第七章生物地理分布的动态变化(1)

1、第七章第七章 生物地理分布的动态变化生物地理分布的动态变化 Chapter 7 Dynamic distribution of living things第一节、物种的形成n一、物种的概念一、物种的概念物种（物种（species）：把能够）：把能够在自然状态下相互交配并且产在自然状态下相互交配并且产生可育后化的一群生物称为生可育后化的一群生物称为一个物种。简称一个物种。简称“种种”。 生殖隔离（生殖隔离（reproductive isolation） n不同物种之间一般是不能相互不同物种之间一般是不能相互交配的，即使交配成功，也不交配的，即使交配成功，也不能产生可育后代能产生可育后代。地理隔离

2、（地理隔离（Geographicalisolation） n同一种生物由于地理上同一种生物由于地理上的障碍而分为不同的种的障碍而分为不同的种群，使得种间不能发生群，使得种间不能发生基因交流的现象基因交流的现象 。二、物种隔离二、物种隔离(species isolation)n不同种群的个体，在自然条件下基因不能自由交流的现象 。三、隔离产生新的物种三、隔离产生新的物种n1、遗传物质及其变异、遗传物质及其变异遗传物质的主要载体遗传物质的主要载体染色体染色体 染色体的主要成分是染色体的主要成分是DNA和蛋白质和蛋白质 n染色体是遗传物质的主要载体主要载体，因为绝大部分的遗传物质（DNA）是在染色体

3、上的。n也有少量的DNA在线粒体线粒体和叶绿体叶绿体中，所以线粒体和叶绿体被称为遗传物质的次要载体次要载体 水稻2n=24, n=12小麦2n=42, n=21人类2n=46 n=23不同生物的染色体数目不同克隆Clonen克隆克隆：简单地说就是一种人工诱导的无性繁殖方式，克隆技术即无性繁殖技术。n在自然界中，很多动植物，如番薯、马铃薯、玫瑰、柳树等插枝即可繁殖。n但动物却不同。 n1938年，德国实验胚胎学家H施佩曼施佩曼首先提出动物克隆的设想：即从发育到后期的胚胎中取出细胞核，将其移植到一个卵子中去，使其繁殖。n1952年，美国费城癌症研究所的科学家首次进行动物克隆实验，未获成功。n198

4、6年英国科学家魏拉德森首次利用细胞核移植法克隆出一只羊，以后又有人相继克隆出牛、羊、鼠、兔、猴等。胚胎细胞作为供体细胞。n1996年7月5日，英国罗斯林罗斯林研究所维尔穆特维尔穆特等和PPL医疗公司合作用绵羊体细胞克隆成功多利多利。（多利生产的过程）芬兰多塞特母绵羊 苏格兰黑面母绵羊 1997年2月23日英国自然发表从哺乳类的胚胎和成年细胞所得出的健康的下一代 n1998年4月，“多利”当上了妈妈，生下了一只名叫“邦尼”的小羊。多利前后共自然生产6胎，1胎夭折，存活5胎。西北农林科技大学在1999年克隆出了克隆羊。 多利的诞生后，动物家族中相继诞生了克多利的诞生后，动物家族中相继诞生了克隆牛、

5、鼠、猴、猪、猫等。隆牛、鼠、猴、猪、猫等。 n1998年2月，英国PPL医疗公司克隆出一头牛犊“杰弗逊”； 2000年莱阳农学院董亚娟；2002年中科院陈大元；中国农业大学李宁。 n2001年1月美国克隆猴成功，这意味着克隆人已不存在技术障碍；n1998年7月，日本克隆了小鼠n2001年3月PPL医疗成功地获得了5头克隆猪n2002年3月，美国科学家克隆成功猫；克隆技术造福人类的设想克隆技术造福人类的设想n一是生产动物药物，如牛黄等。一是生产动物药物，如牛黄等。n二是培育大量品种优良的家畜。二是培育大量品种优良的家畜。n三是对医疗保健工作产生重大影响，如搞清致病基因、三是对医疗保健工作产生重大

6、影响，如搞清致病基因、生产药物蛋白、提供移植器官。生产药物蛋白、提供移植器官。n四是濒危动植物。四是濒危动植物。n五是为医学研究提供更合适的动物。五是为医学研究提供更合适的动物。 克隆存在的问题克隆存在的问题n1生态层面：威胁基因多样性的保持。生态层面：威胁基因多样性的保持。 n2文化层面：非自然繁殖，打破了生物演进的自律性。文化层面：非自然繁殖，打破了生物演进的自律性。 n3哲学层面：可能导致人的身心关系的紊乱，人的不可重复哲学层面：可能导致人的身心关系的紊乱，人的不可重复性和不可替代性丧失。性和不可替代性丧失。n4伦理方面：人与人之间的关系出现混乱。伦理方面：人与人之间的关系出现混乱。n5

7、身份和社会权利难以分辨。身份和社会权利难以分辨。n6克隆人的性格行为可能并不相同。克隆人的性格行为可能并不相同。n7. 克隆人过程中如果出现异常，如何处置？克隆人过程中如果出现异常，如何处置？n8. 早衰性。早衰性。n9. 生命不再宝贵生命不再宝贵! 侵犯了伦理学的基本原则，如不伤害原则，侵犯了伦理学的基本原则，如不伤害原则，自主原则，平等原则等等。自主原则，平等原则等等。 n为了阻止克隆人的步伐，许多国家都制定了为了阻止克隆人的步伐，许多国家都制定了禁止克隆人的法律条例。禁止克隆人的法律条例。 如何判断一个生物是不是克隆的？n1、细胞核DNA鉴定n2、线粒体鉴定遗传的变异类型变异类型：可遗传

8、的变异不可遗传变异n可遗传变异可遗传变异是由遗传物质的变化引起的n不可遗传变异不可遗传变异是由环境引起的，遗传物质没有发生变化。可遗传变异基因重组：基因重组：非等位基因间的重新组合 & 同源染色体的染色单体之间的交叉互换 基因突变：基因突变：基因的分子结构的改变 即：脱氧核苷酸的排列顺序发生了改变 染色体变异：染色体变异：染色体数目或结构改变如：细胞有丝分裂受阻是形成多倍体 2、生物的进化、生物的进化 n1）生物进化的理论达尔文的自然选择学说自然选择学说 过度繁殖生存斗争遗传变异适者生存 自然选择的内容 遗传遗传和和变异变异是生物进化的内在因是生物进化的内在因素，变异是自然选择的原始材料素，变

9、异是自然选择的原始材料 n变异是不定向的，而且是普遍存在的。即使环境没有发生变化，变异也会发生。 n环境只是对变异进行选择，这种选择作用是定向的，被选择的变异类型总是对环境适应的，不能适应的类型终将被淘汰。螽斯甘薯羽蛾竹节虫尺蠖幼虫雕鸮n自然选择的具体表现形式是生存斗争，生存斗争是生物进化的动力。生物多样性是长期自然选择的结果生物多样性是长期自然选择的结果 n2）现代生物进化理论）现代生物进化理论 n (1)种群是生物进化的单位种群是生物进化的单位 种群是生物生存和生物进化的基本单位种群是生物生存和生物进化的基本单位 种群也是生物繁殖的基本单位种群也是生物繁殖的基本单位 n基因库是基因库是指一

10、个种群所含的全部基因指一个种群所含的全部基因 n基因频率基因频率是指某种基因在某个种群中出现的是指某种基因在某个种群中出现的比例比例 甘肃宁县发现“猪人”疑基因变异 近亲繁殖基因变异：近亲繁殖基因变异：江西上饶母牛产下江西上饶母牛产下白牛犊白牛犊 n3)生物进化的原材料生物进化的原材料突变和基因重组突变和基因重组 n突变突变:在生物进化理论中，常将基因突变和在生物进化理论中，常将基因突变和染色体变异统称为染色体变异统称为。n突变和基因重组都是不定向的，有有利的，突变和基因重组都是不定向的，有有利的，也有不利的也有不利的 。n4)自然选择决定生物进化的方向自然选择决定生物进化的方向 5)隔离导致

11、物种的形成隔离导致物种的形成 n地理隔离使种群之间彼此间无法相遇而不能进行基因交流。 n物种形成的是经过长期的地理隔离的结果。 第二节、物种分布区的变化第二节、物种分布区的变化n分布区分布区是一个物种或种上分类单元在地球表面所占据是一个物种或种上分类单元在地球表面所占据的地理区域，在地图上表现为沿分布区边界的一条或的地理区域，在地图上表现为沿分布区边界的一条或几条封闭曲线或者散布于一定地理范围的点集。几条封闭曲线或者散布于一定地理范围的点集。 物种分布区的变化物种分布区的变化扩大缩小种群密度：种群密度：即物种的种群数量即物种的种群数量生态位幅度：生态位幅度：物种在环境因子梯度中的耐受物种在环境

12、因子梯度中的耐受性适应范围。性适应范围。1、物种分布区与地方种群的密度及生态位幅度、物种分布区与地方种群的密度及生态位幅度物种的种群密度与下列因素有关物种的种群密度与下列因素有关1、空间2、环境：生物环境、非生物环境3、时间种群数量时间种群数量与时间变化的关系Logistic 曲线物种1物种2物种3物种分布与温度的关系n物种的分布区越大，占领生境越大，生境类型物种的分布区越大，占领生境越大，生境类型也越多。也越多。n分布区的大小也与物种的扩散能力成正相关分布区的大小也与物种的扩散能力成正相关n而有些研究表明：有些物种的生态位幅度并不而有些研究表明：有些物种的生态位幅度并不与它们的分布区大小呈正

13、相关，两者间存在复与它们的分布区大小呈正相关，两者间存在复杂的关系，远不是简单的正相关所能描述。杂的关系，远不是简单的正相关所能描述。2、分布区与物种的绝灭、扩张、分布区与物种的绝灭、扩张n一个物种的绝灭、扩张过程直接反映在分一个物种的绝灭、扩张过程直接反映在分布区的变化上。布区的变化上。n在地质历史上，巨大的地质活动和气候变在地质历史上，巨大的地质活动和气候变化曾经引起物种分布区的剧烈变化。化曾经引起物种分布区的剧烈变化。n地球上五次大的灭绝事件地球上五次大的灭绝事件1、4.38亿年前奥陶纪物种大灭绝，造成亿年前奥陶纪物种大灭绝，造成50%物种灭绝；气候物种灭绝；气候变化，海洋生物为主变化，

14、海洋生物为主 2、3.6亿年前泥盆纪物种大灭绝，亿年前泥盆纪物种大灭绝，40%物种灭绝；气候变化物种灭绝；气候变化3、2.45亿年前二叠纪物种大灭绝，亿年前二叠纪物种大灭绝，70%以上物种灭绝；气候以上物种灭绝；气候变化、火山活动、联合古陆形成变化、火山活动、联合古陆形成4、2.08亿年前三叠纪物种大灭绝，亿年前三叠纪物种大灭绝，45%物种灭绝；气候变化物种灭绝；气候变化5、65006500万年前白垩纪物种大灭绝，万年前白垩纪物种大灭绝，45%45%物物种灭绝；陨星撞击、火山喷发种灭绝；陨星撞击、火山喷发n但近几百年来，随着人类活动的增强和人但近几百年来，随着人类活动的增强和人口数量的剧增，人

15、类成为物种分布区剧烈口数量的剧增，人类成为物种分布区剧烈变化的关键因素。变化的关键因素。n理论上说当其分布区缩小为零时，该物种就绝理论上说当其分布区缩小为零时，该物种就绝灭了。灭了。n由于人类在不同地理区域间频繁往来，使许多由于人类在不同地理区域间频繁往来，使许多物种越过自然分布的障碍，在与其自然分布区物种越过自然分布的障碍，在与其自然分布区隔离的地理区域建立新种群，成为当地的外来隔离的地理区域建立新种群，成为当地的外来物种。物种。第三节、环境变化与物种分布区的关系第三节、环境变化与物种分布区的关系n全球变暖的改变了生物的生物习性和分布区。全球变暖的改变了生物的生物习性和分布区。n植物提前开花

16、、动物提前产卵、卵提前孵化。植物提前开花、动物提前产卵、卵提前孵化。n在英国，蝴蝶在春天的出现较在英国，蝴蝶在春天的出现较20年前平均提前年前平均提前了了6天。在欧洲，树木呈现秋色的时间每天。在欧洲，树木呈现秋色的时间每10年年晚晚0.3到到1.6天，许多迁徙的鸟类正在改变它们天，许多迁徙的鸟类正在改变它们的旅行日程。的旅行日程。n动植物对全球气候变化的反应包括：动植物对全球气候变化的反应包括：地理分布、生地理分布、生理、生活周期、迁徙习性和栖息地发生改变，生存理、生活周期、迁徙习性和栖息地发生改变，生存能力降低等。能力降低等。例如：例如：n哥斯达黎加的鸟类濒临威胁哥斯达黎加的鸟类濒临威胁n坦桑尼亚和印度尼西亚的蚊子向高海拔地区扩展坦桑尼亚和印度尼西亚的蚊子向高海拔地区扩展n加利弗尼亚的蝴蝶栖息地在丧失加利弗尼亚的蝴蝶栖息地在丧失n不能耐受霜冻的植物上升到新的海拔高度不能耐受霜冻的植物上升到新的海拔高度n珊瑚礁正发生大规模白化现象，珊瑚礁正发生大规模白化现象，19981998年以来估计年以来估计导致世界上导致世界上1616的珊瑚死亡。的珊瑚死亡。n随着全球变暖导致海平面上升和沿