北师大生科保护生物学课件lecureXXXX

Lecture3小种群与物种灭绝

主要内容一、小种群的形成与自然选择二、最小可存活种群及其估算方法三、物种灭绝的方式四、物种灭绝的原因一、小种群的形成与自然选择1.小种群（smallpopulation)形成的方式（1）一些野生动植物种群在某些生态因子的作用下数量锐减，最终形成了小的种群。虎朱鹮百山祖冷杉（2）通过遗传突变，在原来种群的基础上所形成的一些新的种群虎的现状Pantheratrigus

1、孟加拉虎：分布于印支半岛，数量约3,060--4,735头。

2、西亚虎（又称里海虎）：分布于土耳其、亚洲中部及西部，现已绝种。

3、东北虎（又称西伯利亚虎）：分布于中俄边境的黑龙江及朝鲜一带，估计种群数量约有437--506头。

4、爪哇虎：分布于印尼爪哇，现已绝种。

5、华南虎：分布于华中地区南部。

6、巴厘虎：分布于印尼巴厘岛，现已绝种。

7、苏门答腊虎：分布于印尼苏门答腊，约有400--500头。

8、东南亚虎（又称印支虎）：分布于东南亚大陆地区，约有1,180--1,790头。

2.自然选择NaturalSelection

稳定性选择(stabilizingselection)

即淘汰少数极端个体的选择。定向选择(directionalselection

指有利于某一极端性状的选择。分裂选择(disruptiveselection)

指淘汰中间值而选择极端值的选择。

3.小种群所面临的问题（1）小种群因受到环境因子（如天灾、疾病、外来物种的压力等）的冲击而导致种群数量波动甚至灭绝的机会要高于数量大的种群。（2）遗传基因，尤其是那些稀少而特殊基因的丧失，对种群的存活影响可能很大。**有些稀有而特殊的基因，尽管在种群中出现的频率不高，但可能具有一些特殊功能。（3）小种群发生近亲交配的机会较多，而导致种群的繁殖成功率下降或死亡率上升。Hardy-Weinberg定律在一个有性生殖的自然种群中，各等位基因的频率和等位基因的基因型频率在一代一代的遗传中是稳定不变的。要满足的条件：种群大；随机交配；没有突变发生；没有新基因的加入。二、

最小可存活种群

最小可存活种群MinimumViablePopulation指的是一个能够容忍某种程度的环境冲击而继续存活一段相当长的时间的最小生物种群。其种群大小为一阈值（threshold），当种群数量低于这个阈值时，将有灭绝的危险；而当种群数量高于这个阈值时，则该种群就可以安全的存活一段时间。MVP的估算方法

因为每一代遗传基因的变异度的损失率（ΔF）均与种群大小有关，即存在如下公式：ΔF=1/（2Ne）其中，遗传基因变异度的损失率ΔF，在这里是1%Ne为有效种群大小（effectivepopulationsize)，指的是种群内可以产生子代的个体数目。将ΔF=1%代入上述公式，则：

Ne=1/（2

X1%）=50

结果表明，至少Ne=50时，才能使基因变异度的损失低于1%，也就是10代以后，该种群仍有原种群90%的遗传基因变异度存在。因此，种群在短时间内存活不成问题。

最小可存活种群

在保护生物学上，Ne=50可代表一般生物短期“最小可存活种群”的数量。对于长期存活，还应考虑遗传漂变所造成的基因变异度的损失。根据有关专家推算，长期存活的“有效种群数量”Ne至少应在500以上。几种特特例（1）当性性比不不为1:1时（或或婚配配为多多配制制时））Ne=4NmNf/(Nm+Nf)Nm和Nf分别为为参加加繁殖殖的雄雄性动动物个个体数数和雌雌性个个体数数。几种特特例（2）对于于存在在世代代重叠叠的种种群（（如昆昆虫、、两栖栖类）），种种群大大小在在各世世代都都不相相同时时，则则有有效种种群大大小为为各世世代Ne的调和和平均均数，，即：：1/Ne=1/t(1/N1+1/N2+…+1/Nt)其中Nt：t年的平平均有有效种种群大大小。。三、物种种灭绝的的过程1.物种的灭灭绝是生物进进化的产物灭绝的概概念一般是指指生物物物种消失失的现象象。从对物种种保护程程度的不不同认识识，可把把灭绝分分为以下下5个类型（1）正常灭灭绝(normalextinction)或背景灭灭绝(backgroundextinction)即在正常常的生态态环境条条件下，，某个生生物类群群因不能能适应或或者来不不及适应应环境条条件的变变化而逐逐渐衰落落，直至至全部死死亡。这这种灭绝绝是生物物进化过过程中物物种更替替的一种种正常的的现象，，自生命命起源之之后就已已存在。。（2）集群灭灭绝(massextinction):在某些地地质时期期，由于于生态环环境发生生剧烈的的变化而而导致的的生物大大规模灭灭绝现象象。整科、整整目甚至至整纲的的生物在在可以很很短的时时间内彻彻底消失失或仅有有极少数数残存下下来。大规模的的集群灭灭绝有一一定的周周期性，，大约6200万年就会会发生一一次。（3）野外灭灭绝如果一分分类单元元一直仅仅是在人人为控制制状况下下存活，，而野生生个体不不存在，，就可认认为是野野外灭绝绝。（4）局部性性灭绝一个种若若在生活活过的某某栖息地地不再存存在，但但在其他他地方有有发现，，则称为为局部性性灭绝。。（5）生态灭灭绝(ecologicallyextinction)当一个种种的数量量减少到到对群落落的其他他成员不不足以产产生影响响时，可可算作是是生态灭灭绝。如如现在世世界上尚尚存数量量极少的的虎，它它们对猎猎物种群群的影响响已无多多大意义义。2.历史上的的六次物物种大灭灭绝事件件第一次生生物大灭灭绝时间：为为距今4.4亿年前的的奥陶纪纪末期。。原因：古古生物学学家认为为这次物物种灭绝绝是由全全球气候候变冷造造成的。。大片的的冰川使使洋流和和大气环环流变冷冷，整个个地球的的温度下下降，海海平面面降低。。结果：原原先丰富富的沿海海生物圈圈被破坏坏了，导导致了85%的物种灭灭绝。50%的动物科科灭绝（（三叶虫虫）第二次生生物大灭灭绝时间：距距今3.65亿年前的的泥盆纪纪后期。。原因：地地球气气候变冷冷和海洋洋退却。。事件：海海洋生物物遭受了了灭顶之之灾。30%的动物科科灭绝（（无颌类类、盾皮皮鱼类））第三次生生物大灭灭绝时间：距距今2.5亿年前的的二叠纪纪末期原因：由由气候突突变、沙沙漠范围围扩大、、火山爆爆发等一一系列原原因造成成。事件：导导致超过过95%的地球生生物灭绝绝。其中中90%的海洋生生物和70%的陆地脊脊椎动物物灭绝。。三叶虫虫、海蝎蝎以及重重要珊瑚瑚类群全全部消失失。许多多爬行类类也灭绝绝了。意义：这这次大灭灭绝使得得占领海海洋近3亿年的主主要生物物从此衰衰败并消消失，生生态系统统也获得得了一次次最彻底底的更新新，为恐恐龙类等等爬行类类动物的的进化铺铺平了道道路。第四次生生物大灭灭绝时间：距距今2亿年前的的三叠纪纪晚期。。事件：估估计有76%的物种，，其中主主要是海海洋生物物在这次次灭绝中中消失。。爬行类类动物遭遭遇重创创。海平面下下降之后后又上升升，出现现了大面面积缺氧氧的海水水。第五次生生物大灭灭绝时间：6500万年前后后，白垩垩纪晚期期事件：是是地球史史上第二二大生物物大灭绝绝事件，，约75%--80%的物种灭灭绝。长长期统治治地球的的恐龙灭灭绝了。。海洋中中的菊石石类也一一同消失失。第六次生生物大灭灭绝时间：更更新世（（1万年前））开始事件：1600年以来，，有记录录的高等等动物和和植物已已灭绝724种。原因：人人类活动动引起的的。3.红色皇后后假说一些研究究者将生生命的进进化历史史比喻为为一场持持久的竞竞赛。在在这场竞竞赛中永永远没有有胜者，，只有退退出比赛赛的一方方——即那些走走向绝灭灭的物种种。这种种观点被被VanValen（1973）归纳为为一个假假说，即即RedQueenhypothesis“Ittakesalltherunningyoucandotokeepinthesameplace””）。红色皇后后假说这个假说说的基本本思想是是，一个个物种必必须不停停的进化化以便与与周围不不断变化化的环境境步伐一一致，因因为其他他的物种种都在进进化之中中，这种种进化改改变了资资源的可可利用性性和生物物之间相相互作用用的格局局。四、物种种灭绝的的原因长期/大面积的的物种灭灭绝：指物种种在一个个相对较较长的时时间内，，在一个个面积较较大的分分布区内内出现灭灭绝的情情形。短期/小规模的物种种灭绝：指生境岛屿屿（或狭义的的岛屿）形成成的时间较短短，而其面积积相对较小的的物种灭绝方方式。许多物物种所出现局局域性灭绝（（localextinction）多属于这种种方式。物种灭绝的原原因物种的灭绝是是一个自然过过程。在这个个过程中，有有一系列因素素在起作用，，包括：内因：造成物物种灭绝的根根本原因外因：加速物物种的灭绝进进程物种灭绝的内内因物种灭绝的内内因在于其本本身的生物学学习性。一般来说，已已灭绝物种或或濒于灭绝的的动物物种都都具有以下几几个特点：（1）体型较大（2）种群密度较较低（3）出生率低，，死亡率高，，导致种群负负增长。（4）扩散能力较较差（5）食性出现特特化，对环境境的适应性较较差。物种灭绝的原原因—外因（1）非人为因素素天体运动地质活动气候变化物种之间的相相互作用（2）人为因素栖息地的改变变：过度狩猎引进物种化学污染栖息地的破坏坏森林的砍伐湿地被围垦农业耕作制度度的改变毁林开荒毁坏森林欧美农作区过度利用世界上有些物物种是由于人人类过度利用用而灭绝的。。著名的例子子：旅鸽、渡渡渡鸟。渡渡鸟土著的头饰印尼的天堂鸟鸟山雀海鸟的卵北极鸥引进物种将物种从一个个地区人为引引种到另一个个新的地区的的行为称为““引入”（introduction).将不属于本地地区的动植物物物种引入到到该地区，往往往会造成本本地区动植物物区系的破坏坏和一些特有有种的灭绝。。化学污染剧毒农药的使使用水域污染大气污染农业撒药使用杀虫剂后后工厂排放污水水海洋污染大气污染酸雨的危害滇金丝猴的保保护科学家发现，，金丝猴属在在系统发育上上，正处于旧旧大陆猴与猿猿之间的特殊殊分类地位，，因此研究金金丝猴对于人人们认识和了了解人类自身的进进化历程有着特别重要要的意义和极极高的学术价价值。目前全世界范范围内共发现现金丝猴属有有４个现生物物种，即越南金丝猴、川金丝猴、黔金丝猴和滇金丝猴。它们均被列列入了世界濒濒危动物红色色名单。这４４种金丝猴，，除越南金丝丝猴分布在越越南北部外，，其余三种均均为我国大陆陆所特有分布布。滇金丝猴(Rhinopithecusbieti),又名黑白仰鼻鼻猴,当地人称为“雪猴”。属灵长目(Primates),猴科(Cercopithecidae),金丝猴属(Rhinopithecus)。是我国特有有珍稀濒危灵灵长类动物,保护级别Ⅰ级。世界自然然保护联盟(IUCN)将其列为世