况等有关。 物种数目的对数与面积对数呈线性关系。
岛屿生物地理学理论的最大贡献 是把生境斑块的空间特征与物种数量 联系在一起，为以后许多生态学概念 和理论的发展奠定了基础。其最直接 的应用价值则是生物保护区设计提供 了原则性指导，并为景观生态学的发 展奠定了理论基础，通过与相关理论 的结合为景观综合规划设计提供理论 依据。
岛屿生物地理学理论是由1967年麦克阿瑟和威尔 逊创立的。他们认为岛屿中的物种多样性取决于物 种的迁入率和灭绝率，而迁入率和灭绝率与岛屿的 面积、隔离程度及年龄等有关。麦克阿瑟和威尔逊 提出的岛屿生物地理学理论阐述了岛屿上物种的数 目与面积之间的关系。该理论认为，由于新物种的 迁入和原来占据岛屿的物种的灭绝，物种的组成随 时间不断变化。 其实早在19世纪，达尔文就首先注意到，生存在 岛屿上的所有物种的数目比大陆上同样面积上生存 的生物要少，且其中大部分又是本地所特有的种类， 岛屿上特殊的生物多样性变化为揭示生物进化理论 提供了重要的依据。后来又经过麦克阿瑟和威尔逊 的卓越贡献，形成了著名的岛屿生物地理学。
第五章岛屿生物地理学
· 岛屿生物地理学的核心是研究物种丰富度与 栖息地面积及岛屿栖息地与外界隔离程度的 关系.因此岛屿生物地理学广泛应用于岛状生 境的研究,成为自然保护区规划、设计的理论 基础。
第一节 岛屿的概念
· 岛屿：与其他地区相隔离的地区 ·生物学的岛屿：为了保护动植物的栖息地所
建立的自然保护区和国家公园，被周围的农 田、工厂、城市所包围的地区。 ·许多生物赖以生存的生境，高山、自然保护 区、溪流、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。 · 岛屿性是生物地理所具备的普遍特征
· （4）群落演替 · （5）几个保护区最好有廊道连接
关心地球 热爱生命
第三节 岛屿生物地理学与自然保护区
（一）自然保护区与岛屿的关系 ： 1. 自然保护区相当于一个岛屿 2. 岛屿生物地理学理论可应用于自然保护区建设 3. 自然保护区的物种数量和面积需依据岛屿理论
岛屿化后物种下降的速度
面积大的岛屿物种丧失的速度比面 积小的岛屿慢
种的生物学习性对生境的要求 在设计保护区时,特别要考虑容易灭 绝的物种对生境的特殊要求, ①低密 度种群有较高的灭绝危险性,波动大, 需要大栖息地 ②在食物链中处于较高 营养级,食物量较少的种群,需要大的 栖息地③一些食性特殊的动物,需要特 别的栖息地
·（3）物种周转率的大小与岛屿的面积呈负相 关
距离效应
·距离效应：岛屿离陆地和其他岛屿越远，物 种数目越少。原因，迁入漫。
·注意：灭绝率没有关系，达到平衡点的时间， 小岛屿比大岛屿要长
· 距离是衡量岛屿隔离程度的重要指标
（2）岛屿上的物种数量与岛屿面积、大陆的距离、侵移—灭 绝过程的关系
近陆
岛屿生物地理学的基本原理
岛屿生物地理学的基本原理岛屿生物地理学的基本原理，听起来有点儿学术，但其实跟我们平常生活也有不少关系。
想象一下，你站在一个小岛上，周围是无尽的大海，耳边是海浪拍打岸边的声音。
这个小岛，就像一个独立的小世界，生活着各种各样的生物。
它们有的飞翔，有的游泳，还有的在沙滩上晒太阳，真是热闹非凡。
你知道吗？这些生物的分布并不是随便的，背后有许多有趣的原理在起作用。
岛屿的大小和生物的多样性密切相关。
大的岛屿就像是个超级大餐厅，能供给更多的食物和栖息地，吸引更多的生物前来。
而小岛呢，就像是个小吃摊，虽然也有美味，但选择有限。
所以在大岛上，我们能见到各种五花八门的动植物，而小岛上可能就只有几种。
岛屿离大陆的远近也影响生物的到达率，离得近的岛屿，就像是方便的快递站，生物们随时都可以顺风而来，离得远的岛屿，生物们就得开个大长途，才能来到这里。
再说说迁徙吧，这也是个有趣的话题。
你知道的，有些小鸟在冬天会飞到温暖的地方过冬，春天再回来。
这就是它们的“假期旅行”。
在岛屿上，这种迁徙也很重要，因为它决定了哪些生物能在岛上定居。
想象一下，一个小岛上只有几只特定的鸟，它们飞来飞去，不小心把食物撒到地上，过了一段时间，种子发芽了，变成了小树。
这就是“生态互助”的魅力啊。
小岛上的生物就这样相互依赖，形成了独特的生态系统。
岛屿上的环境条件也决定了生物的生存。
例如，有些岛屿可能阳光明媚，适合热带植物生长；而有些则可能多风多雨，适合那些耐寒的植物。
气候变化也是个大话题。
大海温度升高可能会影响岛屿上的生态平衡，像是加了一把火。
海洋里的水位上升，可能把一些生物的栖息地淹没，那些生物可就遭殃了。
说到这里，咱们不能不提“演化”的概念。
岛屿的生物常常会因为隔离而发生演化。
想象一下，在一个封闭的小岛上，动物们因为没有外来的竞争，慢慢变得独特起来，甚至出现一些只有在这个岛上才能找到的物种。
这种独特性，让每个岛屿都像是一个神秘的宝藏，吸引着科学家们前来探险，研究那些奇妙的生物。
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。
简述岛屿生物地理学中动态平衡的主要内容
简述岛屿生物地理学中动态平衡的主要内容岛屿生物地理学中的动态平衡是指岛屿上的生物种群和生态系统通过一系列的相互作用、适应和调节，达到一种动态稳定状态的过程。
岛屿生物地理学主要研究岛屿上的物种形成、分布和演化，以及岛屿与大陆间的生物地理关系。
动态平衡的主要内容包括岛屿的形成、物种迁移、适应与适应性辐射等。
1.岛屿的形成：岛屿可以通过多种方式形成，例如地壳运动、海底火山喷发、冰川运动和河流冲积等。
岛屿的形成会导致区域生态系统发生巨大变化，同时也为物种迁移和演化提供了机会。
2.物种迁移：岛屿与大陆间的距离以及岛屿之间的距离都会影响生物的迁移能力。
物种迁移是指物种从一个地理区域向另一个地理区域迁移的过程。
在岛屿生物地理学中，物种迁移是岛屿上物种形成和分布的主要影响因素之一。
物种可以通过陆地桥梁、飞行、游泳和漂浮等方式迁移到岛屿上。
物种迁移对于岛屿上的生物多样性起着重要的作用。
物种通过迁移进入岛屿，增加了岛屿上的物种数量和多样性。
3.适应：岛屿上的物种在适应环境中经历了漫长的时间，以适应岛屿独特的环境条件。
适应是物种在特定环境中发展和优化其生存机制的过程。
适应使得物种能够在岛屿的特殊环境条件下生存和繁衍。
岛屿生物地理学研究了物种如何适应岛屿上的资源分配、压力和竞争等。
4.适应性辐射：适应性辐射是指一个或多个祖先物种在相对短的时间内分化为多个不同的新物种的过程。
岛屿上的适应性辐射通常是由于岛屿上的生态位的丰富度和可利用资源的差异性。
岛屿上的辐射通常表现为物种数量的增加和形态多样性的增加。
适应性辐射是岛屿生物地理学中一个重要的研究内容，它有助于理解物种形成和多样性增加的机制。
总体来说，岛屿生物地理学的动态平衡研究揭示了物种形成、分布和演化的原因和机制，以及岛屿与大陆间的生物地理关系。
通过研究岛屿上的物种适应和迁移等过程，能够深入理解物种的多样性形成和保持。
此外，岛屿生物地理学的研究有助于我们更好地理解生物地理学的一般规律，并在保护生物多样性和生态系统可持续发展方面提供科学依据。
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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。
种类-面积关系曲线
S=CAZ（Grinnel and Swarth，1913年） LogS = logC + ZLogA
S---生物物种的数目； A---这些生物物种所存在的空间 面积； C---物种的分布密度，既单位面 积内的物种数目； Z---为某个统计指数（取值可以 从0.05-0.37.大小与岛屿的隔离 程度和海拔高度有关。就全球陆 生植物而言Z值约为0.22）。
岛屿的定义
岛屿：生物地理学的研究对象起初是海洋岛和陆桥岛，这些 陆地相隔离的地区。随着应用的广泛，这一理论被广泛地应 用到岛屿状生境的研究中。 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。
太平洋诸岛上淡水鸟的种数同岛屿面积之间的关系
种类-面积关系曲线
LogS = logC + ZLogA
z 值的生物学意义很大例,如当z=0 .5 时只需要将岛屿面积增加4 倍 即可将物种数加倍 但是如果Z值为0. 14 必须使面积增加140 倍才能将物种数加倍 Darlinglon 1957 关于岛屿面积增加10 倍岛上的动物种的数加倍的结论.即是z =0. 3时. 如果原始生态系统只有10 %的面积保存下来,那么该生态系统有50% 的 物种保存，如果1 %的面积保存下来,则该生态系统中有75% 的物种丢失了. 面积每增加10倍，物种数目平均增加1倍，反之亦然。
岛屿生物分布模式
种类与面积的关系
种类-距离和岛屿面积-死亡率的关系 岛屿生物地理学理论：平衡理论
种类与面积的关系
在气候条件相对一致的一定区域内，岛屿上物种数目会随 着岛屿面积的增加而增加，岛屿面积每增加10倍，两栖类和 爬行动物的种类数目增加一倍，反之亦然。研究表明：凡是 未经扰动的岛屿，其种类与面积的关系十分规律，而经过扰 动的岛屿，无论是自然扰动还是人类扰动（如：火山爆发， 受海水淹没，人为干扰），它们的种类与面积关系都会偏离 正常分布。
岛屿生物地理学理论与生物多样 性保护
By：Hailing-Zhuang
目录
背景 理论 应用及不足 总结
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。 （二）岛屿有许多显著特征, 如地理隔离，限制了岛屿生物多样性的发展，同时也使岛屿 生物与大陆生物缺少基因交流。其次物种简单，边界明显，有利于生物的定量化研究。 （三）地球上岛屿的数量要比大陆和海洋多，大小形状和隔离程度都不同，岛屿的动物和 植物区系对早期生态学思想的形成曾起了重要的作用。（例如：1835年当达尔文考察南美 的Galapagos 群岛时他被岛上的动植物所吸引他在日记中就提到岛屿在研究物种进化中的 独特地位） （四）岛屿生物地理学是生物地理学的重要组成部分，已成为保护生物学中自然保护区建 立的主要理论依据，曾引发“十几个小面积的保护区好还是一个大面积保护区的保护好” 的争论。从某种意义上来说，岛屿生物地理学可以作为物种保护的理论基础之一。
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。
对岛屿区系的研究表明，岛屿上的生物最初都是外来的。对于所有的陆 地动物，除了飞行动物外，海洋都是有效的阻碍。但较小的鸟和蝙蝠， 特别是飞行的昆虫，可以被动的由大风吹达岛屿。 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。
关心地球 热爱生命
岛屿生物地理学理论的应用
（一）岛屿生物地理学与自然保护区的建立
1. 自然保护区由于受到人类活动的影响已经或正在成为生境 岛屿 2. 自然保护区的物种数量和面积需依据岛屿理论
应用岛屿生物地理学理论设计自然保护区
Better design 1.保护区地点的选择
(1)具有物种丰富的地区 (2)特有种、受威胁种和濒危 物种所需要的特殊生境
Worse design 面积 一个大的好还是几个 小的好？
a. b.
2.保护区的形状
最佳形状是圆形，尽量避免 狭长形应为①边缘效应②人为 c. 影响
3.一个大的保护区好过多 个小的保护区 3.几个保护区最好有廊道 连接
保护区之间的连 接和廊道 形状
d. e. f.
总结
岛屿生物地理学理论阐述了居住岛屿的生物类群的数目与物 种迁入率和灭绝率之间的定量关系。该理论认为，岛屿上物种 的数目取决于物种迁入岛屿的速度和定居岛屿的物种的灭绝率。 自然保护区和片段化的生态系统都可以看成是大小，形状和隔 离程度不同的生境岛屿。 因此，岛屿生物地理学理论为生物多样性的保护提供了非常 重要的理论依据，由于该理论的局限性，仅仅根据岛屿生物地 理学理论进行生物多样性的保护是远远不够的。生物的生存除 了受物种本身生物学特性的影响外，环境因素，遗传因素和生 物之间的相互作用也对生物的分布﹑繁殖﹑扩散﹑迁移﹑种群 的调节﹑适应等产生非常重要的影响。这些也是生物多样性保 护必须考虑的因素。