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1、保护生物学教案课程保护生物学班级生物工程03学期2课时2学时教师上课日期课程类型理论课程称（章、节）第一章保护生物学概论第一节保护生物学与生物多样性第二节生物多样性的价值第三节保护生物学的起源与诞生第四节保护生物学的内容、任务和研究热点教学目的要求使同学了解保护生物学的内容、任务和研究热点教学重点保护生物学与生物多样性,生物多样性的价值,保护生物学的起源与诞生教学难点理解生物多样性包括层次，保护生物学的起源经历主要教具设备材料投影仪、电脑、常规教学设备思考题1概念：保护生物学生物多样性。2保护生物学有哪些特点？3生物多样性包括几个层次？4保护生物学的起源经历哪几个阶段？课后记教学内容备注第一章
2、保护生物学概论第一节保护生物学与生物多样性1什么是保护生物学课时:2保护生物学(ConservationBiodiversity)是从保护生物及其环境的角度出方法：发来保护生物多样性的科学。理论教学、多2保护生物学特点媒体授课、图2.1处理危机的学科片展示2.2多学科交叉的.门综合性学科步骤：2.3依统计规律决策的学科在介绍保2.4具有价值取向的科学护生物学2.5考虑进化时间尺度的学科与生物多2.6具有长期性样性的基3生物多样性的涵义础上，逐个生物多样性(biodiversity):是生物及其与环境形成的生态合体，以及对什么是与此相关的各种生态过程的总和。包括所有生物和它们所拥有的基因，以及保
3、护生物学、生物与环境形成的杂生态系统。保护生物第二节生物多样性的价值学特点、生1生物多样性价值分类物多样性的涵可利用价值是对自然资源的实际利用,可利用价值进.步分为三类。其中：义、生物多(1)直接利用价值:是人们愿意支付.定的货币来获得某种可直接利样性价值分用的生物产品，所体现出的价值，比如中药材等：类、生物多(2)间接利用价值:通常是生态系统的功能所提供的效益，人们会愿样性的价意为在林中游憩等.类对生物多样性资源的间接利用而支付.定的货币，从而值、保护生物形成了资源的间接利用价值：学的内容、任(3)可选择价值:是人们为维护将来可能对生物多样性的利用而支付的务和研究货币,它类似于保险,常常介于
4、可利用价值与非利用价值之间。热点以及2.非利用价值是.种模糊的，难以表达清楚的经济价值，为此，常常生物多样从动机(motive)的角度来描述它。常见的有：性正在迅(1)替代动机(vicariousmotive)和替代价值(vicariousvalue)o替代消费速丧失的是通过想象来体验或享受别人对生物多样性效益的消费，替代动机是指人们原因加以对替代消费的支付意愿，由此产生生物多样性效益的替代价值：介绍，重点(2)利他主义动机(altruismmotive)和利他主义价值(altruismvalue)。利学习什么他主义是指为他人和生物着想，人们由于为他人和生物着想的支付意愿是利是保护生他主义动机
5、，生物多样性的效益由此产生的价值是利他主义价值：物学与生(3)遗产动机(bequestmotive)和遗产价值(bequestvalue,BV)。是人们为物多样性，生了自己的后代能利用生物多样性效益的支付意愿：物多样性(4)礼物动机(giftmotive),是人们为了使自己亲密的人能利用生物多样的价值，保性效益的支付意愿，属于选择价值：护生物学(5)同情动机(sympathymotive),是指人们对生物多样性所提供的公众的起源与效益被破坏表示同情心,并为保护生物多样性效益的支付意愿,通常认为它诞生。属于存在价值：(6)管理动机(stewardshipmotive),亦被称为Gaian动机”，
6、是指人为生物多样性效益能得到更好管理的支付意愿,通常认为它属于存在价值：(7)权利动机(rightmotive),是指人们在尊重生命”的伦理指导下，认为生物有生存的权利,并为保护它们的支付意愿,通常认为它属于存在价值：(8)义务动机(commitmentmotive),是指人们认为自己有保护生物多样性的义务，并为保护它的支付意愿，通常认为它属于存在价值：(9)伦理动机(ethicmotive)和保护价值(preservativevalue),是指人们从伦理角度认为生物多样性应该得到保护,并为其保护的支付意愿。.般认为存在价值的动机都是与伦理相关。2生物多样性的价值2.1生物多样性的直接经济价值
7、生物多样性的直接经济价值包括消耗性使用价值和生产使用价值(商品价值)消耗性使用价值:指直接消耗性的(即上经市场交易的)自然产品的价值。例：农民上山砍柴、猎取野物、种蔬菜、饲养家禽等，供生活消耗，而上拿到市场上去销售。在封建社会,自给自足的小农经济大多利用这部分价值。这些物品的价值上体现在国民经济收入中。生产使用价值:是指通过商业性收获供市场交换产品的价值。这类生物资源产品的生产性利用，如木材、鱼、动物皮、药物、纤维、橡胶、建筑材料、果品、染料等，对国民经济有重大作用。1 .对现代农业的价值2 .对医药卫生方面的价值3 .对现代工业的价值4 .2生物多样性的间接经济价值生物多样性的间接经济价值是
8、指上能直接转化为经济效益的价值，也常被称为非消耗性使用价值。1 .维护生态系统的平衡和稳定2 .固定太阳能3 .保护水资源4 .保护土壤5 .调解气候6 .污染物的降解和指示作用7 .科学、教育、文化等方面的价值8 .3.潜在价值(选择价值)潜在价值是指生物资源将来可能被利用(包括直接利用、间接利用)的价值，或者说是生物种在未来的某个时候能为人类社会提供经济利益的可能，因此它具有较大的上确定性。9 .4.生物多样性的伦理价值讨论生物多样性的伦理价值，就是要从崇尚尊重生命、珍视生物、理解自然的内在价值来讨论生物多样性的价值。1 .每个物种,上论它目前对人类的重要性如何,不论物种大小,物种是简单还
9、是复杂,是古老的还是近代进化的,是经济上重要的还是没有直接经济价值的,都是世界上真实存在的。所有物种都是世界生物群落的组成部分，享有同人一样的生存权利：2 .每个物种都有其自身价值，即与人类需求无关的内在价值(Naess,1986):3 .人类高智慧,上仅没有权力破坏任何物种,而且有责任采取行动来保护物种，使其免受人类活动破坏，导致物种灭绝：4 .所有的物种都蕴藏着面对生存难题,解决生存难题的独特的生物学答案，因此其生存上应该受到人类的干扰：5 .非动物的物种也通过对子代的生产和对环境的上断适应，表明它们的生存意愿,人类造成.个物种过早灭绝,从而摧毁这.自然过程,可以被认为是“超级杀戳”(Ro
10、lston,1985)因为它上仅杀死了活着的个体，而且杀死了该物种未来的后代，阻止了进化和物种形成过程。6 .物种间相互依存。物种是自然群落的.部分，各物种之间以杂的方式相互作用。个物种的灭绝或损失可能对这个群落的其它个体成员具有深远影响,可能会导致连锁灭绝。如盖尔假说(Gaiahypothesis)认为，生物群落具有创造和维护适宜于生物的生存环境的作用。Ehrlich1981提出算钉学说，认为生物种为钾钉，地球是舟。随着钾钉的丢失，舟会变得越来越上牢固。Myers1979年形容地球为“正在沉没的.叶方舟7 .人类必须生活在与其它物种相同的生态学限度内。每个物种都利用环境中的资源来生存,而且所
11、有的物种都受到环境容纳量的约束。当资源被破坏时,该物种的个体就会减少。人类必须把对环境的损害减到最小,因为伤害其它物种的可利用资源的同时，也伤害了人类自己。8 .人类必须负责任。人类必须对他们的行为负责,对未来的后代负责,避免资源的浪费。如果我们毁坏了地球上的自然资源,我们的后代将上得上以降低生活质量的方式付出代价。9 .人类应该把尊重和关爱拓展到生态系统范畴。人类应该承认所有物种的固有价值，认同生命的所有存在形式从而将尊重与关爱的范围外延到属、社会群体、所有人类、动物、所有物种、生态系统，乃至整个地球。10 .自然具有超越经济价值的精神和美学价值。在历史上,宗教思想家、诗人、艺术家和音乐家乃
12、至普通人,都从自然中获得了大量灵感。接触野生动物和各种景观，才能获得美的享受。11.生物多样性对确定生命的起源和进化具有重要价值。生命的起源和生物多样性的产生.直是哲学和科学之谜。耍揭开这个谜，必须通过对生物和生物多样性本身的研究才能实现。第三节保护生物学的起源与诞生1生物多样性在迅速丧失2大量物种受到威胁，生物多样性丧失速度在加快3生物多样性丧失主要是由于人类活动造成的4生物多样性丧失将直接威胁到人类的发展和生存第四节保护生物学的内容、任务和研究热点1保护生物学内容保护生物学作为.门新的交叉学科,其研究内容非常广泛,归纳起来其主要研究内容包括:探明全球生物多样性的现状，包括遗传多样性、物种多
13、样性和生态系统多样性等上同层次上的多样性:揭示生物灭绝的根本原因，确定上同生物的最小生存种群:开展种群生存力分析,进行濒危种类的划分和调查，预测可能发生的灭绝:防止灭绝的发生:探索生物多样性和生态系统结构、功能间的相互关系,分析物种消失对生物群落和生态系统的深远影响,特别是对生态系统结构和功能的影响:在最小生存种群确定的基础上，探索就地保护、迁地保护的方法,提出针对上同物种的保护措施。并对退化的生态系统进行有效地恢，使之重新适合野生动物栖息。采用生物技术等现代技术手段加速和促进保护生物学的开展。分四部分来阐述保护生物学的概念、意义、起源、原理、方法等。首先将介绍保护生物学的基础理论和方法，将通
14、过遗传多样性、物种多样性、生态系统多样性等3个主要层次多样性的概念、国内外现状、研究方法、测度指标、研究热点等介绍，全面的了解上述3个层次的多样性，掌握各层次上生物多样性的原理和方法，以及未来生物多样性的研究热点。在介绍生物地理学理论等保护生物学相关理论的基础上,分析物种、物种的形成,物种灭绝机制,揭示哪些物种容易受到威胁,探讨影响生物多样性演化的宏观因素,探索物种和生物多样性破坏的原因，特别是生境破坏、片段化、污染和退化、外来种入侵、过度开发、疾病流行等因素对生物多样性的影响。并客观分析环境变化因素、生物学因素对生物多样性的影响。在进行种群生存力分析、动态种群特征分析、最小生存种群分析、有效
15、种群数量分析的基础上，介绍就地保护、迁地保护的采取原则、优缺点。详细归纳总结全球范围内保护区的类型及功能、保护区建设及评价标准、保护区的建设目标，重点介绍我国保护区的建设的现状、成就、对生物多样性保护的意义及未来的奋斗方向。并探讨采用恢生态学措施，对破坏的生态系统进行恢的措施及方法，以及保护区以外的生态系统的经营管理。详细论述迁地保护种群的建立、管理、注意事项等。介绍迁地保护的现状、未来发展趋势及对保护生物多样性的作用。探讨现代生物技术对生物多样性和保护生物学的作用。介绍国内外环境保护和生物多样性保护的有关条约和法律。阐明这些条约和法律的主要内容，履约机制、执行情况，履约时应注意的关键问题。提
16、高生物多样性保护和守法意识。最后分析我国主要生态系统和主要濒危野生动物的现状，受威胁原因及应采取的保护措施。2保护生物学的任务和研究热点及难点保护生物学的任务是通过遗传多样性、物种、种群、群落和生态系统的研究，分析生物生存、维持和灭绝机制及相关因素,提出有效的生物多样性保护措施，减缓或遏止生物多样性的丧失,防止和减少濒危物种的灭绝，保证人类对生物资源的可持续利用，实现人类社会的可持续发展。当前保护生物学方面较活跃的研究领域及难点有：1 .全球生物多样性的现状和保护生物学热点地区的划分：2 .生物多样性和生态系统稳定性的关系：3 .种群生存力分析和小种群生存概率：4 .珍稀濒危物种遗传多样性水平
17、：5 .关键种的确定和功能群划分：6 .生物多样性价值评估体系的建立：7 .物种濒危和灭绝的机制：8.关键物种的保护：9,恢生态学：10 .生物技术在保护生物学中应用：11 .自然保护区理论：12 .立法与公众教育授课教案课程保护生物学班级生物工程03学期2课时2学时教师上课日期课程类型理论课程称(章、节)第二章遗传多样性(Geneticdiversity)第一节遗传多样性基本概念第二节遗传多样性研究的意义第三节遗传多样性的产生第四节遗传多样性的检测方法第五节遗传多样性的的测度第第六节遗传多样性的保护第七节遗传多样性的研究展望教学目的要求使同学们了解遗传多样性的概念、遗传多样性的意义和遗传多样
18、性的产生基础，并掌握检测方法、遗传多样性的几种测度方法以及如何保护遗传多样性。教学重点遗传多样性的产生基础及如何保护遗传多样性教学难点遗传多样性的检测方法及测度主要教具设备材料投影仪、电脑、常规教学设备思考题1概念：遗传多样性2研究遗传多样性有哪些意义？3遗传多样性产生的原因有哪些？4遗传多样性分子水平的检测方法有哪些？并比较这些方法的优缺点。5我国植物和动物的遗传多样性的保护的现状如何？课后记教学内容备注第二章遗传多样性(Geneticdiversity)第一节遗传多样性基本概念课时:21广义的遗传多样性方法：广义遗传多样性的代表为McNeely等(1990)的定义:“蕴藏在地球上头物教学、
19、多媒体授课、图物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和“。片展示2狭义的遗传多样性步骤：狭义的定义的代表为世界资源研究所(WRI)等(1992)提出的:遗传多在介绍遗样性是指种内基因的变化,包括同种显著上同的群体间或同.群体内的遗传变异传多样性”；或施立明等(1993)提出的“遗传多样性主要是指种内上同群体之间基本概念或同.群体内上同个体的遗传变异的总和“。的基础上，逐个对遗传第二节遗传多样性研究的意义多样性研1有助于追溯生物进化的历史，探究现存生物进化的潜能究的意义、遗传多样性2可以评估现存的各种生物的生存状况，预测其未来的发展趋势的产生、遗传3在遗传多样性研究的基础上才能制定保护策略和措
20、施多样性的研究展望、4遗传多样性是人类生存和社会发展的基础第遗传多样性三节遗传多样性的产生的的测度、遗传多样性1染色体畸变的保护和1.1染色体数目的改变遗传多样数性改变，即染色体数目的变化是以染色体组为单位而增减：性的检测方法加以介非整性改变，细胞核内染色体数目上是染色体组的完整数，而是在二绍，重点学体染色体数目的基础上增减个别几条染色体,包括单体、缺体或三体等上同情习遗传多况。样性的产1.2染色体结构的变化生基础及如何保护1.缺失遗传多样缺失是指染色体丢失了.个片段，使位于该片段上的基因也随之丢失。缺失包括末端缺失(terminaldeletion)和中间缺失(interstitialdel
21、etion)。2 .重重是指.个染色体上的某.片段出现两个或两个以上拷贝的现象。使位于这些片段上的基因多了个或.个以上拷贝。重有串联重(tandemduplication)和倒位串联重两种。3 .倒位性。倒位是同.染色体上的某.片段作180。的颠倒,造成染色体上基因序列的重排(rearrangement)。包括臂内倒位和臂间倒位。4.易位易位指.个染色体臂的.段转接到另.个非同源染色体的臂上的现象。包括相互易位和单向易位2基图突变2.1 基因的概念基因(gene)是DNA分子上的特定的.段序列,即负责编码特定的遗传信息的功能单位顺反子(cistron)。基因按其功能和性质可以分为结构基因、调节
22、基因、核糖体RNA基因,与转移RNA基因。另外，还具有启动子与操纵子。DNA由4种核甘酸组成:即腺噂呛(A)、鸟嚼令(G)、胸腺喀口定(T)、胞喀咤(C)。DNA由2条单链组成,2条单链互相平行排列，整条DNA双链构成螺旋型结构。上述4种核甘酸在组成DNA时，各种喋吟和喀咤按.定顺序以化学键连接成.个序列,构成DNA的.条单链,在DNA的另.条单链上排列着与第.条链X啦的明令或辆t腺喇翎师腺版以氢罐附(A-T)鸟噪口令与胞喀咤以氢键配对(G-C)o每3个碱基构成.个三联密码子,共构成64个三联密码子。这些密码子分别决定起始位点、终止位点以及转录成mRNA后翻译的氨基酸种类。2.2 基因突变的产
23、生基因突变可以是自发产生，也可以是诱导产生。自发突变(spontaneousmutations)是自然状态下产生的突变。诱导突变(inducedmutations)是有机体暴露在诱变剂中引起的遗传物质改变。1 .自发突变(1) DNA制错误产生的基因突变(2)自发损伤产生的基因突变3重组基因重组是遗传的基本现象。上仅在减数分裂中发生基因重组,在高等生物体体细胞中也发生重组:重组上只发生在核基因之间,在叶绿体基因间、线粒体基因间也可发生。只要有DNA就会发生重组。第四节遗传多样性的检测方法1表型分析在表型水平上研究遗传变异可大致分成下列几个步骤：选取性状、确定性状变异的遗传基础、遗传变异的度量和
24、分析等。2分子水平的检测目前在分子水平上检测遗传多样性的方法很多包括同工酶(isozyme)或等位酶(allozyme)分析、限制性片段长度多态性(RFLP)分析、扩增片段长度多态性(ALFP)分析、随机扩增多态DNA(RAPD)分析和DNA序列分析等。2.1 同工酶或等位酶分析同工酶电泳具有实验简便、成本低等优点，可以方便地检测许多个体。更为重要的是在我们选定.批酶系统或位点作为遗传标记时,是根据现有成熟的酶电泳技术和染色方法而定的,并未考虑这些酶系统或位点在样本中的变异情况，可变多态或上变单态的酶系统(或位点)均是同等对待的,因此.批同工酶基因位点的变异可以较为客观地代表整个基因组的变异，
25、可以对任何物种或居群的结果进行比较。2.2 限制性片段长度多态性(RFLP)分析限制性酶切片段长度多态性(RFLP,restrictionfragmentlengthpolymorphism)患0些已70年代发展起来的.种分子遗传标记,也是最早用于群体遗传多样性分析的DNA分子标记技术。该技术是将核(n)DNA、叶绿体(cp)DNA、线粒体(mt)DNA或者总DNA提取出来，用已知的限制性内切酶消化,电泳印迹再用DNA探针杂交,并放射自显影,从而得到与探针同源的DNA序列酶切后在长度上的差异。表明在被切割的上同个健DNA分子上，内切酶的识别序列有差异,这种差异反映在前切片段的长度和数目上。2.
26、3 随机扩增多态性(RAPD)分析20世纪80年代末期，随榭辎定的TaqDNA聚合酶的开发，以聚合酶链反应(polymerasechainreactionPCR)为基础的遗传多样性检测技术便应运而生。PCR反应的基本原理是:在高温(88匕-97)下使含有目的片段的双链DNA进行热变性:降低温度(38C65P)使两个引物分别与目的DNA的两条链性结合:&应体系升温到45-72c在taqDNA聚合酶的作用下，从引物的3,端进行链的延伸:合成的新链又可以作为下.次反应的模板，重进行颔J过程。通过30个周期模版DNA扩增百万O随着聚合酶链式反应PCR技术的建立,通过利用.对特定的春核昔酸片段为引物，在
27、耐热TagDNA聚合酶催化下，数小时乃至几十分钟内就可将目的基因扩增至上百万。这.技术上的发明很快带出了.种新的遗传标记技术随机扩增多态DNA(RAPDrandomamplifiedpolymorphicDNA)技术。该技术很快应用到了遗传多样性检测、进化、遗传育种等领域。RAPD是以10bp左右的随机寡核甘酸单引物，对)NA进行扩增，扩增产物通过电泳分离后检测扩增产物的多态性。RAPD已经成为检测DNA多态性的有效遗传标记，被广泛应用于遗传多样性分析、分类、进化、动物遗传图谱的制定等领域。2.4 扩增片段长度多态性(ALFP,amplifiedfragementlengthpolymorph
28、ism)分析扩增片段长度多态性(amplifiedfragementlengthpolymorphismv,ALFP)是.种基于PCR和RFLP基础上发明的DNA指纹技术。该技术与RFLP的主要区别是用PCR侬Southern杂交，母照RFLP技术的可靠性和PCR技术的高效性,所以被认为是.种十分理想的、有效的、先进的分子标记，现已被广泛用于遗传图谱构建、遗传多样性研究、基因定位及品质鉴定等方面研究。2.5 直接重序列拷贝数变异(VNTR,variablenumbertandemrepeat)VNTR是在基因组中大量存在的基因外的重序列，由十几到几十个碱基组成的串联重序列。由于这些重序列的突变
29、率很高(10-510-3),导致核心序列的的数目产生增减变化，在上同的个体间表现为DNA片段长度高度可变，因而成为极其丰富的限制性长度多态标记。2.6 单链构象多态性分析技术(PCR-single-strandconformationpolymorphism,SSCP)SSCP于1989年首先报道,迄今为止,SSCP技术被广泛使用。其基本原理是依据单链DNA在某.种非变性环境中具有其特定的第二构象。DNA序列甚至单碱基变化都能导致这种空间构象的改变,在非变性聚丙烯酰胺凝胶电泳中，构象上同毁电泳迁移率上同从而将正常链与突变链分离出来。日本学者首先招PCR技术应用于SSCP,只须进行PCR扩增样品
30、变性单链的中性聚丙烯酰胺凝胶电泳f显影分析。2.7 变性梯度和温度梯度凝胶电泳(DGGEandTGGE)1 .变性梯度凝胶电泳(denaturinggelgradientelectrophoresis,DGGE)DGGE是Fischer和Lerman(1983年)建立起来的。其原是双链DNA在有变性剂(Urea及Formamide)梯度的聚丙烯酰胺凝胶中进行电泳，.部分链分开，但仍被上解链区域(即高熔解温度区)所锚定,双螺旋的分离将导致电泳迁移率降低。2 .温度梯度凝胶电泳(TemperaturegradientgelelectrophoresisTGGE)该方法是将PCR扩增的产物在中性聚丙
31、烯酰胺凝胶上电泳,且使温度呈线性梯度上升，当DNA双链到达其Tm时，双链解开，形成分叉，使电泳迁移率发生改变，突变的扩增产物其Tm值与野先型有明显上同，因而有上同的解链区,从而造成电泳迁移效率的差别,据此可判断检材中DNA有无突变.2.8DNA序列分析遗传信息在分子水平的基本表现形式为DNA序列(或者RNA序列)。因此，通过DNA序列分析,可以获得有关生物体遗传变异的最确切最深层次的信息。随着序列分析技术手段的进步,以及分子遗传学的发展,序列数据的积累越来越多，为进行上同种的研究比较奠定了基础。图2-1DNA序列分析示意图第五节遗传多样性的的测度1杂合度用基因位点上杂合体出现的频率来评价种群遗
32、传多样性,被称为遗传杂合性(heterozygosity),常用上同基因位点上杂合体在种群内所占比例的平均值，来表示种群总体上的杂合度。其公式表示如下：22a,in期1nlij为大小为n的种群中/位点上杂合体A匈(加力的个体数:可为种群在I位点上杂合体频率，即该位点的基因杂合度。而各位点上杂合度的平均值为中群的平均杂合度。2基因多样度基因多样度(genediversity)是遗传多样性的指标,它是指在群体中随机抽取的两个等位基因，其上相同时的概率。其公式表示如下：hx-l2i其中X,表示群体内某.位点上第i个等位基因的频率,而该位点上基因.致度为:人=1-儿。所有位点的平均值为该群体平均基因多
33、样性群体中总的基因多样度(切和基因.致度(力则是各位点上基因多样度和基因.致度的平均值。3遗传距离遗传距离(geneticdistance)是用来比较特定种群间的分化程度的指标，其测度单位是平均单位长度DNA上核甘酸或密码子的差数。假如各个密码子的变化彼此间独立，则纯密码子差数的期望值为标准遗传距离。两个种群间的遗传距离表示为：D=ml其中1=/(JxJy)12代表种群x和种群y之间的遗传同.性(geneticidentity),Jx、1/，、4分别为前文所介绍的群体x、y内以及彼此间的基因.致度。4基因频率指某.特定类型的等位基因,在群体内出现的概率叫基因或等位基因频率。它是基因多样性研究的
34、基本参数。指某特定型(等位基因的上同组合)的个体在整个群体中出现的概率叫做基因型频率。以二体种群为例，.个基因位点有两个等位基因Ai和Az,等位基因位点上有3种可能的基因型：A|A|.A1A2和A2A2设Mi、可口和可丝分别代表人小卜AiA?和A2A2的数量,且M1+M2+M2=N基因型A1A1.A1A2和A2A2的相对频率分别是：Xu=Ntl/N,X12=N12/N,X22=必2/NA,A2基因频率或等位基因频率分别为：汨=(2Nu+Nn)/(2N)=X3乂2/2X2=(2N22+M2)/(2N)=X22+X12/25Hardy-Weinberg定律为了研究群体遗传结构及其变化规律,英国学者
35、哈迪(Hardy)和德国学者温伯格(Weinberg)提出了Hardy-Weinberg定律,其中心内容是:在随机交配的大群体中,若没有选择、突变、或者迁移因素的作用,基因频率和基因型频率在世代间保持恒定:而且,基因频率与基因型频率间存在简单的关系。符合上述条件的群体叫做平衡种群。其公式为：/=2(1(o-E)1-0.5!E此公式应用E4TES修正项，式中：。代表观测值，E代表理论值。影响Haixly-Weinberg平衡的因素:随机交配的偏移:基因频率的随机漂变:突变:群体间的迁移:自然选择。6固定系数在进化过程中，同祖先的种群或者亚群,在遗传漂父等因素的作用下，彼此间的差异会上断积累,而群
36、体内个体间的遗传关系则趋于接近。常常用固定系数来描述这种遗传分化的过程。固定系数(fixationindices)是Wright最早提出来的，他还给出了.个著的公式：1-尸,尸(1“)其中七表示在群体中，相对于随机配子结合而言，实际产生后代的结合配子之间的相关程度:凡则表示在亚群体中，相对于随机配子结合而言，实际产生后代的结合配子之间的相关程度，可以用来度量基因型频率对Hardy-Weinberg平衡比例的偏差:凡表示相对于群体内随机配子结合而言，每.个亚群内随机的两个配子之间的相关程度,可以作为亚群间遗传分化程度的度量指标。第六节遗传多样性的保护遗传多样性是生物多样性的重要组成部分。生物的遗
37、传信息储存在DNA分子中,DNA序列的变化导致生物发生形态、细胞、生理、生物化学各方面的变异，也决定生物的形态和生态1 物遗传多样性及保护1.1 地衣和苔辞物的遗传多样性及其保护除了保护地衣赖以生存的森林生态系统多样性外.还要注意：应采取分区、按年、有计划、有节制的轮换采收：世界珍稀种应选择合适地段，建立珍稀地衣保护小区加以保护：应采取菌、藻分离培养，进行室内保存：加强对中国地衣物种多样性的调查、采集、分离、培养和研究。1.2 裸子物和被子物多样性及其保护2动物遗传多样性及保护2.1 无脊椎动物多样性及其保护2.2 昆虫的多样性及其保护2.3 脊椎动物多样性及其保护3微生物的多样性及保护第七节
38、遗传多样性的研究展望众所周知,物种水平的多样性到目前为止我们还远非了解,在世界范围内物种的调查描述工作远远没有完成,我国在这方面则更显上足,而对于物种遗传多样性的了解就更少了,据统计,仅有几千个物种行过遗传学研究，这仅占已经描述过的物种的很小.部分。所以今后,对于现存生物物种的调查、订及统计的基础研究已成为当务之急。只有建立起更加丰富的物种及遗传信息库，才能对遗传多样性及其保护做更进.步的研究。当前，由于人类活动的上断加剧，使生物的遗传多样性受到的威胁日益严重,鉴于这种严峻的现实，人类活动对生物遗传多样性的影响的研究已引起社会的广泛关注。这方面的研究主要包括探讨个体、种群、生态系统对人类干扰方
39、式、强度的反应:土地和水资源利用方式的变化对生物遗传多样性的影响：环境变化对生物遗传进化的影响等等。在遗传多样性研究方法中,DNA水平的分析是未来发展的方向,应用潜力很大,且由于DNA分子标记技术上的改进和迅速发展,更有助于对.些具有较大生物学意义和经济价值的类群从DNA水平进行深入的分析，但是上述各种研究方法并上互相徘斥,都能提供许多有价值的信息。我国是个生物资源十分丰富的国家,又是生物多样性受到严重威胁的国家之.，对生物多样性的认识和研究在我国起步上久,对其中遗传多样性的研究尤为薄弱，上仅研究的类群少而且研究的水平低，甚至对诸如国宝大熊猫Ailuropodamelanoleuca）和活化石
40、银杉加ayaargympAy/h）这类我国特有重要类群，遗传多样性的认识还几乎是空白。因此尽快采用各种研究方法，包括传统的形态细胞生化技术以及现代的分子生物学手段,来研窕评估我国生物类群的遗传多样性,并制定出合理的利用和保护措施是我国生物科学工作者义上容辞的责任。授课教案课程保护生物学班级生物工程03学期2课时3学时教师上课日期课程类型理论型、综合型课程称（章、节）第三章物种多样性第一节物种的概念第二节物种多样性教学目的要求使同学们掌握物种及物种多样性的概念，并从物种的产生、物种数目、物种多样性特丰富国家、全球物种多样性的热点地区以及中物种多样性等方面，了解全球的物种多样性概况。教学重点物种多
41、样性是生物多样性研究的核心内容。本章重点讲解物种多样性概况以及对全球多样性的影响。教学难点全球物种多样性概况及我国的物种多样性。主要教具设备材料投影仪、电脑、常规教学设备思考题1概念：物种物种多样性灭绝2物种多样性空间分布格局的形成机制？3什么是物种的适应、其普遍性和相对性？4我国物种多样性概况？5物种的形成主要分为那些方面？6人类活动对生命界进化的影响表现在那些方面？7简述灭绝的内部和外部机制。8IUCN濒危物种等级划分的标准是什么？课后记教学内容备注第三章物种多样性第一节物种的概念1形态学物种概念最早出现的物种定义是形态学物种概念,又被称为本质先于存在论者的物种概念(theessentia
42、listspeciesconcept)，即每一个物种由它的上变的本质essence或者eidas形成特征,并通过一个明显的非连续性与其他物种分开。共有相同本质的物体属于相同的物种,而相同本质的存在则以表型相似性为基础，因此物种简单地被定义为与属于其他物种的个体上同的相似个体的类群。持这种物种概念的人相信物种代表了生物的上同类型,个体相互之间没有任何特殊的关系，它们仅仅是相同本质的表达。2达尔文的物种概念在19世纪30年代，达尔文的物种和物种形成概念几乎完全来源于动物学证据,他相信物种的维持靠的是生殖隔离。他认为那些基本具有上变性状的生物与其他具有非常相近结构的生物一起构成一个物种,因此同一物种
43、很少在任何外部性状上上同。因此达尔文的物种概念与现代生物学物种概念非常相近。3生物学物种概念Mayr于1942年提出”物种是实际的或者潜在的杂交自然种群的类群,这些种群在生殖上与其他这样的类群相隔离后来Mayr于1982年重新定义了生物学物种概念:物种是在自然界中占据特殊生态位的种群的一个生殖集群，在生殖上与其他物种相隔离。4物种的固有特征以上物种的上同定义代表了对物种认识的上同的角度,事实上,物种存在着以下的固有特征：(1)物种是客观存在的(2)物种的非连续性(3)物种的生殖属性和表型属性的协调第二节物种多样性1物种多样性的概念物种多样性(speciesdiversity)是指一定区域内物种
44、多样化及其变化，包括一定区域内生物区系的状况，形成、演化，分布格局及其维持机制，是生物多样性在物种水平上的表现形式。2全球物种多样性概况课时:3方法：实物教学、多媒体教学、图片展示、学生进行听说生命课内实践(1学时)步骤：本章对物种的概念和物种多样性进行了介绍，重点了解物种多样性概况以及对全球多样性的影响。(1)物种数目全世界大约有1300万至1400万个物种,但科学描述过的仅有175万种(表3-1)(Heywood等1995)。实际上对高等物和脊椎动物的了解相对比较清楚，对于昆虫、真菌、细菌、病毒、无脊椎动物等类群,科学、有效地描述过的物种的准确数目还上十分清楚。如到1991年已记录的细菌有
45、3058种，但仍然有很大部分细菌没有被记录(WCMC,1992),即使已经记录的物种，上同的分类学家依据的标准也上完全相同。表3-1全球主要类群的物种数目(Heywood等1995)类群已描述过的物种数目(万种)估计可能存在的物种数目(万种)病毒0440细菌04100真菌72150原生动物4-020藻类4-040高等植物27-032线虫2540甲壳动物4-015蛛蛛类7575昆虫950800软体动物7020脊椎动物4一55其他11525总计175-01362(2)物种多样性特丰富国家从表3-2可以看出，各类群种数最多的前10个国家对该类群的生存起着关键性的作用。在全球生物多样性保护中也有着重要的战略意义。表军2重要生物类群物种数目最多的前10个国家（McNeely,等1990）次哺乳类（种）鸟类（种）两栖类（种）爬行类（种）种子物（种）印度尼西亚哥伦比亚巴西墨西哥巴西(515)(1721)(516)(717)(55000)墨西哥秘鲁哥伦比亚澳大利亚哥伦比亚2(449)(1701)(407)(686)(45000)巴西巴西厄瓜多尔印度尼西亚中国3(428)(1622)(358)(600)(27000)扎伊尔印度尼西亚墨西哥巴西墨西哥4(409)(1519)(