生物地理学省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第八章第八章 生物地理学生物地理学生物地理学生物地理学是硕士物分布科学，它试图说明物种和种以上分类群为何是现在这么分布，以及生物群组成为何各个区域不一样。第1页o生物地理学和生态学和地质学有亲密关系，了解物种分布种种模式需要相关气候、地理和物种分布历史改变知识。例子：美洲五大湖经圣劳伦斯河流入大西洋，不过其鱼类组成和密西西比河类似，提醒很快前地质年代，五大湖水也是流入墨西哥湾。第2页o生物地理学对科学进化论建立起到决定性作用。例子：达尔文在观察到加拉帕戈斯群岛上相同鸟类和龟类分布、南美哺乳类化石和现生物种相同以及差异后，促使其相信物种进化真实性。第3页o对生物地理分布研究，大致能够分为历史生物地理学和生态生物地理学两部分。有时二者是矛盾：历史生物地理学家关心是过去事件影响（如大陆飘移），生态生物地理学家关心是现在起作用各种原因（种间作用、生境分布等）。第4页差异在于各自强调方面不一样：历史事件能够解释为何一些类群存在于某一大地理区域，而不是另一些类群；生态原因能够解释它们局部分布。多数情况下，历史和生态过程都能加深人们对生物分布形式了解。第5页第一节第一节 种系分析主要性种系分析主要性o历史生物地理学 是完全依靠于种系发生准确分类学。除了认为各组员真正组成了一个单源群（monophyletic group）之外，还没有能够说明分类群分布论点。例1：婆罗洲拟毒蜥（Lanthanotus），曾认为和中美洲毒蜥（Heloderma）关系亲密，以后发觉其和东半球热带巨蜥（Varanidae）亲缘关系较近。第6页HelodermaLanthanotusKomodo dragonVaranidae第7页例2：大陆漂移假说和平胸鸟类分布非洲：非洲鸵鸟科Struthionidae美洲：美洲鸵鸟科 Rheidae、共鸟共鸟科Tinamidae澳洲：鴯鹋科Dromaiidae、鹤鸵科Casuariidae第8页非洲鸵鸟非洲鸵鸟美洲鸵鸟美洲鸵鸟鴯鹋鴯鹋第9页Alfred Wegener(1880-1930)第10页然而，有些鸟类学家是反对这种解释，宣称这些鸟类是来自不一样祖先经过独立趋同，并在原地独立进化而来不过形态学和DNA杂交证据表明平胸鸟类确实是单系发生（Cracraft，1974；Sibley and Ahlquist 1981），因而大陆漂移学说是占优势。第11页第二节第二节 地理分布区地理分布区尽管少数物种分布实际上是世界性，但每个物种在不一样程度上都局限在一定地理范围。多数高等分类群是地域性，仅局限于特殊地理区域内。特有性（Endemism）水平取决于生物分类等级。例：森莺科（Parulidae）：新大陆 森莺属（Vermivora）：北美、中美 黑眼纹虫森莺：美国东部少数地域第12页o早期生物地理学家，如华莱士，发觉许多特殊分类群大致上都有相同分布。例：墨西哥以南南美、中美地域，存在贫齿类、蜂鸟、阔鼻猴类、各科粘鱼等类群，将其划成一个独立生物地理界新热带界注意：界（realm）划分不一定与各大洲界限相对应，而是往往以大障碍来划分，如撒哈拉大沙漠。第13页o华莱士动物地理区系：o古北界 Palearctico埃塞俄比亚界 Ethiopiano东洋界 Orientalo澳洲界 Australiao新北界 Nearctico新热带界 Neotropical第14页在各大界之内，障碍物经常是物种群居体之间界限。植物地理学和生态学学者们曾主动地将植物区系（Flora）分为不一样生物群落（Biomes），如：北方阔叶林和北方针叶林，它们在北美洲北部相遇，它们之中拥有不一样动物类群。第15页在早期描述性著作所展示一个主要事实是，即使生境中一个特殊类型可能在世界上几个广泛地方存在，不过这种生境中物种，与其它地域相同生境中物种相比，它们与不一样生境中相邻物种关系更近。例1：地中海式气候地域林木发展出灌木丛和抗火植被，在加利福尼亚、智利海岸、地中海地域、南澳大利亚、南非都有分布，然而却由分类上不一样植物区系组成。第16页例2：跳跃啮齿类北美沙漠：袋鼠（颊囊鼠科Heteromyidae）中亚地域：袋跳鼠Jerboas（跳鼠科Dipodidae）澳大利亚：跳小鼠Hopping mice（鼠科Muridae）上述跳跃类啮齿类都与同一区域内占有不一样生境非跳跃啮齿类相关。第17页几个对高等分类群主要地理分布模式早已描述出来。o很多分类群基本或者完全分布于一个洲或者一个生物地理区（如：凤梨科Bromelidaceae主要在新热带界）。o一些物种是世界性分布，如石龙子（石龙子科Scincidae）和鸽类（鸠鸽科Columbidae）。第18页少数高等类群仅仅是狭小地域特有种，如喙头目（Rhynchocephalia）楔齿蜥（Sphenodon punctatus），新西兰岛；短尾鴗 todys（Todidae），分布加勒比诸岛。第19页o分布类型o不连续分布（disjunct distribution）：存在于广泛地域分类群。经典不连续分布表现为每一个地域都有不一样种、属。很多不连续分布遵照着几个类型中一个。如杜鹃、咬鹃、鹦鹉分布在热带附近；有袋动物，南美洲、澳洲；南美侧颈龟（Podocnemis），分布在南美和马达加斯加。第20页第21页另一个普通不连续分布是仅在东亚东部和北美分布:如鳄【扬子鳄（Alligator sinensis）、密西西比鳄（A.mississippiensis）】臭菘（Symplocarpus foetidus）、北美鹅掌楸（Liriodendron tulipifera）。第22页l横生分布（amphitropical distribution）横生分布在动物内比较少见，不过在植物中比较普遍，在赤道两侧存在着同属甚至是同种植物。第23页l一些特殊分布，独有或者共有几个分类群仙人掌：美洲独有，马达加斯加存在貘：美洲热带地域：Tapirus terrestris 和马来西亚（T.indicus）骆驼科 Camelidae：是亚洲（骆驼）和南美洲（羊驼）所含有动物。第24页第25页Tapirus indicus Tapirus terrestris第26页美洲鬣蜥科（Iguanidae）在北美和南美居多，不过在马达加斯加、斐济、汤加都有分布；蟒蛇（boas）在南美洲和中美洲、马达加斯加、波利尼西亚也有类似分布这种分布型式是怎样发生呢？第27页第三节第三节 地理分布原因地理分布原因o对分类群分布一个可能解释是，这个类群从它最初分支进化地域经过分散而到达现在这么分布。例：蚁鸟科（Formicariidae）在南美洲和中美洲分布 第28页 o不过，当一个类群发生在隔离物一边或者呈另外不连续分布，就有可能有两种解释。例：南半球平胸鸟类，可能：（1）从一个起源中心（非洲）分散到各个大陆；扩散扩散（2）也能够解释为先前连续分布被一些外在原因断裂为当前这么分布。离散假说离散假说（hypothesis of vicariance）。第29页 离散原因：（1）中间群体灭绝而引发（灰喜鹊）（2）由一块陆块或者水体一分为二而形成（如巴拿马地峡）结果：一个连续分布生物群就被分开独立进化了。不论扩散还是离散这两种情况都是真实存在。第30页o一、扩散（Dispersal）o第一个支持大陆漂移证据由德国气象学家魏格纳（Alfred Wegener）于19提出。o上世纪60年代板块结构（Plate tectonics）证据和机理提出来之后，大陆漂移学说才被地质学家接收。第31页第32页在早期认识中，多数学者认为大陆是固定，因而采取扩散来解释生物间断分布。于是经常经过认为（有时候是虚构）有狭窄陆桥来连接各大陆（在一些研究中确实是陆桥在起作用）。尽管板块结构解释了一些类群分布，不过扩散一样也说明了另一些类群分布。第33页Bering Land Bridge 第34页第35页o扩散路径生物随种类不一样。扩散到遥远地域能力也不一样鸟类：南北极之间迁徙（北极燕鸥）兽类：如蝙蝠、鲸类第36页不一样物种有不一样路径：带壳原生动物、轮虫、真菌孢子、昆虫经过风传输；植物种子经过水、鸟类消化道、羽毛或兽皮；淡水蜗牛卵经过鸟足传输；陆地植物种子、小陆地动物（蜗牛、蚯蚓、蜥蜴）可利用随机通道（浮木等）第37页生物地理分布常与它们扩散能力一致。例：1 蝙蝠是夏威夷、新西兰唯一土著哺乳类。2 海岛上缺乏蛙类、蝾螈扩散能力是影响可能发觉新群体很多原因中唯一原因。扩散个体在抵达地生存下来后却不能繁殖。所以雌雄同株植物和能够进行孤雌生殖动物往往是移殖物种最普通特点。第38页二、离散（二、离散（Vicariance）o经过中间群体灭绝能产生断开分布，普通是因为环境改变。例1：适应北方严寒物种，更新世冰期中分布区域比现在纬度、海拔更低地方。冰期退去后，仅仅分布在北方，在南方仅仅分布在山顶上。（麝牛、猛犸、冰岛蓼）第39页例2：沙漠鳉鱼（Cyprinodon）冰川期间，湖泊被当前北美西北部沙漠所覆盖。沙漠鳉鱼和其它水生生物曾一度广泛分布在当前死谷地域，当前它们仅仅分布在隔离温泉中。第40页在陆上分布改变已产生许多离散类型o在海洋中也含有类似情况：例：上新世之前，中美洲仅仅由一串海岛组成。上新世以后，巴拿马地峡升起，加勒比海洋生物从太平洋隔离出来，向不一样种或亚种演化。第41页o陆块板块结构运动当然主要，不过很显然它只能解释陆块分离时已经存在物种分布。如：中生代冈瓦纳大陆分裂，能解释1 平胸鸟类在美洲、澳洲、非洲分布；2 在南美洲和澳洲有袋祖种分布；不过不能解释象科（Elephantidae）和骆驼科演化。第42页Elephant evolution第43页象科起源于上新世非洲，然后遍布欧亚，经过连接西伯利亚和北美白令陆桥抵达北美。西伯利亚具晚新生代化石（猛犸）。Multiplex amplification of the mammoth mitochondrial genome and the evolution of ElephantidaeNature 439,724-727(9 February)第44页骆驼科于始新世起源于北美，到更新世已经经过白令陆桥散布欧亚大陆（形成两个物种：单峰驼和双峰驼），又经过巴拿马地峡向南分布到南美（小羊驼）。以后除了亚洲、北非和南美以外，其它地域骆驼类全部趋于绝灭。第45页第46页第47页Happy new year!To everybody:第48页