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    简介:

    [第1课] 什么是科学家

    什么是科学家?教授从自身经历出发讲解了这一问题,讲解了生物多样性研究的主要工作。实地研究是必不可少的,到世界各地采集样本;然后是实验室研究,将采集回的样本进行实验室分析;最后是将科学结果传达到政策制定者,这能让科学产生实际效应。

    [第2课] 课程简介

    这一节是整个生物多样性部分的简介:这门课讲生物多样性面临着什么问题,为何要关心这些问题,以及如何解决这些问题,也就是“什么”、“为何”及“如何”的问题。这就是贯穿这门课始终的总线。

    [第3课] 全球趋势

    第一届联合国环境会议1972年召开,名为"联合国人类环境会议";第二届会议1992年召开,名为"联合国环境与发展会议";第三届会议2002年召开,名为"可持续发展世界首脑会议"。从"环境",到"环境与发展",再到"发展","环境"这个词逐渐被遗忘。我们该如何考虑这个问题呢?

    [第4课] 全球趋势1-陆地生态系统退化

    自1972年第一届联合国环境会议召开以来,约有10亿英亩(400万平方公里)森林消失。主要原因开道拓荒、发展密集农业、发展畜牧业、发展采矿业、获取木材等等。世界六大岛屿其中两个,婆罗洲和苏门答腊,按这个砍伐速度发展下去,7年内原生森林将被夷为平地。

    [第5课] 全球趋势2-水生生态系统退化

    陆生生态系统退化严重,水生生态系统也是如此,1972年以来,70%的珊瑚礁被摧毁,毁灭性捕鱼对水生生态系统造成了严重威胁。

    [第6课] 全球趋势3-二氧化碳含量增加

    植物能通过光合作用固定碳,减少大气中的二氧化碳含量。最近这数十年,有两大现象毋庸置疑:一是大气中二氧化碳量单调递增;二是全球变暖趋势明显。

    [第7课] 全球趋势4-物种减少

    全球物种减少的趋势越来越明显,速度出乎预料。以鱼类为例,1996到2006年10年间,鱼类受威胁物种由734种增长到1173种,增幅达到60%。现在地球物种大概有160万物种,据不完全统计,约有一半物种生存受到威胁,意味着80万种生物正面临着灭绝的危险。

    [第8课] 全球趋势5-新发传染病增多

    1996-2001年5年间,全球范围内,人类身上出现了43种新发或再发传染病,其中75%的新发传染病是人畜共同传染病,即在人与牲畜或野生动物之间相互传染的疾病。问题相当严峻。

    [第9课] 孟德尔遗传学基础

    孟德尔定律由格里哥·孟德尔在1865年发表并催生了遗传学诞生的著名定律。其中两项基本定律是:分离定律(孟德尔第一定律),以及自由组合定律(孟德尔第二定律)。这一节快速讲解了孟德尔遗传学的基础。

    [第10课] 分子遗传学基础

    分子遗传学是在分子水平上研究生物遗传和变异机制的遗传学分支学科。经典遗传学的研究课题主要是基因在亲代和子代之间的传递问题;分子遗传学则主要研究基因的本质(包括基因的化学性质、结构和组织)、基因的功能以及基因的变化等问题。这一节探讨了染色体、DNA的分子结构,以及DNA如何通过转录和转义,最终实现蛋白质表达。

    [第12课] 种群遗传学基础

    讲了很多很多基因及变异的基础知识之后,这一节将这些知识同局部的种群进行结合来分析,并指出了多态性、等位基因多样性、杂合性三大衡量物种基因多样性的指标。另外,这一节还讲解了抽样中概率的计算方法。

    [第13课] 自然种群中的基因多样性

    狮子主要分布于非洲大草原,也许很少有人知道,存在一种极度濒危的亚洲狮,仅仅分布于印度西部的一个小森林中。这种狮子的杂合性只有4%,相比非洲狮的45%少得可怜。这一节的结论是:种群分布越窄规模越小,就越容易失去基因多样性

    [第14课] 生物灭绝理论

    根据化石记录推断,地球历史上总共存在过50-500亿个物种,而现存物种是500-3000万个,也就是说有99.9%的物种已经灭绝。可见,灭绝是一种自然现象,据研究,物种的平均寿命在100到1000千万年之间。但按照目前地球现存生物种数,每年灭绝数量不应该超过10种,但实际上地球上灭绝数量远不止这些。

    [第15课] 群落生态学

    这一节从物种、生物群落、生态系统三个层次探讨了"群落生态学",详细讲解了各种生物之间的相互关系,以及生物之间如何构成群落,然后再与物理世界相互作用,如何形成生态系统。这一节最后以海藻森林生态系统为例,讲解了生态系统的整体概念。如果某种生物灭绝,可能会对整个系统带来灾难性的影响。

    [第16课] 总结

    首先是这一讲的总结,这一讲讲了:有哪些局部效应,局部效应所积累出的全球趋势,如今生物多样性方面已经发现哪些问题。然后简单介绍下一讲的内容。

    [第17课] 第一讲回顾

    这一节通过对第一讲的细致回顾,引出第二讲的新内容,即“我们为何关心这些环境问题”的问题。

    [第19课] 淡水

    淡水是人类赖以生存的资源,但由于土地生态系统退化,森林被砍伐,造成严重水土流失,这会威胁到淡水的数量和质量。生态系统其实是在为人类提供服务,破坏环境相当于放弃免费服务,最终是得不偿失的,教授举出了一个实际例子。

    [第20课] 海洋

    70%的珊瑚礁都受到恶意捕鱼的严重破坏,而珊瑚礁对于渔业非常重要。破坏珊瑚礁导致鱼群数量减少,最终给人类自己带来损失。

    [第21课] 生态系统服务

    生态系统为人类免费提供服务,包括:气候缓和服务、淡水控制服务、渔业管理服务,还有授粉、害虫防治、疾病防疫等等。破坏环境相当于放弃免费服务,最终是得不偿失的。

    [第22课] 新发传染病

    新发传染病严重威胁到人类的生命和财产安全,造成大量死亡和财产损失,危害自不必言。这一节主要关注人畜共同传染病,包括:莱姆病、艾滋病、非典、口蹄疫等等。

    [第23课] 人口统计趋势

    农村自然环境被破坏后,更多人被迫流离失所、迁往城市。但城市的人口已经不堪重负,造成了大量社会紊乱等问题。

    [第24课] 灾难对比视野

    2004年12月26日印度洋发生大海啸,短暂爆发的这起突发事件夺走了25万人的生命。相比之下,室内外空气污染每月致死约25万人、生化水污染每月致死约25万人、虫媒传染病加剧每月致死约25万人、环境问题造成的营养不良每月致死约25万人,所有加起来,相当于每个月发生4次大海啸。

    [第25课] 基因多样性减弱

    考虑“为何关注”的这一讲中,还是分为基因层面、物种层面、生态系统层面三个层面来考虑。首先还是关注基因层面,考虑基因多样性减弱为何值得我们关注。

    [第26课] 近交

    近交也就是近亲繁殖,是指血缘关系极为相近的个体之间或遗传组成极相似的个体之间进行的交配繁殖。这样做有什么不好呢?因为这会让杂合性降低,不利于生物多样性。

    [第27课] 种群分化

    由于地理、社会、气候、生态等原因,种群内无法随机交配,长期如此,种群之间割裂开来形成亚种群。各亚种群虽然能都实现Hardy-Weinberg平衡,但分化之后所有的杂合体之和远远小于未分化时的杂合体个数。也就是说种群分化,减少了物种之间的杂合性。

    [第28课] 小种群基因漂变

    种群规模对杂合性是非常关键的,小规模种群会导致基因漂变加快,Wahlund效应加剧。一个很好的例证是,大象体积大、种群规模小,相比体积小、种群规模大的果蝇,其杂合性H值就要小得多。

    [第29课] 迁徙和基因多样性

    前面讲到小种群或种群分化会造成多样性减弱。这一节讲迁徙,迁徙相当于减少亚种群之间的分化,像胶水一样把亚种群粘在一起,相当于提高了种群规模,更有利于基因多样性。

    [第30课] 基因层面总结

    基因层面需要掌握的内容如下:存在一些破坏基因多样性的作用,也存在保护基因多样性的作用。亚种群分化、种群规模减小、近交都是减弱基因多样性的因素;而随即交配、迁徙、种群规模增大都是保护基因多样性的因素。

    [第31课] 复合种群

    复合种群也就是一系列栖息地缀块上的当地种群集合。缀块的大小、远近直接影响缀块的入住率。人类对土地的开发,可能导致当地地貌四分五裂,造成高度分裂,这会影响到物种的种群。

    [第32课] 种群规模变化和个体数目减少

    给你10张一美元钞票,一次只能用1张,输掉最后1张,你就出局了。这是赌徒破产问题。看起来钱数增加或减少是五五开概率,实际上吸收边界条件让破产比赚钱容易得多。种群也有吸收边界,当某性别中最后一个个体死亡之后,该种群就只能宣告灭绝,永远无法起死回生了。

    [第33课] 环境突变效应

    还有一个因素对种群的影响不容忽视,那就是随机发生的环境突变事件,比如飓风、龙卷风、干旱、气候周期、厄尔尼诺现象、全球变暖、疾病等等。这就是这一节的主题。

    [第34课] 有效种群规模和性别比

    有效种群规模是和调查种群规模相对的一个概念,当性别比失调时,有效种群规模比实际调查得到的值要低。比如100个个体中,如果性别比是五五开,有效个体数比三七开或四六开要多。基因多样性中实际观测的指标是有效种群规模,而不是调查种群规模。

    播放中

    [第35课]物种层面总结

    总结起来,种群中既有破坏因素,也有保护因素。栖息地分割、有效种群规模减小、近交等因素会让基因多样性减弱,从而对种群不利。相对栖息地联系、有效种群规模大等因素会让基因多样性增强,对种群有利。

    [第36课] 生态系统层面

    物种种数和栖息地面积的关系非常显著:栖息地面积越大,物种种类就越丰富;反之,栖息地面积越小,物种种类就越匮乏。另外,物种种数,还同与主要物种栖息地的远近有关。有一项对佛罗里达州沿岸岛屿上物种的实验,将一些岛屿上的昆虫全部杀死,然后看迁徙后岛屿的大小远近,同再入住物种数量的关系,实验确实地证明了这些。

    [第37课] 第二讲总结

    基因多样性:较小孤立的种群,更容易失去基因多样性;种群持续性:较小孤立的种群,在当地灭绝的可能性更大;物种种数:较小大陆栖息地面积物种更少,较小较远岛屿物种更少,更容易灭绝;生态系统功能:物种减少会破坏或减弱生态过程。这就是整讲的总结。

    [第38课] 第三讲介绍

    第一讲是“问题是什么”,第二讲是“问题为什么很重要”,这是第三讲,讲“问题如何处理”。之前的课程将问题很清楚地展现了出来,光有问题是不够了,还要有如何处理的办法,这就是这一讲的内容。

    [第39课] 全球影响回顾

    全球范围内,气候变暖、极端天气越来越多、冰川减少、海平面上升、集水区环境退化、物种减少、捕鱼业遇到危机、新发和再发传染病大量暴发,自然界提供的各种服务正在被人类亲手葬送,这在人身安全和经济成本等方面都是代价巨大的。

    [第40课] 科学以外

    这一节讲科学以外的努力,主要讲政治努力。教授从自己的亲身经历说明,联合国峰会虽然很多方面值得肯定,但其中出现的一些严重问题。比如报告徒有其表,实际执行乏力;比如舍本逐末,对问题处理缺乏科学认识;比如各国政要更关注发展,对环境问题缺乏足够认识,等等。

    [第42课] 多米尼加环境政策案例

    教授作为科学家代表,与多米尼加共和国可持续发展总统委员会负责人、环境和自然资源部长,共同签署了合作协议,主要内容是恢复上游森林,避免水土流失及一系列负效应。教授从实例上阐述了,应该如何处理环境问题,以及这对经济上的重大作用。

    [第43课] 局部效应回顾

    这一节是对局部效应的回顾。基因多样性减少是种群消失的根本原因,这是需要关注的;而基因上的有效种群规模也非常重要,调查种群规模并不等于有效种群规模,等等。这一节回顾了上一讲讲到的局部效应。

    [第44课] 种群统计趋势和基因多样性

    种群的持续性是一个很重要的问题。因为较小较孤立的种群,更容易失去基因多样性,也更容易受到突发自然事件的冲击。这一节是对这部分内容的回顾。

    [第45课] 物种减少和栖息地破碎化

    大家知道,气候变化对环境的作用很重要,但气候变化是50到100年的长期作用,而栖息地破碎化随时都在发生,森林面积每年以1200万公顷的数量在减少,这样快速的影响,可不是气候变化所能赶上的。这一节回顾了面积-物种数量这一关系。

    [第46课] 保护科学

    关于这些环境和物种的知识,我们已经知道得很多,显然不能再以无知为由,拒绝行动。关于行动,教授将问题分为"什么" "哪里" "如何" "谁" 的问题,具体讲解如何保护物种多样性。

    [第47课] 分子系统发生学:爪哇犀牛案例

    爪哇犀牛是世界最濒危的大型哺乳动物,数量只剩下大概75头。这一节将通过分子系统发生学的知识,告诉我们如何通过线粒体DNA,确定进化显著单元ESU,即"什么"的问题。

    [第48课] 基因特有区域:苏拉威西案例

    苏拉威西是同婆罗洲及东南亚半岛完全分离的一大岛屿,上面有很多特有的动物,这一讲主要研究了猕猴及蟾蜍。以此给出基因特有区域的概念,告诉我们在"哪里"设置自然保护区合理。

    [第49课] 如何保护:黑狮面狨案例

    这一讲通过巴西圣保罗州对黑狮面狨的保护案例,讲解了该如何对物种进行保护。黑狮面狨目前有1100只,生存非常依赖于封闭的森林。教授同巴西的科学家一同,找到了非常好的保护办法。

    [第50课] 如何保护:亚洲象案例

    非洲象的野外生存数量是亚洲象的十倍,亚洲象栖息地越来越破碎化、数量越来越少,而其主要所在地印度人口多,无法像巴西的案例那样搭建廊道,那么该如何促进种群之间的互通呢?

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