生态学 生物种及其变异与进化课件

★5.生物种及其变异与进化5.1生物种的概念5.2物种的遗传、变异与选择5.3物种形成1第五章生物种及其变异与进化5.1生物种的概念Mayr(1982)：物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他单元生殖上隔离），它在自然界中占有一定的生境位置。

《生态学》2物种的特点：

生物种是由内聚因素（生殖、遗传、生态、行为、相互识别系统等）联系起来的个体的集合。

物种是自然界真实存在的。物种是一个可随时间进化改变的个体集合。物种是生态系统中的功能单位。《生态学》35.2.2变异、自然选择和遗传漂变变异：是进化的产物，又是进化的依据。种群内的变异包括遗传物质的变异、基因表达的蛋白质（酶）的变异和表型数量性状的变异。《生态学》遗传物质的变异主要来自基因突变和染色体突变。5

多态现象polymorphism同种生物的个体对某些形态、结构和功能等所表现的多样性的状态。达尔文发现欧洲樱草花的结构有两种类型：针式、线式；等花柱式（后人发现）这与环境现象的自然选择密切相关。《生态学》5.2.2变异、自然选择和遗传漂变6渐变群：如果环境选择压力在地理空间连续变化，则导致种群基因频率或表型的渐变，表型特征或等位基因频率逐渐改变的种群。地理变异：广布种的形态、生理、行为和生态特征往往在不同地区有显著差异。反映物种种群对环境选择压力空间变化的反应。如非洲狐和北极狐《生态学》地理变异：5.2.2变异、自然选择和遗传漂变75.2.2变异、自然选择和遗传漂变变异是自然选择（naturalselection）的基础。选择是对有差别的存活能力和生殖能力的选择。如果个体或群体之间没有形态、生理、行为和生态特征上的差别或区别，也就没有存活能力和生育能力上的不同，自然选择过程也就没有基础。《生态学》85.2.2，变异、自然选择和遗传漂变遗传漂变(geneticdrift)：基因频率的随机变化是指当一个族群中的生物个体的数量较少时，下一代的个体容易因为有的个体没有产生后代，或是有的等位基因没有传给后代，而和上一代有不同的等位基因频率。一个等位基因可能（在经过一个以上的世代后）因此在这个族群中消失，或固定成为唯一的等位基因。例如：在一个种群中，某种基因的频率为1%，如果这个种群有100万个个体，含这种基因的个体就有成千上万个。如果这个种群只有100个个体，那么就只有1个个体具有这种基因。在这种情况下，可能会由于这个个体的偶然死亡或没有交配，而使这种基因在种群中消失。这种现象就是遗传漂变。《生态学》105.2.3遗传瓶颈和建立者效应由于取样误差，新隔离的移植种群的基因库不久便会和母群相分歧，而且由于两者所处地域不同，各有不同的选择压力，使建立者种群与母种群的差异越来越大。此种现象称为建立者效应。遗传瓶颈是指一个大的多样性群体在某种条件的限制下，只有少部分个体可以通过某一个时空到达新的繁殖地，并由这些个体进一步繁殖成一个多态性的小群体。由于这少部分的个体只代表了原有群体的遗传多样性的一小部分，故称为遗传瓶颈。遗传瓶颈：建立者效应：（foundereffect）《生态学》12关键组分Bodysize(体型大小影响竞争力)Growthrate–Diapause(休眠影响生长速率)Metamorphosis(蛻变使生活史复杂化)Reproductionpattern(单次生殖与多次生殖)Longevity–Senescence(老化影响寿命)

生活史的关键组分生活史的关键组分——身体大小、生长率、繁殖、寿命141），能量分配与权衡2生活史对策2），体型效应3），生殖对策4），滞育和休眠5），迁移6），复杂的生活周期7），衰老《生态学》生态对策（bionomicstrategy）：生物在生存斗争中获得的生存对策。也称为生活史对策（lifehistorystrategy）拟态八爪鱼Thaumoctopusmimicus的生存对策15基本原则：二选一的协调配合具体策略繁殖方面：产仔数与生殖次数二选一种子方面：种子大小与种子数二选一体型方面：产仔数与体型大小二选一寿命方面：寿命长短与繁殖力二选一1）能量分配与权衡16㈠繁殖方面：二选一具体策略单次生殖，每次产仔数多多次生殖，每次产仔数少大鳞大麻哈鱼的单次生殖，产卵量＞4000粒17一种热带植物Tachigaliaversicolor的单次生殖又称为自杀性热带植物18㈡体型方面：二选一产仔数多，个体体型偏小产仔数少，个体体型偏大具体策略20㈢种子方面：二选一种子数多，种子体型偏小种子数少，种子体型偏大具体策略注：大的种子所含的营养能量较多，能为幼苗的成长提供更多的储备能量。21单位体重耗氧量体重(对数)单位体重哺乳动物耗氧量与体重的对数关系图鼩鼱

巢鼠

小家鼠

兔

狗

人

象

原理1：个体偏小的个体，其单位重量的基础代谢率相对较大，这样能耗大，所以寿命短。同样原理：体重大的个体，单位体重表面积偏小，其单位体重的散热较少。即动物整体的基础代谢率是体重的0.75次方左右。幂低于1，这说明体重大的个体单位体重的耗氧率偏小。23原理2：体型大的个体在异质环境中更有可能保持它的调节功能不变，种内和种间竞争力更强，适应能力也更强。24r-选择者示例(高生育力没有良好的育幼行为)26k-选择者示例(低生育力良好的育幼行为)27图左的普通欧洲蛙一次可产数千粒卵，这些卵很小，雌蛙产卵后便不再照管，幼体成活率很低；右边的有毒负子蟾仅产数十粒卵，卵粒很大，由于亲体的精心照料，幼体成活率较高。28《生态学》30k-对策者进化过程中的特点竞争性强数量较稳定种群受到危害造成数量下降后难以恢复顶级生物属于该类群31r-对策者进化中的特点死亡率高高r值能使种群快速恢复具有高扩散能力更有利于形成新物种32有利于进化

先锋物种为r选择者

小型化

高出生率

高扩散能力

适应严酷的环境

顶极生物为K选择者

大型化

低出生率

低扩散能力

适应稳定成熟的环境

易于绝灭

r-对策者和k-对策者进化历程中的特点33生境分类Grime的植物生活史对策的分类——Grime的CSR三角形《生态学》从植物生活史的观点，利用生境被干扰（或稳定）程度及其对植物的严峻性来划分生境。而植物在不同的生境中形成不同的生活史或生存对策。竞争对策→低干扰低严峻生境下耐逆境对策→高严峻低干扰生境下杂草对策→高干扰低严峻生境下极端对策→高干扰高严峻生境下Grime4种对策34Grime(1979)认为有四种类型：

竞争对策

耐逆境对策

杂草对策

极端对策有利的环境中，常成为群落中的优势种，不利条件下，可通过营养器官的调节来适应生境的变化。多属于寿命长，生长慢，营养物质循环慢，开花既不繁多又不规则的常绿植物。以短的寿命，高的相对生长率，高的种子产量为特征。在资源匮乏时，能压缩营养部分的分配，增加生殖部分的分配，保证大量种子的产生。指在严重压迫和干扰下，不能发育（产生种子）的对策。《生态学》35高干扰低严峻生境下→麦田里的杂草对策36高严峻低干扰生境下→沙漠里的耐逆境对策37高干扰高严峻生境下→活火山周围的极端对策无生物体存活38是生物为躲避不适宜环境而延缓发育的一种适应性生存对策。4）休眠和滞育冬眠

夏眠休眠类型39C