生物资源
一、生物资源概述
（一）生物资源内涵
生物资源，是指在目前的社会经济技术条件下，可供人类生活和生产利用的各类生物，包括植物资源、动物资源和微生物资源等。
1．植物资源。
它表现为可供人类生活和生产利用的各类植物，是生物圈中各种植被的总和，由陆生植物和水生植物两大类组成。陆生植物包括森林、草场和陆上野生植物等天然植物，也包括粮食作物、经济作物及园艺作物等栽培植物。水生植物有生长在淡水中的菱角、莲藕等作物，以及芦苇、香蒲等水草，也有生长在海水中的海带、海藻等。
水生植物中的嘉兴南湖无角菱
有些植物，可以存活很长时间。2008年4月，有媒体报道发现了万年古树：瑞典于默奥大学的研究人员，在位于瑞典达拉那的浮露山上，发现一棵携带有9550年前遗传物质的云杉。由此推算，它是在约公元前7542年开始生根的。据考证这棵云杉是目前世界上现存最古老的树。此前，人们一直认为世界上最古老的树是在北美有4000多年树龄的松树。这颗树的发现，把活着的古树树龄延长了5000年。
2．动物资源。
它表现为可供人类生活和生产利用的各类动物，是生物圈中一切动物的总和，它们有的生长在陆地上，有的生长在江河湖泊和海洋等水中。主要包括牛、马、猪、羊、狗、驴、骡、骆驼、兔、鸡、鸭、鹅、鸽等驯养动物、鱼虾蟹及贝类等水生动物，以及野生兽类和鸟类等野生动物。
近来研究表明，动物物种缺失，会显著影响生态系统。2006年8月，美国和英国科学家组成的一个研究小组，在《科学》杂志上发表文章称，他们发现：淡水系统中，仅一个重要物种的缺失，就会显著影响环境功能的运行。他们对南美河流中的一种鱼进行研究，这种鱼以河流底部的碎石和细小的有机物为食。它在调节河流中碳降解和运输过程中起到了关键的作用。如果在河流中除去这种鱼，会增加有机碳转化为二氧化碳的速率，将大大改变河流生态系统的新陈代谢活动。其他的鱼类物种都不能补偿它的缺失。
3．微生物资源。
它表现为可供人类生活和生产利用的各类微小生物，是生物圈中一切微生物的总和。目前，研究开发主要集中在，有一定科学意义或实用价值的细菌、真菌、病毒和细胞株等方面。微生物资源是开展微生物学术研究的物质依据，是支撑微生物科技进步与创新的基础条件，是确保微生物产业可持续发展的基本前提。它包括农业微生物、林业微生物、工业微生物、医学微生物和医药微生物等多种类型。
随着社会发展和科技进步，微生物资源开发利用日益向纵深推进。近年，它又在环境保护方面崭露头角。2011年8月，有关媒体报道，美国波多黎各泛美大学的一个研究小组，培育出能够清除汞污染的细菌。汞是常温下唯一的液态金属，它如果散布到环境中，可以形成甲基汞等毒性物质，通过呼吸道等途径侵入人体，或是被动植物吸收再通过食物链传递给人，造成汞中毒。清除汞污染，一直是环境保护的一道研究课题。该研究小组，用转基因手段，对一些细菌进行改造，使它们含有能生成金属硫化物和多磷酸盐激酶的基因。实验显示，这些细菌能抵抗高浓度汞，即使汞浓度高达使普通细菌致死的24倍，它们仍能存活。此外，这些细菌还能吸收环境中的汞，将其转移到自己内部。实验显示，在高浓度汞溶液中，它们可以在5天内从溶液中清除80％的汞。研究人员指出，这些转基因细菌，不仅可用于清除环境中的汞污染，而且在细菌内部逐渐聚集大量汞之后，也有利于回收这些汞，供工业生产循环使用。
（二）生物资源的主要特性
1．生物资源的再生性。
这是指生物资源具有不断自然更新和人为繁殖的能力。它表现为动植物、微生物经过加工、使用、燃烧、消耗和废弃等程序后，仍能在可预见的一定周期内，通过自然的或人为的繁衍方式，持续再生更新，保持或扩大其储量，依靠种源而获得自我更新、自我复原。再生性是生物资源的基本属性，它为人类提供无穷无尽的各种产品。
人类正是利用生物资源的再生性，通过科技开发，培育出质量更高、产量更大的生物产品，使生物资源储量更加充裕。破解大蒜有性繁殖难题，就是其中一个成功的例子。
2004年9月，以色列耶路撒冷希伯莱大学的一个研究小组，在《美国园艺学学会会刊》上发表论文称，他们成功地使目前无法进行有性繁殖的大蒜植株恢复了有性繁殖能力。这一成果，为更广泛的生物资源科学研究开辟了道路，由此可能显著提高大蒜的产量和质量。
目前商业性栽培的大蒜，只能通过鳞茎分瓣等无性方式进行繁殖。无性方式繁殖系数低，种苗生产用地多，容易引起病害累积，影响产量和质量。为什么大蒜会失去有性生殖能力以及如何重建这种能力，一直是困扰科学界的难题。
该研究小组仔细观察大蒜的生长过程，发现其植株在春天同时形成鳞茎和开花，因为这两个过程都是由温度和白昼长短决定的。在商业性种植过程中，种植者都会选择那些鳞茎看起来大而早熟的植株。鳞茎的快速生长“攫取”了绝大多数营养和能量，使开花必需的养料所剩无几。这种养料短缺导致花芽在植株的早期发育阶段就凋落，最终植株失去了有性繁殖能力。即便某些植株的花茎“顽强”地萌生出来，它们在发育的稍后阶段也会被植株顶端的小鳞茎“扼杀”，因为随着白昼的增长，这部分鳞茎生长得更为迅猛。
在了解了大蒜不育的原因之后，研究人员就着手试验将大蒜置于控制条件下生长，也就是调节温度和光照时间，延缓鳞茎生长而促进开花过程，由此成功地重建了大蒜的生殖能力，获得了成熟的种子。研究人员说：“通过制造开花和结子，我们也得以‘解冻’大蒜几千年来保存的遗传多样性。”。
这里需要指出，生物资源的再生性，是以其种源存在为前提的。如果某种生物物种一旦灭绝，其种源消失，这种资源就不能再生了。有关资料表明，近400年来，由于人类活动影响加剧，造成大量人为的生物物种灭绝或种源消失。全球平均每4个小时有1个物种消失，每4天有1种动物绝迹。这种生物种源大量相继消失的过程，不亚于过去数百万年自然发生的灭绝规模。今天，地球上再也找不到威猛的爪哇虎！因此，如何根据生物资源的再生性，合理利用和保护生物资源，就成为当今国际社会密切关注的重大问题之一。
1980年灭绝的爪哇虎
2．生物资源的可引种驯化性。
它表现为，野生生物资源可以通过人为的引种驯化而培育成家养的生物。人类利用生物资源的这一特性，可以通过引种、传播和栽培来扩大植物的分布范围，解决采集野生植物的困难；可以通过驯养、繁殖和改良动物种属，有利于拯救和保护濒危动物物种；还可以通过驯化和培育微生物，利用其功能为人类造福。
⑴植物资源的引种驯化。
通过人工栽培、繁育和选择，使野生植物和外来植物，能适应本地的自然环境和种植条件，成为生产或观赏需要的本地植物。
例如，匈牙利利用植物能够引种驯化的特点，培育出耐旱、耐碱、抗冻的“能源草”。2005年7月，新华网报道，匈牙利农业科技人员经过多年改良试验，培育出一种可作能源生产新原料的“能源草”，并计划大面积推广种植。“能源草”是匈牙利盐碱地里生长的野草，与中亚地区的一些草种杂交和改良后，培育出的一个新草种。
“能源草”对土质和气候要求不高，耐旱，抗冻，适合在盐碱地种植。这种草生长快，产量高，每公顷每年可产干草15～23吨，种植当年就可收获10～15吨，产草期长达10～15年。“能源草”压缩成草饼后的燃烧值，接近甚至超过槐树、橡树、榉树和杨树等木材，而种植成本只有造林的1/5至1/4，燃烧后产生的污染物也很少，符合环保的要求。此外，“能源草”可作为马牛等牲畜的饲料，它与木屑混合后制成的纤维板还可用来制造家具和建筑材料。
目前，匈牙利5个州的21个地区已经开始种植“能源草”。如果发展顺利，到2015年匈牙利“能源草”种植面积可达到100万公顷。
⑵动物资源的驯化。
通过掌握野生动物的行为规律和特点，对其创造新的环境，保证给予食物并提供其他必要的生活条件，同时防止其遭受敌害的侵袭和寄生虫及传染病的感染，把它从野生状态改变为家养状态。
长期以来，由于人类掌握了驯化动物的方法，可以使动物按照人工定向驯化的要求，产生某种特有的行为能力。2005年12月5日，美联社报道，美国研究人员训练一种黄蜂，用来嗅探走私的毒品、暗藏的炸弹和被掩埋的尸体。据介绍，这种能与警犬相媲美的“超级黄蜂”，其学名为“红足侧沟茧蜂”，原产于美国南部，全身黑色。它们依赖超强的嗅觉能力来寻觅花蜜，还拥有惊人的形色差异辨别能力。研究人员发现，植物在受到毛虫攻击时，就会散发出求救气味来吸引这种黄蜂。于是，研究人员对其进行训练后，发现它们能很好地分辨食物和猎物的气味。在实验中，黄蜂能准确地嗅探出生长在玉米和花生中的毒素，以及一些爆炸物中的化学成份。
研究人员表示，只需很短的训练时间，这种黄蜂就能具备对某种气味的嗅探能力。在训练中，研究人员先把饥饿的黄蜂放置在某种特定气味中，然后再给它们喂10秒钟的糖水，再给它们一分钟的休息时间，如此重复进行三次的嗅探和喂糖水，黄蜂就能准确地把这种气味与喂食的食物关联起来。整个训练过程不需要对黄蜂进行太多的约束，只需要把黄蜂放置在一个容器里，以观察它们对各种气味的反应就行。这种黄蜂，只需要五分钟的训练，就能具备与训练有素的狗一样敏感的嗅觉。
研究人员表示，目前对于灵活轻便化学探测器的需求量很大，但是已投入使用的设备大都很笨重，而且价格昂贵、易于损坏，但黄蜂探测是一种不需要任何科技的方法，而且是方便易行、高度灵活机动的办法。目前，研究人员正在试验饲养更多黄蜂的方法，并希望能同时训练数百只黄蜂。
⑶微生物资源的驯化和培育。
通过分析微生物行为与生活、生产方面的密切联系，实施人工定向驯化和培养，控制与运用微生物的行为，使其能够按照人类要求的方向产生变异，从而提高人类的生活质量或生产效率。
例如， 哈萨克斯坦微生物学与病毒学研究所研究人员，培育出一种新型益生菌，可以部分替代抗生素来对付沙门氏菌和大肠杆菌。
人们通常使用抗生素治疗沙门氏菌和大肠杆菌感染引起的疾病，但抗生素在杀死病菌的同时，也会破坏人体肠道内正常微生物群落的功能，导致对抗生素具有抗药性的病原体数量增加，进一步引发疾病。
哈萨克斯坦研究人员合成的益生菌，可以部分替代抗生素来治疗这类病菌感染。这种益生菌利用乳酸菌和丙酸菌培育而成，乳酸菌本身可以杀死沙门氏菌和大肠杆菌，而丙酸菌能够大量合成维生素B12，增强机体抵抗肠道感染的能力，还能增强宿主的免疫能力。与单种培育的益生菌相比，在两种细菌基础上培育出的益生菌作用范围更广，并且受营养环境的限制更小。实验表明，在使用这种益生菌3小时后，沙门氏菌和大肠杆菌的数量降低到原来的千分之一。
3．生物资源分布的区域性。
从生物的本性来说，它们总是希望后代尽可能多，占领的地盘尽可能大。但是，由于自然界客观条件的限制，使得它们难以实现这种来自本性的意愿。它们的生存，只能限制在一定范围内，表现出区域性的特点。迫使生物只能在一定区域分布的因素，主要有两个：
⑴生态环境影响。
生物只能存活于跟其生态相适应的环境范围内。通常情况下，决定植物分布的主要生态环境是气候、土壤和水文。从赤道到极地，由沿海至内陆，从山南到山北，由陆域至水域，随着气候、土壤和水文条件的变化，分布着不同种类的植物。由于大多数动物以植物为食物，或居住在树洞草丛之中以植物为家室，所以，动物的分布区域，往往与植物的分布区域相一致。另外，微生物作为生物圈中的分解者，其分布区域，总是与动植物的分布区域相伴随的。
⑵不同生物之间的竞争。
“物竞天择，适者生存”，这是生物进化的基本定律。如果我们把几个不同的水稻种子混和播种，任凭自由繁衍，其中最适宜当地水土、气候，或是生殖率最高的变种，将结实最多，数年之内就会战胜并排除其他变种。植物在争夺水肥、阳光的搏斗中，总是强者得胜而茂盛，弱者败北而枯萎。动物的生存竞争首先表现在争夺食物上。许多植物就是动物的天然食物。为了果腹，强大的动物也往往把弱小的动物当作美餐佳肴，而弱小的动物在逃避敌害的同时，又在比自己更弱小的种类中觅食。动物竞争的结果是适者存，不适者亡。由此可见，竞争迫使各种生物只能以适者的身份，生存在特定的区域内。
二、生态系统与生态平衡
（一）生态系统
1．生态系统的含义。
生态系统是指在一定区域内，生物资源与其存在的环境条件共同构成的一个有机统一整体。它包括生物系统与非生物系统两部分。生物系统由生产者（植物）、消费者（动物）、分解者（微生物）三大类生物的个体和群体所组成，形成个体与个体、种群与种群之间的相互依存、物能流动的体系。非生物系统主要有土壤、地质、地貌、气温、雨雪、光照、空气、水文等内容组成。
2．动物生态系统研究的新发现。
⑴发现大型陆生哺乳动物迁徙活动渐趋消失。
2009年6月，美国自然历史博物馆生物多样性保护中心，生物学家格兰特·哈里斯领导的研究小组，在《濒危物种研究》杂志上发表研究报告认为，横穿大陆的动物迁徙活动正在日益减少，甚至会有消失的危险。
这项首次对大型陆地哺乳动物迁徙，进行调查和分析的研究，主要以20公斤以上的蹄类哺乳动物为主。为了更好地了解动物的迁徙状况，研究人员对有迁徙习惯的24种濒危蹄类哺乳动物进行观察，其中有14种在非洲大陆，6种在欧亚大陆，3种在北美洲，还有1种驯鹿在欧亚大陆和北美均有发现。数据表明，有1/4的动物已经不再迁徙。它们包括跳羚、黑牛羚、大羚羊、西亚野驴、弯角羚和斑驴，其中斑驴已被证实灭绝。哈里斯指出，人类活动是造成这一现象的主要原因。
据介绍，牛羚或野牛这样的大型哺乳动物，需要大量的绿色植被才能生存。由于个体和种群都较为庞大，固定区域的食物将无法满足其全部需要，因此随着季节的变化，它们必须逐水草而生。但近年来，由于人类开发和利用土地的需求持续扩大，不少动物不仅丧失了迁徙地，甚至连传统的栖息地也危在旦夕。不得已，很多动物只有选择越过国界或是公园的边界进行迁徙，而那里的栅栏或道路又成了获取水源和食物的新障碍，并且各种围栏也为偷猎者提供了可趁之机。
研究小组发现，在不少地区，动物迁徙的数据已经降为零，其中某些种群或许已惨遭灭绝。位于食物链较高端的大型哺乳动物已开始消失，其他动物的状况也可想而知。
美国杜克大学生物学家斯图尔特·皮姆指出，目前人们的研究更多集中在对野生动物本身的保护，而忽略了对其迁徙的研究和保护。他说，如果大家没有想过这些问题，就不会去考虑如何解决。
⑵研究发现气候变暖将导致动物变小。
2011年11月，新加坡国立大学生物学家大卫・比克福德等人组成的研究小组，在《自然气候变化》杂志上发表研究报告认为，受全球变暖的影响，动物的体型普遍在变小。
无论是餐桌上的鲤鱼、小龙虾，还是为人们熟知的北极熊、松鼠、青蛙、果蝇等动物，它们的个头都在“缩水”，变得越来越小了。这或许让人感到奇怪，可是事实就是如此。比克福德说，全球平均气温每上升1℃，植物体型可能缩小3%～17%，而动物体型缩小的比例可达6%～22%。
威尼斯水位上涨，台风莫拉克，南北极冰川逐渐融化，北极熊濒临灭绝……这些骇人听闻的事件，都是受到了全球变暖的影响。
令人意想不到的是，近期，有越来越多的研究显示，植物和动物也开始改变其活动范围和行为回应气候变化。例如在苏格兰某个岛上的绵羊在过去的24年里，体型平均缩小了5%；再比如庞大威猛的北极熊，在与近300个北极熊头骨标本对比后发现，如今的北极熊竟在过去百年里缩小了2%―9%。
人口的增长，工业废水废气的排放，森林资源的破坏等原因使得空气中二氧化碳含量仍在不断增加，导致全球“持续升温”。这可能首先对植物造成影响，从而依据食物链对一系列动物产生影响。
科学家称，生物进化可能将更青睐个头小的动物，因为在各种资源波动增大的情况下，它们更容易满足自己的能量需求。随着植物体型的缩小，食物链上端的食草动物、食肉动物必须摄取比以往更多数量的食物，来满足自己的能量需求。对于像人类这样的温血动物，可能不会存在这样的困扰。但是温血动物只是地球动物中的一小部分，一旦不同物种缩小的速率不尽相同，那么整个生态系统的平衡可能会被打破，从而加速某些物种数量减少甚至灭亡。
（二）生态平衡
当生态系统处于相对稳定状态时，生物系统内生物之间以及生物与环境之间，出现高度的相互适应，使能量流动、物质循环和信息传递得以正常进行，达到一种协调平衡状态。为了保持生态平衡，提高生物资源的利用率，需要加强生物资源的科学经营管理，开展生物资源的普查、评价和预测，严格控制采伐、放牧量和捕捞量等，制定对生物资源的保护规划。
张明龙名家工作室供稿
生物资源
