利用GIS技術(shù)研究物種大滅絕

王紫薇

摘要：本文通過GIS技術(shù)研究物種大滅絕，以及物種滅絕的原因，以GIS技術(shù)認識物種大滅絕，以美洲乳齒象為例認識了物種大滅絕。隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，GIS逐漸滲透到人類生活的各個方面.

關(guān)鍵詞：GIS技術(shù)；物種大滅絕；信息技術(shù)

如果我們想通過GIS技術(shù)研究物種大滅絕，那么我們首先應(yīng)該通過客觀的數(shù)據(jù)了解地球上究竟存在過多少物種，又有多少物種正在經(jīng)歷“物種大滅絕”。我們第一步要明確的問題是，我們賴以生存的地球上到底有多少物種這一個問題，經(jīng)過生物分類學家的幾番鑒定或者有正式書面記載的說法就有很多，如：1392485種（Wilson 1988），1742000種（世界資源報告1986）。但是目前為止，無論學術(shù)界爭論有多少種物種，但是都沒有一個詳盡的完整的物種名目。迄今為止，科學家一般認為被命名的物種最多只占全部物種的10%。那么，我們已知的又有多少物種已經(jīng)滅絕了呢？迄今為止，鳥類幾近滅絕了其總數(shù)的26.3%，哺乳動物類總數(shù)的20.9%，魚類物種總數(shù)的21.2%，鳥類物種總數(shù)的12.4%，陸生植物物種總數(shù)的8.2%瀕臨滅絕，并且，更為嚴重的是，我們?nèi)缃褚阎闹参镂锓N總數(shù)的43.2%的生態(tài)環(huán)境正在遭受嚴重威脅。熱帶和溫帶森林每年以1.3%～4.6%的速度減少，并且在人類可見的未來，還將會有1/3～2/3的物種將走上毀滅。

在過去5.4億年間，地球一共經(jīng)歷了五次“毀滅性的”物種大滅絕，無疑，海洋生物成為了最主要的受害者。在大約六千萬年前，發(fā)生了距離我們當今人類社會最近的一次物種大滅絕事件。至今，學術(shù)界仍在爭論其成因，現(xiàn)在被普遍接受的觀點是由于小行星撞擊地球，導致曾經(jīng)被稱為“地球主宰者”，并且“統(tǒng)治”地球陸地長達兩億年之久的恐龍也在極短的近二百五十年的時間內(nèi)走向了滅絕?！拔覀冋诓饺胗忠淮晤愃频奈锓N大滅絕時期，屆時地球上的所有人將會被極其輕易地毀滅掉?！泵绹固垢４髮W的生物學家保羅 ？ 艾利希以及來自普林斯頓大學和加州大學伯克利分校等高校的研究人員日前在《科學進展》雜志上發(fā)表的一份報告指出，地球可能正迎來第六次物種大滅絕。[1]研究人員在《科學進展》上撰文稱，人類正在步入一個新的物種大滅絕時代，地球正處在第六次物種滅絕的邊緣，這次物種滅絕不同于前五次，不是自然地理原因造成的，而是人類親手造就的。[2]我們或許會認為這種說法有些危言聳聽，或是言過其實，這是因為人們并沒有清醒的認識到過渡的開山采煤，大量伐木砍林，環(huán)境污染，人口激增，破壞生物棲息地，戰(zhàn)爭等行為對于生態(tài)環(huán)境的破壞力。當人類片面的追求“物盡其用”的時候，我們也在消耗這地球?qū)ξ覀冏詈蟮摹吧埔狻?。所以，當有一天地球“不堪重負”，人類毫無疑問，將是首當其沖的受害者，因為這一切，都是人類應(yīng)當承擔并且難以逃避的后果。

那么，我們應(yīng)該怎樣利用地理信息技術(shù)（即GIS技術(shù)）認識物種大滅絕，或者，我們有沒有方法去減緩物種大滅絕的腳步呢？這里，我們以史前滅絕生物——美洲乳齒象為例，為大家描述如何應(yīng)用GIS技術(shù)認識物種大滅絕。

首先，讓我們先認識美洲乳齒象。美洲乳齒象是北美洲已滅絕的乳齒象，曾經(jīng)乳齒象和其他“巨齒動物”遍布北美大陸，在冰河時期結(jié)束時的冰蓋撤退期間，被遍布整個大陸的人類獵殺而滅絕。其化石主要分布在阿拉斯加到新英格蘭，以及美國的科羅拉多州至加利福尼亞州南部。然后，我們需要用GIS語言來將美洲乳齒象的各個屬性特征進行分類?！鞍⒗辜又列掠⒏裉m”和“美國的科羅拉多州至加利福尼亞州南部”，我們稱之為“美洲乳齒象對象的空間分布數(shù)據(jù)”；“北美洲已滅絕的乳齒象”，我們稱之為“美洲乳齒象對象的屬性數(shù)據(jù)”；“冰河時期結(jié)束時的冰蓋撤退期間，被遍布整個大陸的人類獵殺”，我們稱之為“美洲乳齒象對象的環(huán)境數(shù)據(jù)”；“史前”，我們稱之為“美洲乳齒象對象的社會數(shù)據(jù)”。當我們對美洲乳齒象對象的空間分布數(shù)據(jù)、屬性數(shù)據(jù)、環(huán)境數(shù)據(jù)、社會數(shù)據(jù)有了總結(jié)和概括，隨即，我們就可以建成美洲乳齒象對象的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫，即為本段開頭對于美洲乳齒象的描述。

接下來，通過GIS技術(shù)，推薦借用GIS軟件（此處以ArcGIS為例），繪制美洲乳齒象的分布區(qū)的專題地圖，研究分析美洲乳齒象的滅絕過程及滅絕原因。具體的操作步驟大體包括：（1）建立數(shù)據(jù)庫與要素集（3）導入底圖及繪制要素（4）屬性數(shù)據(jù)編輯（5）符號化（6）生成專題圖及結(jié)果分析。生成的專題圖將美洲乳齒象的分布狀況直觀的顯示在地圖上供人們進行研究與分析，同時可以根據(jù)需求生成不同年份與不同季節(jié)的美洲乳齒象分布專題圖，通過不同季節(jié)的對比研究乳齒象的遷徙情況，通過不同年份的對比研究氣候?qū)θ辇X象的影響，及大的解除了紙質(zhì)地圖對于研究的局限性。

最后，我們就要建立分析模型庫。其中可以包括相關(guān)分析模型、評價識別模型、環(huán)境質(zhì)量模型和優(yōu)化決策模型等。通過建立分析模型庫，我們可以建立環(huán)境管理信息系統(tǒng)，環(huán)境規(guī)劃與決策專家系統(tǒng)和環(huán)境評價及預(yù)測系統(tǒng)。我們可以仿照以上系統(tǒng)的建立，對美洲乳齒象建立上述系統(tǒng)，用于其滅絕深層原因的研究，例如，我們可以從地理學角度分析，火山地震帶的分布對于物種分布有哪些影響，分布在去全球的同一類生物針對熱帶、溫帶、寒帶的不同氣候類型的特點做出哪些身體機能的進化。并且通過專家決策系統(tǒng)，給出臺相應(yīng)的關(guān)于保護瀕危物種的法律法規(guī)提供科學的參考依據(jù)，盡量降低其他生物受危害的幾率。

另外一點，并且更為重要的是，隨著互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)的快速發(fā)展和普及，WebGIS逐漸成為GIS技術(shù)的主流的時候，同時也將成為人們研究物種滅絕與保護的利器。Web技術(shù)使GIS數(shù)據(jù)可以通過網(wǎng)絡(luò)進行傳遞、查詢、分析、存儲，使人們能夠通過網(wǎng)絡(luò)將世界的各地同一生物的歷史分布情況、消失時間及可能造成其滅絕的原因匯總起來，進行綜合性的展示、分析與討論進而得出最有可能的物種滅絕原因。隨著各物種保護區(qū)的網(wǎng)絡(luò)化建設(shè)，WebGIS也成為保護瀕危生物的得力助手，利用WebGIS建立物種數(shù)據(jù)庫，各保護區(qū)上傳各保護區(qū)的物種數(shù)量及物種豐富度到數(shù)據(jù)庫，實時對物種情況進行動態(tài)監(jiān)控，從而及時實施相應(yīng)保護措施。

隨著GIS技術(shù)的快速發(fā)展其應(yīng)用領(lǐng)域也越來越廣，GIS逐漸滲透到人類生活的各個方面，不僅可以應(yīng)用于物種大滅絕的研究，還可以應(yīng)用至大氣環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評級與評價、水環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評級與評價、聲環(huán)境質(zhì)量現(xiàn)狀評級與評價、大氣污染預(yù)測與防治、水污染預(yù)測與防治、噪聲污染預(yù)測與防治、固體廢物污染影響評價、生態(tài)環(huán)境影響評價、大氣環(huán)境影響評價、水環(huán)境影響評價和聲環(huán)境影響評價等領(lǐng)域。隨著GIS功能的強大，GIS在人類決策支持與應(yīng)用研究中將發(fā)揮更強大的作用。

參考文獻：

[1]《人類正制造“第六次物種大滅絕”》詹馨蕊，郭凌 [引用日期2016-06-20]

[2]《人類正制造“第六次物種大滅絕”》詹馨蕊，郭凌 [引用日期2016-06-20]