生物多样性

生物多样性（Biodiversity）是地球上生命的多样性及差异性，差异程度可从三个层面来审视：基因差异、物种多样性及生态系统多样性。生物多样性并非平均分布在全球；由于赤道附近气候温暖且初级生产更高，热带地区的生物多样性通常较为丰沛；热带雨林生态系统覆盖地球表面虽不足10%，却拥有全球约90%物种。海洋生物多样性则以西太平洋沿岸（海面温度最高）及各海洋的中纬度区域较高。物种多样性分布呈现出纬度梯度。生物多样性大多有密集于生物多样性热点的倾向，且随着时间愈加繁盛，但是由于森林砍伐带来的主要后果，预期未来生物多样性可能会趋缓。生物多样性和维系着生命的许多过程（演化、生态及文化）息息相关。

环境变化剧烈通常会导致大规模灭绝。地球上曾经存活过的所有物种，估计超过99.9%（总计超过50亿种）已经灭绝。世上目前物种数量约有1,000万至1,400万种，其中约120万种已被登录，超过86%物种则尚未被描述。相关DNA碱基对的总量估计为5.0x1037，重达500亿吨。相较之下，生物圈的总生物量预估有高达4万亿吨的碳。2016年7月，科学家从地球上所有生物的最后共同祖先（LUA）中识别出355个基因的组合。

地球年龄约为45.4亿年。目前的共识是地球上最早的生命证据至少可以追溯到35亿年前，即冥古宙炽热岩浆开始凝固后的始太古代。西澳大利亚34.8亿年前的砂岩中发现了微生物席化石。还有在格陵兰岛西部37亿年前变质沉积岩中发现的石墨也是早期生物物质物理证据。2015年在西澳大利亚41亿年前的岩石中发现了“生物物质的残迹”，引述其中某位研究人员的说法：“如果地球生命相对出现得这么迅速，放诸宇宙间可能也是常态。”

生命起源以来，发生过五次生物集群灭绝及几次小型灭绝事件，导致了生物多样性大规模地急遽下降；然后在周期式生物多样性大量丧失之后，经常也伴随着生物多样性急剧上升。但是人类出现以后，生物多样性持续减少，基因多样性也一损俱损，被称作第六次大灭绝—全新世灭绝；人为影响正是主因，栖地破坏尤甚。生物多样性对于人类健康有许多正面影响，少数研究呈现的负面影响算是瑕不掩瑜。

## 命名及词源

- 1916年 – J. Arthur Harris 在《科学人》杂志〈变幻的沙漠〉一文中首次使用“生物的多样性（biological diversity）”一词：“空泛的说该地区植物的物种丰富多样、来自于许多地方或是有各式各样的变种，完全不足以描述真实的生物多样性。”
- 1967年 – Raymond F. Dasmann 在其著作《另类国家》中使用了生物的多样性一词来指涉保守主义者应保护的丰富生物。
- 1974年 – John Terborgh 采用“自然的多样性”一词。
- 1980年 – Thomas Lovejoy 在书中向科学界推广生物的多样性一词，并快速被普遍使用。
- 1985年 – 根据 Edward O. Wilson 的说法，W. G. Rosen 创造了缩略词“生物多样性（biodiversity）”：“Walter G.Rosen 博士代表美国国家科学院国家研究委员会（NRC/NAS），规划执行‘生物多样性国际论坛’专案，并且采用‘生物多样性’一词。”
- 1985年 – Laura Tangley 在〈保护地球生物群的新计划〉文中使用生物多样性一词。
- 1988年 – 生物多样性一词首次出现在出版品上。

## 定义

“生物多样性”最常用来取代另外两个定义更明确且历史悠久的术语—物种多样性及物种丰富度。生物学家最常把生物多样性定义为“某个地区的基因、物种和生态系的总和”，这个定义的优点是它对于先前已确定的生物品种传统类型，做了完整的呈现：

- 分类多样性—通常用物种的多样性层级来衡量。
- 生态多样性—常从生态系的多样性角度来看。
- 形态多样性—根据遗传及分子生物学的多样性。
- 功能多样性—衡量某群生物中功能不同（例如摄食机制、运动性、捕猎关系等）的物种数量。

其他定义包括：

### Wilcox（1982年）

国际自然保护联盟（IUCN）为了1982年世界国家公园会议委托 Bruce A. Wilcox 撰写论文，文中首先提出与前述说明相一致的明确定义。Wilcox 的定义是“生物的多样性，指的是生命形式在生物系统各个层面（分子、有机体、类群、物种及生态系）中的多元样态”。

### 基因的角度（1984年）

Wilcox 在1984年指出，可以从基因的角度将生物多样性定义为“等位基因、基因及有机体的多样性”，聚焦在驱动着生物演化的突变和基因水平转移等过程。

### 联合国（1992年）

1992 年联合国地球高峰会将“生物的多样性”定义为“所有来源的形形色色生物体，除了别的事物之外，包括陆地、海洋、水生生态系统及其他生态区域所构成的生态综合体；这包括物种内部、物种之间与生态系统的多样性”。此定义用于联合国《生物多样性公约》。

### Gaston 及 Spicer（2004年）

Gaston 及 Spicer 在《生物多样性导论》中的定义是“生命在各种生物组织层级的多元样态”。

### 粮农组织（2019年）

联合国粮食及农业组织（FAO）将生物多样性定义为“生物体（包括物种内部和物种之间）及其所属的生态系统间所存在的变异性。”

### 森林生物多样性

森林生物多样性是个广义的术语，意指所有在森林地区发现的生命类型及其扮演的生态角色。因此，森林生物多样性不仅涵盖树木，还包括生长栖息在森林区的植物、动物、微生物及其关连的基因多样性。我们可以从不同的层级来探讨森林生物多样性，包括生态系统、景观、物种、种群和基因。各层级内部和层级彼此间都可能发生复杂的交互作用。在生物多样性丰富的森林里，复杂的交互作用让生物体得以适应不断变化的环境条件并维持生态系统的完整功能。

生物多样性公约（CBD）缔约方大会在COP2 II/9号决议的附件中，公开认定“森林生物多样性源于数千年乃至数百万年的演化过程，而这些演化过程本身是由生态力量所驱动的，例如气候、火灾、物种间的竞争和牵制。此外，森林生态系统的多样性（无论是物理上或是生物学上）所带来的高级别适应能力，正是森林生态系统不可缺少生物多样性的特征。甚至在特定的森林生态系统中，维持生态循环交替过程，其实就是在维持生物多样性。”

## 分布

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生物多样性并非平均分布，无论从跨全球角度或特定区域内部来看，差异都很大。姑且不论个别因素，世上所有生物（生物群系）的多样性都取决于温度、降水、海拔、土壤、地理及其他物种的生存样态。研究生物、物种和生态系的空间分布科学称为生物地理学。

热带和某些特定局部地区（例如好望角植物保护区）的生物多样性总是比较高，而极地地区的生物多样性则普遍较低。长久处于潮湿气候的热带雨林（例如厄瓜多尔的亚苏尼国家公园）的生物多样性更是高得非比寻常。

一般认为地球陆地生物多样性是海洋生物多样性的25倍。而陆地生物多样性几乎都含藏在森林之中。因此，要保护世上的生物多样性，几乎就取决于人类用何种方式来运用全世界的森林，以及和森林间有什么样的互动。

根据2011年新的估算方式，地球上的物种总计有870万种，其中约有210万种生存于海洋中。然而这个算法恐怕不足以呈现微生物的多样性。森林是80%两栖动物、75%鸟类和68%哺乳动物的栖息地。大约60%维管植物生长在热带森林中。红树林是许多鱼类和贝类的繁殖生长之处，并有助于拦截沉积物，以免对海草草甸及珊瑚礁产生不良影响，间接保护了无数海洋物种的栖息区。

森林生物多样性随着森林类型、地理、气候、土壤及人类运用方式等因素而有差异。大多数温带地区森林所孕育的动植物物种相对较少，且这些物种的地理分布较大；而非洲、南美、东南亚山地森林、澳大利亚、巴西沿海、加勒比群岛、中美洲低地森林及东南亚岛屿的物种，其地理分布较小。人口及农业用地密集的地区，例如欧洲、孟加拉部分地区、中国、印度及北美，其生物多样性的完整性较差；北非、澳大利亚南部、巴西沿海、马达加斯加及南非也被认定是生物多样性严重不完整的地区。

### 纬度梯度

一般来说，生物多样性由热带地区往极地递减，即低纬度地区的物种比高纬度地区的物种多，通常称为“物种多样性的纬度梯度”（LDG）。某些生态因素可能都对纬度梯度的形成有所影响，但终极因素是赤道的平均温度高于极地的平均温度。

尽管陆地生物多样性从赤道往极地下降，有些研究还是认为纬度梯度在水域生态系统中尚未经证实，尤其是在海洋生态系统。寄生虫的纬度分布似乎不遵循这个规则。

2016年，有人提出“碎形生物多样性”的假说来说明生物多样性纬度梯度。研究中将物种库的大小和生态系统的碎形性质结合起来，以说明梯度的一般模式。该假设将温度、湿度和初级净生产量（NPP）视为生态系统利基的主要变量，同时是生态四维空间的轴。通过这种方式可能建构出碎形超维空间，向赤道移动时其碎形维数会增加到三个。

### 生物多样性热点

生物多样性热点指的是拥有大量特有种的地区，而这些特有种正处于栖地严重破坏的危机中。“热点”一词由 Norman Myers 于1988年开始使用。虽然热点遍布世界各地，但以森林区为主，且大多位于热带地区。

巴西的大西洋沿岸森林就被归类为这种热点，该地区有大约20,000种植物、1,350 种脊椎动物和数百万种昆虫，其中大约一半是当地的特有种。哥伦比亚的特点是生物多样性高，以全球地区面积单位来看，其特有种比例最高，拥有的当地特有物种（在其他任何地方都没有发现的野生物种）比任何国家都多。地球上大约有10%物种都可以在哥伦比亚找到，包括1,900多种鸟类，比欧洲加上北美的总数还多；哥伦比亚并拥有世上10%哺乳动物、14%两栖动物和18%鸟类的物种。马达加斯加岛及印度也相当引人注目。马达加斯加岛西北方干燥落叶林及低地雨林的特有种比率同样很高；岛屿自6,600万年前与非洲大陆分离之后，许多物种及生态系统都已经独立演化。印尼17,000个岛屿占地约1,904,560平方公里，拥有世上10%开花植物、12%哺乳动物及17%爬行动物、两栖动物和鸟类的物种，以及将近2.4亿人口。许多地区之所以拥有较高生物多样性或较多特有种，乃是源自于栖地的特异性使得当地生物需要有非凡的适应力才能存活，例如高山气候环境或北欧酸性泥炭沼泽。

要精准测量生物多样性的差异之处是相当困难的。不同研究人员彼此的抽样偏差也可能会造成对现代生物多样性所做的实证研究出现偏向。英国牧师Gilbert White 在《赛尔本村自然史》（1768年）说得明白：“整个自然如此丰富，以至于严格检证后，赛尔本村出产了最多种类的动植物。”

## 演化

主条目：演化

### 历史

生物多样性历经35亿年演化而成。虽然科学上仍未确定生命的起源，但有证据表明，生命形式可能在地球形成后仅仅几亿年间就已经被安排妥当。25亿年前，所有生命都还是由微生物组成，诸如古菌、细菌、单细胞原生动物和原生生物。

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显生宙（过去5.4亿年）生物多样性肇始于寒武纪大爆发期间的快速增长，这个时期几乎出现了所有多细胞生物的各个分门。接下来的4亿年，无脊椎动物的整体多样性趋势并不明显，脊椎动物的整体多样性趋势则呈现指数增长。生物多样性急剧上升经常随着周期性的、多样性大量丧失（生物集群灭绝）之后发生。例如石炭纪雨林崩溃事件令生物多样性减损甚钜。最严重的是2.51亿年前的二叠纪-三叠纪灭绝事件，脊椎动物花了3,000万年才得以恢复到原本的多样性数量。

往昔的生物多样性被称为古生物多样性。化石记录显示过去几百万年的生物多样性可能是最丰富的。然而并非所有科学家都支持这个观点，因为化石纪录会受到近期地质剖面的可用性和保存状况的影响，导致不确定性。也有科学家认为，人工重建的标本经过采样校正后，现代的生物多样性可能和3亿年前相去不远；别的科学家还是认为化石记录合理地反映了生命的多样化。目前全球的宏观物种多样性的估计为200万至1亿种不等，最佳估计值为大约900万种，绝大多数是节肢动物。排除自然淘汰的情况，生物多样性似乎持续增加中。

### 多样化

地球承载生命的能力是否会限制同时存活的生命数量，造成物种数量有其上限，尚有争议。

根据纪录来看，海洋中的生命多样性呈现逻辑斯谛函数增长模式，但是陆地上的生命多样性（昆虫、植物和四足动物）却呈现指数增长模式。如同〈全球分类学多样性、生态学多样性及陆地上脊椎动物扩张之间的联系〉一文所述，“四足动物的扩张尚未达到潜能64%，要不是被人类影响，四足动物生态学多样性及分类学多样性将继续呈现指数增长，直到大部分或所有的可用生态空间被填满为止。”

随着时间的推移，生物多样性似乎持续增长，特别是在每次大规模灭绝事件之后。

另一方面，显生宙生态变化与双曲函数模型（广泛用于族群生物学、人口学、宏观社会学及化石生物多样性）的相关性，高于与指数模型和逻辑斯谛函数模型的相关性。逻辑斯谛函数模型意味着生物多样性的变化必然是由一阶的正回馈（更多祖先，更多后代）或负回馈（资源限制）所带动。双曲函数模型则属于二阶的正回馈。由于物种间竞争的强度不同所导致的二阶回馈强度有所差异，或许可以解释在二叠纪－三叠纪灭绝事件后，菊石亚纲的物种多样化再生速度比双壳纲来得更快。世界人口增长的双曲函数模式源于人口规模及科技增长率之间的二阶正回馈。生物多样性增长的双曲函数特征同样可以用多样性及群落结构复杂性之间的回馈来解释。生物多样性曲线与人口增长曲线的相似性，可能是因为两者的双曲函数趋势都奠基于周期性与随机动力学之间的互动消长。

大多数生物学家都认为人类出现以后的时期算是一种新的大规模灭绝事件，称为全新世灭绝事件，主要是人类带给环境的冲击所造成的。也有人主张按造目前的物种灭绝速度，不出100年地球上大多数物种就会全部消失。另一方面，我们还是经常发现新物种，平均每年有5到10,000个新物种出现，其中大多数是昆虫；另外还有许多物种虽然已经被发现却还没分类，例如将近90%节肢动物都尚未分类。

## 生态系统服务

### 普遍的生态系统服务

更多资讯请见：生态系统服务

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“生态系统服务是生态系统为人类提供的整套利益”。大自然的物种或生物群是所有生态系统的守护者。自然界就像是巨大的固定资产银行账户，只要资产维持得宜，就能够无限期地支付维持生命的红利。生态系统服务分为四种类型：

- 供应服务：可再生资源的产出，例如食品、木材、淡水。
- 调节服务：减缓环境变化，例如调节气候、控制病虫害。
- 文化服务：提供给人类的价值和乐趣，例如景观美学、文化遗产、户外休闲及精神意涵。
- 支持服务：让整体生态系统服务得以运作，例如授粉、养分循环、光合作用以及初级生产量。

生物多样性对生态系统服务的影响有许多说法，尤其是供应服务及调节服务。对“同行评审”文献做详尽调查以评估相关的36项主张后，获得一致认可的有14项，正反意见不一有6项，被认定为错误有3项，证据不足以得到明确结论的有13项。

生物多样性的增加对于生态系统服务的影响，究竟是提升、减损或是有利有弊，说明如下：

#### 对服务有所提升

##### 供应服务

- 更多的植物物种多样性可以增加饲料产量（271项实验研究的综合）。
- 更多的植物物种多样性（即单一物种内的多样性）可以增加农作物的整体产量（575项实验研究的综合）。虽然对另外100项实验研究的审查报告结论是正反意见不一。
- 更多的树木物种多样性可以增加整体木材产量（53项实验研究的综合）。但是树木性状多样性对木材生产有何影响，则没有足够数据以获得结论。

##### 调节服务

- 更多的渔场物种多样性可以增加渔业产量的稳定性（8项观察研究的综合）。
- 更多的害虫天敌物种多样性可以减少了食草性害虫的种群数量（来自两项独立审查的数据；一项为266项实验和观察研究的综合；另一项为18项观察研究的综合。虽然还有一项审查（来自38项实验研究）对此结论意见不一：相较于有同类互食情况的物种，单纯被捕食的物种比较有这种效果。
- 更多的植物物种多样性可以减少植物疾病的流行（107项实验研究的综合）。
- 更多的植物物种多样性有助于抵抗植物入侵（来自两项独立审查：一项为105项实验研究的综合数据；另一项为15项实验研究的综合数据）。
- 更多的植物物种多样性可以增加碳截存，但是这个发现只和二氧化碳的实际吸收有关，与长期储存无关（479项实验研究的综合），详见下文。
- 更多的植物物种多样性可以增加土壤的再矿化作用（103项实验研究的综合）。
- 更多的植物物种多样性可以增加土壤有机质（85项实验研究的综合）。

#### 对服务有利有弊

##### 供应服务

- 迄今尚未发现

##### 调节服务

- 更多的植物物种多样性可能会也可能不会减少食草性害虫的数量。来自两个独立审查的数据发现植物多样性增加可以减少害虫种群（一个是40项观察研究的综合；另一个是100项实验研究的综合）。但是另一篇综述则发现了正反不一的证据（287项实验研究的综合），还有一篇评论得到相反的结论（100项实验研究的综合）。
- 更多的动物物种多样性可能会也可能不会降低这些动物的疾病流行率（45项实验和观察研究的综合），尽管2013年的研究提出更有力的支持，认为生物多样性实际上可能增强动物群落内的疾病抵抗力，至少在两栖类青蛙池的生态区是如此。但是必须要发表更多的研究，以平衡证据，方能在这项服务上获得通用结论。
- 更多的植物物种及性状多样性可能会也可能不会增加长期碳储存（33项观察研究的综合）。
- 更多的授粉媒介多样性可能会也可能不会增加授粉（7项观察研究的综合），但2013年出版品指出，本地传粉媒介多样性的增加会让花粉沉积情况增强（结果不一定像作者说的那样，读者得自行研究书中冗杂的补充材料）。

#### 对服务有所减损

##### 供应服务

- 更大的植物物种多样性降低了初级生产（7项实验研究的综合）。

##### 调节服务

- 许多生物体的基因多样性及物种多样性的增加反而降低了淡水净化（综合8项实验研究，尽管研究员企图调查碎屑生物多样性对淡水净化的影响，因为只找到1项观察研究，缺乏足够证据而失败）。
- 植物物种多样性对生物燃料产量的影响（文献调查中仅发现3项研究）。
- 鱼类物种多样性对渔业产量的影响（文献调查中仅发现4项实验研究和1项观察研究）。
- 物种多样性对生物燃料产量稳定性的影响（文献调查中没有发现任何研究）。
- 植物物种多样性对饲料产量稳定性的影响（文献调查中仅发现2项研究）。
- 植物物种多样性对作物产量稳定性的影响（文献调查中仅发现1项研究）。
- 植物遗传多样性对作物产量稳定性的影响（文献调查中仅发现2项研究）。
- 多样性对木材生产稳定性的影响（文献调查中找不到任何研究）。
- 多个分类群的物种多样性对侵蚀控制的影响（文献调查中找不到任何研究，但是有找到关于物种多样性影响根系生物量的研究）。
- 多样性对洪水调节的影响（文献调查中找不到任何研究）。
- 植物种类和性状多样性对土壤水分的影响（文献调查中仅发现2项研究）。

1997年 Robert Costanza 与同事们共同发表了生态系统服务的全球预估平均价值（不包括传统市场）为每年33万亿美元。

自石器时代以来，由于人类活动的宰制，物种减损率已经超过了平均基础减损率，估计为化石记录中典型减损率的100至10,000倍。生物多样性还提供了许多非物质的利益，包括精神及美学价值、知识系统和教育。

### 农业

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主条目：农业生物多样性

农业多样性可以分为两类：第一类是基因多样性，即同物种内的基因变异，以马铃薯（Solanum tuberosum）为例，就有许多不同的类型及品种，在美国可能不会把赤褐色马铃薯、紫薯及其他新品种马铃薯混为一谈。虽属一个物种，但是彼此不同。

第二类是物种多样性，即不同物种的数量和类型。想像一下许多小农都会在田里种上各种作物，像土豆、胡萝卜、辣椒、生菜等，就知道物种多样性的意思。

农业多样性也可以区分为“计划多样性”及“连带多样性”。这种分类是人类依造功能所定，而不是生命或多样性的内在特征。计划多样性包括鼓励或辅导农民种植及饲养的作物及牲畜，例如农作物、植披、作物共生产品及家禽家畜等等。相对的，连带多样性就是种植作物时不请自来的生物多样性，例如种植牧草就会吸引食草动物、带来各种杂草及病原体等。

连带多样性可能有利有弊。有利的是增加野生授粉者（例如野生蜜蜂和食蚜蝇）可提高作物授粉率，天敌变多可防治害虫，以及带来抗体可抑制病原体。连带多样性对农田好处不少，并提供多种生态系统服务，诸如防治害虫、促进养分循环及提升授粉率，都可以支持作物生产。

如何控制“连带多样性”所带来的伤害，是农民务农时面临的重大挑战。在单一耕作中，通常是使用整套技术来作农损控管，包含可以杀伤生物的杀虫剂、机械化工具和基因工程改造技术，之后就可以轮作作物。虽然有些混作农民使用相同的技术，也采用综合虫害管理策略及加强劳力密集策略，但是混作农民通常较不依赖资本、生物技术及能源。

我们之所以能选择摄取多样化的食物，部分原因是农作物的物种多样性以及基因多样性。如果单一作物耕作失败，在土地上重新种植新作物就需依靠农业多样性：例如害虫危害了小麦，如果我们隔年改成种植更耐虫害的小麦品种，靠的就是基因多样性；如果我们放弃生产小麦改种其他作物，靠的就是物种多样性。就算在单一耕作为主力的农业社会，某些时候也依赖着生物多样性。

- 1846年爱尔兰大饥荒是造成100万人死亡和约200万人移民的主因。由于当地只种植两种马铃薯，而两个品种都容易受到致病疫霉的感染而枯萎，并于1845年开始造成灾情。
- 1970年代，水稻草状矮缩病毒袭击印尼及印度的稻田，当时对6,273个稻米品种进行了抗性测试。只有一个品种对病毒有抵抗力，是1966年才发现的印度变种。后来这个变种与其他变种杂交出的品种，目前已被广泛种植。
- 1970年，咖啡驼孢锈菌袭击了斯里兰卡、巴西及中美洲的咖啡园。在埃塞俄比亚发现了一个有抵抗力的咖啡品种。说到底，疾病本身也是生物多样性的形式。

单一栽培是导致农业灾损的重要因素，诸如19世纪末期欧洲葡萄酒工业的崩坏以及1970年美国南部玉米叶枯病大流行。

虽然仅仅20种植物就供应了80%的人类食物，人类运用的其他植物还是至少有40,000种。地球上幸存的生物多样性仍是宝贵资源，让人类适合使用的食物及相关产品种类还有选择的余裕，只不过目前的物种灭绝速度已经限缩了这种潜力。

### 人类健康

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种种科学证据显示生物多样性的减损会影响全人类的健康，生物多样性攸关人类健康俨然成了国际政治议题，并与气候变迁议题密切相关，因为气候变迁带给人类许多健康风险，对生物多样性变化都有连带影响（例如人口和疾病媒介的分布变化、淡水不足、对农业生物多样性和食物资源的冲击等）。纽约巴德学院生态学家 Felicia Keesing 和康乃尔大学阿特金森永续未来中心（ACSF）环境副主任 Drew Harvell 共同完成并发表在《自然》杂志的研究报告〈物种消失有害健康〉指出：最有可能因为气候变迁而灭绝的物种，多数是可以缓和传染病传播的物种；而得以幸存的物种，往往是增加疾病传播的物种，例如西尼罗河病毒、莱姆疏螺旋体及汉他病毒。

地球上饮用水的需求不断增长，而水资源却愈见缺乏，对未来人类健康形成一大挑战。部分原因在于供水商与保护水资源团体之间的拉扯，持续增加供水量以及保护水资源如何取舍。此外，虽然清洁水的配额有所增加，但是在世界某些地方还是有分配不公的情形。根据世界卫生组织2018年的调查，全球只有71%人口的饮水安全有经过妥善处理。

其他受生物多样性影响的人类健康问题，还有饮食健康、营养安全、传染病、医学和医药资源、社会及心理健康。众所周知，生物多样性对于减少灾害风险、灾后援救及恢复工作，都发挥着重要作用。

根据联合国环境规划署的说法，某种病原体（例如病毒）在人种多样化的人群中遭到抵抗的机会较高。换句话说，在基因相近的人群中，病原体比较容易蔓延。以COVID-19大流行来说，在人种多样性较高的地区染病的机会较小。

生物多样性也是发现新药物与供给药物资源的重要后援。大部分药物都是直接或间接地从生物衍生而来：美国市场上至少50%药物化合物衍生自植物、动物和微生物，而世界上约80%人口的初级保健都直接仰仗天然药材（无论是现代医学或传统疗法）。野生物种的医学潜力被加以研究的只有一小部分。生物多样性对于整个仿生学领域的进步相当重要。市场分析及生物多样性科学的证据显示，1980年代中期以降，制药产业的产量下降可以归因于药物生产已经从采集天然产物（生物探勘）转向基因组学及化学合成，由于生物探勘的开发成本可能高于尚待发现的药物价值，这一点的确可能难以激励公司在自由市场上寻找药物来源；不过天然产品对于当前经济命脉及健康发展所提供的建树还是历史悠久不容抹煞。海洋生态系统特别重要，不恰当的生物探勘会让生物多样性减损加剧，采集资源时也容易违反当地的法律。

### 商业和工业

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许多工业材料都直接产自生物来源，包括建材、纤维、染料、橡胶及油品。要确保水、木材、纸张、纤维和食物等资源的安全，生物多样性也很重要。从后果来看，生物多样性减低是企业发展的重要风险因子，也会威胁到长期经济永续发展。

### 休闲、文化和美学价值

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生物多样性让休闲活动更具看头，诸如赏鸟或自然史研究等。还有许多受人们欢迎的活动（如园地栽培及水族饲养）也很依赖于生物多样性。这些活动所涉及的物种数以万计，但其中大多数还没有被开发出商业利益。

孕育著奇珍异兽奇花异草的原始自然区，与商业收藏家、供应商、育种传播者，以及促进人们对珍稀生物之理解及品味的人，三者间关系复杂且不足为外人道也。大众如何看待稀有生物往往反映了人们的内在价值。

用哲学角度来思考，对人类而言，生物多样性自身就有本质上的美学和精神价值。这种想法可以让人们在评估热带雨林和生态领域为什么值得保护时，除了考虑对人类有什么用处外，还有其他选项可以平衡意见。

### 生态服务

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生物多样性支持许多生态系统服务：“现在有明确的证据显示，生物多样性减损会导致生态群落在获取生理必需资源、产出生物量、以及分解回收生物必需营养素时的效率下降。越来越多的证据表明，随着时间流转，生物多样性使生态系统功能更加稳定；生态多样化的群落其生产力更高，因为含藏着对生产力颇具影响力的关键物种；生物体彼此间功能性状的差异可增加总体资源收获量；多样性减损对生态循环过程的影响甚钜，堪比全球驱动因素对于环境变化的冲击；相较于在单一时间地点来维持某个生态循环系统，要在多个地点及不同时间维持许多的生态系统循环，需要更高等级的生物多样性。”生物多样性有助于调节大气和供水的部分化学作用，并直接关系着水净化、养分循环和沃土补给。从人们控制环境的实验来看，要建立生态系统来满足人类的需求实属困难；例如几乎无法模仿昆虫授粉的过程，就算试着用无人航空载具来当作人工授粉媒介好像也帮不上忙。2003年，光是授粉相关经济活动的产值就上看146亿美元。

## 物种总数

Mora团队所记录及预估的物种总数（2011年）

物种｜陆地｜海洋

已编入目录｜预估｜平均值 标准误差｜已编入目录｜预估｜平均值 标准误差

真核生物

动物界｜953,434｜7,770,000｜958,000｜171,081｜2,150,000｜145,000

色藻界｜13,033｜27,500｜30,500｜4,859｜7,400｜9,640

真菌界｜43,271｜61,100｜297,000｜1,097｜5,320｜11,100

植物界｜215,644｜298,000｜8,200｜8,600｜16,600｜9,130

原生动物界｜8,118｜36,400｜6,690｜8,118｜38,400｜6,690

小计｜1,233,500｜8,740,000｜1,300,000｜193,756｜2,210,000｜182,000

原核生物

古菌域｜502｜455｜160｜1｜1｜0

细菌域｜10,358｜9,680｜3,470｜652｜1,320｜436

小计｜10,860｜10,100｜3,630｜653｜1,320｜436

总计｜1,244,360｜8,750,000｜1,300,000｜194,409｜2,210,000｜182,000

根据Mora及其同事的评估，陆地物种的总数约为870万，而海洋物种的数量要少得多，约为220万。其中真核生物估计值应该相当可信，但是原核生物估计值可能只达到实际数量的下限。其他估计数字如下：

- 维管植物（使用物种面积关系法来估算）：22万种。
- 海洋物种：70万～100万种。
- 昆虫（我们目前所知数量大约90万种）：1,000万～3,000万种。
- 细菌：500万～1,000万个。
- 真菌（来自热带地区、长期非热带地区和已揭露之隐蔽种分子研究的数据估算。至2001年有记录的真菌大约有7.5万种）：150万～300万种。
- 螨：100万种。
- 微生物的物种数量尚不清楚，但2004年至2006年启动的“全球海洋采样调查”计划（GOS），从不同海洋地区近地表的浮游生物样本中鉴定出大量新基因，明显地提升了基因多样性的估计值。这些科学发现最终可能会导致物种定义及其他的分类学方式产生重大变化。

由于灭绝速度已经加快，许多现存物种可能在被加以描述前就灭绝了。不出所料，动物界中被研究最多的种群是鸟类和哺乳动物，研究最少的是鱼类和节肢动物。

## 测量生物多样性

靠经验来测量生物多样性有很多种客观方法，每个测量涉及特定的数据使用方式，并可能与基因的多样性有关。生物多样性的测量方式，通常以某个地理区域在某段时间内生物分类学上的丰富度为准。

## 物种损失率

终于我们不需要再证明热带雨林之所以有必要存在，是因为林中或许有能治疗人类疾病的药草；盖亚假说让人无法忽略热带雨林所给予的远远不止如此。雨林拥有蒸发大量水蒸气的能力，树冠上佩戴着白色云朵能反射阳光，仿佛遮阳伞可以保持地球凉爽。雨林如果全部变成耕地，恐怕马上会引起全球大灾难。

— James Lovelock，《生物多样性》（E. O. Wilson 编著）上个世纪开始，人们越来越常观察到生物多样性减少的情形。2007年德国联邦环境部长西格玛·嘉布瑞尔引用数据，说到了2050年将有多达30%的物种灭绝，每年有高达14万种的物种消失（基于物种面积理论），其中包括大约八分之一的已知植物物种。这些数字说明了生态在实务上是不可能永续发展的，因为每年灭绝的物种太多，而新发现的物种太少。几乎所有科学家都认同目前物种减少的速度是人类历史上最剧烈的，比背景灭绝率要高出数百倍，预计在未来几年还会增加。至2012年止，研究发现25%哺乳动物物种可能在20年内灭绝。

从绝对数字来看，世界野生动物基金会2016年的研究指出，1970年以来地球已经失去了58%的生物多样性。〈2014年地球生命力报告〉说“全球哺乳动物、鸟类、爬行动物、两栖动物和鱼类的平均数量，大概只剩40年前的一半”。消失的野生物种中，陆地动物占39%，海洋动物占39%，淡水动物占76%。拉丁美洲的生物多样性损失最大，下降了83%。高收入国家的生物多样性虽然增加了10%，却被低收入国家的损失所抵消。哪怕高收入国家投入生态的资源是低收入国家的五倍，情况依旧严峻，因为富裕国家将资源枯竭问题转嫁给较贫穷国家，结果就让较贫穷国家的生态系统蒙受巨大损失。

2017年发表在《公共科学图书馆：综合》（PLOS One）上的研究发现，过去25年间德国的昆虫生物质下降了四分之三。萨塞克斯大学的Dave Goulson团队研究发现，人类“正在开发大片土地的方式，似乎对大多数生命的存活并不友善，于是人类目前仿佛也置身于生态末日浩劫中。昆虫如果消失，万物将会崩逝。”

世界野生动物基金会2020年发布的报告说“生物多样性正以人类史上前所未见的速度遭受破坏”。1970年至2016年间，人类考察过的物种种群有68%遭到摧毁。

## 威胁

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有许多物种在2006年被正式列为稀有种、濒危物种或受威胁物种；另外估计还有数百万的物种也处于危险之中，只是尚未被正式认证。依照《国际自然保护联盟濒危物种红色名录》标准所评估的40,177个物种中，2006年约有40%被列为濒临灭绝的物种，总共有16,119种。根据2022年的定义及标准，受威胁物种—即被列为极危（CR）、濒危 （EN）或易危（VU）的物种—已增加至41,459种，占了《IUCN红色名录》已评估物种的28%；但是IUCN 2022年所评估的物种总数，仅仅占了全球已编入目录之物种总数的7%，换言之，《红皮书》尚未评估的1,983,982个物种中究竟有多少是受威胁的，很难一望而知。生物多样性丧失的五个主要驱动因素是：栖息地丧失、入侵物种、过度开发（竭泽而渔、焚林而猎带来的生存压力）、污染及气候变迁。IPBES研究指出，造成全球自然变化的最大直接驱动因素，依照影响程度由大至小排列为：土地及海洋利用改变、直接利用生物体、气候变迁、污染、外来入侵物种。

《枪炮、病菌与钢铁》的作者贾德·戴蒙把栖息地破坏、过度捕捞、外来物种和二次灭绝形容成“邪恶四重奏”。E.O.威尔逊则喜欢用首字母缩略字HIPPO（河马的英文俗称）来指代栖息地破坏（Habitat destruction,）、入侵物种（Invasive species）、污染（Pollution）、人口过多（human over-Population）及过度捕捞（Over-harvesting）。

根据国际自然保护联盟（IUCN）的研究，直接对生态保护造成威胁的主要有11类：

- 居住和商业开发
- 住宅区及市区（市区、郊区、村庄、度假村、购物商场、办公室、学校、医院）
- 商业区及工业区（制造厂、购物中心、办公园区、军事基地、发电厂、火车和造船厂、机场）
- 旅游休闲区（滑雪场、高尔夫球场、运动场、公园、露营地）
- 农业活动
- 农业（农场、果园、葡萄园、种植园、牧场）
- 水产养殖（虾或有鳍鱼养殖场、养殖鱼塘、鲑鱼孵化场、人工配种贝类养殖场、人工海藻养殖场）
- 能源开发和采矿
- 再生能源开发（地热、太阳能、风能和潮汐发电厂）
- 不可再生能源开发（石油和天然气钻探）
- 采矿（燃料和矿物）
- 交通与服务廊道
- 服务廊道（电线、电话线、渠道渡槽、石油和天然气管道）
- 运输廊道（公路、铁路、水上航线和飞行航线）
- 与使用廊道的交通工具发生碰撞
- 相关事故和灾难（漏油、触电、火灾）
- 利用生物资源
- 狩猎（丛林肉、战利品、毛皮）
- 扰乱（猎捕控管和病害虫防治，迷信）
- 破坏或清除植物（人类食用、自由放养牲畜觅食、对抗木材的病虫害、采集兰花）
- 伐木或采集木材（疏伐或皆伐、收集柴薪、生产木炭）
- 钓鱼（拖网、捕鲸、采集珊瑚、海藻或鸡蛋）
- 人类的活动及侵入对栖地及物种展现自然行为所造成的改变、破坏及直接打扰
- 休闲活动（越野车、快艇、水上摩托车、雪地摩托车、超轻型飞机、潜水船、赏鲸、越野自行车、徒步旅行者、观鸟者、滑雪者、进入休闲区的宠物、临时营地、洞窟探险、攀岩）
- 战争、内战和军事演习（武装冲突、雷区、坦克和其他军用车辆、训练演习和靶场、生化武器测试、火力测试）
- 非法活动（走私、移民、破坏公物）
- 改造自然系统
- 火的控制或使用（策略式烧除，火灾管理不当，失控的火耕和营火，纵火）
- 水资源管理（水坝建设和运营、湿地填埋、地表水导流、超抽地下水）
- 其他改造（填海计划、海岸线抛石、种植草坪、海滩建设及维护、公园树木修剪）
- 取消或减少人工维护（修剪草地、减少策略式烧除、缺少管理本地关键生态系统、停止喂养秃鹰）
- 入侵及有危害的物种、病原体和基因
- 入侵物种（野马及家庭宠物、斑马贻贝、米氏野牡丹、野葛、生物防治措施）
- 有危害的本地物种（本地的鹿或袋鼠过多，当地食草鱼类减少导致藻类过度繁殖，蝗灾）
- 引进基因材料（抗农药作物、用于生物防治的基因改造昆虫、基因改造树木或鲑鱼、逃脱的孵化场鲑鱼苗、回头使用非本地种子库的专案）
- 病原体和微生物（鼠疫、荷兰榆树病或栗枯病、壶菌病）
- 污染
- 生活污水（生活污水未经处理、污水处理场运作不当导致的污染排放、化粪池、旱厕、道路上的油或脏污沉淀、草坪及高尔夫球场使用的肥料及杀虫剂、路盐）
- 工业和军事废水（来自工厂的有毒化学品、非法倾倒化学品、矿山尾矿、金矿开采时的砷污染、汽油桶渗漏、河流沉积物之多氯联苯）
- 农业和林业废水（肥料径流带来的养分负荷、除草剂径流、饲养场粪便、水产养殖营养剂、土壤侵蚀）
- 垃圾和固体废物（都市固体废物、垃圾和废物倾倒、来自休闲船只的漂浮物和抛弃物、缠绕野生动物的废物、建筑垃圾）
- 空气传播的污染物（酸雨、车辆排放废气、过量的氮沉积、辐射尘、农田的污染物或沉积物随风飘散、森林火灾或烧柴炉所产生的烟尘）
- 过剩的能量（高速公路或飞机带来的噪音、潜艇声纳会干扰鲸鱼、发电厂散热水、灯具吸引昆虫、沙滩灯使海龟迷失方向、穿过臭氧层破洞的紫外线辐射）
- 灾难性地质事件
- 地震、海啸、雪崩、山体滑坡、火山爆发及其气体排放
- 气候变迁
- 侵蚀生态系统（海平面上升导致海岸线生态系统受水患影响及珊瑚礁生长跟不上海平面上升，沙漠化导致沙丘侵占土地，木本植物侵占草原）
- 地球化学状态的变化（海洋酸化、大气中二氧化碳变化影响植物生长、沉积物流失导致大范围地形沉降）
- 温度模式的改变（热浪、寒流、海洋温度变化、冰河退缩、海冰融化）
- 降水和水文状况的变化（干旱、降雨时节改变、积雪消失、洪荒越见严重）
- 恶劣天气（雷暴、热带风暴、飓风、旋风、龙卷风、冰雹、冰暴或暴风雪、沙尘暴、各种风暴期间的对海岸的侵蚀）

### 栖息地破坏

主条目：栖息地破坏

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破坏栖息地对物种灭绝的影响甚钜，特别是破坏热带雨林。危害栖息地的因素有：过度消耗、人口过多、土地利用方式改变、森林砍伐、污染（空气污染、水污染、土壤污染）和全球暖化或气候变迁。

栖息地大小和物种数量的关系是系统性的。体型较大的物种以及生存在低纬度地区、森林或海洋中的物种，对栖息地面积减少更敏感。转型成“均一”标准化生态系统（例如，砍伐森林后的单一耕作）彻底地破坏了原本孕育著多样化物种的栖息地。哪怕是最简单的农业形式—清理土地、排干水分、抑制杂草、防治害虫以及只培育少样驯化作物或动物—都会损害生物多样性。有些国家对财产权的规范、法规宽松及执法怠惰都加重了森林砍伐及栖息地破坏的情形。

美国国家科学基金会2007年进行的研究发现，生物多样性和基因多样性是相互依存的——维持物种之间的多样性就是维持物种内的基因多样性，反之亦然。“如果从生态系统中消除某类物种，那么系统循环可能就会中断，并由单一物种主导整个生态群。”根据2005年千禧年生态系统评估，目前最受威胁的生态系统主要都生存在淡水中。全球生物多样性资讯机构和法国 国家永续发展研究所 （MNHNP）合作的“淡水动物多样性评估”也证实了这个说法。

栖息地破坏也会造成“共同灭绝”，即某个物种与其他物种一损俱损的状况，例如甲虫及其摄食或寄生的植物。

2019年的报告揭露，英国原本的蜜蜂和其他授粉昆虫栖息地，已经有将近四分之一再也不见它们的踪影。自1980年代以来，英国大约有三分之一的蜜蜂和食蚜蝇的数量遽减，严重影响生物多样性及粮食生产。工业化农业、扩大使用杀虫剂、疾病、入侵物种和气候变化，正在威胁昆虫们及其撑持之农业的未来。另一份研究则说，如果再不阻止栖息地破坏、农药毒害、入侵物种和气候变化等人类活动，破坏昆虫多样性的速度，50年内整个生态系统将会崩溃。

### 引进物种及入侵物种

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诸如河流、海洋、山脉及沙漠等大型屏障，借由“异域物种形成”过程，让屏障两侧的生物能够独立进化，因而拓展了生物多样性。所谓入侵物种就是穿透自然屏障从而解除自己原本生存限制的物种。少了屏障的限制，入侵物种就可以攻占新的领地，通常在占据本土物种的生态栖位或是抢走本土物种赖以维生的资源之后，入侵物种就取代了本土物种。

保守估计从1900年初开始，物种入侵的数量一直在上升。人类有意无意所迁徙的物种越来越多。有时候入侵物种会对新栖地造成巨大的变化及破坏（例如：五大湖地区的斑马贻贝和光蜡瘦吉丁虫，以及北美大西洋沿岸的狮子鱼）。有证据显示入侵物种往往在新栖地中颇具竞争力，因为比较不会被病原体干扰。还有些令人惊讶的证据说，物种丰富的生态群最好同时含藏多一点本地物种及外来物种，也就是说多样化的生态系统才更有弹性去抵抗入侵的动植物。重要的是：入侵物种会导致灭绝吗？许多研究都是探讨入侵物种对当地物种造成的影响，倒没有提到灭绝问题。入侵物种似乎会增加当地区域内平均物种多样性（α多样性），但是减少了区域内物种和本地物种间的多样性比例（β多样性）。整体多样性（γ多样性）或许会出于种种原因使得物种灭绝而降低，但就算是危害最深的入侵物种（例如：荷兰榆树病、光蜡瘦吉丁虫、北美的栗枯病）也没有造成其寄宿物种的灭绝；更普遍的情形毋宁是局部地区灭绝、群体数量不足及物种同质化。人类活动常常是物种能够越过屏障入侵新区域的原因，例如引进动植物来当作食物或其他用途。因此，人类活动所促成的物种迁移到新地区并成为入侵物种，发生时间大幅缩短，比历史上的物种扩张所花的时间都要短得多。

并非所有被引进的物种都是入侵物种，也不是所有入侵物种都是故意引进的。斑马贻贝入侵美国水道是意外事件；另外像夏威夷的猫鼬，虽然是有意引进的但没有达到引进目的（昼行性猫鼬不容易碰到夜行性老鼠）；其他还有印尼和马来西亚，引进油棕虽然产生可观的经济利益，伴随的却是代价高昂的意外后果，例如单一耕作油棕所需的大范围土地导致森林砍伐及生态破坏；土壤侵蚀、空气及水污染、气候变迁等等负面环境影响；还有对当地人群的生活及权益所造成的社会问题。

最后，引进物种可能对它所取代之物种的依存物种造成意料之外的影响。在比利时，由于东欧传播过来的黑刺李抽新芽的时间比当地同类植物要早得多，因而改变了以叶子为食的棕色线灰蝶（Thecla betulae）的摄食习惯。引进新物种往往会造成地方传染病，也会让本地物种无法与之竞争，难以生存。外来生物可能是捕食者、寄生物，或者单纯只是对养份、水分和光线的需求比本土物种更有优势。

如今，许多国家已经进口相当多的外来物种，特别是农作物和观赏植物，繁殖后甚至超过本土的动植物数量。例如，葛根从东南亚传入加拿大和美国后，已经对某些地区的生物多样性造成威胁。大自然其实已经提供缓解气候变迁的有效方法，就是维持生物多样性。

### 过度开发

主条目：过度开发

当资源消耗的速度远大于复原的速度时，就是所谓的过度开发。陆地上过度开发的样态有过度捕猎、过度伐木、农业水土保持不当及野生动物非法贸易等。过度开发会导致资源覆灭，包括生物灭绝。各种人为开发都会破坏周边环境。

现在世上大约25%的渔场有过度捕捞的状况，导致目前的生物量低于最大永续产量的水准。

过度猎杀假说认为人类迁徙造成相关大型动物灭绝，这个模式可以解释为什么第四纪的巨型动物群会在相对较短的时间内就灭绝，例如人类尚未抵达之地的真猛玛象足足多活了7000年才灭绝。

### 杂交、基因污染/基因流失及粮食安全

参考：粮食安全及基因污染

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绿色革命让传统杂交配种方式以提高农业及畜牧业的产量的情形更加普及。杂交品种通常来自已开发国家，然后与发展中国家的当地品种进行杂交，培育出可以抵抗当地气候及疾病的高产植株。各地政府及产业持续推动品种改良。往昔由各种野生和本土品种所构成的巨大基因库已经崩解，造成基因流失和基因污染的泛滥，减损了整体的基因多样性及生物多样性。

基因改造生物体内含有基因工程克隆物质。转基因作物是造成基因流失的常见原因，对野生品种及传统杂交驯化品种都是如此。基因污染的过程（不受控制的杂交、基因渗入和遗传淹没）可能会让当地物种面临灭绝的危机。例如基因克隆可抗除草剂的油菜，当其种子扩散到周边田地，附近就很难再种植油菜以外的作物。

引进物种的繁殖数量或适应力优势，促使当地物种的基因组被取代或同质化，就是基因污染的后果。引进物种及物种入侵的副作用是物种杂交及基因渗入，当稀有物种接触到优势物种时这些状况影响特别严重。优势物种与稀有物种杂交，会淹没稀有种的基因库。单从形态学（外观）来观察，问题并不一定很明显。某种程度的基因流动是生物适应环境的常态，各种基因和基因型也不一定非得全体存留。无论如何，不管有没有基因渗入，杂交总是可能会威胁到稀有物种的生存。

基因流失和基因污染有可能会破坏其他的个别基因型，威胁到未来的粮食安全。基因多样性的减少也会弱化农作物及牲畜原本可以透过杂交来抵抗疾病并应对气候变迁的能力。

### 气候变迁

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全球暖化是生物多样性的主要威胁。如果全球暖化的速度像现在这样继续下去，彰显著生物多样性热点的珊瑚礁将在本世纪内消失。

人们已经证明气候变迁会影响生物多样性，支持的证据很多。大气的二氧化碳增加确实会影响植物形态，并且造成海洋酸化；温度会影响物种分布范围、物候学及气候。侥幸的是人们预测的这些重大影响还只是未来潜在的可能性，虽然气候变迁已经剧烈改变许多物种的生物习性，人类还没有记录到重大的灭绝事件。

2004年的国际合作研究预估，到2050年，全球变暖将导致四大洲10%物种灭绝。这篇论文的共同作者暨非政府组织保护国际的应用生物多样性科学中心首席气候变迁生物学家Lee Hannah博士说：“我们必需限制气候变迁，否则下场就是很多物种会有大麻烦，甚至灭绝。”

最近有研究预测，按照人类依然故我的发展情形来看，在气候变迁及土地利用变化的交互影响之下，到2050年世界上有35%陆生的食肉动物和蹄类动物将面临更严峻的灭绝风险。

因为气温升高导致当地干燥，已经改变了巴西犬吻蝠（Tadarida brasiliensis）的习性，它们变成晚上会提早外出觅食，这样会让捕食时间延长，和其他在黄昏或破晓时觅食之食虫动物的竞争升高。

工业革命至今，人类燃烧的化石燃料已经让大气中的碳增加了3,650亿公吨，森林滥伐又增加了1,800亿公吨，零零总总加起来的结果是如今空气中的二氧化碳浓度略高于400ppm，比过去80万年任何时刻都要高。除了造成全球平均温度升高，也让海洋酸化（海洋碱性减弱）。由于过量的二氧化碳交换至海中，使得海水表面平均pH值从约8.2降低到约8.1，pH值刻度是对数，降低这0.1意味着海水酸度比工业革命时增加了30％。如果人类依然故我，本世纪末海水表面pH值将降至7.8，即海水酸度比工业革命时高出150％。可预期的后果是有些耐酸生物会变得更丰富，但是整体的多样性会丧失（特别是钙化生物），像之前几次大灭绝事件一样。

### 人口过多

主条目：人口过多

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根据联合国《世界人口展望2022》报告，世界人口继续增长，但增长速度正在放缓。预计到2022年11月15日，世界人口将达到80亿，印度也将在2023年超过中国成为世界第一人口大国。2030年世界人口将达到85亿，2050年为97亿，2080年代将上升至104亿人的高峰，然后到2100年大约都维持着这个水平。2020年，全球人口增长率自1950年以来首次降至1%以下。

英国政府前首席科学顾问David King爵士在议会答询中说过：“一望而知，20世纪人口大规模增长对生物多样性的影响，比其他个别因素都大。”至少在21世纪中叶前，全球人类出生率很可能是造成地球原本孕育生物多样性之土地消失的主因。

某些顶尖科学家主张，人口规模、人口成长以及过度消费，是生物多样性减少及土壤退化的重要因素。2019年生物多样性和生态系统服务政府间科学政策平台（IPBES）所做的《生物多样性及生态系统服务全球评估报告》和Paul R.Ehrlich、Stuart Pimm等生物学家指出，人口增长和过度消费是物种减少的主要驱动因素。E.O.Wilson认为，人口增长对地球生物多样性造成了毁灭性的影响，说“20世纪人口增长的模式不像是灵长类，更像是细菌繁殖。”并补充说明：当智人人口达到60亿时，这样的生物量比从古至今任何大型陆生动物物种的生物量都高出100倍以上，“再这样增长个100年，人类及所有生命都无法承受”。

根据世界野生动物基金会2020年的研究，全球人口已经超过了地球承载生物的能力，要满足人类目前的需求，需要相当于1.56个地球的生物承载力。〈2014年地球生命力报告〉进一步指出，如果地球上每个人如果都过着典型美国居民的生活，则需要3.9个地球；如果都过着卡达一般居民的生活，则需要4.8个地球。

## 全新世灭绝

主条目：全新世灭绝

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全新世灭绝堪称第六次大规模灭绝，相较于化石记录所载的前五次大规模灭绝，其生物多样性下降速度不遑多让。减少生物多样性就是耗损大自然资本，也降低了生态系统提供的好处及服务。从所谓“自然经济学”的角度来看，1997年计算的地球生物圈中17种生态系统服务，其经济价值估计为每年33万亿美元（3.3x1013）。当前物种正在消灭的速度比背景灭绝率高上100到1,000倍，而且速度还在增加。这个过程破坏了地球生命的复原力和适应力。Rodolfo Dirzo及保罗·R·埃利希等保护生物学家认为，第六次大灭绝的出现是“人类世最关键的征象之一”，生物多样性一直减少对人类文明续存而言是“前所未有的威胁”。

2019年，IPBES进行了迄今为止规模最大、最全面的生物多样性和生态系统服务研究《全球生物多样性和生态系统服务评估报告》，并提供了〈决策者摘要〉。主要结论有：

1.过去50年来，大自然状态恶化的速度前所未见。

2.恶化的主要驱动因素是土地和海洋利用方式改变、对生物的开发利用、气候变迁、污染和入侵物种。而这五个驱动因素又是由社会行为所引起，诸如消费方式及公共治理。

3.在联合国针对贫困、饥饿、健康、水、城市气候、海洋和土地等所列的永续发展目标中，破坏生态系统削弱了44个发展指标中的35个。将会造成食物、水和人类必需之空气供应的问题。

4.为了解决这个问题，人类需要革新及改变，包括永续农业、减少消费和浪费、配额捕捞及共同管理水资源。〈决策者摘要〉提出的主要措施之一是“培养良好生活品质的愿景，并不意味着要不断增加物质消费”。报告指出，“人们在落实永续发展目标7、8、9和12（能源、经济增长、工业和基础设施以及永续消费和生产）以及永续发展目标1、2和11（贫困、粮食安全及城市）时，所选择的途径将会对大自然产生重大的正反影响，进而冲击到其他永续发展目标的实现。”

IPBES于2020年10月发布的“大流行病时代”报告断言，人类活动是气候变迁和生物多样性丧失的潜在驱动因素，也是大流行病的驱动因素，包括COVID-19。IPBES研讨会主席彼得·达萨克博士说：“COVID-19或任何现代的大流行病，原因并不神秘。......人们使用土地的方式改变、农业扩张和集约化；不可永续之贸易、生产和消费模式破坏了大自然，也增加了野生动物、牲畜、病原体和人类之间的接触。就是这些带领人类迈向大流行病。”

## 保护

主条目：保护生物学

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随着生态学家、博物学家和其他科学家开始研究和界定全球生物多样性下降的相关问题，保护生物学在20世纪中叶渐趋成熟。

站在保护的伦理角度，认为自然资源须妥善管理，方能维持物种、生态系统、生物进化过程以及人类文化与社会的等等层面的生物多样性。

千禧年生态系统评估的策略式保护计划，旨在衔接公共政策及大众关怀，以影响地方、区域乃至于全球，三个层级的社区、生态系统及文化；保护全球生物多样性正是优先事项。生物多样性之策略式保护计划正是保护生物学的改造核心。计划之行动方案界定了如何维持人类福祉，以及运用自然资本、市场资本及生态系统服务的方式。

在欧盟领事会1999/22/EC命令中，赋予动物园“保护野生动物及生物多样性”的任务。诸如参与保护动物研究，在适当情况下繁殖物种或野放；展览物种及其自然栖息地，以教育大众并提升保护生态的意识；防止动物逃跑，避免对本地物种造成生态威胁及外部害虫入侵。

### 生态保护及复原技术

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清除外来物种有助于那些受到负面影响的物种恢复其生态位。人们可以从分类学上来识别哪些是有害的外来物种（例如用数位自动识别系统 (DAISY)的生命条码来识别）。由于成本考量，只有在涉及大量个体物种的情况下，清除外来物种才是实际可行的。

在确定长久存于某地区之本地物种种群的存续之后，可以使用网络生命大百科和全球生物多样性资讯机构等数据库来进行识别，重新挑选“灭绝物种”候选者并引进。

- 生物多样性银行建立了生物多样性的金融价值。例如澳大利亚本土植被管理架构。
- 基因银行可搜集标本及基因材料。某些基因银行还打算将库存物种重新导进生态系统（例如建立苗圃的方式）。
- 减少使用并慎选农药，让更多物种可以在农业和城市化地区生存。
- 特定地区内的保护方法对于迁徙物种可能不见得有用。考量动物运动习性来建立生态廊道是个替代方案，但是国界或其他边界可能会让事情变得复杂。

## 保护区

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保护区包括森林保护区和生物圈保护区，具有许多功能，例如可以保护野生动物及其栖息地。世界各地都出于特定目的而设立了庇护或保存动植物的保护区。科学家呼吁全球社会在2030年前能够把地球上30%面积指定为保护区，到2050年更要提高到50%，以减轻人为造成的生物多样性丧失。2020年9月4日发表在国际期刊《科学进展》的研究中，研究人员绘制“全球安全网”，标示出实现生态保护和气候目标的必要保护区域。

保护区可以保卫自然及文化资源，并促进生计，特别是当地生计。全世界有超过238,563个指定保护区，面积约占地球陆地表面14.9%，保护区的范围、保护等级及管理类型各不相同。

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森林保护区是保护区的其中一种，区域中大部分是森林，有的是整个森林都被纳入保护区，也有部分森林纳入保护的状况。全球有18%森林面积（约7亿多公顷）被纳入法定保护区，诸如国家公园、自然文化保护区和野生动物保护区等。

保护区的好处不只在于保护期间对环境的直接助益，除了维护自然原貌，保护区对于确保生态系统服务的长期产出也至关重要。好处有保护粮食及农业的基因资源、供给医药及有益健康、提供水资源、可供娱乐和旅游，并可作为抵抗天灾的缓冲机制。人们越来越认识到自然生态系统及其提供的生态系服务，具有更广泛的社会经济价值。

特别是森林保护区发挥许多重要作用，包括可作为栖息地及隐蔽处、可供给食物及基因材料，并且是天灾的缓冲区。森林稳定地提供许多好处及环境服务。过去几年来人们越来越认可各种保护区在减缓及适应气候变迁方面的效用，森林保护区尤为个中翘楚。保护区不仅能够储放及封存碳（全球保护区系统储存了至少15%陆地上的碳），而且可以当作生物的避难所及生物廊道，使得物种能够适应不断变化的气候模式。保护区还可以保护人们免受突发性气候灾害的影响，并让人类面临气候造成的洪水和干旱等问题时不会那么脆弱。

### 国家公园

主条目：国家公园

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国家公园是为了保护大规模生态周期而划设的大型自然区域或近自然区域，也是兼顾环境、文化、精神、科学、教育、娱乐及旅游的基地；违反指定区域之划设目的的各种开发或侵占行为都要加以排除。这些区域由政府或民间机构选定，以保护自然生物多样性、多样性背后含藏的生态结构以及对于环境周期的撑持，同时可以促进教育及娱乐。国际自然保护联盟及其辖管的世界保护区委员会（WCPA）已将“国家公园”列为“IUCN保护区管理类别”的第II类。

国家公园的拥有者及管理者通常是国家或州政府。有时候国家公园会针对园中的特定生态脆弱地区进行游客人数控管，或是建造专用的参观路径。出于学习、文化及娱乐目的访客方可进入，合法的林业、放牧及狩猎行为必须在监管下进行，甚至禁止开发栖息地或捕杀野生动物。

### 野生动物保护区

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野生动物保护区的设置目的以保护物种为主，并具有以下特点：

- 野生动物保护区的边界不受州立法律的管辖。但并非各国皆然，例如德国联邦《自然保护和景观管理法》明定自然保护区（NSG）主要受德国联邦州法的管辖，联邦自然保护局负监督及协调之责。而台湾野生动物保护区的主管机关在中央为行政院农业委员会；在直辖市为直辖市政府；在县（市）为县（市）政府；而地方主管机关认定栖息环境有特别保护必要者，得划定为野生动物保护区。
- 禁止捕杀、狩猎或捕获任何物种，除非在保护区的主管机关的控管下而为之。
- 保护区可以是私有的。
- 保护区可以供作林业及其他开发之用。

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### 森林保护区

全世界保护区内估计拥有7.26亿公顷的森林。在世界六大洲中，南美洲保护区中的森林比例最高，有31%。

森林孕育了超过45,000种植物及81,000种动物物种，包含了5,150种植物特有种及1,837种动物特有种，角色十分重要。世界上的树种也有60,065 种。特定地理区域才有的植物和动物物种称为特有种。在森林保护区的边缘地带，有时候会特许居民进行狩猎及放牧等活动来维持生计，居民依赖森林资源或林产品的程度不一而足。

未归类为天然林的森林占森林总面积7%，具有以下特点：

- 幽僻孤寂，人迹罕至。
- 大部分尚未开发。
- 其生态价值及经济效益不大。

#### 维持森林覆盖率的措施

更多资讯：森林覆盖率

- 后续要有大规模的林地复育/植树造林计划。
- 应使用替代木材的环境友好能源，例如生物燃气。
- 鉴于森林火灾是损害生物多样性的主因，要立即采取措施防止森林火灾。
- 过度放牧牛只会严重破坏森林，要立即采取措施防止过度放牧。
- 应该禁止狩猎及盗猎。

### 动物园

动物园饲养活生生的动物，主要目的是公共娱乐、教育和保护动物。现代的动物园还提供动物医疗设施，可以圈养繁殖受威胁的物种，并模拟动物原生栖息地来打造适合居住的环境。对于提升人们认识自然保育的重要，动物园居功厥伟。

### 植物园

植物园种植及展示植物，主要是出于科学及教育目的。园中有整群的鲜活植物，各自生长在户外或温室中。此外有些植物园也展示干燥植物，或是设立植物标本馆，以及演讲厅、实验室、图书馆、博物馆和培育室等设施。

## 资源分配

由于预算缩减、环境压力增加，以及政治人物或监管机构的考量越来越倾向于经济优先而非地球优先，保护组织以往能救多少就救多少的思维及做法渐渐转向。他们更加专注在新的分类系统，以确定哪些物种要保护、哪些物种就让它们消逝。在缺少时间、专业知识及资源（或是三者都缺）的状况下，就像战场上检伤的情形，受伤官兵该不该救、谁优先、治疗程度为何？都牵涉到资源分配：

- 功能优先：优先保护可在自然界中发挥独特作用的物种，例如美国白皮松，可为灰熊提供食物。
- 进化优先：保护基因多样性为主，例如双峰驼、中国大鲵或阿滕伯勒长喙针鼹鼠，可帮助物种在环境条件快速变化下得以适应及生存。
- 改良版的生物热点，侧重在保存整个生态系统而非个别物种，但有可能会忽略人类的需求。

分类保护是生态保护中极具争议的想法。这不仅挑战了美国《濒危物种保护法》（Endangered Species Act of 1973）的立法精神：“没有什么比我们国土中，上帝赐予的丰富动植物资源更无价更值得保护。”也意味着放弃所谓“诺亚原则”中对大自然的道德责任：“所有物种根本上都是平等的，万物都可以且应该得到拯救，无论对于人类的重要性如何。”

此外，从投资回报的角度来看，与其无差别地平均分配资源，或是投入到人们很重视但是生物多样性较少的地区，不如专注在生物多样性潜能较高的特定区域，才有望获得更大的回报。

另一种策略则是优先保留原始未开发并具有较高生物多样性的区域，这些区域通常不大需要投入资源来恢复，也没有遭受大幅度的城市化或农业化，符合这些标准的区域多在热带地区。

无论如何，评判物种价值的标准很多。除了在生态系统中发挥着重要作用、具有独特基因、可为人类提供广泛服务，还有主观的层面，例如文化重要性与物种本身的魅力，及其影响的募款工作。该如何分类、排序及分配资源，考验着人类的共识。

### 社会层面

请参阅：决策和资源分配

2020年9月，科学家共同呼吁：“立即做出努力，配合永续发展的长远规划，更要怀抱着空前的雄心及协调力，这样不只可以为不断增长的人口提供食物，同时也能扭转全球栖地改变所造成的陆地生物多样性下降趋势”。并建议采取相关具体措施：界定土地利用变化的驱动因素、扩大土地保护管理范围、提升农业收产效率以及增加植物性饮食的比例。

## 公民科学

公民科学，也称为公众参与科学研究，已广泛应用在环境科学，涉及生物多样性主题时更是受到欢迎。科学家让大众能参与生物多样性研究，从而收集到他们无法获得的数据。针对欧洲、澳大利亚和新西兰等地区，共计63个生物多样性公民科学项目的1,160名参与者所做的线上调查显示，出现正面变化的向度有：1.科学知识的内容、过程及性质，2.科学探索的技能，3.对科学及生态环境的自我效能感，4.对科学及生态环境的兴趣，5.对科学及生态环境的动机，6.对生态环境的行为。

志工观察员对于实地了解生物多样性的贡献很大，近来技术进步也有助于增加公民参与的数量及品质。2016年发表在《生物保护》的报告指出，公民科学家已经对全球生物多样性资讯机构（GBIF）的研究数据做出巨大贡献。姑且不论数据集层面的某些缺失，透过GBIF网络共享的发现记录中，明显的有将近一半来自于主力是志工贡献者的数据集。观察结果也可以用iNaturalist及eBird等全球数据库来记录及共享。

## 相关立法状况

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### 国际法

- 联合国《生物多样性公约》（1992年）和《卡塔赫纳生物安全议定书》。
- 《濒临绝种野生动植物国际贸易公约》（CITES）。
- 《特别针对水禽栖地之国际重要湿地公约》，即《拉姆萨公约》。
- 《保护野生动物迁徙物种公约》。
- 联合国《保护世界文化和自然遗产公约》（保护栖息地故而间接地保护生物多样性）。
- 区域公约，如《南太平洋自然保护公约》。
- 双边协定，如《日澳候鸟协定》。

《生物多样性公约》之类的全球协议赋予了“主权国家支配生物资源的权利”（而非视为国家财产）。这些协议是要确保各国能够“保护生物多样性”、“开发永续资源”及“分享使用这些资源所产生的利益”。拥有生物多样性的国家有权同意进行生物探勘或收集自然产品，将好处分享出来，而不是让开发运用资源的个人或机构作为营私之用。如果不遵守这些原则，生物勘探可能会被当成生物剽窃行为（即某种科学殖民主义）。

主权原则运作成功可以仰赖《粮食和农业植物遗传资源国际条约》（ABA）之类的利益共享协议。生物多样性国际公约背后的意义是：来源国及采集者对于要使用哪些资源、基于什么目的、以及选定何种利益共享公平协议上，彼此是知情同意的。

《联合国生物多样性公约》第十五次缔约方大会分成两阶段（2021年10月于中国昆明，2022年12月于加拿大蒙特利尔）进行，通过《昆明-蒙特利尔全球生物多样性框架》（GBF），企图在2030年前实现全球四大目的及23个具体目标，摘要如下。

- 有效保护及管理全球至少30%的陆地、内陆水域、沿海地区及海洋，聚焦在对生物多样性及生态系统功能与服务特别重要的地区。GBF优先考虑具有生态代表性、连接妥当并有公平管理的保护区系统，以及其他基于地区的有效保护工作；GBF亦承认原住民、传统领土及其惯行方法。全球目前有17%陆地及10%海洋区域受到保护。
- 至少30%退化的陆地、内陆水域、沿海和海洋生态系统已完成恢复或正在复原中。
- 将具有高度生物多样性重要性的地区（包括生态完整性极高之生态系统）的损失降低到趋近于零。
- 将全球食物浪费减少一半，并强力打击过度消费及废物制造。
- 将营养过剩以及农药与高危险化学品所致之总体风险都减少一半。
- 2030年前将损害生物多样性所补贴的金额（每年至少5,000亿美元）逐步降低或加以改革，同时扩大有利于生物多样性保护及永续利用的激励措施。
- 2030年前每年从各种来源（公共和私人）筹措至少2,000亿美元的国内外生物多样性相关资金
- 2025年前将富裕国家流向发展中国家（特别是最贫困国家、发展中小岛屿国及经济转型国家）的国际资金增加到每年至少200亿美元；2030年前更要增加到每年至少300亿美元。
- 避免引入外来入侵优势物种；将现有（或潜在）已经引进或培育的外来入侵物种减少至少一半；岛屿及优先保护地点的外来入侵物种要加以根除或严密控制。
- 要求大型跨国公司及金融机构针对在生物多样性方面所可能产生的风险、依赖及影响，透过相关运营、供应炼暨价值炼和投资组合，进行监测、评估及公开披露。

#### 欧盟

2020年5月，欧盟发布了《2030年生物多样性战略》。生物多样性战略是欧盟减缓气候变迁战略的核心部分。欧洲预算的25%将用于应对气候变迁，其中很大一部分将用于恢复生物多样性和大自然为本的解决方案。

欧盟2030年生物多样性战略的目标如下：

- 保护30%海域及30%陆地，尤其是原始森林。
- 2030年前种植30亿棵树。
- 复元至少25,000公里长的河流，让河水能自由流动。
- 2030年前让农药使用量减少50%。
- 增加有机农业。根据欧盟的“从农场到餐桌”相关计划，目标是2030年前将25%欧盟农业有机化。
- 增加农业的生物多样性。
- 每年投入200亿欧元从事生物多样性议题，并纳入商业场景中。

全球大约有50%国内生产毛额（GDP）有赖于大自然，欧洲经济加起来每年有数万亿欧元也是来自大自然。光是自然保育区“Natura 2000”每年就为欧洲带来200至3,000亿欧元的收益。

### 国内法

有些国家制定的政策及法律会顾及生物多样性：

- 法律与生态系统之间的关系非常久远，影响到生物多样性。这涉及了私有财和公共财的权利。法条既可以规范受威胁生态系统的保护措施，也可以界定相关的权利和义务（例如，捕鱼权、狩猎权）。但是法条中“利用”的部分可能严重影响到资源的另一个面向，即“未利用”的部分。
- 适用于物种的法律晚近才开始出现。它定义了必须保护的物种，因为物种可能有灭绝的危险。美国《濒危物种保护法》是试图解决“法律和物种”议题的范例。
- 适用于基因库的法律大约在一个世纪前才制定。驯化及植物育种方法虽历史久远，但是基因工程的进步导致人们须制定更严格的法律，以涵盖基因改造生物体的分配、基因专利和基因加工专利。但是各国政府间对于立法重点该放在基因、基因组、生物体还是物种则意见相左。

然而，人们对于如何将生物多样性纳入法律规范尚未形成统一的见解。Fred Bosselman认为生物多样性不该形成法律规范，因为很难接受生物多样性在科学上尚未确定的区块所造成的行政浪费及法律诉讼的增加，这些对于所要保护的目标根本没有帮助。

印度于2002年通过了《生物多样性法》，以保护印度的生物多样性。法案还建立机制以公平分享传统生物资源和知识所带来的利益。

## 分析上的限制

### 分类及物种大小关系

已经被描述的物种中只有不到1%被加以仔细研究，其余的仅仅是注意到它们存在。地球上绝大多数物种都是微生物。当代生物多样性物理学牢牢盯着的是“可见的（宏观）世界”，可能忽略了微观世界。微生物在新陈代谢和环境方面比多细胞生命更加多样化（请参见嗜极生物）。“从核糖体核糖核酸小亚基的分析角度来看，整棵生命之树上，看得见的生命所组成的只能算是引不起人们注意的树枝。物种大小及种群间的反比关系在进化阶梯上更加明显，一眼望去，地球上所有多细胞物种仿佛都是昆虫。”昆虫灭绝率很高，支持着全新世灭绝的假说。总而言之，微生物、真菌、无脊椎动物及大多数海洋生物因为很难收集、分类及研究，所以经常不为人知。

## 多样性研究（植物学）

可以用于多样性研究评判的生物形态属性，其数量通常有限并且容易受到环境的绑定影响，使得用来确认生物种系发生关系所需的高分辨率有所降低。因此，基于DNA标记的微卫星多型性（即简单序列重复 ,简称SSR）渐渐被广泛运用于某些物种及其野生近缘种的多样性研究上。

某项研究在评估豇豆种质及其广泛相关物种的基因差异等级时，就比较了各分类群之间的相关性、可用于分类群分类的引子（DNA片段）以及豇豆栽培起源与其种系发生关系，这彰显了SSR 标记对于验证物种分类和揭示生物多样性的核心物种是相当有用的。

## 价值

生物多样性的价值包括为人类提供食物、药物、工业原料、燃料，提供生态系统服务，以及供娱乐、艺术欣赏等。这些价值大致可以分为直接价值和间接价值两类，除此有时也包括潜在价值，即尚未被发掘的价值。

## 外部链接

- 何谓生物多样性
- 台湾生物多样性资讯入口网
- 生物多样性--环境资讯中心
- 欧盟《欧洲绿色协议》
- 欧盟《2030年生物多样性战略》

生物学