从中国生物多样性的国情特点出发,根据国家重点基础研究体现“有限目标,重点突出,规模适度,避免分散”的原则和国家实施西部大开发战略的科技需求,突出强调对中国北方草地生物多样性与优化生态环境的可持续性研究,是西部大开发生态环境建设、结构调整过程中具有战略性、方向性的科学问题。
中国北方草地生物多样性的独特地位和意义
中国草地(包括草原、荒漠、草甸与沼泽湿地)主要分布在北方边疆少数民族地区,面积3.2亿公顷,占国土总面积的33%,被誉为国土半壁河山的“绿色屏障”。这里由于地势高亢,气候寒冷,降雨稀少,干旱,生长季节短暂,温差大,大陆性强,限制了森林植被的发育,但为耐寒、耐旱的草本植被的发育和草食野生动物及家养动物的繁衍生息创造了得天独厚的优越条件,形成了亚洲大陆腹地呈带状连续展布的顶极类型的自然景观,构成了中国生物多样性组织系统中特殊的结构部分,成为西部大开发中生态环境建设和可持续发展的重要物质基础。从而提出草地生物多样性保护的科学原理及优化生态环境的策略,并在草地资源利用强度日益增加、草地生物多样性不断遭受威胁的情况下,确保草地生物多样性得到有效保护和持续利用,维持人类赖以生存的生态过程,以保证在国家、区域性水平上对草地生物多样性的研究占有最大信息量,用来监测草地生物多样性以及它们的生存环境,并有效地策划和实施中国草地生物多样性的行动计划。
中国北方草地生物多样性研究基础相对薄弱,急需提高研究的科学理论水平,进一步认识草地生物多样性实质性特点。中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一。研究中国北方草地生物多样性与东亚地区生物多样性起源、发生和演化的关系,对研究世界生物多样性具有重要意义。
草地生物多样性是中国国土资源的天然绿色屏障
草地生物多样性在保持水土、涵养水源、净化空气、防止荒漠化、维持生态平衡、保持国土资源合理承载力、维护国家生态安全,占有独特的生态经济战略地位,其生态功能和资源价值非其他生态系统可以置换和替代,并与森林生物多样性相互联系,构成天然绿色屏障。因此,对草地生物多样性的基础研究应给予高度重视,理应列入国家重点基础研究计划。因为北方草地处于大陆性气候,生态环境的脆弱性、波动性、严酷性十分显著,在长期的生物演化史上,塑造了具有高度适应逆境的典型物种的遗传性状。北方草地生物多样性是在地理环境演变中与古地中海生物区系和东亚生物区系紧密联系的变异类群,构成了现代亚洲中部独特的生物多样性,因此,研究北方草地生物多样性的变异和分化,以及与中国东部生物多样性在起源、演化上的联系是目前面临的重大理论问题。
草地生物物种及遗传多样性丧失率明显加快
从20世纪50年代起,一直在中国北方牧区从事科学研究的科学工作者,目睹草地生态环境的日趋恶化给草地生物多样性正常状况和秩序带来诸多的负面影响,除对景观水平的变化正引起人们注意外,草地生态系统中生物物种及遗传多样性丧失的情况及其严重后果,受条件的制约,至今缺乏深入的研究,以致保护生物多样性的行动受到严重限制,急需加强研究,以实现保护国土生物多样性的整体目标。
根据中国草地生物多样性类型复杂、生态系统受损严重、珍稀物种多样性丧失速率加快、生态环境恶化趋势扩大,黑风暴、水土流失、沙化、干旱、洪涝、冰雪、盐碱、鼠虫害等多重自然灾害复合叠加,生态安全受到多方威胁,以及信息系统不畅、区域经济文化发展滞后的区情特点,明确研究的总体目标为面向广大边疆牧区草地,着眼草地资源生物多样性的有效保护,重点探索维持和优化生态环境可持续发展支持系统的机理和保障条件;实现对重点草地生态系统类型、重点草地珍稀物种和关键物种遗传资源开发与保护生物学理论、遥感动态监测等方面有所创新;建立可运行的中国草地资源-环境信息系统,为中国北方草地生物多样性的保护及优化生态环境的可持续发展提供重要的科技支持。
中国北方草地生物多样性急需保护和抢救
多年的地面调查研究和卫星遥感信息显示,中国草地生物多样性已严重受损,草地景观碎裂化加剧,生态功能衰退,草地生态系统的食物链、能流和物流的正常运转规律遭到严重干扰,导致水涝、干旱、风暴、鼠虫害等自然生态灾害频繁发生,给边疆各族人民的生产和生活带来严重的威胁和灾难,亟待国家提供有效的科技支持,按自然和社会经济发展的客观规律,全面规划,综合整治。
需要建立地区草地生物多样性信息网络。在区域性水平上有效地共享数据,监测草地生物多样性动态,实行有效的保护管理。
需要在国家、地区两级水平上为原地保护、异地保护确定优先物种;研究划分草地生物多样性的分布中心,确保草地生物多样性遗传资源的开发利用。需要通过多学科科学家大协作提高科学研究水平。在全面了解中国草地生物多样性现状和分布规律的基础上,提出草地生物多样性和优化生态环境的可持续发展的基础理论和技术体系,为中国北方地区农牧林业发展、社会进步和生态环境建设提供理论依据。需要从长远的发展战略出发,建立国家级草地生物多样性研究中心。通过与IUCN、WWF、UNEP等国际组织的联系,为实现全球草地资源保护的总目标提供强有力的支持。
草地生物多样性保护的关键科学问题
要充分认识在地球生物圈结构位置中,草地生态系统所处生态位置的稳定性以及保护草地生物多样性在维护全球生态平衡的重要意义。对草地生物多样性丧失所带来的问题和潜在的生态危机,尤其对西部、北部干旱、半干旱区常态发生的大规模、高效率、高强度的环境恶化现象引起的生态灾难不仅要给予高度重视,而且要从生态地理学理论上深入研究其发生、发展和演变的规律,从生态经济学角度权衡利害关系。
要从人类生存环境历史演变规律的高度,研究草地生物多样性形成的过程,研究草地生态系统的空间异质性及各类生物物种的特殊生态位与同生群组合关系,为草地资源的合理利用和有效管理提供科学依据。
草地是宝贵的生物基因库,多种遗传资源有待应用现代分子生物学理论和技术开发研究。这是一个相对薄弱的学科环节,有待加强,同时,要有超前服务的意识,不能受现实市场经济的约束。
草地资源的合理利用与优质、高效草地群落的模建是以调控生物物种之间的竞争、适应、协同关系为基础的,关键是加强相应生物学、生态学理论的研究。
当今,信息技术已成为对各行各业都极为重要的战略技术。信息技术应用于“草地生物多样性保护和草业优化生态环境的可持续性研究”大有作为,关键在于要制定一个能满足要求的数据结构一体化的决策支持系统,要求把区域空间系统、生态环境动态体系以及可持续发展中的系统分析方法有机地结合在一起,形成一个比较完整的草地生物多样性保护决策支持系统的设计理论和方法。这是开发地理信息系统的一个新途径。
草地生物多样性保护和持续利用的科学对策
通过草地生物多样性系统编目、评价,建立草地生物物种(植物、动物、大型真菌)信息数据库及可运行的管理系统。
通过系统筛选、比较研究,对重点珍稀濒危生物物种和关键物种遗传资源提出保护和市场开发方案。
通过实验观测,对3个~5个草地类型,提出最佳放牧利用强度和保护生物多样性的最佳方案。
以国家级自然保护区和生态建设示范区为基地,深入生物多样性保护第一线,参与草地畜牧业生态优化主要生产环节,总结经验,探索草地生物多样性保护与优化草业生态环境相结合的草地生态学新理论,为促进区域类型经济的持续健康发展做出创造性的贡献。
集中力量,选择适宜地域,发挥多学科联合攻关优势,组建知识密集型的高效创新草业系统工程,探索现代化草地畜牧业发展新途径。
更新装备,完善适时监测和预警生态环境和重大自然灾害的3S技术,提高工作效率和管理水平,为国家适时发布生态信息优质服务。
通过遥感调查,建成重点牧区草地生态系统类型区资源―环境信息数据库及可运行的服务系统。
探索草地资源划分为生态功能型和草场利用型的理论和方法,为草地生态经济功能区划和草地类自然保护区的合理布局和规划提供科学依据;对江河源头高寒草甸类、沼泽湿地类草地的水源涵养功能、水土保持功能以及干旱草地类防风固沙、护土功能机理深入调查研究,为西部开发生态建设工程设计资源合理和土地利用提出理论指导意见。
积极开展国际合作,对欧亚大陆草原带生物多样性进行不同亚区间的对比分析研究,建立国际共享草地资源―环境信息库,为共同保护草原生物地理圈生物多样性提供技术服务。
纵观全局,展望未来,只要从中国生物多样性国情实际出发,坚持《生物多样性与优化生态环境可持续研究》的正确方向,突出重点生态系统类型区、重点生物物种、关键遗传资源生物多样性的保护原理、技术、方法的探索,加强基础,重视应用,必然会在学术和实践上均做出具有中国特色的突出贡献。
作者:徐柱(中国农业科学院草原研究所)