生物資源的合理開發利用和生物多樣性的有效保護

吳征鎰:中國科學院昆明植物研究所
吳征鎰 植物學家。1916年6月13日生于江西九江。1937年畢業于清華大學,1942年清華大學研究生畢業。歷任清華大學生物系講師兼國立醫藥研究所研究員,中國科學院植物研究所研究員、副所長,昆明植物研究所所長、名譽所長,中國科學院昆明分院副院長、院長,《中國植物志》主編。1955年被選聘為中國科學院院士(學部委員)。長期從事植物學和生物多樣性研究。
一、生物資源的利用和生物多樣性保護的關系
這是需要開宗明義加以說明的重要問題。生物資源的合理開發利用和生物多樣性的有效保護是相輔相成的一對矛盾。生物資源的合理開發利用要以生物多樣性的有效保護為基礎,否則就難以為繼;生物多樣性的有效保護又必須在生物資源的合理開發利用下才可能有效,兩者須雙管齊下,并行不悖。
問題的關鍵是合理和有效。簡言之,有效保護是為了永續的合理利用,而合理開發利用了生物資源才能使保護生物多樣性的有效措施得以逐步實現。兩者之間要協調好,關鍵又在于長遠利益與近期利益的合理調節,合理調節是使生物資源得以永續或持續利用的關鍵性措施,可以這么說,整個人類文明史的持續,在很大程度上取決于把生物作為一種再生資源的合理開發和有效的保護。

二、生物資源的定義、范圍、特點和五個歷史發展的程序

生物資源通常指植物、動物和微生物,即可資人類利用的一切生命有機體的總和。
植物包括具有頸卵器的高等植物和低等植物;動物包括脊椎動物、無脊椎動物和龐大的昆蟲家族;微生物的門類則十分龐雜,包括非細胞生物中的類病毒、病毒,原核生物中的細菌、立克次氏體、支原體、衣原體、螺旋體、藍細菌、真核生物中的單細胞藻類、酵母,霉菌以及原生動物等。
生物資源不同于其它自然資源,有其特殊的性質,因而在整個自然資源中起著橋梁的作用并占據中心的地位。下面談的五個特點的四點是整個生物資源所普遍共有的,后一點則主要為植物的屬性。
生物資源與非生物資源本質區別在于生物資源可以不斷自然更新和人為繁殖擴大,而非生物資源則不能。利用生物資源的這一特性,首先必須保護生物資源本身不斷更新的生產能力,從而才有可能達到長期利用的目的。
生物資源相對來說,都具有一定的地域性,即每一種生物都有其或大或小的特定的生長地理范圍,而在植物里面表現得尤為突出。如巴西橡膠、可可只能在濕熱帶生長;瓜爾豆、牛油樹只能在干熱帶方能生長良好;貝母、黃連只適應高海拔地區等等。
生物具有遺傳潛力的基因,存在于該種生物的種群之中,任何生物個體不能代表其種的基因庫。各種危及物種生存和繁殖的因素容易引發物種世代順序的斷裂,而種群的個體數減少到一定限度時,該生物的遺傳基因便有喪失的危險,最終導致物種的解體。而物種的解體也就是資源的解體,因為物種絕種之后是不可能再造的。
生物與環境之間是相互作用的,它們一方面受制于環境因素,反過來又影響這些因素。植物在這方面的作用尤為顯著。組成土壤有機物質的大部分是植物的產物;植物組成的植被具有保持水土、調節氣候的作用。森林植被的恒溫恒濕作用、涵養水源作用和巨大的熱容量,具有保護農業生產和穩定的生態環境的特殊作用。由于森林植被的破壞而造成區域氣候諸要素的明顯不利變化早已成為全球面臨的嚴峻問題。
生物資源中的植物資源又有其獨到之處,能直接利用太陽能,并將太陽能轉換為化學能加以儲存,在一定條件下釋放出來或轉變為熱能。部分光合自養性微生物也有此功能。
在生物資源的開發利用中,以上五個屬性必須得到高度的重視,才可能制定出真正合理的措施,使生物多樣性在施惠于人的同時又能永恒地存在于這個星球。
人類文明的早期,原始人利用生物資源主要是為了果腹,提供能量,生存繁衍。這類生物資源可歸類為食用生物資源,主要有淀粉糖料、蛋白質、油脂等各類。這類開發利用目前仍舊是人類對生物資源需求和重點研究的一個主要方面。
隨著文明的發展,人們在長期與自然打交道的過程中,偶然發現了一些動、植物具有治療某些疾病的作用,并開始了有意識的深入研究,因而利用生產資源的進程幾乎同時進入了另一個階段,所以,可以說食藥同源。我國對藥物的利用歷史淵遠流長,為世界醫藥作出了巨大貢獻。在微生物中多種抗生素的發現,開創了這方面生物資源開發利用的新紀元。目前這一方面的發展更是日新月異。
在人類文明的一定階段,生物資源在工業方面不同程度、不同規模地得到利用。但真正大規模集約化利用生物資源,還是近代工業革命之后的事。資本主義市場的不斷擴大,對各種資源的需求也隨之加劇。工業化對生物資源的利用目前已達到無以復加的地步,極大地改變了我們這個星球的面貌。對木材、造紙原料的需求就是一個很好的例證。橡膠從熱帶雨林中供原始部族中的小兒玩具近百年間一躍而成為工業重要原料和戰略物資也是如此。而由于大量砍伐木材和毀林植膠已使熱帶雨林急劇萎縮,這不僅使區域氣候諸要素發生顯著的變化,也使全球生態系統產生不可逆轉的不利變化。目前,利用集約化生物工程求得最大限度的商業利潤已成為工業利用生物資源的一個嶄新領域,也是解決人類迫在眉睫的資源危機的新世紀曙光。
人類在文明的成長過程中,審美意識逐漸增強,逐步懂得利用生物資源美化環境,歷史悠久的名貴花木,艷麗貝殼的室內裝飾就是很好的例證。懂得利用生物資源進行環境改造則是人們在長期的生產實踐中逐步摸索出來的,如利用植物防風固沙、改良環境、固氮增肥、改良土壤等。真正具有環保眼光,有意識地合理利用這一套生物資源則是比較近代的事物,如利用生物進行環境監測和抗污染等。
這是生物科學發展到一定程度后開始的利用生物資源的一個高級歷史進程。根據遺傳學觀點,每個物種都有自己的遺傳特性;不同的遺傳特性均應視為不同的種質。生物種質資源主要是指有用生物的種質資源。各種有用生物均隸屬于相應分類等級的科、屬、種,往往具有大量的近緣屬種。長期栽培的植物,馴化的動物和有用微生物菌株,由于人為的定向培育皆具不同程度的特性,與其野生類型和不同區域形成的變型相比,往往具有不同程度的特性,構成了生物種質資源多樣性的一個方面。
收藏、研究這些種質資源,對人類十分有益。國際上很多研究中心、機構都建立了各種相應的收藏種質資源的“種子庫”或“種子銀行”,“精卵庫”,“細胞庫”,“菌株庫”乃至分子水平的“基因庫”,利用不同種質進行雜交,以期獲得滿足人們不同需求的新品種,獲得了各種成功。特別目前以DNA克隆、雜交、定向移植、異體表達等新技術為標志的生物基因工程的應用,在生物種質資源的收藏、研究和利用方面顯示出極富魅力的前景。然而,由于植被的破壞和環境的惡化,當今世界種質的損失日趨嚴重,種質的消失是不能再造的。國際上十分重視生物種質的保護,成立了許多機構,提出了相應的行動綱領,在這方面,我們必須迎頭趕上。

三、生物多樣性的內容及意義

活的有機體本身和它們賴以生存的生態復合體的多樣性和變異性,代表著生物與環境的辯證統一體。它包括數以百萬計的動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與生存環境形成的復雜的生態系統。它的本質為活的有機體的基本特征之一,是生物從非生物進化而來的過程中的自然產物和必然產物。
三至五個層次或水平,其中研究較多、意義重大的有遺傳多樣性(基因多樣性)、物種多樣性、生態系統多樣性、景觀多樣性四個層次。而最重要的是物種多樣性,它是其它的基礎或載體。多樣性向兩極發展,宏觀向生態系統多樣性或景觀多樣性,微觀向基因多樣性、生物化學物質多樣性。
生物資源(包括人類本身)是生物多樣性的物質表現,也是人類賴以生存和發展的物質基礎。
動物、植物、微生物和人類本身,連同所在環境即大氣層、水和土壤是一個互相依存、互相制約的循環系統,也是一個辯證統一體。主要層次和結構如下:
植物——主要的第一性生產者。沒有綠色植物(特別是高等植物),就意味著沒有生命和現在的人類社會。動物——主要的消費者,也是第二、第三性的生產者。微生物——分解者,同時也可成為生產者。人類——最大的消費者,同時也能成為最大的生產者;可以成為破壞者,也可成為協調者。
各個層次之間的純自然關系是建立在食物鏈的各個環節上的,本質上是靠能量流動和物質流動加以維系。它們之間的物流、能流及食物鏈的級次均是辯證統一的關系。
自從人類出現以后,一切生態系統無不與人類活動有關。一切生態系統都以人類活動為中心。人類只有成為“栽培者”,才能有“文化”,才能成為最大的生產者和協調者。
人類能成為前所未有的最大而最有效的食物和能量的生產者,主要是因為他們能根據自身的需要“栽培”任何一種生物資源,并使之不斷再生和不斷進化(如稻、麥、牛、狗、雞、鴨、金魚等)。
生物多樣性是生命進化的產物。地球上的生物經過幾十億年發展進化成今日氣象萬千的生命世界,它是人類賴以生存的物質基礎。如果毀于一旦,人類也不復存在。它有多重價值,現已得到人們的逐漸認識。自李鵬總理1992年在里約熱內盧代表中國政府簽署《生物多樣性保護公約》之后,對生物多樣性的保護就成了我們一致行動的政府行為。
生物多樣性的直接價值即為人類所直接利用的生物資源。植物不單為人類提供了基本糧食、蔬菜、水果等等,也為人類蛋白質、油脂主要來源的畜禽、海產等提供了基本的食物和飼料,所以,是第一性的生產者。發展中國家80%的人口仍靠傳統的藥物進行治療,其中,大部分是植物。此外,生物多樣性還提供多種多樣的工業原料如木材、纖維、橡膠、造紙原料、天然淀粉、油脂,甚至煤、石油、天然氣也是生物遺骸經千百萬年轉化而成的。
生物多樣性的間接價值,這一價值較之前者更為重要。生態系統是由很多物種所構成,完善而穩定的生態系統對調節氣候、穩定水文、保護土壤作用巨大。目前沒有得到利用的諸多物種在所處的生態系統中幾乎都有不可替代的重要作用。因此,保護生態多樣性就是保護人類舒適、美好的生態環境。此外生物多樣性還有不可估量的美學、文化價值,同時也是旅游資源中極為重要的成分。
人類經常作為重要資源加以利用的生物不過500種,僅150種被大面積栽種作為食品;世界上90%的食物源于20個物種,75%的糧食來自小麥、水稻、玉米等7個物種。常用的中藥也不過1000種。即是說,絕大部分物種還是用途不明。要解決人類目前面臨的幾大危機除了在已利用的生物資源上深入作文章外,還有賴于在其它尚未利用的物種中去尋找新的可用資源。有的可培育成新的經濟種,有的可與栽培(飼養)種進行雜交,產生更有特異抗性的新品種。全世界的絕大多數物種還未被人們進行過研究,因而它們蘊藏的遺傳多樣性的潛在效能難以估量。
生物多樣性的形成也是地球形成后特別是白堊紀以來很多自然歷史事件如板塊構造、造山運動、海洋進退、冰川進退等的反映。生物多樣性的形成——亦即物種起源的歷史進程,一直是生物學界最大最基礎的研究課題。

四、云南生物資源概況及利用潛力

云南土地面積僅占全國的1/25,然而各大類主要生物物種,幾乎均占我國總量的1/2。云南物種種類尚未完全摸清,近年來仍有許多新類群被陸續發現,尤其是昆蟲和菌物類,距“基本清楚”也相差甚遠。
由于云南省地史古老,優越的地理環境和氣候條件,使云南的生物資源不僅十分豐富。而且獨特,具體主要表現在以下三個方面:
一是區系成分復雜。以植物為例,云南既是古熱帶植物區系和泛北極植物區系的交匯點,也是喜馬拉雅植物區系和“東亞”植物區系的交匯點,因而極大地豐富了它的植物種類,相應地也豐富了它的動物和微生物種類。云南既有與我國各大片區相同的生物種類,也擁有遠至前蘇聯、地中海、美洲、大洋洲等地區的生物種類或相近的種類,其區系組成十分復雜。
二是特有屬、種甚多。云南各類生物究竟有多少特有屬、種,迄今仍無確切的統計,種子植物中有82屬為中國特有,其中15屬為云南特有。特有種約占總種數的1/3左右,動物的特有屬種:魚類有中國特有種260個,其中云南特有164個;鳥類有中國特有種99種,其中7種為云南特有;獸類有中國特有種60種,其中云南特有28種;兩棲爬行動物有中國特有種70種,其中25種為云南特有。昆蟲因研究程度較低,很難統計,以蝴蝶為例,中國有2300種,云南有700種,其中60種為云南特有。
三是珍稀瀕危物種多,在國家公布的第一批保護植物中,云南有151種,占42.6%,其中一級保護4種,二級保護56種,三級保護91種,第二批擬編入國家紅皮書的有187種。
在合理開發利用的過程中,我們既要看到優勢,同時也要注意后兩點,盡管特有類群會含有一些特有的有用成分,但它們和珍稀瀕危物種的種群數量往往十分有限,在未解決人工栽培或飼養問題前,尤其要搞好保護的工作。
國內已開發利用的生物資源種類中,云南占的比重很大。植物資源的內含物及類型的多樣性是明顯的,而以第一性生產力為生存條件的消費者——動物,分解者——微生物也會受到影響,產生出相應的多樣性。
生物中有用物質在種間常有相似性,在其它地區已找到有價值的種類,往往在云南也可找到近緣或替代種類,其價值有時會超過“正品”。如藥用植物中的馬錢子,是傳統的進口藥,云南發現的云南馬錢子,其有效成分優于進口的馬錢子;人們從非洲的美登木屬中提取到有抗癌療效的美登木素,我們也從滇產同屬植物中分離到該化合物并具抗癌療效。這類事例很多。即使要引進新品種,由于云南具有從熱帶直到寒帶的氣候條件,根據氣候相似性原則,易于找到引種成功的立地生境。
云南有25個少數民族,他們都有自己的優秀文化。眾多民族在長期與自然打交道的過程中,積累了豐富的經驗,都有其獨特個性。這些都是值得深入發掘和研究的。結合生物資源分布的特點與民族居住的相關性,把這兩方面從科學的角度加以深化,向高層次的利用水平推進,將會產生巨大的商業效益。
云南省特殊的地形地貌和生態條件,既有有利的一面,同時也使得眾多的生物資源表現出很強的地域性,分布十分零散,在一定時空范圍內,種群數量少,加之其它不利因素,難以形成穩定的規模化生產,成本勢必增加,這就嚴重地制約了對生物資源的合理開發上規模、上檔次。
不利因素主要表現在開發利用的基礎不夠,技術力量薄弱和生產方式的落后以及交通運輸的嚴重制約等方面,這里不一一列舉。
云南生物資源的利用現狀及建議
從目前來看,對野生生物資源的利用普遍存在破壞大于更新這個問題。對野生生物的利用水平大多仍停留在野生采挖、捕獵的自然經濟狀態。由于人們受短期利益的驅動,超限度地加以采挖、捕獵,但很多物種的自然更新、繁殖能力難以跟上人們無限膨脹的私欲,從而使得這些物種的種群數量大大下降,進入到遺傳基因庫可能喪失的危險境地。這應引起我們的高度重視。
由于很多帶有綜合性或前期性的研究工作往往沒有得到應有的重視,在經費上更難得到支持,致使在生物資源某些種類的開發利用上一轟而起,一哄而散的現象屢有發生。蠶桑、甜葉菊、長毛兔、香料、咖啡等的發展都不同程度地發生過這種情況,近年的“柑桔熱”、“香蕉熱”也有類似的教訓。政府的宏觀調控和指導有待加強。
云南省生物資源利用的現狀是初級產品多、低層次開發多、單一利用明顯。任何一種生物資源都有多種用途,而目前的利用往往只針對一種用途低度開發。因此,需要大力加強綜合開發利用的深層次研究,提高生物資源綜合利用的整體水平。
對生物資源開發利用存在著片面性,直接、快速、掠奪性開發利用的現象經常存在,特別是對某一時期的“熱門”資源,這種方式的危害是更為嚴重的。從根本上說,是有效保護的意識還不強,也沒有樹立綜合開發利用的觀念,為了生物資源的永續利用,政策法規要跟上,科研水平也應提高。
在1995年云南省召開的科學技術大會上,中科院和云南省加強了聯系,簽署了長期合作的意向,這是值得慶幸的。18個生物資源開發利用的項目的制定使得這種合作更加具體和明確。中科院有著綜合研究、開發利用生物資源的較強實力,在云南的4個研究機構中,就有3個是涉及生物學科的。而云南豐富的生物資源和長期開發利用的一些成功經驗是這種合作的堅實基礎。
云南省對生物資源的開發利用有其得天獨厚的優勢,豐富的生物物種是開發利用的物質基礎,而且,適生環境寬,以宜于作開發利用和保護山地的材料為特點。所以建議搞國際化的種苗公司,首先面向國內,有意識、高價值地推廣種質資源。
我們對森林資源的利用要改變過去那種一味賣木材的坐吃山空的經營方式,注意森林的多重功能。森林生態系統既是人類的搖藍,也是早期人類的衣、食、住、行的天地,今天它仍在給予我們很多的益處。作為努力成為生態系統調節者的人類,在利用森林資源時,就應考慮到它的多種功能。在保護好防護林、水源涵養林等的前提下,合理而有限度地經營好用材林。但利用這類森林就要有綜合利用的觀點。除了著眼于木材之外,還要看到森林是陸地生態系統中面積最大、結構最復雜、功能最穩定、生物量最高的生態系統。在木材的經營上,一定要堅持采伐量小于生長量的原則,學習林業先進國家,提高“三剩”利用率,發展森林化工,研究樹皮、樹葉等的化學價值;森林中的其它生物資源的開發利用要得到應有的重視,森林內的動物、微生物、菌物類以及野生藥物、水果等的價值較之單純的木材價值還要高。因此加強森林資源的綜合利用勢在必行。
針對交通運輸問題的一個對策,應是大力發展花卉、香科、藥物等價昂、質輕、易運產品,這樣,便于運輸,同時產品價格不菲。另一方面,還要搞好初級產品的深加工,開展綜合利用,提高產品檔次,增加附加值和含金量,這更是解決運輸問題的根本之所在。
橡膠引種于1904年,真正大發展始于50年代,現已遍及云南省南部7個地州28個縣市。迄今,天然橡膠生產已成為繼煙、糖、茶之后的又一新興種植業。但是,我們應記取1975—1977年三年寒害的深刻教訓。今后發展橡膠除了加強抗寒品系的培育和高地耐寒膠樹的引種外,還應特別重視小環境的選擇、植膠方式的配置。而膠茶混種就是一個較成功的經驗。
煙草是單一用途的產品,只能用于加工卷煙和其它煙制品,其發展取決于自身的質量和卷煙工業的需求。云南烤煙和卷煙由于產品質量良好,占我國較大的煙草市場份額,尤其是名特優產品。從1987年開始,云南部分卷煙出口東南亞和日本,受到較好評價,有一定的市場前景。煙草一直是云南省財政的重要源泉,外邊戲稱我們是“煙財政”。但是我們應該看到,從經濟角度看,過分依賴單一支柱產業是危險的。另外,目前世界范圍內政府行為性的禁煙運動和人們環保意識的增強,將使煙草行業逐步變得步履艱辛。因此,把云南省生物資源利用的優勢產業逐漸換個順序是勢在必行。茶、糖于人是有百益而無一害的“甜蜜事業”,目前云南省又有相當基礎,可以替代煙草而成永久性的頭等“支柱”。
如前所述,云南的動物種類也是以其豐富而享譽全國的。種類的多少固然是資源利用的基礎,但并非每種動物都有利用的價值。欲構成一個可利用的資源動物,必須具備三個條件:(1)資源數量較多;(2)分布范圍廣;(3)利用價值大。根據這些原則,下面幾項可資參考:
猴子:靈長類是人類的近親,也是主要的實驗動物。全世界每年需要大量的實驗動物,而靈長類的使用是有嚴格限制的。全國每年需要上萬只純種獼猴作醫學實驗,云南省是獼猴資源最多的省區之一,且分布較廣。由于近年的亂捕濫獵,云南省獼猴資源受到很大破壞。因此,很有必要擴大靈長類人工飼養、繁育基地,育成大量純種,以擴大這些動物的純種種群,滿足生產和科研的迫切需要,同時也可成為一項極有市場前景的產業。
麂子:云南的革用獸類以麂皮最多,21年平均年產17萬余張,占全國總收購量的70%以上。云南麂皮在外貿上很有名氣,俗稱“云貴路”,以皮張大,皮板壯實、韌性大、色澤好而著稱,售價較高,加強對它的人工飼養是大有可為的。麂皮是云南省的主要出口畜產品,全國的麂皮均由云南省統一對外經銷。它是光學儀器工業和制革工業的重要原料。商品皮價格很貴,但我國都以原料皮出口。原因是目前國內鞣制技術不過關。對于這樣一項大宗畜產品,如果國內有關單位能承擔并協作攻關,解決鞣制和精加工技術,變原料皮出口為商品皮出口,將大大提高這項產品的經濟效益。
鳴禽:云南所產的傳統觀賞鳥類有畫眉、紅嘴相思鳥、銀耳相思鳥、八哥、鸚鵡、朱雀、金翅、繡眼鳥等種類,多為能歌善唱的鳴禽。根據資料,1980年的廣州某出口鳥雀收購站出口籠養觀賞鳥149,972只,某省駐廣州出口鳥雀站出口733,833只。可見籠養觀賞鳥的出口量是比較大的。隨著國內人民群眾生活水平的提高,許多人喜歡飼養籠鳥,作為業余閑情逸致的樂趣,城市中的鳥市越來越活躍。總之,這也是一項大有可為的生物資源開發產業。云南又是多種鳥類的遷移通道,要注意許多“鳥吊山”的保護,避免借機濫捕,僅供食用。
微生物的利用范圍較廣,幾乎涉及我們生活中的諸多領域。這里,重點講講對于林業和農業這兩大產業的作用。主要應結合森林更新,加強林下菌物的利用和農林綜合系統中的肥源問題,這方面,首推菌根資源和放線菌資源。對優良菌種予以分離和獲得專利,成為商品菌種加以推廣,對云南省的農業和林業極為有利。
針對生物資源開發利用中存在的諸多問題,有一點是較為明顯的。即在開發利用的科研和資金投入上,主要仍然靠政府財政支持,科研經費明顯不足。多數生產企業普遍缺乏依靠科技進步求發展的戰略眼光。如在對潛在優勢生物資源開發的中間試驗環節特別薄弱,非常需要資金支持,也需要一定的周期和承擔一定的風險,但普遍存在的“短期行為”阻礙了對這一投入的積極性。另一方面,對很多帶有綜合性、前期性的研究工作,往往難以得到應有的重視,在經費上更難得到支持。這兩方面將嚴重阻礙生物資源深層次的開發利用,所以急需政府的協調和支持。
一切開發利用,必須禁止竭澤而漁、殺雞取卵、鋸樹捉鴉的愚蠢做法。緊接的就是回到前面開宗明義的話題上,即處理好生物資源的開發利用和生物多樣性的有效保護的關系,是生物資源開發利用中應始終遵循的原則。
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