保育生物學

名稱的由來

「Conservation biology」這一術語源於1978年由生物學家Bruce Wilcox 與 Michael E. Soulé在加州大學聖地牙哥分校的一場會議的標題。科學家在會議中提醒眾人，應該更加關注如熱帶森林遭到砍伐、物種消失以及種內遺傳多樣性受到侵蝕之問題。此次會議致使人們嘗試彌合學術層面如生態學與物種生物學，以及實行層面如保育策略與實踐之間的落差。保育生物學以及生物多樣性的概念一出現，便奠定了現今永續發展的學科與策略基礎。由眾多學科作為基礎的保育生物學一產生，使得一些學科發展出新的分枝，包括保育遺傳學、保育社會學、保育行為學及保育生理學。

內涵

世界各地既有的生物系統正迅速衰退，使得保育生物學被稱為「有時限的學科」（Discipline with a deadline）。在研究物種分布、遷徙、數量、有效種群大小、近交衰退，及稀有或瀕危物種的最小存活族群上，保育生物學與生態學密切相關。面對原生動植物群集，保育生物學家也密切地研究復育生態學，致力於了解受到大環境所影響之生物族群或群集棲地，與其相關的正、負面因素。當人們對於生態多樣性、族群、物種及遺傳之保持、損失及恢復等相關議題有更多的關心，將影響生物多樣性及其學科，進而維持保育生物學發展。這些擔心均源於一項評估：接下來的50年間，全世界50%的植物將會消失，這將助長貧困、饑荒並徹底改變這個星球的發展進程。
保育生物學家研究並教育大眾生物多樣性喪失、物種滅絕以及人類為了維持正常生活而對環境所造成的負面影響，其中的趨向及過程。無論是在野外或辦公室，在政府、大學、非營利組織及企業中，總有保育生物學家投身其中。他們被資助去研究、監控，並登錄全球的各個方面及其與社會的關係。該主題非常多樣，因為這是生物學與社會學跨領域的結合。基於倫理、道德以及科學因素，有些人成為保育生物學相關工作及職業的支持者，號召全世界面對目前的生物多樣性的危機。組織與個人可以透過參與當地保育研究、監控及教育等行動計畫，進而面對生物多樣性危機。

自然資源的保育

現在有個新現象，人們開始意識到必須維持與保護全球生物多樣性，進而努力展開相關行動。現在對於自然資源的保育，是上個世紀保育概念的繼續。人類的需要與大自然之間的直接關係，促成資源倫理的誕生。對於人類長期發展而言，國家必須制定相關法令亦或公眾抵制相關產品，以防止自然資源被少數人貪婪的利用，進而牽連社會其他層面的供應。人們到底要如何尊重並管理自然資源？這樣的社會性難題通常被稱為「共有財的悲哀」。
有鑒於此，保育生物學家追溯關於公共資源的基本倫理，並以其協調各樣文化以解決相關的衝突。例如，阿拉斯加的特里吉特與加拿大的海達雙方，基於尊重，對於捕撈西北太平洋中的紅鮭有著資源分界、規範以及限制存在。基本上，這些規則是由當地部落的酋長指導之下產生的，因為他們知曉並管理每條溪與河的生命脈絡。其實在歷史上就有許多相似的例子，不少文化都對共有自然資源抱持著尊重的心態，進而遵循傳統的規則、儀式以及團體行為，藉此管理資源的使用。
所以，在早期的信仰與哲學著作中，也能找到關於保育倫理學的論述。比如道教、神道教、印度教以及佛教。在希臘哲學中，也可見柏拉圖感嘆草場退化：「如是說，還剩甚麼？只剩病痛所累的軀體；帶走了沃土所承的豐滿，只剩一團赤裸骨架。」在聖經中，藉著摩西所頒布的律法，神命令人每七年就要停止耕作一年，好讓土地休養生息。然而，在 18 世紀以前，許多歐洲文化認定欣賞大自然是一種異教徒的觀點。人們詆毀荒野，並且推崇農業發展。雖然如此，在西元 680 年時，聖卡斯伯特在英國的法爾群島就已以建立野生動物保護區以回應他的信仰。

早期的博物學家

隨著許多大型探險活動的發展受到歐洲及北美大眾的歡迎，自然史的研究儼然成為十八世紀時最重要且急迫的工作之一。到了1900年代，全世界的自然史博物館在德國就有150間，而英國及美國各有250間，法國更有300間之多。同時（約18世紀末20世紀初），保護主義以及保育主義的思維也因此而開始得到了發展。
到了19世紀初期，在亞歷山大．馮．洪保德、查爾斯．萊爾，以及查爾斯．達爾文等人的努力之下，開啟了生物地理學的研究領域。由於19世紀時的人們對於自然史研究相當著迷，「成為第一個收集到珍稀標本的收藏家」已成為一股熱潮，但這麼做的目的只是擔心這些物種會因為其他同好而滅絕。因此，雖然18、19世紀許多博物學家們的工作應該是去激發大眾對於大自然的熱愛以及促成環境保護組織的興起，但若從他們當時留下的著作看來，以現代的標準而言，顯然對於保育的重要性仍較不具一定的敏感度，因為他們會殺死數百個樣本僅滿足自己收藏的喜好。

自然保育運動

現在保育生物學的起源，可追溯到18世紀末的啟蒙運動時代，特別是在英格蘭及蘇格蘭地區。在許多為思想家當中，尤其以詹姆斯．伯尼特，描述了保護大自然（preserving nature）的重要性，但其早期許多的重要論述主要源自於基督教神學。
而最早具有科學性質的生態保育原則，則落實於英屬印度的森林。此保育倫理發展始於三大核心原則：（一）人類的活動破壞了大自然。（二）作為一個公民，為了我們的後代子孫，保護自然環境是我們的義務及責任。（三）最後，為了確保這項義務成功地落實，應該使用科學化且以經驗做為基礎的方法進行。詹姆斯•拉納爾•德馬丁爵士是推動此一思想相當著名的人物，他出版了許多臨床局部解剖學（medico-topographical reports）的報告，並證明了大型的森林砍筏活動及旱化現象將會造成土地大規模的破壞。他也致力於進行遊說活動，使英屬印度通過森林保育的制度化，並成立林業部門。
於是清奈（舊稱：馬德拉斯）的稅務局遂於1842年開始了當地的保育工作，並以亞歷山大．吉布森為首，其作為一位專業的植物學家，他有系統的實施具科學基礎的森林保育計畫。這是世界上第一個森林保育管理的實例。最終於1855年時，印度總督達爾豪西侯爵開啟了世界第一個具永久性且大規模的森林保育計畫。此一範例很快就傳到其他殖民地，甚至連美國也受到影響，美國並於1872年成立了世界第一個國家公園－黃石國家公園。
到了19世紀末，保育（conservation）一詞才開始被廣泛使用，其內容涉及資源管理，主要是出於經濟因素的考量，比如：自然資源，如：林產、漁產、野生動物、農耕、牧場，以及礦產等。此外，也包括森林保護（林業）、野生動物（野生動物保護區）、綠地、荒野，以及水域。而就在這個時期，第一個自然保育法立法了，同時也成立了第一個自然保育團體。1896年，在海鳥保護團體（即後來的「皇家鳥類保護協會」）及一位備受推崇的鳥類學家－阿弗列．牛頓的廣泛遊說下，英國通過了世界第一個自然保育法－《海鳥保護法案》。同時，牛頓也在1872年促成了第一個野生動物保護法，此法保護動物免於繁殖季節期間受到傷害，以防止其因此而滅絕。
第一個自然保育團體即是皇家鳥類保護協會，它於1889年成立於曼徹斯特，當時他們提倡反對利用鳳頭鷿鷈及三趾鷗的皮膚及羽毛製作成皮草。最初，他們被稱為「羽毛聯盟」。該組織後來得到了普及，最終於克羅伊登將皮草及羽毛聯盟合併成為皇家鳥類保護協會。國民信託成立於1895年，其宣言為：「……對於國家及土地的永久保存，……保存（到目前為止實際可行）其自然的部分」
在美國，1891年的《森林儲備法》賦予了總統撤銷原有可以自由放牧的公共領域，並加以管制成為森林保育區。美國早期重要的環境保護運動領袖－約翰．繆爾在1892年成立了賽拉俱樂部（或稱：山巒俱樂部、山巒協會、賽拉山俱樂部、高山協會）並在1895年成立紐約動物學會（今國際野生生物保護學會）。1901年到1909年期間,
一系列的國家森林在美國第26屆總統狄奧多．羅斯福的努力下紛紛成立。1916年的《國家公園法》，包含了「不傷害的利用」條款，在約翰．繆爾的努力下，最終導致在1959年撤除了在恐龍國家公園建造水壩想法。
在20世紀，加拿大的公務員，包括：查爾斯．戈登．休伊特以及詹姆士．哈金等人持續領導野生動物保育的運動。

量測滅絕的速度

滅絕率有許多種測量方式。保育生物學家量測並應用化石紀錄、棲地損失率以及許多其他的變數作為滅絕率統計量測數，如生物多樣性的損失作為棲地損失率及位置佔有率的函數以得到相關統計量。島嶼生物地理學可能是對於與保育生物學最重要的貢獻，以科學知識建立關於如何評估物種滅絕的速率及物種滅絕的過程。現況而言，每幾年就會再次評估單一物種的滅絕率。
量測持續不間斷的物種損失是很複雜的，因為事實上大多數的地球物種並未被記載或評估。有關究竟有多少物種存在(從三百六十萬到一億一千一百七十萬) 到多少物種被確認(從一百五十萬到八百萬)，其預估之量測值歧異極大。只有不到百分之一的物種真正被記載及研究，而非僅僅認知到他們的存在。從前述的數字來看，國際自然保護聯盟紀載有百分之二十三的脊椎動物、百分之五的無脊椎動物，以及百分之七十的植物被評估為瀕危或備受生存威脅的物種。

保育生理學：保育的自我運行機制

Steven J. Cooke及其同僚定義了保育生理學：一門整合性的專業科學並應用於生理學層面及相關工具、以及描述生物多樣性及生態學意義的知識；了解並預測生物、群體及生態系如何回應環境變遷及壓力源；解決廣闊範圍之跨分類群(如微生物界、植物界、動物界) 的保育問題。生理學被視為是有最廣泛可能的術語，包含了各種規模之功能性及機械性的回應，而保育則包含了發展細緻的策略以重建族群及復育生態系、說明保育政策、建立決策工具，以及管理自然資源。保育生理學特別與執行人員息息相關，其原因在於人對於環境會產生潛在之因果關係並帶來造成族群下降的影響因素。

保育生物學是一門專業

保育生物學協會是由全球保育專家所組成，他們致力於促進科學及實踐生物多樣性保育。除了生物學的專業外，保育生物學還涵蓋哲學、法學、經濟學、人道主義、藝術、人類學，及教育等範疇，其遺傳與演化的相關研究及知識比生物學領域更為廣闊，但生物學仍為實踐保育生物學最主要的專業訓練。
生物學家在提倡大自然的內在價值時，保育生態學仍能是一門客觀的科學嗎?當保育學家在支持一個政策時，如進行建設但破壞生物棲息地或是不開發但得以保留健全的生態系，保育生物學家的選擇是否包含了個人的偏見? 如同所有科學家支持某些價值觀，保育生態學家也是如此。保育生物學家建議以符合科學、動機、邏輯和價值觀的方式規劃管理計畫，並且合理且理智地實行自然資源管理。這種建議類似於專業醫學上倡導選擇健康的生活方式，兩者雖使用各自的方法，但其結果皆對人類有益。
保育生物學界近來有個概念正逐漸形成，即是保育生育學應具有其領導性，並提倡應使保育生物學轉化為更有效的學科，且能向社會傳達並概述生物保育問題的全貌。這個活動提出了一個類似於適當的管理經濟方法的領導方法。其概念應避開歷史上權勢，權利，和統治的概念，並建立在一個新的哲學或前衛理論。適當的保育領導地位能反應出其能更公平應用在以啟發，明確，合宜的交流手段帶動其他人成為將社會改變的更有意義的一員。合適的保育領導地位和互助計畫常做為保育生物學家在組織機構中的利器，例如aldo Leopold的領導計畫。

倫理和價值

保育生物學家是實踐（practice）生物學和社會科學倫理的跨領域研究員。根據禪宗的說法，自然保育者必須以合乎科學性及道德性的方式維護生物多樣性，以此為最高原則。經過對生物多樣性的探究，保育生物學家得出自然資源保護倫理，也就是（which identify what measures will deliver）)：將最好的資源給予最多的人並得以持續最長的時間。
某些保育生物學家主張自然界（nature）有其固有價值，這份價值無關乎人類的利益或功利主義。這份固有價值同時也確保了一個物種甚至是一段基因的重要性。無論是一個物種甚至是一段基因，都對其所屬的生態系十分重要。Aldo Leopold是一位古典的思想家及作家，他的哲學、倫理思想以及著作仍受到現代保育生物學家所推崇。他的著作通常較適合受過專業訓練者閱讀。

保育生物的優先項目

國際自然保護聯盟IUCN組織了世界各地的科學家和研究機構共同監控自然界的狀態變化以因應物種的絕種危機。IUCN每年會在他的紅皮書上更新所有物種的保育等級。IUCN的紅皮書是一項國際間重要的動物保育工具書，我們可以透過其目錄上的保育等級來識別哪些物種是需要受到保育的。 
根據物種消失比率，保育生物學家指出：第六次物種大滅絕將是場生物多樣性的災難，為此我們在關注這些稀有的、地區性的及瀕危的物種之上，要採取更多不同的行動。關於生物多樣性流失的觀測，我們需要對生態系變化，如遷徙進行廣泛的檢查；以及全面的對生物多樣性進行超越物種等級(基因、族群、環境差異)的觀察。大量的，有系統性的而快速的生物多樣性流失，限制了生態系透過基因網路以及生態系差異而組成的自我更新功能；而這正威脅著人類的福祉。當生物的保育等級被廣泛的應用在保育生物管理上，許多科學家強調這將造成許多一般物種本身，或其棲地遭到人類所開發利用。此外，即便一般物種他們在生態系之中扮演著主要的腳色，他們的價值仍經常被低估。 
雖然保育學界大多數強調維持生物多樣性的重要性，他們爭論著有關於生物多樣性組成的部分有如何優化基因、物種或生態系。而至今主流的方法一直是努力保護瀕危物種的生物多樣性熱點，但一些科學家和環保團體(如大自然保護協會)認為應投入在生物多樣性的冷點，會更符合成本效益、邏輯以及符合社論。他們認為付出在發現、命名並繪製出每一個物種的分布圖是一種不明智的保育計畫。他們提出理解物種的生態作用之重要性為更好的方式。從生物多樣性的熱點及冷點可以意識到單位基因濃度、物種和生態系是不均勻的分布在地球表面。例如:有44%的維管束植物和35%四種類型的脊椎動物都被侷限於地球陸地表面1.4%的25個熱點區。
那些贊成優先設定冷點的爭論者提出有些其他需考慮生物多樣性之外的措施。他們指出只重視熱點而不重視社會和生態與廣大的地球生態系聯繫的重要性。據估計地球表面的36%，涵蓋了世界38.9%的脊椎動物，缺乏特有種有資格作為生物多樣性熱點。此外，措施顯示最大限度地保護生物多樣性，並沒有任何紀錄生態系服務會優於隨機選擇的區域。族群級別的生物多樣性(也就是"冷點")正在以10倍的速度消失當中。在解決生物質與特有種的重要程度，在文獻中被凸顯出作為一個保育生物學的問題，測量全球生態系碳儲量的威脅程度。熱點優先的做法就不會大量投入於草原、賽倫蓋蒂、北極或北方針葉林的地方。這些區域有助於極多的族群生物多樣性和生態系服務，
包括文化價值和行星養分的循環。
贊成熱點作法的人指出，物種是全球生態系中不可取代的組成部分，他們都集中於最受威脅的區域，因此應該得到最大的保護策略。國際自然保護聯盟瀕危物種紅色名錄的分類，是正在運行中保護熱點保護方法的一個例子；不屬於稀有或特有的物種已經在他們的維基百科文章被列入最低關注或是佔的比重很小。這是一個熱點的辦法因為優先設置目標物種層級的關注超過族群層級或生物量。物種豐富度和遺傳多樣性有助於生態系的產生與穩定(生態系的進程)、適應性及生物量的演變。然而，雙方一致認為保護生物多樣性是必要的，以減少滅絕速度和找出自然界的內在價值；爭論的關鍵在於如何以最具成本效益的方式先優先考慮節約有限的資源。

關鍵物種

有一些物種稱為關鍵物種，他們為支撐生態系的核心樞紐。失去這些物種的結果不僅會造成生態系功能的崩解，而且也造成共存物種的毀滅。關鍵物種的重要性，可藉由大海牛（學名：Hydrodamalis gigas）的滅絕中看見與之相互影響的海獺、海膽與海藻。海藻床的生長在淺水區形成育幼地、生物庇護所，也支持著食物鏈。海膽的食物是海藻，而海獺以海膽為食。當海獺因被過度捕捉，族群數量迅速下滑，海膽開始無限制地掠奪海藻床和造成當地生態系崩潰。若任其發展，海膽會摧毀淺水區生態，而大海牛的食物來源是海藻床生物群，這加速了大海牛的滅亡。海獺被認為是關鍵物種，因為在海藻床的許多共存族群都依賴海獺存活。然而，這個問題被Turvey 和 Risley抱持存疑，他們發現大海牛單獨狩獵會驅使牠們的滅絕。

指標物種

一個指標物種對生存環境要求嚴格，因此牠們成為觀測生態系是否健康的指標。一些動物，如兩棲類的半透膜皮膚和濕地的關聯性，可以有一個對環境傷害敏感的物種就如同礦工的金絲雀。指標物種透過努力通過環境的退化來監測汙染或一些靠近人類的活動範圍。監測指標物種可以用來測量影響，如果一個重要的環境影響那就可以商量或修改實行計畫，如通過不同森林治療或管理方案，或是測量一殺蟲劑對森林的傷害可能造成衝擊生態系的健康。
政府機構、顧問或是非政府組織都定期監測指標物種，然而，有許多限制結合實際上的考量的方法才能接近有效。通常建議監測多種指標物種指標(基因、族群、物種、群集和景觀)，才能有效保護測量，防止傷害複雜化而且通常不可預測，由生態動力學回答。(Noss, 1997[107]:88–89)

護傘種和旗艦種

護傘種其中一例為帝王蝶，是因為牠會長遷和其觀賞價值。帝王蝶遷徙路線遍布北美，覆蓋許多生態系和需要極大的空間生存。給予帝王蝶任何保護將會同時庇護其他物種和棲地在牠的保護傘下。一護傘種時常做為旗艦物種，像是大熊貓、藍鯨、老虎、山地猩猩和帝王蝶，這些常抓住公眾的注意和吸引支持保護行動。

背景和發展趨勢

保育生物學家研究的趨勢和進程從古生物過去到現在的生態，因為他們獲得相關的物種滅絕上下文的理解。它被普遍認為已經出現了登記在地球歷史上五大全球性生物大滅絕。這些措施包括：奧陶系（440萬年前）、泥盆世（370萬年前）、二疊紀 - 三疊紀（245萬年前）、三疊紀 - 侏羅紀（200萬年前）和白堊紀 - 第三紀滅絕事件（66萬年前）滅絕。在過去1萬年，人類的影響，地球的生態系已經非常廣泛，以至於科學家很難估算損失的物種數；也就是說砍伐森林，珊瑚礁的破壞，濕地排水和其他人類行為的比率仍在進行比人類物種的評估快得多。最新地球生命力報告由世界自然基金會估計，我們已經超出了地球的生物再生能力，需要1.5地球支持放在我們的天然資源的需求。

第六次滅絕 ：全新世滅絕事件

生物學家正在處理，並公布從地球表明的各個角落證據表明，人類可能造成的第六和最大的行星滅絕事件 。有人建議，我們正生活在一個前所未有的時代物種滅絕，也被稱為全新世滅絕事件的數字。全球滅絕速度可能比天然本底滅絕速度高出約10萬倍。據估計，三分之二的哺乳動物，屬單的一半的哺乳類動物體重至少44千克（97磅）的在過去5萬年滅絕。據推測，這第六個滅絕時期是獨一無二的，因為它是要被另一個生物劑在地球的4個十億年歷史的過程中造成第一大滅絕。全球兩棲動物評估報導，兩棲動物在全球範圍內下降比其他任何脊椎動物組快，與正在瀕臨滅絕所有倖存的物種超過32％ 。倖存的人口是在那些受到威脅的43％持續下降。自從80年代中期滅絕的實際利率已經超過了211倍速率從化石記錄測量。然而，「目前的兩棲類物種滅絕速度範圍可以從25,039到45,474倍的背景滅絕率兩棲動物。」全球滅絕發生趨勢正被監視每一個主要的脊椎動物中。例如，所有哺乳動物的23％和所有鳥類的12％是紅上市由國際自然保護聯盟的（自然保護聯盟），這意味著它們也面臨滅絕的危險。

海洋和珊瑚礁的狀況

全球珊瑚礁世界評估報告持續激烈及快速的下降，到2000年，全球27%珊瑚礁生態系已經崩潰了。跌幅最大的時期發生在一個戲劇性的」白化」事件,1998年，世界上16%的珊瑚礁在不到一年的時間消失了。珊瑚白化是由環境壓力，包括海洋溫度和酸度的增加，造成共生藻類的釋放和珊瑚死亡。珊瑚礁之生物多樣性的衰落和滅絕風險在過去十年裡急遽的上升。珊瑚礁預計在下個世紀滅絕，將對經濟有巨大的影響，威脅著全球生物多樣性的平衡，並危及億萬人民的糧食安全。珊瑚礁覆蓋全球的海洋，在保護生物學中有著重要的作用。
由於二氧化碳的增加，海洋受到酸化的威脅。這對嚴重依賴海洋自然資源的社會是一個最大的威脅。有人擔憂，廣大的海洋物種裝無法進化或是適應海洋的化學變化。90%的大型生物（大於50kg），開陽金槍魚、旗魚以及鯊魚消失在報導中，避免大規模滅絕的前景似乎不太可能。鑒於目前的科學調查趨勢，海洋將只有少數倖存的多細胞有機體以及微生物留下來稱霸海洋生態系。

寄生蟲的保護生物學

寄生蟲大部分瀕臨滅絕，其中有幾個是被人類或家畜消滅的害蟲，然而，大部分都是無害的。威脅包括宿主種群的衰落或分裂，或宿主物種的滅絕。

生物多樣性的威脅

許多生物多樣性，包括疾病和氣候變化的威脅，都達到了保護區的界定內，讓他們「不那麼受保護」（例如黃石國家公園） 。氣候變化，例如，經常被援引作為一個嚴重的威脅在這方面，因為有物種滅絕和二氧化碳釋放到大氣之間的反饋迴路。生態系儲存和循環大量的碳規管全球條件。影響全球暖化增加了對全球生物多樣性的物種大滅絕災難性威脅。，預計到2050年將範圍所有物種的15％到37％，或在未來50年的50％的物種將面臨滅絕的威脅。
一些最顯著的威脅對於生物多樣性和生態系過程，包括氣候變化，大規模的農業，森林砍伐，過度放牧，斜線和燒農業，城市發展，野生動物貿易，光污染和農藥的使用。 
棲息地破碎化帶來的更加嚴峻的挑戰之一，因為全球涵蓋的保護區只覆蓋了地球表面的11.5％。道路是一個原因，以及死亡率為許多類型的動物的直接來源，但它們也可以具有一些有益的效果。分散和缺乏聯保護區的一個顯著後果是動物遷徙的在全球範圍內的減少。保護生物學考慮到數十億的生物量噸，負責整個地球物質循環，遷移的減少是一件嚴肅的事情。
這些數字並不意味著人類活動必定造成無法彌補的傷害到生物圈。這些與各級養護管理和規劃對生物多樣性，從基因到生態系，也有案例在人類持續發展與自然共存。 
然而扭轉目前的大滅絕，可能為時已晚。