园林植物安全与检疫：生物遗传多样性

Lession7GeneticDiversity生物遗传多样性BiologicalDiversityGeneticdiversity

HowBiologicalDiversityEvolves1.DefinitionandtypesofBiodiversity

Biodiversity（生物多样性）：thevariationoflifeformswithinagivenecosystem,biome,orfortheentireEarth

(指地球上所有生物体及其赖以生存环境的变异性)。

Itistheresultofbillionsofyearsofevolution,shapedbynaturalprocessesand,increasingly,bytheinfluenceofhumans.

Section1BiodiversityItformstheweboflifeofwhichweareanintegralpartanduponwhichwesofullydepend.2.ThetypesofbiodiversityDividedintofourtypes：——遗传多样性geneticdiversity——物种多样性speciesdiversity——生态系统多样性ecosystemdiversity——景观多样性landscapediversity遗传多样性GeneticDiversity物种多样性speciesbiodiversity

物种多样性speciesbiodiversity

物种多样性物种多样性Oceanecosystem海洋生态系统海洋生态系统森林生态系统Forestecosystem草原草甸生态系统meadowecosystem

湿地生态系统WetlandEcosystem

景观多样性landscapebiodiversity

五岳之首，泰山至尊景观多样性landscapebiodiversity

景观多样性landscapebiodiversity

3.Why

IsBiodiversityImportantForYouAndTheWorld?

Protectingbiodiversityisinourselfinterest,providingthegoodsandservicesthatsustainourlivesincluding:ProvisionofshelterandbuildingmaterialsStabilizationandmoderationoftheEarth'sclimatePurificationofairandwaterProvisionoffood,fuelandfiberCulturalandaestheticbenefitsetc3.生物多样性的价值及作用直接价值生物多样性总价值间接价值选择价值食物药物能源工业原料旅游文化科研畜力使用实物价值非实物价值生态价值潜在价值有机质生产调节气候固定CO2释放O2污染物降解选择使用保留使用存在价值一个基因可能关系到一种生物的兴衰，一个物种可能影响一个国家的经济命脉，一个生态系统可能改变一个地区的面貌。保护生物多样性就是保护人类自己！MacroevolutionEncompassesthemajorbiologicalchangesevidentinthefossilrecordIncludesthemultiplicationofspeciesSpeciationIsthefocalpointofmacroevolutionMayoccurbasedontwocontrastingpatterns..Section3HowBiologicalDiversityEvolvesNonbranching evolution..Innonbranchingevolution,apopulationchangesandbecomesanewspecies1.MacroevolutionInbranchingevolution,oneormorenewspeciesbranchfromaparentspeciesthatmaycontinuetoexist(b) Branching evolution..2.

Speciesandreproductivebarriers(1)

Species:“groupsofinterbreedingnaturalpopulationsthatarereproductivelyisolatedfromothersuchgroups”Thebiologicalspeciesconceptcannotbeappliedinallsituations,forexample,withfossilsandasexualorganisms..Pre-zygoticbarriersimpedematingbetweenspeciesorhinderfertilizationofeggs(2)ReproductiveBarriersBetweenSpeciesIndividualsofdifferentspeciesPre-zygoticbarriersTemporalisolation:MatingorfloweringoccursatdifferentseasonsortimesofdayHabitatisolation:PopulationsliveindifferenthabitatsanddonotmeetBehavioralIsolation:LittleornosexualattractionbetweenmalesandfemalesMatingMechanicalisolation:StructuraldifferencesingenitaliaorflowerspreventcopulationorpollentransferGameticisolation:FemaleandmalegametesfailtouniteinfertilizationFertilization(zygoteforms)Post-zygoticbarriersHybridinviability:HybridzygotesfailtodeveloporfailtoreachsexualmaturityHybridsterility:Hybridsfailtoproducefunctionalgametes..Viable,fertileoffspringAkeyeventinthepotentialoriginofspeciesoccurswhenapopulationissomehowseveredfromotherpopulationsoftheparentspecies3.MechanismsofSpeciationSpeciationoccursonlywiththeevolutionofreproductivebarriersbetweentheisolatedpopulationanditsparentpopulation..AllopatricspeciationSympatricspeciationThetwomodesofspeciationareAllopatricspeciation(b) Sympatricspeciation..Traditionalevolutionarytreesdiagramthedescentofspeciesasgradualdivergence..WhatIstheTempoofSpeciation?ChangeTime(a)GradualistmodelPunctuatedequilibriumIsacontrastingmodelofevolutionStatesthatspeciesmostoftendivergeinspurtsofrelativelyrapidchangeAccountsfortherelativerarityoftransitionalfossils..TimeChange(b)PunctuatedequilibriummodelSystematics4.ClassifyingTheDiversityOfLifeIsthestudyofbiologicaldiversity,pastandpresentTaxonomyIstheidentification,naming,andclassificationofspeciesCarolusLinnaeusSomeBasicsofTaxonomyDevelopedtheformalnamingsystemusedtoday..Genus: PantheraFamily: FelidaeOrder: CarnivoraClass: MammaliaPhylum: ChordataKingdom: AnimaliaDomain: EukaryaThethreedomainsoflifeSpecies: Panthera

pardusArchaeaBacteriaEachspeciesisassignedatwo-partnameconsistingofthegenusandthespeciesNamingSpeciesThetaxonomichierarchy..Thegoalofclassificationistoreflectphylogeny,theevolutionaryhistoryofaspecies..ClassificationandPhylogenySpeciesPantherapardus(leopard)Mephitismephitis(stripedskunk)Lutralutra(Europeanotter)Canisfamiliaris(domesticdog)GenusPantheraMephitisLutraCanisFamilyFelidaeMustelidaeCanidaeOrderCarnivoraCanislupus(wolf)CladisticanalysisIsthescientificsearchforclades,distinctivebranchesinthehistoryoflife..TaxaOut-group(reptiles)In-group(mammals)EasternboxturtleDuck-billedplatypusRedkangarooNorthAmericanbeaverCharacters:LonggestationGestationHair,mammaryglandsVertebralcolumnVertebralcolumnHair,mammaryglands123GestationLonggestationMoneraProtistaPlantaeFungiAnimaliaEarliestorganisms..Thefive-kingdomsystem-arrangeskingdomsbasedonspecificcharacteristicsArrangingLifeintoKingdoms:

AWorkinProgressThethree-domainsystemIsonealternativetothefive-kingdomsystemBacteriaArchaeaEukaryaEarliestorganisms..Section3GeneticDiversity1.Definition：atermtodescribeGeneticdifferencesamongmembersofapopulation.GeneticdiversityisthefoundationforallhigherlevelsofbiodiversityGeneticdiversityprovidestheblueprintforpopulationsandspecieswhichinturnformcommunitiesandecosystems.GeneticvariationenablesevolutionarychangeandartificialselectionGeneticdiversitymayhavedirecteconomicvalue（genesfordiseaseresistance，biologicallyactivecompounds）Buteffectiveconservationforwhateverpurposedependsuponaccurate,thoughtfulassessmentofgeneticdiversity.Pposition种群Population个体Individuals染色体

Chromosomes基因Gene核甘酸Nucleotides3.Allelefrequency:theproportionofallvariants(alleles)thatismadeupofaparticulargenevariant.Inotherwords,itisthenumberofcopiesofaparticularalleledividedbythenumberofcopiesofallallelesatthelocusinapopulation.Itcanbeexpressedforexampleasapercentage.Inpopulationgenetics,allelefrequenciesareusedtodepicttheamountofgeneticdiversityattheindividual,population,andspecieslevel.

4.Whygeneticallydistinctpopulationsexist?DifferentgeneticcombinationsFoundereffect(奠基者效应)Geneticbottleneck（遗传瓶颈）Barriers（隔离）橄榄背森林知更鸟robin野鸭mallardduck非洲人欧洲人-希特勒亚洲人5.Howgeneticdiversitycomesabout？Mutation基因突变Sexualreproduction有性杂交Migration迁移Populationsize群体大小Selection选择Assignments

Biodiversityanditstypes.Whichmechanismsdochangegeneticdiversity?Retrieveandreadafewpublicationsonbiologicalgeneticdiversity.Seeyounexttime

（一）生物生境(栖息地)的破坏栖息地的丧失已成为我国一些生物减少、濒临灭绝的最主要原因。许多为保护濒危物种而建立的自然保护区被大面积的已经开发的土地所包围，成为“生态孤岛”,物种在被分割为互不相连的保护区内，形成一个个孤立的小种群，其迁移、扩散受到制约。我国濒危动物大熊猫的保护就是受到栖息地片段化的严重障碍，目前我国计划为大熊猫建设绿色走廊，就为解决这个矛盾，通过建立保护走廊带，将大熊猫保护区连成网络。

4.生物多样性破坏的主要原因森林的过量开采，渔业资源的过度捕捞，草地过度放牧和垦殖，野生经济动植物的乱捕滥采等开发行为严重胁着生物多样性。在濒临灭绝的脊椎动物中，许多野生动物因被作为“皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭灭顶之灾。如象牙、犀牛角、虎皮、熊胆、鸟的羽毛、海龟的蛋、海豹的油、藏羚的绒……无不成为人类待价而沽的商品。

（二）生物资源过度开发利用如今藏羚羊总数仅存不足5万头，而且每年的数量仍在减少，反盗猎行动仅仅停留在收缴皮张的水平上无法解决藏羚羊仍被猎杀的现实问题。工人串起蟾蜍环境污染对生物多样性有巨大的破坏作用。●二氧化硫污染使对其敏感的地衣从许多城市和近郊森林中减少或消失；●酸雨和酸沉降使等水体和土壤酸化，危害农作物、鱼类和无脊椎动物的生存；●农药的污染对小型食肉动物、鸟类、两栖动物等造成了巨大的危害；●人类排放CFC物质引起的臭氧层浓度的减少，使紫外线强度过量增加，抑制了浮游植物的光合作用，从而影响了浮游动物、鱼类、虾和藻类的数量，并因食物链的作用，将使整个生态系统受到严重损害。

（三）环境污染的影响外来生物入侵是指在自然或人为方式下,外来种在传入地适宜的气候、食物供应和缺少天敌抑制的条件下，迅速繁衍自己的种群并伴随着大规模的个体扩散，同时对传入地物种的生存构成威胁的现象。研究证明，生物入侵是仅次于生境丧失的导致全球生物样性丧失、物种濒危和灭绝的第二大原因。生物入侵主要有自然入侵和人为入侵。由于人为原因导致的生物入侵所造成的危害更大、更广，会给自然环境和社会经济造成巨大的损失。

（四）外来生物入侵的危害据美国、印度、南非向联合国提交的报告，这3个国家每年由生物入侵造成的直接经济损失分别高达1500亿美元、1300亿美元和80O多亿美元，这还不包括外来生物引起人们的伤害和死亡、本地生物物种灭以及环境景观美学价值丧失等损失。多样的生态系统使中国容易遭受入侵物种的侵害，来自世界各地的大多数外来种都可能在中国找到合适的栖息地。中国由于生物入侵所导致的直接经济损失每年高达574亿元人民币。目前，全国34个省市自治区，除极少数位于青藏高原的保护区外，几乎都能找到外来物种。

部分国家生物入侵造成的经济损失我国公布的物种入侵名单图1.紫茎泽兰（解放草、破坏草）(Eupatoriumadenophorum)。原产中美州，现分布于我国云南、广西、贵州、四川、台湾，排挤本地植物；侵入经济林和农田；全株有毒，危害畜牧业等。图2.薇甘菊(Mikaniamicrantha)原产中美洲，现广泛分布于我国香港、澳门和广东珠江三角洲地区，严重危害6－8米以下的天然次生林、人工速生林、经济林和风景林。图3.空心莲子草（水花生）（Alternantheraphiloxeroides)原产南美洲，现几乎遍及我国黄河流域以南地区。图4.豚草(Ambrosiaartemisiifolia

)为一种恶性杂草，原产北美洲，1935年发现于杭州，在我国见于东北、华北、华东和湖北。图5.毒麦(Loliumtemulentum)原产欧美洲、地中海地区，现广布世界各地，是我国限制检疫对象，我国除西藏和台湾外，各省(区）都曾有过报道。图6.互花米草(Spartinaalterniflora)原产美国东南部海岸，1979年引入我国，分布于我国上海、浙江、福建、广东、香港。图7.飞机草（香泽兰）(Eupatoriumodoratum)原产中美洲1934年在云南发现，现分布于我国台湾、广东、香港、澳门等地，危害多种植物和牧场。图8.凤眼莲（水葫芦）(Eichhorniacrassipes)原产巴西，见于我国华北、华东、华中和华南的19个省（自治区、直辖市），作为猪饲料推广后大量繁殖，堵河道、破坏水生态系统等。图9.假高梁（石茅、阿拉伯高粱）(Sorghumhalepense)原产地中海地区，现分布与我国16个省（自治区、直辖市），是30多种家作物的杂草。图10.蔗扁蛾(香蕉蛾)(Opogonasacchari)原产非洲，1987年随巴西木进入广州，现传入我国10余个省、直辖市、威胁农作物、果树、名贵花卉等。图11.强大小蠧（红脂大小蠧）(Dendroctonusvalens)原产非洲，现分布于我国山西、陕西、河北、河南等地，严重危害松树。图12.非洲大蜗牛（褐云玛瑙螺）(Achatinafulica)原产非洲东西部，20世纪20年代末在福建厦门发现，现已扩散到我国香港、台湾、海南、广西等地，已成为危害农作物、蔬菜和生态系统的有害生物。图13.美国白鹅(秋幕毛虫、秋幕蛾)(Hyphantriacunea)原产北美洲，现分布于我国辽宁、河北、山东、天津、陕西、等地，危害果树、林木、农作物及野生植物等200多种植物。图14.湿地松粉蚧(Oracellaacuta)原产美国，1988年随湿地松无性系穗进入我国，广东、广西、福建等地有报道，严重危害松林。图15.福寿螺(大瓶螺)(Pomaceacanaliculata)

原产亚马逊河流域，1981年引入，现广泛分布