生物多样性现状及其影响因素分析

1. 生物多样性现状及其影响因素分析 丁 平 浙江大学生命科学学院 College of Life Sciences, Zhejiang University 浙江省第三届大学生生命科学竞赛

2. 主要内容 • 1 竞赛事宜 • 2 生物多样性概述 • 3 科学研究的基本范式

3. 1.1 参赛条件 • 对象：普通全日制本、专科在校大学生 • 名额：本科院校、独立学院、高职高专≥3支参赛队，每支参赛队包括4-5名队员 • 指导教师：正式在编教师，每队1-2名 • 领队：每校1人

4. 1.2 竞赛要求 • 主题：生物多样性现状及其影响因素分析 • 研究对象：动物、植物、微生物 • 研究层次：遗传多样性、物种多样性 • 具体内容：结合当地生态系统类型、特点与问题，开展自主性设计实验与野外调查工作

5. 目的： • 了解当地生物多样现状，气候变化、生境丧失、片段化与退化（污染）、土地利用方式改变、资源过度利用和外来种入侵等各种因素对生物多样性的影响 • 掌握生物多样性检测与调查的基本实验技术与方法 • 培养大学生的创新意识、实践能力和科技能力

6. 具体过程： • 实验设计 • 实验研究与野外调查，记录实验与调查过程 • 获得实验与调查结果 • 形成作品，撰写论文

7. 1.3 评比内容 • 立项报告 • 实验过程及记录 • 论文 • 答辩

8. 立项报告（30分） • 研究综述（10分）：围绕主题与科学问题，要求内容切题、信息正确、写作规范（格式参照《生物多样性》或《生态学报》）、字数不少于3000字（不包括参考文献） ，须附上相关参考文献。 • 竞赛设计及详细技术路线（20分）：包括本实验的研究目的、意义；研究内容、实验方案、技术路线、研究进度表及预期成果；要求实验设计具有科学性、规范性和先进性。

9. 实验过程及记录(30分)： • 实验操作、野外调查和记录要求尊重事实，结果与数据记录应规范 • 认真严肃地在“浙江省大学生生命科学竞赛平台”上记载实验数据和细节 • 实验和野外调查过程中出现失误或失败的，只要分析清楚，不影响得分。

10. 论文（20分）： • 格式参照《生物多样性》或《生态学报》 • 论文题目（切题） • 中英文摘要（简明扼要、语言通顺、英文正确） • 引言部分（有明确科学问题与假设） • 实验设计、技术、方法（合理、可行） • 数据处理（数据可信、方法正确） • 图表（规范清晰） • 讨论（论点明确） • 文字（脉络清晰、结构严谨、逻辑性强、通顺） • 参考文献（符合规范）

11. 答辩（20分）： • 参赛队员陈述15分钟 • 专家提问10分钟

12. 1.4 竞赛时间安排 • 报名阶段：6月1日开始网络报名，6月15日报名截止。 • 项目实施阶段：从报名之日起至10月20日，各参赛队按要求在网上完成递交1份综述、1份竞赛设计；并及时在网上递交实验操作原始记录；最后完成论文并递交。 • 网评阶段：10月25日至11月10日，网评内容：综述、竞赛设计及详细技术路线、实验过程及记录、论文

13. 1.4 竞赛时间安排 现场阶段： 11月18日：报到。报到时参赛队员需出示身份证和学生证，入围决赛队须上交研究综述、竞赛设计及技术路线、原始实验记录本、及论文等纸质材料各一份；以及答辩多媒体材料和作品。 11月19日：开幕式、现场答辩、专家组会议 11月20日上午：宣布成绩和获奖队伍名单，闭幕式

14. 1.5 奖项设置 • 成绩：网络评选80%，答辩20% • 根据网评成绩确定参加现场答辩的参赛队伍。 • 一等奖5%，二等奖15%，三等奖25%，组织奖若干 • 颁发浙江省大学生科技竞赛委员会证书

15. 1.6 报名和缴费 • 网上递交该参赛队所有资料（报名表、立项报告、实验记录、论文等） • 2011年6月1日报名，2011年10月20日截止 • 同时书面递交或传真由学校教务处盖章的参赛队报名表一份 • 参赛费：参加决赛的队伍须缴纳参赛费 600元/队，各参赛队学生、教师的车旅费及住宿费自理 • 竞赛承办单位提供竞赛期间的用餐

16. 2. 生物多样性概述 2.1 Definition of biodiversity • The millions of plants, animals, and microorganisms, the genes they contain, and the intricate ecosystems they help build into the living environment (WWF)

17. Biodiversity is the diversity of life in all its forms and at all levels of organization. • All its forms: includes plants, invertebrate animals, fungi, bacteria, and other microorganisms, as well as the vertebrates that garner most of the attention. • All levels of organization: refers to the diversity of genes and ecosystem, as well as species diversity.

18. Other definitions • 所有来源的形形色色的生物体，这些来源包括陆地、海洋和其他水生生态系统及其所构成的生态综合体；这包括物种内部、物种之间和生态系统的多样性。(生物多样性公约) • 生命有机体及其赖以生存的生态综合体之间的多样性和变异性。(美国技术评估局,1987 )

19. Structure and function • Definitions provided above emphasize structure: forms of life levels of organization • Definition of biodiversity should include ecological and evolutionary functions or processes.

20. Levels of biodiversity • Species diversity • Genetic diversity • Community (ecosystem) diversity • Landscape diversity (sometimes) • All levels of biodiversity are necessary for the continued survival of life as we know it, and all are important to people.

22. 2.2 Species diversity • All the species on earth, including bacteria and protists as well as the species of the multicellular kingdoms (plants, fungi, and animals). • It means species diversity includes the entire range of species found on earth.

23. It represents the entire range of evolutionary and ecological adaptations of species to particular environment. • It provides people with resources and resource alternatives.

24. 2.3 Genetic diversity Definitions 广义：指地球上所有生物所携带的遗传信息的总和。通常谈及生态系统多样性或物种多样性时也就包含了各自的遗传多样性。 狭义：主要指种内不同群体间（两个隔离地理种群间）及单个群体（种群）内个体间的遗传变异总和，即基因多样性(gene diversity)。

25. 遗传多样性的含义 遗传多样性是指生物种内的遗传变异； 遗传多样性的表现是多层次的； 遗传多样性是指种内可遗传的变异； 遗传多样性的本质是生物体在遗传物质上的变异，即编码遗传信息的核酸（DNA或RNA）在组成和结构上的变异。

27. 遗传多样性表现形式的层次 Genetic diversity occurs at four level of organization： Among species; Among population; Within population; Within individuals.

28. 某个基因的等位基因的变化和染色体之间的差异导致个体间的遗传变异。同样，遗传变异在种群内和不同种群的个体间也可以发生。某个基因的等位基因的变化和染色体之间的差异导致个体间的遗传变异。同样，遗传变异在种群内和不同种群的个体间也可以发生。

29. 表现形式 • 在分子水平，可表现为核酸、蛋白质、多糖等生物大分子的多样性； • 在细胞水平可体现在染色体结构的多样性以及细胞结构与功能的多样性； • 在个体水平，可表现为生理代谢差异、形态发育差异以及行为习性的差异。

30. 检测遗传多样性的主要方法 形态学水平 染色体水平 等位酶水平 DNA水平

31. 2.4 面临的问题 • IUCN Red List (2009) • 灭绝物种：809 • 野外灭绝物种：66 • 极危物种：3325（其中有257个物种被列为“几乎已经灭绝”） • 濒危物种：4891 • 易危物种：9075 • 近危物种：3650

32. Case: fossil record

33. From Cambrian (寒武纪末期) to Ordovician (440mya) (晚奥陶纪, 4.4亿年前)—50% of animal families; Devonian(晚泥盆纪, 350mya)—30% of animal families; Permian(晚二叠纪, 230mya)—50% of animal families, including 95% of marine species;

34. Triassic (晚三叠纪, 190mya)—35% of animal families; Cretaceous (晚白垩纪, 65mya)—60% of animal species，统治了地球近2亿年的爬行动物——恐龙灭绝了; 1万年前的更新世Quaternary (第四纪)开始，以岛屿型物种、大型哺乳动物和鸟类的灭绝为标志，与人类活动密切相关。

35. Background extinction Definition: background extinction is a natural extinction in the absence of human influence. An individual species lasts about 1 to 10 million years before it goes extinct or evolves a new species based on the fossil records.

36. Background Extinction Rates Perhaps 10 million species on the earth today; 1~10 of the world’s species would be lost per year as a result of a natural extinction rate of 0.0001-0.00001% per year.

37. 面临主要胁迫 • 气候变化 • 栖息地（生境）破坏、片段化、退化（污染） • 土地利用方式 • 资源过度开发 • 外来种入侵和疾病 • 人口增长

39. 假 说 理 论 推 论 实 验 问题 观察 阅读 支持假说？ 3 科学研究的基本范式 yes no 修炼内功

40. 推 论 实 验 检验假说 实验设计、方法与数据分析 • 科学研究最关键的部分 • 野外研究尤为重要 • 国内野外研究较为薄弱的环节 • 取样方法 • 取样强度与重复 • 调查方法选用与调查时间 • 数据类型与分析方法 修炼内功

41. 问题 阅读 观察 文献阅读 理论假说 实 验 修炼内功

42. 读什么与怎么读 • 基于“问题”； • 重要与经典文献； • 读多少？ • 精读或泛读？ • 读题目、摘要、前言、全文？ 修炼内功

43. 科学问题是什么？ • 假说是什么？ • 实验设计与研究方法是否合理？ • 数据分析方法是否合理？ • 有什么新的发现、观点与理论？ • 论文中存在什么问题？ • 带着问题读！ 修炼内功