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1、物种起源与生物多样性演化物种起源与生物多样性演化燕帅国燕帅国内内 容容1 物种与物种的形成物种与物种的形成2 生物多样性进化的主要历程生物多样性进化的主要历程3 生物进化与环境因素生物进化与环境因素4 进化系统与生物分类进化系统与生物分类1 物种与物种的形成物种与物种的形成1.1 物种的概念物种的概念 17世纪，约翰世纪，约翰雷雷 18世纪，林奈世纪，林奈 达尔文达尔文 近代学者近代学者 美国美国 杜布赞斯基杜布赞斯基 苏联苏联 M.C.斯里亚洛夫斯里亚洛夫 中国中国 陈世骧陈世骧1 物种与物种的形成物种与物种的形成1.1 物种的概念物种的概念 大多数学者认同：物种是物种是占有一占有一定分布区
2、域，具有极其相似的形态定分布区域，具有极其相似的形态特征和生理、生态学特性，个体间特征和生理、生态学特性，个体间可以自然交配产生正常后代的生物可以自然交配产生正常后代的生物类群。类群。1 物种与物种的形成物种与物种的形成1.1 物种的概念物种的概念1.2 物种的形成物种的形成 物种形成观点有两种：物种形成观点有两种：a 达尔文的物种形成观点达尔文的物种形成观点 b 现代达尔文主义的物种现代达尔文主义的物种形成观点形成观点 自然选择自然选择 突变和基因重组突变和基因重组 隔离隔离现代达尔文主义的现代达尔文主义的物种形成观点物种形成观点1 物种与物种的形成物种与物种的形成1.1 物种的概念物种的概
3、念1.2 物种的形成物种的形成1.3 物种形成的方式物种形成的方式 渐变式渐变式 聚变式聚变式 继承式继承式分化式分化式杂交杂交染色体结构变化染色体结构变化多倍体多倍体继承式继承式分化式分化式欧亚马鹿向北美扩散后的体型变化欧亚马鹿向北美扩散后的体型变化(Geist 1986)a 梅花鹿;b bangul鹿;c Buchara公鹿;d Izubr;e 马鹿;f 东欧马鹿 聚变式聚变式杂交杂交染色体结构变化染色体结构变化多倍体多倍体1 物种与物种的形成物种与物种的形成1.1 物种的概念物种的概念1.2 物种的形成物种的形成1.3 物种形成的方式物种形成的方式1.4 生物进化的规律生物进化的规律 a
4、 进化的方式进化的方式 b 进化趋势进化趋势 c 进化速率进化速率 d 集群灭绝集群灭绝 a 进化的方式进化的方式线性渐变与间断平衡进化线性渐变与间断平衡进化适应辐射进化适应辐射进化趋同与平行进化趋同与平行进化重演律与异时发生重演律与异时发生重复进化重复进化协同进化协同进化b 进化趋势进化趋势线系进化趋势线系进化趋势谱系进化趋势谱系进化趋势C 进化速率进化速率 形态学进化速率形态学进化速率 V形形=(ln X2-ln X1)/(t2-t1)分类学进化速率分类学进化速率 S=R+E R=(ln N-ln N0)/td 集群灭绝集群灭绝常规灭绝常规灭绝 集群灭绝集群灭绝1 物种与物种的形成物种与物
5、种的形成1.1 物种的概念物种的概念1.2 物种的形成物种的形成1.3 物种形成的方式物种形成的方式1.4 生物进化的规律生物进化的规律1.5 生物进化的原因生物进化的原因 1.5 生物进化的原因生物进化的原因遗传变异遗传变异自然选择自然选择隔离隔离2 生物多样性进化的生物多样性进化的主要历程主要历程地质年代地质年代2.1 太古代太古代2.2 元古代元古代2.3 古生代古生代2.4 中生代中生代2.5 新生代新生代化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 化化 石石 活活 化化 石石 活活 化化 石石 元古代 2 0
6、002.1 太古代太古代亿年亿年20亿年前亿年前原始生命诞生并艰难发展原始生命诞生并艰难发展2.2 元古代元古代亿年亿年前亿年亿年前真核单细胞生物开始出现，真核单细胞生物开始出现，动植物亦从此分道扬镳。动植物亦从此分道扬镳。2.3 古生代古生代亿年亿年前亿年亿年前寒武纪、奥陶纪、志留纪、寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪泥盆纪、石炭纪、二叠纪化石化石 三叶虫三叶虫 化石化石古生代古生代2.4 中生代中生代亿年亿年前亿年亿年前三叠纪、侏罗纪、白垩纪三叠纪、侏罗纪、白垩纪化石化石 恐龙恐龙 化石化石中生代中生代2.5 新生代新生代亿年亿年至今至今第三纪、第四纪第三纪、第四纪3 生物进化
7、与环境因素生物进化与环境因素3 生物进化与环境因素3.1 生物与环境的关系生物与环境的关系3.2 生物物种间关系生物物种间关系3.3 大陆漂移与生物多样性大陆漂移与生物多样性3.4 第四纪冰川及其对生物多样性的影响第四纪冰川及其对生物多样性的影响3.5 青藏高原隆升对高原生物多样性影响青藏高原隆升对高原生物多样性影响3.1 生物与环境的关系生物与环境的关系光、水、温度、土壤、大气光、水、温度、土壤、大气生物圈生物圈3.2 生物物种间关系生物物种间关系共生、共栖、协作、共生、共栖、协作、竞争、寄生、捕食竞争、寄生、捕食3.3 大陆漂移与生物多样性大陆漂移与生物多样性大陆板块的大陆板块的漂移和碰撞
8、漂移和碰撞不但改变了不但改变了古地理，而古地理，而且影响了古且影响了古气候。气候。3.4 第四纪冰川及其第四纪冰川及其对生物多样性的影响对生物多样性的影响第四纪冰川在第四纪，冰期的周期约10万年；其中著名的冰期有4次：Nebraskan冰期、Kansan冰期、Illinoian冰期和Wisconsin冰期；冰期形成的原因地球轨道偏心率的变化影响了地球表面所接受的太阳辐射量，进而影响了气候，产生冰期（Broecker and Denton,1990）；通过对海洋有孔虫化石的氧同位素分析，发现古温度曲线与米兰科维奇曲线吻合（右图），因此米兰科维奇理论已经为进化生物学家所接受（Vrab,1992）。
9、冰期形成的原因（续）美国气象学家辛普森指出，冰川是由于太阳辐射强度的周期变化引起了地球上降水、气温的相应变化而形成；第三纪的造山运动加上太阳辐射量的变化引起了第四纪冰川的形成（Flint,1971）；第四纪冰期的周期性与大西洋中海脊上的宇宙尘埃的周期性相似，因此，第四纪洋期与宇宙尘埃有关。图图 在一个假想的横跨赤道的大陆中气在一个假想的横跨赤道的大陆中气候周期变化对植被的影响（候周期变化对植被的影响（Vrba 1992）冰期对动植物区系的影响冰期对动植物区系的影响以美洲五大湖区为例，万年至万年，该地区曾经密布冷杉，在最后一次冰期中，该地区为冰川所覆盖，万年前，冰川开始北退，冷杉林重新回到该地区
10、；由于海平面下降，海底陆桥的形成，为陆栖动物的扩散提供了通道，如化石证明白令海峡曾形成了连接西伯利亚与北美的陆桥，这对于现代生物多样性格局有特别的意义（蒋志刚，1997）；3.5 青藏高原隆升对青藏高原隆升对高原生物多样性影响高原生物多样性影响青藏高原的形成与特征青藏高原的形成与特征青藏高原：形成前中古地中海的海底；在白垩纪晚期，印度板块与欧亚板块全面碰撞，在印度板块的推挤下，现在的青藏高原及相邻地区逐渐隆升；青藏高原：万Km2，平均海拔约为4000m。南缘为喜马拉雅山，全长2400Km，宽约200-300Km，主峰为珠穆朗玛峰（8848m）；北缘是阿尔金山，东线是祁连山；高原上由南至北依次排
11、列着冈底斯山、喀喇昆仑山、唐古拉山和昆仑山等山脉。高原上大小湖泊有878个，面积为37167Km2；高原外有长江、黄河、澜沧江、雅鲁藏布江等10余条，总流量达2975亿m3；终年积雪，南北两极相似，被称为世界第三极。青藏高原对生物多样性的影响青藏高原对生物多样性的影响关于青藏高原生物区系的起源、演化，存在着两个学派：A：第四纪冰川完全毁灭了青藏高原的生物区系，青藏高原的现有植物区系是高原周边地区向高原核心地区迁移形成的；B：高原生物区系起源于高原本身，高原隆升导致了青藏地区生物区系变化和生物多样性演化。中国学者多同意第2种观点。4 生物分类生物分类生生 物物 分分 类类 学学 派派表型学派表型学派进化学派进化学派分支学派分支学派生生 物物 分分 类类两界说两界说三界说三界说四界说四界说五界说五界说五五 界界 说说原核生物界原核生物界 Monera原生生物界原生生物界 Protista真菌界真菌界 Fungi植物界植物界 Plantae动物界动物界 Animalia界以下分类等级及其关系原核生物界原核生物界 Monera古细菌细菌蓝细菌原生生物界原生生物界 Protista原生生物类真核藻类粘菌 霉菌子囊菌担子菌真菌界真菌界 Fungi苔藓植物蕨类植物裸子植物被子植物植物界植物界 Plantae海绵动物腔肠动物环节动物软体动物节肢动物脊索动物动物界动物界 Animalia幻想的动物