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第14章 生物多样性怎样进化概述：概述：小行星撞击小行星撞击 宏进化和生物多样性宏进化和生物多样性物种起源物种起源生物革新进化生物革新进化地球历史和宏观进化地球历史和宏观进化 各种多样生物分类各种多样生物分类和进化联络和进化联络第1页小行星撞击恐龙灭绝 6500万年前，恐龙及半数物种灭绝陨石或小行星撞击地球岩石上一层富含铱粘土 烟雾影响阳光杀死许各种植物1981年在加勒比海找到巨大撞击坑第2页加勒比海半岛处发觉希克苏鲁伯希克苏鲁伯撞击坑第3页希克苏鲁伯陨石坑撞击位点宽150300公里第4页宏进化和生物多样性宏进化(macroevolution)包含化石统计中主要生物学改变物种增多-生物多样性进化上新事物起源-鸟翅膀、人大脑一些进化革新后爆炸性多样化-花出现之后，千万个植物物种起源以及集群性灭绝后可产生新适应性暴发-恐龙灭绝后哺乳动物多样化第5页宏进化和生物多样性分支进化 一个物种因为适应环境而分支出一个或多个新物种，而原物种继续存在。生命进化史主要模式，产生生物多样性非分支进化 一个种群因为适应了改变中环境而改变，甚至变成新物种 物种形成(Speciation)模式非分支进化分支进化第6页Ernst Mayr（恩斯特梅尔）1904.7.5.2.319生于德国南部城市坎普顿(Kempten)。1931年从柏林迁至曼哈顿美国自然史博物馆；1953年来到哈佛大学第7页Ernst MayrBiologist是品尝鸟类标本最多鸟类学家，而且他还发表了26个鸟类新种和超出445个新鸟类亚种300多篇论文讨论和描述鸟类地理分布与变异1942年出版了开创性著作分类学与物种起源最广为人知贡献可能就是提出了物种是由什么所组成当代了解。第8页对物种定义发展为“一群自然界中存在，可杂交繁殖种群，这些种群不能与在同一地域存在别这么类群进行基因交流”(as groups of interbreeding populations in nature,unable to exchange genes withother such groups living in the same area）Ernst Mayr（1904.7.5-.2.3，Germany）第9页物种起源1927年，恩斯特-梅尔定义物种为：天然种群中能够相互交配集群而且与其它集群有生殖隔离生殖隔离此概念以有性生殖为前提，不能用于全部情况物种 species第10页西部斑点臭鼬与东部斑点臭鼬为两种物种第11页物种起源合子前屏障(pre-zygotic barrier)：妨碍种间交配或在种间交配时阻止受精合子后屏障(post-zygotic barrier)：种间交配形成杂交合子后发生杂种不活或杂种不育物种间生殖屏障马驴骡第12页物种起源合子前屏障时间隔离：交配或开花发生在不一样季节或一天中不一样时间栖息地隔离：种群生活在不一样栖息地，不能相会行为隔离：雌雄之间无性吸引机械隔离：生殖器官或花在结构上差异阻止交配或传粉配子隔离：雌雄配子不能在受精中结合合子后屏障杂种无生活力：杂种合子不能发育或不能到达成年杂种不育：杂种不能产生有生殖能力配子活、能育后代交配受精第13页物种起源 某一群体基因库因为一些原因（遗传漂变），从其同物种基因库中分分离离出来，在自然选择作用下，这个群体可沿着自己路线进化，形成新物种。异域物种形成 其基因流根本障碍是地理隔离 几个地理过程可将一个种群分成两个或更多独立种群当一个种群既小又被隔离时，异域物种形成可能性增加，因为更轻易发生基因库改变隔离种群和亲本种群发生生殖隔离而进化（前景残酷）异域种群分离与物种移动能力强弱相关物种形成机制第14页物种起源 物种形成两种模式大峡谷松鼠异域物种形成第15页物种起源地理隔离一定会产生新物种吗？箭头代表伴随时间推移物种前进路线。山脉代表一定时间地理隔离，两个种群经过很长一段时间分离后再结合到一起会发生什么？物种产生仅在隔离种群和亲本种群之间发生生殖隔离进化后才发生地理屏障种群再次变为同种群再次变为同域而且能交配域而且能交配种群再次变为种群再次变为同域但不能交配同域但不能交配种群变为异域第16页物种起源 不经过地理隔离，在同一区域形成新种。动物界少见，涵盖25%植物物种。德.弗理斯de Vries 荷兰 19 发觉 同域物种形成机制多倍体多倍体 物种：来自一个亲本物种；更多起源于两个种杂交杂交同域物种形成机制 产生各种食用植物：燕麦、马铃薯、香蕉、花生、大麦、李子、苹果、甘蔗、咖啡和小麦。当代小麦，是20多个物种杂交结果同域物种形成第17页两个亲本种杂交形成多倍体第18页物种起源 野生小麦（14条染色体）栽培一粒小麦（14条染色体）不育杂种（14条染色体）四套染色体组四套染色体组 二粒小麦（28条染色体）野生小麦（14条染色体）六套染色体组六套染色体组 面包小麦（42条染色体第19页物种起源渐进模式（Gradualist model）发生于漫长时间内许多小改变积累到一定程度，产生新物种点断平衡模式（Punctuated equilibrium model）以相当快速改变暴发式地变成不一样物种，而不是迟缓地变成不一样物种-化石统计中，新物种出现比较突然，难以找到逐步过渡化石证据-同域物种形成能够很快发生-异域物种形成也能够在几百代到几千代中发生。在形成数千年内，物种改变已经逐步积累，而一个成功物种平均要存在几百万年-物种形成后会继续改变，不过改变多为非解剖学上物种形成节奏第20页物种起源渐进模式点断平衡模式第21页荷兰植物学家：德弗里斯进行多年植物夜来香试验，发觉同域物种形成机制，19提出生物进化起因于骤变突变论主要著作1901-19突变论，19物种和变种，它们经过突变而起源植物学家和遗传学家（后转，是孟德尔定律三个重新发觉者之一）1848-1935年第22页物种起源突变率很低（约10-5）则极难产生后代最少有两个邻近异性个体同时发生一样突变2、生殖屏障（隔离）效应在自然选择作用下，按各自进化路线，形成新物种。新物种起源两个基本条件1、产生变异或突变第23页物种起源普通物种存在时间约为几百万至几千万年一个物种形成（经过渐变方式）约需几千年至几万年物种形成最正确种群大小往往为小种群，极难形成化石渐变是物种形成普遍规律所以从化石资料来看，物种好像是突然形成，存在一段时间后，又突然灭绝所以从化石资料来看，物种好像是突然形成，存在一段时间后，又突然灭绝第24页生物革新进化鸟翅膀、人类大脑怎样进化？已存在结构在执行新功效时逐步改进、完善生物体大多数结构都有进化可塑性，即有执行不一样功效潜能 联适应联适应（exaptation）：在某一环境中进化而又适应于其它功效。如进化中鸟类蜂窝状骨骼很轻，适应了未来翱翔。联适应是经过一系列中间阶段逐步生成新结构一个机制，每种结构在其进化每一阶段环境中都有某种功效生物革新进化，正是自然选择引发许多小改变积累起来便成为大改变旧结构对新功效适应第25页生物革新进化渐变进化改造可能蕴含着种群中大量遗传变化其次，较少遗传变化可以导致主要结构改变 编码发育基因在一个生物从合子到成体变化过程中控制着变化速率、时间及空间模式小变化产生大影响 幼体发育(paedomorphosis）美西螈成体中保留有幼体结构如 外鳃 等人类与黑猩猩幼体时头骨相似，但因为人类器官生长在发育过程中终止较晚，所以大脑比黑猩猩多生长几年发育和进化革新第26页生物革新进化黑猩猩胎儿黑猩猩成体人胎儿人成体人与黑猩猩头骨发育比较美西螈幼体发育（含有蝌蚪特征，包含外鳃）（幼体时二者头骨浑圆、颌骨很小）第27页地球历史和宏进化地质年代与化石统计第28页地球历史和宏进化化石统计是宏进化档案a.砂岩中挖掘恐龙骨化石b.150万年前直立人头骨化石c.1.9亿年石化树d.沉积岩中4000万年前叶子，仍保留着DNAe.埋藏生物体腐烂后留下模子f.痕迹化石是古生物脚印等遗址g.3000万年蝎子被包在琥珀里h.从冰川中发觉2万3千年前猛犸象獠牙第29页地球历史和宏进化生物尸体因为地质运动能被快速地掩埋于一定深度地层中；尸体坚硬部分能有机会和周围矿物质发生分子交换；经过很长时间，身体坚硬部分转化为石质，但原来形态结构基本保持不变。化石普通只能存在于沉积岩中。地球上生物死后能成为化石是极少数。生物化石形成生物化石形成第30页地球历史和宏进化地层中化石出现先后次序只能说明其相对年纪，而无法确定某类生物化石绝对年纪。地质年代测定法 普通是依据放射性同位素衰变，来确定化石绝对年纪。地质年代确定沉积岩第31页地球历史和宏进化14C，是半衰期约为56放射性同位素。生物死后，停顿从环境中摄取碳元素，而体内14C因衰变而逐步降低，由此可判断化石中生物年代14C在生物体中含量极低，半衰期相对较短，只能用于判定少于5万年化石年代判定年代更久化石，要用半衰期更长放射性同位素，如：铀、铅等放射分析年代测定法（radiometric dating)第32页地球历史和宏进化地质年代可归纳为四个代：前寒武纪、古生代、中生代和新生代。每个代为地球及其上生命明确一个年代。其界限标志是化石统计中许多新生命形式暴发式多样化。集群灭绝也是代之间和纪之间分界标志。-寒武纪开始时出现了许多各种各样化石动物，前寒武纪后期 岩石中却没有！-大多数生活在前寒武纪晚期动物到寒武纪末都灭绝了。地质年代分期第33页地球历史和宏进化 古球菌（Archaeosphaeroides）名称含义：“古代球形”时代：超出30亿年前 化石产地：南非大小：显微与原细菌发觉于一样黑色岩石中。这些球形丝丝缕缕可能是当代蓝菌近亲。几个远古时代生物 依据过去生物形态结构、类别，可推测亿万年来生物起源、演化和发展过程。第34页地球历史和宏进化名称含义：“查恩伍德圆盘”，以英格兰查恩伍德森林命名时代：57亿年前化石产地：加拿大纽芬兰，欧洲，澳大利亚大小：高20厘米形状像连在圆盘上羽毛，直立在水里。它们可能与现生海鳃有亲缘关系。查恩盘虫（Charniodiscus）第35页地球历史和宏进化名称含义：“细菌开端”，因为它们生活在地球上生命刚才开始时候时代：超出30亿年前化石产地；南非大小：显微这些微小杆状生物是最早类似细菌生命形式之一。原细菌（Eobacterium）第36页地球历史和宏进化名称含义：以化石产地加拿大安大略省卡卡贝卡瀑布命名时代：20亿年前化石产地：加拿大大小：长度小于1毫米百分之一微小海洋生物，形状看起来像一把伞，末端像一个球棒。卡卡贝卡虫（Kakabekia）第37页地球历史和宏进化名称含义：“水肿头”，因为它头部外表膨大时代：536亿年至518亿年前化石产地：欧洲、亚洲、北美洲大小：体长15厘米这种三叶虫很常见，比同时代其它三叶虫体形更宽。奇异虫（Hydrocephalus）第38页地球历史和宏进化名称含义：科迪姆奇迹,以捷克地质学家奥代隆科迪姆名字命名时代：57亿年至536亿年前化石产地：捷克共和国大小：体长15厘米可能是迄今所发觉节肢动物最古老组员节肢动物包含现生螃蟹和许多其它带壳海洋动物，还包含昆虫、蜘蛛、蜈蚣、蝎子和千足虫。科氏惊异虫（Kodymirus）第39页地球历史和宏进化19一天，年轻德国科学家魏格纳躺在病床上，目光恰好落在墙上一幅世界地图上。“奇怪！大西洋两岸大陆轮廓凹凸，为何竟如此吻合？”他脑海里再也平静不下来：非洲大陆和南美洲大陆以前会不会是连在一起，也就是说他们之间原来并没有大西洋，只是以后因为受到某种力作用才破裂分离，大陆会不会是漂移？以后，魏格纳经过调查研究，从古生物化石、地层结构等方面找到了一些大西洋两岸相同或相吻合证据。对此，魏格纳作了一个简单比喻：这就好比一张被撕破报纸，不但能把它拼合起来，而且拼合后印刷文字和行列也恰好吻合。大陆漂移和宏进化魏格纳（1880-1930）故事第40页地球历史和宏进化19，魏格纳正式提出了“大陆漂移假说”。在当初，他假说被认为是荒谬。因为在这以前，人们一直认为七大洲、四大洋是固定不变。大陆漂移学说提出后受到了来自主流地质学家和地球物理学家强烈反对，在魏格纳生前没有得到广泛接收。1930年魏格纳在格陵兰一次科学考查中遇难。为了深入寻找大陆漂移证据，魏格纳只身前往北极地域格陵兰岛探险考查，在他50岁生日那一天，不幸遇难。值得告慰是，他大陆漂移假说，现在已被大多数人所接收。这一伟大科学假说，以及由此而发展起来板块学说，使人类重新认识了地球。大陆漂移学说第41页地球历史和宏进化远古时代（2.5亿年前）地球聚集一块庞大陆地“泛大陆”，被称为“泛海洋”水域包围，大约于1.8亿年以前“泛大陆”开始破裂，在到距今约二三百万年以前，漂移大陆形成现在七大洲和四大洋基当地貌。原始证据：将大西洋两岸非洲和南美洲拼在一起时，两岸大陆边缘十分吻合。大陆漂移学说第42页地球历史和宏进化北美和欧洲正以每年2cm速度相互分开。许多主要地学过程，如造山运动、火山活动、地震等都是在板块交界处发生。大陆漂移第43页地球历史和宏进化 现在大陆都是连在地壳上板块，板块则漂浮在其下面炽热地幔上。夏威夷岛与美洲大陆之间则以每年5.1cm速度在靠近大西洋东西两岸漂离速度是每年1.5cm澳大利亚与北美大陆距离每年扩大1cm 大陆漂移外核2900km5100km6378km地幔地壳第44页 地球历史和宏进化生物所以聚集并产生猛烈竞争；海岸线总长度降低，海平面降低，浅海中生物失去栖息地；内陆面积大大增加，干燥、恶劣气候使很多陆生生物受尽煎熬；许多生物灭绝（二叠纪灭绝），幸存者分支进化而多样化。新生代中生代古生代北美北美欧洲大陆欧洲大陆南美南美非洲非洲印度印度南极南极澳大利亚澳大利亚劳亚古陆劳亚古陆冈瓦纳古陆冈瓦纳古陆泛大陆泛大陆大陆漂移对生命影响两个时期1、古生代末期（2.5亿年前）板块运动使全部大陆块聚集成泛大陆（Pangaea）第45页地球历史和宏进化每块大陆都成为独立生物进化区域，不一样地理区域生物开始多样化。大陆分离模式解答了许多问题，包含：-相距遥远大陆有着相同化石（相连大陆分离）如：加纳和巴西有相同中生代爬行类化石 -气候环境相同大陆有着不一样动植物区系（大陆分离后独自进化）如：澳大利亚动植物区系独特征大陆漂移对生命影响两个时期2、中生代（中生代（1.81.8亿年前）亿年前）泛大陆慢慢分裂开来，形成七大洲第46页地球历史和宏进化生物集群灭绝（又称生物大灭绝）当前多数学者认为，在过去6亿年内，发生了6次生物大灭绝，其物种灭绝速率是平均灭绝速率6倍左右。生物多样性暴发 每次生物大灭绝之后，总会出现一些幸存生物种类多样化。如白垩纪末期恐龙灭绝后，哺乳动物种类暴发 美国科学家研究结果表明：自工业化以来，现在地球上物种灭绝速率是历史上平均自然灭绝速率100-1000倍。集群绝灭和生物多样性暴发第47页地球历史和宏进化化石统计揭示：较长相对稳定时期被短暂间隔时期所打断，在间隔时期物种组成转换规模巨大，包含集群灭绝和生物多样性暴发。6500万年前白垩纪末白垩纪末，包含恐龙，半数以上海生动物和许多陆生动植物都灭绝了（白垩纪灭绝白垩纪灭绝）。-陨石或小行星撞击地球 -印度化石统计表明：白垩纪末期大规模火山向大气释放尘埃，遮住阳光，气候变冷。集群绝灭和生物多样性暴发第48页地球历史和宏进化是一个位在墨西哥尤卡坦半岛希克苏鲁伯城市附近撞击陨石坑，埋藏在地表之下。陨石坑整体略呈椭圆形，平均直径约有180公里，是地球表面最大型撞击地形之一。在70年代晚期，地质学家Glen Penfield在尤卡坦半岛从事石油探勘工作时，发个这个陨石坑地形。能够证实希克苏鲁伯陨石坑是由撞击事件造成。从岩石同位素研究得知，希克苏鲁伯陨石坑年代约为6,500万年前。因为该陨石坑规模与年代，希克苏鲁伯陨石坑常被认为是造成恐龙等生物灭绝成因。近年来，另有多重撞击理论，认为当初有许多颗陨石在短时间内撞击地球，而希克苏鲁伯陨石坑仅是其中一颗。希克苏鲁伯陨石坑（Chicxulub crater）第49页地球历史和宏进化墨西哥希克苏鲁伯陨石坑墨西哥希克苏鲁伯陨石坑第50页地球历史和宏进化美国哥伦比亚大学及纽约州立大学科学家合作分析认为，6500万年前，一颗直径达170公里陨石撞击尤卡坦半岛，从而造成地球一次巨大灾难：-空气中充满了二氧化碳；-地球臭氧层遭到破坏；-陆地大火蔓延，巨大海啸风暴席卷大陆，整个地球还经历了一场酸雨洗礼。酸雨过后，当初地球上包含恐龙在内三分之二动物物种消亡。墨西哥墨西哥尤卡坦半岛尤卡坦半岛希克苏鲁伯陨石坑希克苏鲁伯陨石坑第51页地球历史和宏进化在两亿多年前中生代，大量爬行动物在陆地上生活，所以中生代又被称为“爬行动物时代”。那时地球气候温暖，遍地都是茂密森林，爬行动物有足够食物，逐步繁盛起来，种类越来越多。中生代 爬行动物时代恐龙时代第52页地球历史和宏进化恐龙在地球上统治了几千万年时间，但不知什么原因，它们在6500万年前很短一段时间内突然灭绝了，今天人们看到只是那时留下大批恐龙化石。恐龙灭绝恐龙化石第53页地球历史和宏进化酸雨说 白垩纪末期可能下过强烈酸雨，使土壤中包含锶在内微量元素被溶解，恐龙经过饮水和食物直接或间接地摄入锶，出现急性或慢性中毒，最终一批批死掉了。地磁改变说 当代生物学证实，一些生物死亡与磁场相关。对磁场比较敏感生物，在地球磁场发生改变时候，都可能造成灭绝。由此推论，恐龙灭绝可能与地球磁场改变相关。被子植物中毒说 恐龙年代末期，地球上裸子植物逐步消亡，取而代之是大量被子植物，这些植物中含有裸子植物中所没有毒素，形体巨大恐龙食量奇大，大量摄入被子植物造成体内毒素积累过多，终于被毒死了。恐龙灭绝原因其它假说第54页地球历史和宏进化气候变迁说 6500万年前，地球气候陡然改变，气温大幅下降，造成大气含氧量下降，令恐龙无法生存。也有些人认为，恐龙是冷血动物，身上没有毛或保暖器官，无法适应地球气温下降，都被冻死了。大陆漂移说 地质学研究证实，在恐龙生存年代地球大陆只有唯一一块，即“泛古陆”。因为地壳改变，这块大陆在侏罗纪发生较大分裂和漂移现象，最终造成环境和气候改变，恐龙所以而灭绝。物种斗争说 恐龙年代末期，最初小型哺乳类动物出现了，这些动物属啮齿类食肉动物，可能以恐龙蛋为食。因为这种小型动物缺乏天敌，越来越多，最终吃光了恐龙蛋。恐龙灭绝原因其它假说第55页地球历史和宏进化生物大灭绝示意图中国古生物学家证实，中国古生物学家证实，是气候突变造成了是气候突变造成了奥陶纪生物大灭绝奥陶纪生物大灭绝研究最多研究最多第56页地球历史和宏进化第一次，在距今第一次，在距今4.44.4亿年前亿年前奥陶纪奥陶纪末期，是地球史上第三大物种灭绝事件，末期，是地球史上第三大物种灭绝事件，约约85%85%物种灭亡。物种灭亡。古生物学家认为这次物种灭绝是由全球气候变冷造成。在大约4.4亿年前，现在撒哈拉所在陆地曾经位于南极，当陆地聚集在极点附近时，轻易造成厚厚积冰-奥陶纪正是这种情形。大片冰川使洋流和大气环流变冷，整个地球温度下降了，冰川锁住了水，海平面也降低了，原先丰富沿海生物圈被破坏了，造成了85%物种灭绝。第二次，第二次，在距今约在距今约3.653.65万年前万年前泥盆纪泥盆纪后期，后期，历经两个高峰，中间间隔历经两个高峰，中间间隔100100万年，是地球史上第四大物种灭绝事件，海洋生物遭到重创。万年，是地球史上第四大物种灭绝事件，海洋生物遭到重创。第三次，距今约第三次，距今约2.52.5亿年前亿年前二叠纪二叠纪末期，末期，预计地球上有预计地球上有96%96%物种灭绝，其物种灭绝，其中中90%90%海洋生物和海洋生物和70%70%陆地脊椎动物灭绝，陆地脊椎动物灭绝，是地球史上最大也是最严重物是地球史上最大也是最严重物种灭绝事件。种灭绝事件。这次大灭绝使得占领海洋近 3亿年主要生物从此衰败并消失，让位于新生物种类，生态系统也取得了一次最彻底更新，为恐龙类等爬行类动物进化铺平了道路。科学界普遍认为，这一大灭绝是地球历史从古生代向中生代转折里程碑。其它各次大灭绝所引发海洋生物种类下降幅度都不及其16，也没有使生物演化进程产生如此重大转折。6次集群灭绝第57页地球历史和宏进化第四次，距今1.95亿年前三叠纪末期，预计有76%物种，其中主要是海洋生物在这次灭绝中消失。这一次灾难并没有尤其显著标志，只发觉海平面下降之后又上升了，出现了大面积缺氧海水。第五次，距今6500万年前白垩纪末期，是地球史上第二大生物大灭绝事件，约75%-80%物种灭绝。在五次大灭绝中，这一次大灭绝事件最为著名，因长达14000万年之久恐龙时代在此终止而闻名，海洋中菊石类也一同消失。其最大贡献在于毁灭了地球上处于霸主地位恐龙及其同类，并为哺乳动物及人类最终登场提供了契机。这一次灾难来自于地外空间和火山喷发，在白垩纪末期发生一次或屡次陨星雨造成了全球生态系统瓦解。撞击使大量气体和灰尘进入大气层，以至于阳光不能穿透，全球温度急剧下降，这种黑云遮蔽地球长达多年之久，植物不能从阳光中取得能量，海洋中藻类和成片森林逐步死亡，食物链基础步骤被破坏了，大批动物因饥饿而死，其中就是恐龙。第六次，距今1万年前更新世末期，哺乳动物和鸟类灭绝。在灭绝名单中夏威夷画眉，人类最终一次见到它是前。造成夏威夷画眉灭绝原因是人类对森林过分砍伐破坏了画眉栖息场所，并引进携带传染病蚊子；另外非当地物种带来竞争也是夏威夷画眉绝种一个原因。有种淡水鱼拉丁文名叫潘顿纳多，潘顿纳多鱼栖息沼泽地被改建成稻田后，这种鱼便消失了。当前每小时3个物种灭绝速度，到2050年将四分之一到二分之一物种灭绝 6次集群灭绝第58页地球历史和宏进化地质历史时期生物灭绝历程地质历史时期生物灭绝历程第59页各种多样生物分类生物系统学 对过去及现在生物多样性所进行研究，包含在地质历史上各生物类群出现次序、彼此之间亲缘关系等。包含分类学（taxonomy）生物分类学 按照某个系统理论框架，对现在生物物种进行判定、命名。分类学基础第60页各种多样生物分类双名法双名法 拉丁名 =属名 +物种名（种加词）例：汉字名为马尾松，又名青松、山松、枞松物种 拉丁名为：Pinus massoniana注意事项：（1）属名第一个字母大写 （2）整个拉丁名用斜体给物种命名林奈怎样给物种命名？林奈怎样给物种命名？瑞典植物学家、分类瑞典植物学家、分类学家学家林奈（林奈（1707-1778）第61页各种多样生物分类将物种逐步归并到更大分类阶元（分类类群）中：-第一步是对物种进行双命名法命名，把亲密相关物种归为同一个属(genus)-把相同属归到一个科(family)-依此归到：目(order)纲(class)门(phylum)界(kingdom)域(domain)级系分类法第62页各种多样生物分类把相同种归到一个属（genus）中把相同属归到一个科（family）中把相同科归到一个目（order）中把相同目归到一个纲（class）中把相同纲归到一个门（phyla）中把相同门归到一个界（kingdom）中把相同界归到一个域（domain）中级系分类法第63页各种多样生物分类豹级系分类豹级系分类第64页各种多样生物分类种系发生（phylogeny）：即物种进化史。系统发生树（phylogenetic tree）：系统学家将物种在分类序列中逐层归类，形成系系统发生树统发生树分类学和种系发生种属科豹臭鼬欧洲水獭狗狼豹属鼬属獭属犬属猫科鼬科犬科食肉目第65页各种多样生物分类同源性（homology）起源于共同祖先，伴随亲缘关系越来越远，在外貌及功效上差异越来越大，但都含有基本相同性。如：鲸肢骨、蝙蝠翅膀同功性（analogy）从不一样进化树中进化物种，因为相同适应性，可能含有一些非常相同结构，这种由趋同进化（convergent evolution）所形成相同性成为同功性。如：鸟类和昆虫翅膀同源性与同功性同源性与同功性第66页各种多样生物分类同源性结构同源性与同功性同源性与同功性第67页各种多样生物分类同功性结构：鸟和昆虫翅膀功效相同，但它们是独立进化，而且结构不一样。同源性与同功性同源性与同功性第68页各种多样生物分类同源性同源性 同功性比较示意图同功性比较示意图第69页各种多样生物分类比较生物体基因及其产物DNADNA序列和其编码蛋白质氨基酸序列 两个物种DNA及氨基酸序列越相同，即同源性越高，它们从共同祖先分支得越晚。当代分子生物学研究表明，在编码功效基因DNA序列方面，黑猩猩与人相同之处可达99.4%。人类与黑猩猩在进化路线上分开大约在500万年前。分子生物学是系统学工具分子生物学是系统学工具第70页各种多样生物分类分子系统学为验证物种种系发生假说提供了新方法-分子数据与其它追踪种系方法一致，如解剖同源性评价、化石分析。-保留很好化石，能够直接提取DNA进行分析。分子生物学是系统学工具分子生物学是系统学工具蒂罗尔冰人，史前人类DNA起源（5300前）第71页各种多样生物分类分子生物学结累计算机技术，产生了分支分支系统分析系统分析(cladistic analysis)分支分析是对进化支(clade)科学探索 进化支进化支是指包含祖先及其全部后代在进化树上明确分支(distinctive branch)分支系统学革命分支系统学革命妊娠期长妊 娠毛、乳腺脊 柱脊 柱毛、乳腺妊 娠妊娠期长组外（爬行类）组内（哺乳类）分类单位原始特征衍生特征第72页各种多样生物分类是修正传统“系统发生树”新方法。对进化支（clade）科学探索，研究对象是“进化支”（生命树一个明确分支，包含祖先及其全部后代）。经过比较原始特征、衍生特征，以确定组内种系发生中分支点次序，由此确定物种之间亲缘关系。分支分析分支分析第73页各种多样生物分类严格应用分支分析分支分析有时会产生与传统分类学传统分类学相矛盾系统发生树。系统发生树。-生物学家普通将鸟类鸟类和爬行类爬行类放在脊椎动物脊椎动物两两个纲。个纲。-分支分析分支分析结果却显示鳄鳄鱼类与鸟类鱼类与鸟类比与蜥蜴类蜥蜴类和蛇类和蛇类亲缘关系更近！分支分析分支分析共同祖先蜥蜴蛇鳄鱼鸟第74页各种多样生物分类系统树生物分界：进展中工作第75页各种多样生物分类1969年美国Whittaker提出依据生物细胞结构特征和能量利用方式基本差异将全部生物分为五界。五界系统原核生物界Monera原生生物界Protista植物界Plantae真菌界Fungi动物界Animalia最早生物第76页各种多样生物分类动物界(Animalia)超出30个大小不一门，主要有8个主要门植物界(Plantae)苔蘚植物(Bryophyta)、蕨類植物(Pteridophyta)、裸子植物(Gymnospermae)、被子植物(Angiospermae)真菌界(Fungi)依靠分解其它生物残留物和吸收小分子有机物生存。原生生物界(Protista)既非植物/真菌，又非动物真核生物，如变形虫、海藻等。原核生物界(Monera)细菌、古细菌、蓝藻、放线菌、支原体、衣原体、立克次体等五界分类方案第77页各种多样生物分类上世纪末，基于分子生物学和分支分析而提出三域系统包含：细菌域、古细菌域和真核生物域分子生物学和细胞学证据表明，细菌和古细菌在生命史很早期就分开，古细菌比细菌更靠近真核生物。三域系统三域系统(three-domain system)细菌域古细菌域真核生物域最早生物第78页和进化联络对于进化争论 -科学过程：理论和学说 -分类方案：三域和五界 -进化节奏：渐进论和点断平衡说争论促进了进化学说完善 -不能因为争论而否定进化论观点，甚至回到神创论去 -进化论把物种多样性归功于自然原因而非超自然力，给予了生物学一个完满科学基础。只是一个学说？第79页小 结掌握掌握：宏进化、物种形成模式、什么是物种、物种形成机制、生物革新进化、联适应、幼体发育、系统学、分类学、同源性与同功性、级系分类法、种系发生与系统发生树、分支系统分析熟悉熟悉：物种形成节奏、放射分析年代测定法、地质年代表、大陆漂移和宏进化、集群灭绝和生物多样性暴发、双名法、分子生物学是系统学工具、生物五界系统和三域系统了解：进化论与生命多样性关系，对进化争论 第80页思索题概念：宏进化，物种，联适应，幼体发育，系统学，分类学，双名法，同源性，同功性，分支系统分析，种系发生宏进化研究重点是什么？物种形成模式？物种间生殖屏障有哪些？物种形成机制是什么？物种形成节奏是什么？生物革新进化包含哪两大部分？怎样用放射分析年代测定法估算化石年纪？泛大陆何时形成？对生命有何影响？哪两次集群性大灭绝对地球生命影响最大？分别发生在何时？级系分类法包含哪8个等级？生物分类五界、三域各包含哪些？第81页
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