利用GIS技术研究物种大灭绝

王紫薇

摘要：本文通过GIS技术研究物种大灭绝，以及物种灭绝的原因，以GIS技术认识物种大灭绝，以美洲乳齿象为例认识了物种大灭绝。随着GIS技术的快速发展其应用领域也越来越广，GIS逐渐渗透到人类生活的各个方面.

关键词：GIS技术；物种大灭绝；信息技术

如果我们想通过GIS技术研究物种大灭绝，那么我们首先应该通过客观的数据了解地球上究竟存在过多少物种，又有多少物种正在经历“物种大灭绝”。我们第一步要明确的问题是，我们赖以生存的地球上到底有多少物种这一个问题，经过生物分类学家的几番鉴定或者有正式书面记载的说法就有很多，如：1392485种（Wilson 1988），1742000种（世界资源报告1986）。但是目前为止，无论学术界争论有多少种物种，但是都没有一个详尽的完整的物种名目。迄今为止，科学家一般认为被命名的物种最多只占全部物种的10%。那么，我们已知的又有多少物种已经灭绝了呢？迄今为止，鸟类几近灭绝了其总数的26.3%，哺乳动物类总数的20.9%，鱼类物种总数的21.2%，鸟类物种总数的12.4%，陆生植物物种总数的8.2%濒临灭绝，并且，更为严重的是，我们如今已知的植物物种总数的43.2%的生态环境正在遭受严重威胁。热带和温带森林每年以1.3%～4.6%的速度减少，并且在人类可见的未来，还将会有1/3～2/3的物种将走上毁灭。

在过去5.4亿年间，地球一共经历了五次“毁灭性的”物种大灭绝，无疑，海洋生物成为了最主要的受害者。在大约六千万年前，发生了距离我们当今人类社会最近的一次物种大灭绝事件。至今，学术界仍在争论其成因，现在被普遍接受的观点是由于小行星撞击地球，导致曾经被称为“地球主宰者”，并且“统治”地球陆地长达两亿年之久的恐龙也在极短的近二百五十年的时间内走向了灭绝。“我们正在步入又一次类似的物种大灭绝时期，届时地球上的所有人将会被极其轻易地毁灭掉。”美国斯坦福大学的生物学家保罗 ？ 艾利希以及来自普林斯顿大学和加州大学伯克利分校等高校的研究人员日前在《科学进展》杂志上发表的一份报告指出，地球可能正迎来第六次物种大灭绝。[1]研究人员在《科学进展》上撰文称，人类正在步入一个新的物种大灭绝时代，地球正处在第六次物种灭绝的边缘，这次物种灭绝不同于前五次，不是自然地理原因造成的，而是人类亲手造就的。[2]我们或许会认为这种说法有些危言耸听，或是言过其实，这是因为人们并没有清醒的认识到过渡的开山采煤，大量伐木砍林，环境污染，人口激增，破坏生物栖息地，战争等行为对于生态环境的破坏力。当人类片面的追求“物尽其用”的时候，我们也在消耗这地球对我们最后的“善意”。所以，当有一天地球“不堪重负”，人类毫无疑问，将是首当其冲的受害者，因为这一切，都是人类应当承担并且难以逃避的后果。

那么，我们应该怎样利用地理信息技术（即GIS技术）认识物种大灭绝，或者，我们有没有方法去减缓物种大灭绝的脚步呢？这里，我们以史前灭绝生物——美洲乳齿象为例，为大家描述如何应用GIS技术认识物种大灭绝。

首先，让我们先认识美洲乳齿象。美洲乳齿象是北美洲已灭绝的乳齿象，曾经乳齿象和其他“巨齿动物”遍布北美大陆，在冰河时期结束时的冰盖撤退期间，被遍布整个大陆的人类猎杀而灭绝。其化石主要分布在阿拉斯加到新英格兰，以及美国的科罗拉多州至加利福尼亚州南部。然后，我们需要用GIS语言来将美洲乳齿象的各个属性特征进行分类。“阿拉斯加至新英格兰”和“美国的科罗拉多州至加利福尼亚州南部”，我们称之为“美洲乳齿象对象的空间分布数据”；“北美洲已灭绝的乳齿象”，我们称之为“美洲乳齿象对象的属性数据”；“冰河时期结束时的冰盖撤退期间，被遍布整个大陆的人类猎杀”，我们称之为“美洲乳齿象对象的环境数据”；“史前”，我们称之为“美洲乳齿象对象的社会数据”。当我们对美洲乳齿象对象的空间分布数据、属性数据、环境数据、社会数据有了总结和概括，随即，我们就可以建成美洲乳齿象对象的基础数据库，即为本段开头对于美洲乳齿象的描述。

接下来，通过GIS技术，推荐借用GIS软件（此处以ArcGIS为例），绘制美洲乳齿象的分布区的专题地图，研究分析美洲乳齿象的灭绝过程及灭绝原因。具体的操作步骤大体包括：（1）建立数据库与要素集（3）导入底图及绘制要素（4）属性数据编辑（5）符号化（6）生成专题图及结果分析。生成的专题图将美洲乳齿象的分布状况直观的显示在地图上供人们进行研究与分析，同时可以根据需求生成不同年份与不同季节的美洲乳齿象分布专题图，通过不同季节的对比研究乳齿象的迁徙情况，通过不同年份的对比研究气候对乳齿象的影响，及大的解除了紙质地图对于研究的局限性。

最后，我们就要建立分析模型库。其中可以包括相关分析模型、评价识别模型、环境质量模型和优化决策模型等。通过建立分析模型库，我们可以建立环境管理信息系统，环境规划与决策专家系统和环境评价及预测系统。我们可以仿照以上系统的建立，对美洲乳齿象建立上述系统，用于其灭绝深层原因的研究，例如，我们可以从地理学角度分析，火山地震带的分布对于物种分布有哪些影响，分布在去全球的同一类生物针对热带、温带、寒带的不同气候类型的特点做出哪些身体机能的进化。并且通过专家决策系统，给出台相应的关于保护濒危物种的法律法规提供科学的参考依据，尽量降低其他生物受危害的几率。

另外一点，并且更为重要的是，随着互联网技术的快速发展和普及，WebGIS逐渐成为GIS技术的主流的时候，同时也将成为人们研究物种灭绝与保护的利器。Web技术使GIS数据可以通过网络进行传递、查询、分析、存储，使人们能够通过网络将世界的各地同一生物的历史分布情况、消失时间及可能造成其灭绝的原因汇总起来，进行综合性的展示、分析与讨论进而得出最有可能的物种灭绝原因。随着各物种保护区的网络化建设，WebGIS也成为保护濒危生物的得力助手，利用WebGIS建立物种数据库，各保护区上传各保护区的物种数量及物种丰富度到数据库，实时对物种情况进行动态监控，从而及时实施相应保护措施。

随着GIS技术的快速发展其应用领域也越来越广，GIS逐渐渗透到人类生活的各个方面，不仅可以应用于物种大灭绝的研究，还可以应用至大气环境质量现状评级与评价、水环境质量现状评级与评价、声环境质量现状评级与评价、大气污染预测与防治、水污染预测与防治、噪声污染预测与防治、固体废物污染影响评价、生态环境影响评价、大气环境影响评价、水环境影响评价和声环境影响评价等领域。随着GIS功能的强大，GIS在人类决策支持与应用研究中将发挥更强大的作用。

参考文献：

[1]《人类正制造“第六次物种大灭绝”》詹馨蕊，郭凌 [引用日期2016-06-20]

[2]《人类正制造“第六次物种大灭绝”》詹馨蕊，郭凌 [引用日期2016-06-20]