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1 · 第2學期普通生物學(下)生態學概論

保育生物學

Conservation Biology

難度 2 · 基礎ecology

保育生物學作為「危機學科」(crisis discipline, Soulé, 1985),融合基礎生態學理論和實務管理,在全球生物多樣性急速流失的背景下具有迫切的現實意義。

第六次大滅絕的證據與爭議

Ceballos et al.(2015, Science Advances)利用化石記錄的背景滅絕率(~2 E/MSY,即每百萬物種年 2 次滅絕)作為基線,估計現代脊椎動物滅絕率高出 100 倍以上。但 Régnier et al.(2015)指出無脊椎動物(特別是島嶼蝸牛)的滅絕可能被嚴重低估。IPBES(2019)的全球評估報告估計約 100 萬種物種面臨滅絕風險。Living Planet Index 顯示 1970 年以來全球野生動物族群平均下降 69%(WWF, 2022)。

滅絕債務(Extinction Debt)

Tilman et al.(1994)提出:棲地喪失的滅絕效應有時間延遲——當前的物種數可能尚未達到新平衡值,未來還會繼續下降。這意味著即使今天停止所有棲地破壞,仍會有物種滅絕。Kuussaari et al.(2009)在歐洲蝴蝶中實證了此效應。移民信用(immigration credit)是對稱概念——棲地恢復後物種殖民也有時間延遲。

系統保育規劃(SCP)

Margules & Pressey(2000)在 Nature 的奠基論文建立了 SCP 框架:設定保育目標→收集生物多樣性數據→評估現有保護區差距→選擇新保護區(用互補性原則最大化保護效率)→實施和監測。Marxan 是最廣泛使用的保護區選址演算法,以模擬退火法(simulated annealing)在最小成本下達成保育目標。Ball et al.(2009)的 Marxan 衍生工具已應用於全球超過 100 個國家的保護規劃。

30×30 目標:昆明-蒙特婁全球生物多樣性框架(2022)設定 2030 年保護至少 30% 的陸地和海洋的目標。Dinerstein et al.(2019)提出的 Global Safety Net 識別了需要保護的關鍵區域。

保育遺傳學與基因組學

分子標記(microsatellites → SNP arrays → whole genome sequencing)用於評估族群遺傳結構、有效族群大小(Ne)和近親衰退程度。基因組資訊指導遺傳拯救(genetic rescue)——佛羅里達美洲獅的成功案例(Johnson et al., 2010)。環境 DNA(eDNA)從水或土壤樣本中偵測物種存在,革命性地提升了監測效率——Thomsen et al.(2012)展示 eDNA 在偵測稀有水生物種方面優於傳統調查。基因組輔助保育(conservation genomics)還可識別適應性遺傳變異(adaptive variation),指導族群翻轉(assisted gene flow)以因應氣候變遷。

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