八群体进化物种与行为.pptx

1什么是物种（什么是物种（species）？）？物种是如何形成的？物种是如何形成的？进化如何导致生物多样性进化如何导致生物多样性？第1页/共82页2进化生物学核心问题之一进化生物学核心问题之一:“最美丽的、最奇异的、无限多的生物类型是如何最美丽的、最奇异的、无限多的生物类型是如何从最简单的类型产生出来的？从最简单的类型产生出来的？”(达尔文达尔文)应用进化理论才能认识物种、认识生物的多样性：应用进化理论才能认识物种、认识生物的多样性：认识生命的多样性是从认识物种开始的认识生命的多样性是从认识物种开始的物种是进化的，是在进化的过程中形成的物种是进化的，是在进化的过程中形成的第2页/共82页3一、物种一、物种（一）物种的概念（一）物种的概念 物种是生命存在的主要形式，体现了生物界统一性中的多样物种是生命存在的主要形式，体现了生物界统一性中的多样性，连续性中的不连续性，不稳定中的相对稳定。性，连续性中的不连续性，不稳定中的相对稳定。连续：连续：细胞构成、遗传密码、代谢途径的相似。细胞构成、遗传密码、代谢途径的相似。不连续：不连续：直观上的可区分、不同形式的生殖隔离、直观上的可区分、不同形式的生殖隔离、遗传上的相对独立。遗传上的相对独立。物种既是进化的单位，又是生态系统中的功能单位。物种既是进化的单位，又是生态系统中的功能单位。第3页/共82页4不同时期、不同学科学者的物种概念不同时期、不同学科学者的物种概念非时向的物种概念：非时向的物种概念：不考虑时间因素的物种概念不考虑时间因素的物种概念时向种概念：时向种概念：考虑时间向度，分为考虑时间向度，分为时间种和分支种时间种和分支种 时间种时间种：指一个物种在其生存时间内所包含的所有生指一个物种在其生存时间内所包含的所有生物个体。当一个物种随着时间而进化改变，其后裔表物个体。当一个物种随着时间而进化改变，其后裔表现型进化达到可以明显区别于祖先时，就可以归属为现型进化达到可以明显区别于祖先时，就可以归属为一个新的时间种。一个新的时间种。第4页/共82页5（二）物种的标准（二）物种的标准 1 1、形态学标准：、形态学标准：形态模形态模“typetype”2 2、遗传学标准：、遗传学标准：根据遗传学理论来认识物种，物种被定根据遗传学理论来认识物种，物种被定义为互交繁殖的群体，共有一个基因库。义为互交繁殖的群体，共有一个基因库。“生殖种生殖种”、“生物学种生物学种”遗传学标准面临的矛盾和问题：遗传学标准面临的矛盾和问题：（1 1）应用有局限性）应用有局限性（2 2）对无性生殖的生物不适用）对无性生殖的生物不适用 （3 3）生殖隔离并非区分物种的决定性指标：形态上差）生殖隔离并非区分物种的决定性指标：形态上差异很大，完全异地分布的某些群体，尽管它们之间的杂异很大，完全异地分布的某些群体，尽管它们之间的杂种完全可育，仍将它们分为不同的物种。种完全可育，仍将它们分为不同的物种。第5页/共82页63 3、生态学标准、生态学标准:以物种占有的生态位为标准以物种占有的生态位为标准 生态位：生物在生态系统中的地位和作用生态位：生物在生态系统中的地位和作用u 新的生态位的形成，意味着种的分化和新种的形成新的生态位的形成，意味着种的分化和新种的形成u 每个物种在生态系统中都处于其所能达到的最佳适应状态，就每个物种在生态系统中都处于其所能达到的最佳适应状态，就象适应场上占据一个适应峰象适应场上占据一个适应峰 适应场适应场图解图解4 4、生物地理学标准、生物地理学标准:以物种的地理分布作为区分物种的标准以物种的地理分布作为区分物种的标准第6页/共82页7（三）现代物种的定义（三）现代物种的定义物种：物种：由种群所组成的生殖单元（和其它单元在生殖上隔离由种群所组成的生殖单元（和其它单元在生殖上隔离着），它在自然界占有一定的生境地位，在宗线谱上代表着着），它在自然界占有一定的生境地位，在宗线谱上代表着一定的分支。一定的分支。物种的定义包括四个方面：物种的定义包括四个方面：种群组成种群组成1生殖隔离生殖隔离2生态地位生态地位3宗谱分支宗谱分支4第7页/共82页8（四）物种的结构（四）物种的结构种内差异种内差异种间差异种间差异生物间的差异生物间的差异连续的连续的间断的间断的、个体、个体、种群：、种群：物种的基本结构单元物种的基本结构单元、亚种、亚种l亚种亚种是种内个体在地理和生态上充分隔离之后所形成的群体，它有是种内个体在地理和生态上充分隔离之后所形成的群体，它有一定的形态生理、遗传特征，特别有不同的地理分布和生态环境，所一定的形态生理、遗传特征，特别有不同的地理分布和生态环境，所以也称以也称“地理亚种地理亚种”。这一概念多用于动物分类，在植物上比较少用。这一概念多用于动物分类，在植物上比较少用。l根据物种有无亚种，可分为根据物种有无亚种，可分为多型种多型种和和单型种单型种第8页/共82页9u 变种：变种：与亚种同属于种以下的分类单位，变种与原种相比与亚种同属于种以下的分类单位，变种与原种相比具有形态生理、遗传特征上的差异。但在分布上，同种的两个具有形态生理、遗传特征上的差异。但在分布上，同种的两个变种在地理上可能重叠。变种有时也指未弄清地理分布的亚种，变种在地理上可能重叠。变种有时也指未弄清地理分布的亚种，有时也指栽培品种，有时还指介于两个亚种之间的类型。有时也指栽培品种，有时还指介于两个亚种之间的类型。u在亚种和种之间，有的还存在隐种（在亚种和种之间，有的还存在隐种（cryptic speciescryptic species）。）。u隐种：隐种：又称为姊妹种（又称为姊妹种（sibling speciessibling species）,相互间在外部形相互间在外部形态上极为相似，但相互间又有完善的生殖隔离态上极为相似，但相互间又有完善的生殖隔离。第9页/共82页10遗传距离与物种结构遗传距离与物种结构u现代遗传学对物种结构中的各种等级单元，在遗传上距离现代遗传学对物种结构中的各种等级单元，在遗传上距离进行了定量的测定。进行了定量的测定。u对昆虫、甲壳类、鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类很多蛋对昆虫、甲壳类、鱼类、两栖类、爬行类和哺乳类很多蛋白质的比较研究发现，当两个个体、两个群体、两个亚种和白质的比较研究发现，当两个个体、两个群体、两个亚种和两个物种进行比较时，遗传差别增加的尺度是有规律性地逐两个物种进行比较时，遗传差别增加的尺度是有规律性地逐渐加大。渐加大。第10页/共82页11（一）物种形成的三个主要环节（一）物种形成的三个主要环节1 1、可遗传的变异可遗传的变异是物种形成的原始材料是物种形成的原始材料2 2、选择选择影响物种形成的方向影响物种形成的方向3 3、隔离隔离是物种形成的重要条件是物种形成的重要条件隔离隔离导致遗传物质交流的中断，使群体岐化不断加导致遗传物质交流的中断，使群体岐化不断加深，直至新种的形成深，直至新种的形成二、物种的形成二、物种的形成第11页/共82页12（二）隔离的机制（二）隔离的机制隔离：隔离：指自然界中生物间彼此不能自由交配或交配后不能产指自然界中生物间彼此不能自由交配或交配后不能产生正常可育后代的现象。生正常可育后代的现象。以生物和非生物因素划分，可分为以生物和非生物因素划分，可分为生物学生物学和和非生物学隔离非生物学隔离以受精产生合子为指标，可分为以受精产生合子为指标，可分为合子前隔离合子前隔离和和合子后隔离合子后隔离合子前隔离：合子前隔离：多为生态、行为等原因多为生态、行为等原因 合子后隔离：一般为遗传生理等原因合子后隔离：一般为遗传生理等原因第12页/共82页131 1、合子前隔离、合子前隔离地理隔离地理隔离 在物种形成中起着促进性状分歧的作用。在物种形成中起着促进性状分歧的作用。分歧的程度与隔离的时间长短有关，它往分歧的程度与隔离的时间长短有关，它往往是生殖隔离的先决条件。往是生殖隔离的先决条件。东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地东北虎和华南虎分别生活在我国的东北地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地区和华南地区，这两个地区之间的辽阔地带就起到了地理隔离的作用。经过长期的带就起到了地理隔离的作用。经过长期的地理隔离，成为两个不同的虎亚种。地理隔离，成为两个不同的虎亚种。第13页/共82页14生态（生境）隔离生态（生境）隔离 生存在同一地域内的不同生境生存在同一地域内的不同生境的群体所发生的隔离。它只在的群体所发生的隔离。它只在一定程度上表现了地理隔离。一定程度上表现了地理隔离。虱子季节（时间）隔离季节（时间）隔离 这是一种很有效的隔离机制，这是一种很有效的隔离机制，是由于种群交配或开花的发生是由于种群交配或开花的发生在不同的季节而引起的隔离。在不同的季节而引起的隔离。第14页/共82页15机械隔离（形态隔离）机械隔离（形态隔离）指的是指的是生殖器生殖器或者或者花器花器在形态上的差异而造成的隔离。在形态上的差异而造成的隔离。兰科兰科 唇形科唇形科性别隔离性别隔离 不同物种雌雄性别间，相互吸引力不同物种雌雄性别间，相互吸引力微弱或缺乏而造成的隔离。微弱或缺乏而造成的隔离。鲸鱼第15页/共82页16配子或配子体隔离配子或配子体隔离 即一个物种的精子或花粉管不即一个物种的精子或花粉管不能不能被吸引到达卵或胚珠内，能不能被吸引到达卵或胚珠内，或者它在另一个物种的生殖器或者它在另一个物种的生殖器内不容易成活所产生的隔离。内不容易成活所产生的隔离。对于体外受精来说，也意味着对于体外受精来说，也意味着配子彼此不吸引、不亲和产生配子彼此不吸引、不亲和产生的隔离。的隔离。第16页/共82页17杂种不活杂种不活 杂种合子不能成活，或者在适应性上比亲本差。杂种合子不能成活，或者在适应性上比亲本差。杂种不育杂种不育 指指F1代杂种虽然能够生存，但不能产生具有正常有功代杂种虽然能够生存，但不能产生具有正常有功能的性细胞。能的性细胞。杂种败育杂种败育 子二代或者回交杂种的全部或者部分不能存活或者适子二代或者回交杂种的全部或者部分不能存活或者适应性低劣，是生殖隔离的最后一道屏障。应性低劣，是生殖隔离的最后一道屏障。2 2、合子后隔离、合子后隔离隔离使各个种群各有较强的遗传稳定性，以保证在隔离使各个种群各有较强的遗传稳定性，以保证在自然选择下各自按着与环境相适应的方向发展自然选择下各自按着与环境相适应的方向发展第17页/共82页18（三）物种形成的方式（三）物种形成的方式 物种的形成标志着群体间生殖、变异的连续性出现间断。物种的形成标志着群体间生殖、变异的连续性出现间断。渐进的物种形成方式：渐进的物种形成方式：一般是由环境因素引起不同群体间一般是由环境因素引起不同群体间基因交流的中断，通过若干中间阶段，最后达到种群间完基因交流的中断，通过若干中间阶段，最后达到种群间完全的生殖隔离和新种的形成。全的生殖隔离和新种的形成。骤变式物种形成方式（量子物种形成）：骤变式物种形成方式（量子物种形成）：种群内部分个体种群内部分个体由于遗传因素或随机因素（基因突变或遗传漂变）相对快由于遗传因素或随机因素（基因突变或遗传漂变）相对快速地获得生殖隔离，并形成新种。速地获得生殖隔离，并形成新种。第18页/共82页191 1、渐进的物种形成、渐进的物种形成 物种形成的方式是缓慢的，同时具备较为完整的中间过物种形成的方式是缓慢的，同时具备较为完整的中间过程。达尔文认为，这是物种形成的主要方式。程。达尔文认为，这是物种形成的主要方式。几种不同的渐进演化途径几种不同的渐进演化途径根据地理特性：根据地理特性：异地种的形成、邻地种的形成和同地物种的形成异地种的形成、邻地种的形成和同地物种的形成根据时间向度：根据时间向度：继承式和分化式物种的形成继承式和分化式物种的形成第19页/共82页20异地种的形成、邻地种的形成和同地物种的形成异地种的形成、邻地种的形成和同地物种的形成异地种的形成：异地种的形成：分布区不重叠的种形成。分布区不重叠的种形成。广布种广布种 地理族（亚种）地理族（亚种）生殖隔离生殖隔离 达尔文地雀邻地种的形成邻地种的形成：种群间有一定程度的基因交流种群间有一定程度的基因交流。同地物种的形成：同地物种的形成：新种与原种没有地理上的隔离。新种与原种没有地理上的隔离。第20页/共82页21继承式和分化式物种的形成继承式和分化式物种的形成继承式物种的形成继承式物种的形成 ：一个一个种在同一种在同一地区逐渐演变成地区逐渐演变成另一个另一个种（种的数种（种的数目不增加）目不增加）分化式物种的形成：分化式物种的形成：一个一个物种在其物种在其分布范围内逐渐演化成分布范围内逐渐演化成两个以上两个以上的的物种。包括地理亚种和生态亚种。物种。包括地理亚种和生态亚种。田螺蛔虫第21页/共82页222 2、骤变式的物种形成、骤变式的物种形成 量子种形成可能通过遗传系统中特殊的遗传机制量子种形成可能通过遗传系统中特殊的遗传机制转座子在同种或异种个体之间的转移转座子在同种或异种个体之间的转移个体发育调控有关基因的突变个体发育调控有关基因的突变杂交、染色体结构变异杂交、染色体结构变异染色体组数目的增加或减少染色体组数目的增加或减少第22页/共82页23人类可以通过人类可以通过远缘杂交远缘杂交、体体细胞杂交、染色体工程、遗细胞杂交、染色体工程、遗传工程传工程和和进化工程进化工程等途径创等途径创造新物种造新物种三、人工控制条件下的物种形成三、人工控制条件下的物种形成第23页/共82页24（一）远缘杂交（一）远缘杂交萝卜甘蓝萝卜甘蓝的实验的实验一开始获得二倍体杂种。由于在减数分裂过程中，这两一开始获得二倍体杂种。由于在减数分裂过程中，这两组染色体之间彼此不能联会，造成不育。组染色体之间彼此不能联会，造成不育。但在但在F2群体中找到了少量自然加倍的异源四倍体。它带群体中找到了少量自然加倍的异源四倍体。它带有有18个萝卜染色体和个萝卜染色体和18个甘蓝染色体，能产生正常配子。个甘蓝染色体，能产生正常配子。因此获得新的物种萝卜甘蓝。因此获得新的物种萝卜甘蓝。我国著名育种学家鲍文奎先生利用小麦和黑麦杂交，我国著名育种学家鲍文奎先生利用小麦和黑麦杂交，获得获得小黑麦小黑麦。第24页/共82页25（二）体细胞杂交（二）体细胞杂交原生质体没有细胞壁，可以进行体细胞融合而获得原生质体没有细胞壁，可以进行体细胞融合而获得体细胞杂种。体细胞杂种。优点：优点：大大扩大了可用于杂交的亲本组合范围。大大扩大了可用于杂交的亲本组合范围。缺点：缺点：远缘不亲和性及科、属、种间杂种细胞的分化等远缘不亲和性及科、属、种间杂种细胞的分化等第25页/共82页26（三）染色体工程（三）染色体工程小麦小麦是全球是全球2020亿人的主要食物来源。亿人的主要食物来源。随着生物技术的发展，研究者不断引入新的优质基因。然随着生物技术的发展，研究者不断引入新的优质基因。然而，其长期自交使其遗传背景十分狭窄。而，其长期自交使其遗传背景十分狭窄。墨西哥国际小麦和玉米改良中心用二粒野生小麦变种和山墨西哥国际小麦和玉米改良中心用二粒野生小麦变种和山羊草的野生变种杂交后，经秋水仙素加倍形成人工合成小羊草的野生变种杂交后，经秋水仙素加倍形成人工合成小麦麦,产量提高产量提高5-40%5-40%。该中心现与英国国家农业植物研究所合作，希望用染色体该中心现与英国国家农业植物研究所合作，希望用染色体工程培育出新性状的小麦。工程培育出新性状的小麦。第26页/共82页27四、物种形成在生物进化中的意义四、物种形成在生物进化中的意义（一）物种形成是生物对不同生存环境适应的结果（一）物种形成是生物对不同生存环境适应的结果（二）物种间的生殖隔离保证了生物类型的稳定性（二）物种间的生殖隔离保证了生物类型的稳定性生物的不连续性使生物对环境的异质性的适应对策，物种生物的不连续性使生物对环境的异质性的适应对策，物种的形成不但表示生物类型的增加，而且它还为新的生物类的形成不但表示生物类型的增加，而且它还为新的生物类型提供新的进化起点。型提供新的进化起点。物种的存在使生物既保持遗传的相对稳定性，又使进化物种的存在使生物既保持遗传的相对稳定性，又使进化不致停止，成为进化的基本途径。不致停止，成为进化的基本途径。第27页/共82页28物种具有可变性以适应环境的变化，但这只是相对的，一个物种具有可变性以适应环境的变化，但这只是相对的，一个物种不能永远适应变化着的环境。物种不能永远适应变化着的环境。当环境变化的速度超出了旧物种的适应能力，旧种的灭绝就当环境变化的速度超出了旧物种的适应能力，旧种的灭绝就会发生，这时新的环境有待新的物种去占领。会发生，这时新的环境有待新的物种去占领。（四）物种是生态系统中的功能单位（四）物种是生态系统中的功能单位 物种是生态系统中物质与能量转移和转换的环节，是维持物种是生态系统中物质与能量转移和转换的环节，是维持 生态系统能流、物流和信息流的关键。生态系统能流、物流和信息流的关键。（三）物种是生物进化的基本单位（三）物种是生物进化的基本单位第28页/共82页29五、行为的进化五、行为的进化在这里主要指的是动物行为：在这里主要指的是动物行为：指动物体感受信息后指动物体感受信息后有规律的有规律的适应性适应性活动。活动。行为是动物利用环境的工具，动物行为是动物利用环境的工具，动物通过行为调节自身和环境的关系。通过行为调节自身和环境的关系。植物也有行为。植物也有行为。行为划分行为划分1234按获得途径按获得途径本能行为本能行为学习行为学习行为按生物学功能按生物学功能觅食行为觅食行为生殖行为生殖行为利他行为利他行为 争斗行为争斗行为第29页/共82页30本能行为：本能行为：先天性行为或定型行为，它是指排除任何可能先天性行为或定型行为，它是指排除任何可能的学习机会，动物在外部环境刺激下，第一次完成的具有的学习机会，动物在外部环境刺激下，第一次完成的具有生物学功能的行为。生物学功能的行为。u本能行为在动物的个体发育本能行为在动物的个体发育过程中不会发生变化，它受基过程中不会发生变化，它受基因编码的控制。因编码的控制。u反射活动就是最简单的本能反射活动就是最简单的本能行为。行为。第30页/共82页31学习行为或后天习得行为：学习行为或后天习得行为：动物个体在成长过程中，通过动物个体在成长过程中，通过生活经验和模仿建立起来的行为活动。生活经验和模仿建立起来的行为活动。很多复杂的行为形式既不纯属于先天性行为，也不全属于很多复杂的行为形式既不纯属于先天性行为，也不全属于后天性，而是先天性行为和后天行为的有机结合。后天性，而是先天性行为和后天行为的有机结合。在种内各个个体之间的表现往往不同。动物越高等，后天在种内各个个体之间的表现往往不同。动物越高等，后天行为也越发达，在它们行为总量中占的比例就越大。行为也越发达，在它们行为总量中占的比例就越大。第31页/共82页32（一）行为进化的基本环节（一）行为进化的基本环节学习行为学习行为本能行为本能行为（先天性行为）（先天性行为）低等学习低等学习行为行为本能本能反射反射趋性趋性高等学习行为高等学习行为第32页/共82页33u趋性趋性：动物对单向环境因素的刺激所产生的定向反应，趋光、：动物对单向环境因素的刺激所产生的定向反应，趋光、热、化、地等，一般是低等动物对环境的适应方式。热、化、地等，一般是低等动物对环境的适应方式。u反射：反射：通过反射弧完成的。通过反射弧完成的。u本能：本能：由两个以上反射弧参与完成的一系列固有程序的复杂由两个以上反射弧参与完成的一系列固有程序的复杂行为，是先天性行为中最高级的行为模式。行为，是先天性行为中最高级的行为模式。第33页/共82页34学习行为学习行为习惯化习惯化经典条件反射经典条件反射操作式条件反射操作式条件反射判断和推理判断和推理悟性学习悟性学习情绪感应情绪感应印记印记游戏游戏模仿模仿第34页/共82页35悟性学习悟性学习是学习行为发展的是学习行为发展的最高形式最高形式，是纯粹用经验来，是纯粹用经验来解决问题的能力，只有少数几种高等动物才具备。解决问题的能力，只有少数几种高等动物才具备。包括：包括：绕道行为：绕道行为：是最简单的悟性学习形式，当动物直接靠近终是最简单的悟性学习形式，当动物直接靠近终点受阻时，便绕道走向终点。点受阻时，便绕道走向终点。原则学习：原则学习：把过去的许多经验综合起来，形成原则，在按把过去的许多经验综合起来，形成原则，在按这个原则去行动。这个原则去行动。符号化过程：符号化过程：是一类最高级的学习行为。是一类最高级的学习行为。第35页/共82页36u行为模式和形态学特征一样，也经历了从简单到复杂、从行为模式和形态学特征一样，也经历了从简单到复杂、从低级到高级的进化过程。低级到高级的进化过程。u行为是适应进化的产物，它直接或间接地受到行为是适应进化的产物，它直接或间接地受到自然选择自然选择的的制约，受一般进化规律的支配。制约，受一般进化规律的支配。在两种行为类型中，本能较为原始，学习行为较为进化。在两种行为类型中，本能较为原始，学习行为较为进化。在两种行为类型中，本能较为原始，学习行为较为进化。在两种行为类型中，本能较为原始，学习行为较为进化。动物越高等，表现出的行为也越高级、越复杂。动物越高等，表现出的行为也越高级、越复杂。第36页/共82页37（二）通讯行为的进化（二）通讯行为的进化通讯通讯：一个个体释放出一种或：一个个体释放出一种或几种刺激信号，并引起信号接几种刺激信号，并引起信号接收者发生行为反应。收者发生行为反应。信号信号：能引起动物发生行为反应：能引起动物发生行为反应的任何符号、姿势和标志等，是的任何符号、姿势和标志等，是信号发送者与信号接收者之间联信号发送者与信号接收者之间联系的桥梁。系的桥梁。第37页/共82页38根据感觉器官，分为根据感觉器官，分为3类：类：u化学化学通讯：味觉、嗅觉通讯：味觉、嗅觉u机械机械通讯：触觉、听觉通讯：触觉、听觉u辐射辐射通讯：视觉通讯：视觉 1 1、通讯的几种方式、通讯的几种方式第38页/共82页39（1 1）视觉通讯）视觉通讯n 视觉信息包括光照度的变化、物体视觉信息包括光照度的变化、物体的移动、图形、颜色和平面偏振光等。的移动、图形、颜色和平面偏振光等。n 视觉信号具有一定的作用距离，总是具有一定的方向性视觉信号具有一定的作用距离，总是具有一定的方向性并可被光感受器官所感受。并可被光感受器官所感受。n视觉通讯的形式是比较广泛的，雄性驯鹿头上硕大的犄视觉通讯的形式是比较广泛的，雄性驯鹿头上硕大的犄角，草原上雄性狮子颈部漂亮的长鬃毛，这些外表特征都角，草原上雄性狮子颈部漂亮的长鬃毛，这些外表特征都是动物向雌性同类发出的视觉信号。青蛙在草丛中呈现碧是动物向雌性同类发出的视觉信号。青蛙在草丛中呈现碧绿的保护色往往是通过散布错误的视觉信息来迷惑天敌或绿的保护色往往是通过散布错误的视觉信息来迷惑天敌或猎物。猎物。第39页/共82页40孔雀开屏：孔雀开屏：动物园里，游客向雄孔雀鼓掌拍手，孔雀听到掌动物园里，游客向雄孔雀鼓掌拍手，孔雀听到掌声会表演开屏。然而，孔雀向人们竖起的美丽羽毛，可能是声会表演开屏。然而，孔雀向人们竖起的美丽羽毛，可能是在向雌孔雀示爱，或者是向同种雄孔雀示威，也许是向人们在向雌孔雀示爱，或者是向同种雄孔雀示威，也许是向人们发出警告。它那五颜六色的羽毛其实就是它展示自己，吓唬发出警告。它那五颜六色的羽毛其实就是它展示自己，吓唬敌人的武器。孔雀是在通过展示尾羽传播某种视觉信息，可敌人的武器。孔雀是在通过展示尾羽传播某种视觉信息，可惜，在场的游客却错误地接受并传递了另一种含义的信息。惜，在场的游客却错误地接受并传递了另一种含义的信息。第40页/共82页41视觉通讯的形式还包括动物的肢体语言：视觉通讯的形式还包括动物的肢体语言：落叶蝶落叶蝶的枯叶拟态，欺骗了鸟类的双眼；的枯叶拟态，欺骗了鸟类的双眼；猎狗猎狗面对对手时，头部前伸、前肢前趴、身体下伏、后肢蹬地、露出牙面对对手时，头部前伸、前肢前趴、身体下伏、后肢蹬地、露出牙齿、两耳竖起以示对对方的威吓；而在主人面前，会俯首贴耳、摇动尾齿、两耳竖起以示对对方的威吓；而在主人面前，会俯首贴耳、摇动尾巴，一副顺从的模样；巴，一副顺从的模样；视觉通讯对于视觉通讯对于人类人类来讲也是最为简单和直接的联系方式。无论是杨贵妃来讲也是最为简单和直接的联系方式。无论是杨贵妃的回眸一笑，还是张翼德的吹胡子瞪眼，恋人之间含情脉脉的对视以及的回眸一笑，还是张翼德的吹胡子瞪眼，恋人之间含情脉脉的对视以及反目成仇的怒视反目成仇的怒视所有这些都体现了视觉通讯的作用。所有这些都体现了视觉通讯的作用。n视觉通讯在动物界十分普遍，具有简单、准确、迅速等优点。但是有很视觉通讯在动物界十分普遍，具有简单、准确、迅速等优点。但是有很多局限性，在自然界仅仅以视觉通讯作为主要通讯手段的动物很少，它多局限性，在自然界仅仅以视觉通讯作为主要通讯手段的动物很少，它们往往以视觉通讯和其他通讯方式共同使用，发送或获取准确的信息。们往往以视觉通讯和其他通讯方式共同使用，发送或获取准确的信息。第41页/共82页42蜜蜂取食的舞蹈蜜蜂取食的舞蹈1、圆圈舞、圆圈舞、2、8字舞蹈字舞蹈（1）平面上的）平面上的8字舞（字舞（2）垂直面上的）垂直面上的8字舞字舞第42页/共82页43（2 2）听觉通讯）听觉通讯声音信号不同于光信号，它可以绕过障声音信号不同于光信号，它可以绕过障碍进行传播，特别适合于森林中的动物碍进行传播，特别适合于森林中的动物之间的通讯。动物的种类不同，对声波之间的通讯。动物的种类不同，对声波的感觉频率也不同。的感觉频率也不同。吼猴吼猴第43页/共82页44一些动物是依靠超声波来进行通讯与捕食，如人们熟悉的编幅和海豚。一些动物是依靠超声波来进行通讯与捕食，如人们熟悉的编幅和海豚。鸟类为吸引异性排斥同性，宣告领地占有的歌声以及警告捕食者来到的鸟类为吸引异性排斥同性，宣告领地占有的歌声以及警告捕食者来到的尖叫声都是听觉通讯。法尖叫声都是听觉通讯。法 、德的动物学家记录下乌鸦的种种叫声。他们、德的动物学家记录下乌鸦的种种叫声。他们巧妙的运用了听觉通讯的原理，开着放音车在村子周围移动，通过播放巧妙的运用了听觉通讯的原理，开着放音车在村子周围移动，通过播放其中一种乌鸦的叫声，解决了该村长期困扰村民的乌鸦问题。其中一种乌鸦的叫声，解决了该村长期困扰村民的乌鸦问题。由于动物的发音机制不同，产生的种种奇妙的声音也大相径庭。哺乳动由于动物的发音机制不同，产生的种种奇妙的声音也大相径庭。哺乳动物依靠喉管，鸟类依靠鸣管，昆虫往往依靠翅膀的振动，而青蛙却依赖物依靠喉管，鸟类依靠鸣管，昆虫往往依靠翅膀的振动，而青蛙却依赖于声囊发声。因为声波可以绕过障碍物传播，发声的频率多样组合又为于声囊发声。因为声波可以绕过障碍物传播，发声的频率多样组合又为各种信息的灵活传递奠定了基础。所以声音的传播不受白天黑夜的限制。各种信息的灵活传递奠定了基础。所以声音的传播不受白天黑夜的限制。然而，声音的传播又具有瞬间性，稍纵即逝。然而，声音的传播又具有瞬间性，稍纵即逝。第44页/共82页45 （3 3）化学通讯）化学通讯动物用于化学通讯的分泌物叫信息素，也动物用于化学通讯的分泌物叫信息素，也称为外激素称为外激素。动物动物通过释放这些化学物质来影响或控制其他动物的行为，有时通过释放这些化学物质来影响或控制其他动物的行为，有时会影响整个动物群体的活动甚至调节整个种群。会影响整个动物群体的活动甚至调节整个种群。“鼠目寸光鼠目寸光”老鼠的视觉能力很低，只能达到老鼠的视觉能力很低，只能达到1212厘米厘米的距离。而老鼠的听觉也仅的距离。而老鼠的听觉也仅7070千赫左右，千赫左右，一张报纸就足以阻碍听觉信号的接收。一张报纸就足以阻碍听觉信号的接收。老鼠的活动环境十分复杂，很容易阻碍老鼠的活动环境十分复杂，很容易阻碍它那本来就不出色的视力。老鼠是通过它那本来就不出色的视力。老鼠是通过化学通讯来进行交流。化学通讯来进行交流。第45页/共82页46化学通讯还能影响到影响其他动物的生理。蜂后分泌的化学通讯还能影响到影响其他动物的生理。蜂后分泌的“蜂王浆蜂王浆”能抑能抑制工蜂卵巢的发育。制工蜂卵巢的发育。另外，化学通讯还是维持群体秩序的重要手段。在蚂蚁群中，蚁后不能另外，化学通讯还是维持群体秩序的重要手段。在蚂蚁群中，蚁后不能养活自己，但它可以分泌一种外激素，来引诱工蚁，使工蚁积极喂养蚁养活自己，但它可以分泌一种外激素，来引诱工蚁，使工蚁积极喂养蚁后。蚂蚁的卵和幼虫也能分泌一种物质。蚂蚁幼虫的生活需要一定的条后。蚂蚁的卵和幼虫也能分泌一种物质。蚂蚁幼虫的生活需要一定的条件，当湿度变小，它们便停止分泌外激素，而工蚁会很快的将其转移到件，当湿度变小，它们便停止分泌外激素，而工蚁会很快的将其转移到潮湿的地方，这样幼虫便能重新分泌对工蚁来说堪称潮湿的地方，这样幼虫便能重新分泌对工蚁来说堪称“美味佳肴美味佳肴”的化的化学物质了。学物质了。化学通讯似乎为狗随地小便的不文明行为进行一下辩解。化学通讯似乎为狗随地小便的不文明行为进行一下辩解。第46页/共82页47动物的通讯行为是通过自然选择演化而来的，每一类通讯行动物的通讯行为是通过自然选择演化而来的，每一类通讯行为往往有着特殊的功能与进化过程。为往往有着特殊的功能与进化过程。通讯方式、环境以及某些器官之间相互影响、共同促进，彼通讯方式、环境以及某些器官之间相互影响、共同促进，彼此协调此协调,最终形成适应自己的交流方式。往往越是高等的动最终形成适应自己的交流方式。往往越是高等的动物，越具有较多的通讯方式，这样就可以在环境发生剧烈变物，越具有较多的通讯方式，这样就可以在环境发生剧烈变化时，仍可以交流信息，与同伴共同渡过难关。化时，仍可以交流信息，与同伴共同渡过难关。除了个体或群体，细胞之间也具有通讯行为，化学通讯与触除了个体或群体，细胞之间也具有通讯行为，化学通讯与触觉通讯可能是其中最主要的两种。在细胞的不断分裂过程中，觉通讯可能是其中最主要的两种。在细胞的不断分裂过程中，当彼此相互接触时，正常的细胞将会停止分裂，即所谓的接当彼此相互接触时，正常的细胞将会停止分裂，即所谓的接触抑制，这其中好像完成了某种信息的传达。但癌细胞似乎触抑制，这其中好像完成了某种信息的传达。但癌细胞似乎不受这种通讯的影响。不受这种通讯的影响。第47页/共82页482 2、通讯信号的起源、通讯信号的起源动物信号起源于某些偶然的动作或者反应，如果这些动物动物信号起源于某些偶然的动作或者反应，如果这些动物或反应碰巧对其他动物起到了信号传递作用，则经过长期的或反应碰巧对其他动物起到了信号传递作用，则经过长期的适应、固定成为通讯信号。适应、固定成为通讯信号。信号虽然起源于偶然的动作或者反应，但在其进化过程中通信号虽然起源于偶然的动作或者反应，但在其进化过程中通过自然选择的作用加以改进，以提高信号传递信息的效率。过自然选择的作用加以改进，以提高信号传递信息的效率。第48页/共82页49 动物信号的仪式化动物信号的仪式化任何信号都需要消耗能量，同时也能得到一定的收益。根据自然任何信号都需要消耗能量，同时也能得到一定的收益。根据自然选择，当信号带来的收益大于付出时，动物才会使用该信号。信选择，当信号带来的收益大于付出时，动物才会使用该信号。信号发出者和接收者之间的协同进化的结果就是信号的仪式化。号发出者和接收者之间的协同进化的结果就是信号的仪式化。第49页/共82页503 3、通讯系统的开发利用、通讯系统的开发利用在农业生产中已经成功地利用通讯系统进行害虫的诱杀。在农业生产中已经成功地利用通讯系统进行害虫的诱杀。u在果园中设置糖醋盆来诱杀桃小食虫、在果园中设置糖醋盆来诱杀桃小食虫、苹果小食虫苹果小食虫u 在棉田用杨树枝把，利用杨树枝萎在棉田用杨树枝把，利用杨树枝萎焉时放出的气味诱杀棉铃虫。焉时放出的气味诱杀棉铃虫。u在稻田设置荧光灯诱杀飞蛾在稻田设置荧光灯诱杀飞蛾第50页/共82页51（三）争斗行为的进化（三）争斗行为的进化争斗行为由争斗行为由攻击攻击和和逃避逃避两个部分组成。两个部分组成。攻击：包括种内攻击和种间攻击两种情况。攻击：包括种内攻击和种间攻击两种情况。l前者包括防御反应和竞争行为；后者是一种排他性前者包括防御反应和竞争行为；后者是一种排他性竞争，包括竞争领域和配偶。竞争，包括竞争领域和配偶。争斗行为在带来好处的同时，也给争斗者带来伤害。争斗行为在带来好处的同时，也给争斗者带来伤害。因此，争斗行为在多数情况下属于有节制的争斗行为。因此，争斗行为在多数情况下属于有节制的争斗行为。第51页/共82页521 1、有节制的争斗行为、有节制的争斗行为u采取温和的方式与对方进行较量：恐吓、威胁、虚张声势。采取温和的方式与对方进行较量：恐吓、威胁、虚张声势。uR Dawkins认为：动物之间的致死性或致残性，在带来好处认为：动物之间的致死性或致残性，在带来好处的同时，给双方还带来伤害，损失有时相当严重。因此，致残的同时，给双方还带来伤害，损失有时相当严重。因此，致残性争斗或致死性争斗不是最佳选择，受到自然选择的淘汰。性争斗或致死性争斗不是最佳选择，受到自然选择的淘汰。第52页/共82页532 2、最优争斗法、最优争斗法最适理论最适理论：自然选择总是倾向于使动物最有效地传递它们：自然选择总是倾向于使动物最有效地传递它们的基因，因而也是最有效地从事各项活动，包括使它们在的基因，因而也是最有效地从事各项活动，包括使它们在时间分配和能量利用方面达到最适状态。时间分配和能量利用方面达到最适状态。进化稳定对策进化稳定对策（evolutionary stable strategy,ESS）是基于最适是基于最适理论提出的，用于解释动物的各种行为对策的一种理论。理论提出的，用于解释动物的各种行为对策的一种理论。进化稳定对策是一种进化稳定对策是一种混合混合对策，是经过长期进化检验的、对策，是经过长期进化检验的、最稳定的、而且最少受到其他可选对策的干扰。最稳定的、而且最少受到其他可选对策的干扰。第53页/共82页54u假设在竞争中，动物只可能有假设在竞争中，动物只可能有n种行为表现型，则动物采种行为表现型，则动物采取取n种纯对策。用种纯对策。用P表示一个混合对策（表示一个混合对策（p1,p2p3,.pn）pi=1,pi 0,其中其中,pi为动物选择第为动物选择第i种对策的概率。种对策的概率。u 所有可能的对策的集合称为对策集所有可能的对策的集合称为对策集Xu E(p1,p2)表示一动物用表示一动物用p1对策对付使用对策对付使用p2对策的对手时得益对策的对手时得益或受损的平均值，称之为竞争的或受损的平均值，称之为竞争的“收益收益”或或“支付支付”，则，则ESS的定义为：的定义为：设设 P*X，如果对于任意，如果对于任意p X，p P*，有，有（i）E(p*,p*)E(p,p*)，（ii）E(p*,p*)=E(p,p*)E(p*,p)E(p,p)则称则称p*为为ESS。第54页/共82页55n上述定义的直观意思是：上述定义的直观意思是：l如果你的对手采用如果你的对手采用p*,则你用任何对策的效果都不会超过则你用任何对策的效果都不会超过p*的效果；的效果；l如果你用如果你用p 对付对手的对付对手的p*时，效果与时，效果与p*一样好，则对手用一样好，则对手用p时，你时，你用用p*的效果更好（的效果更好（M Smith，1974）。）。nESS是一种不可侵犯对策。如果种群中大多数成员都采取这是一种不可侵犯对策。如果种群中大多数成员都采取这一对策，则任何个体的举止异常的行为无法与之抗衡。因而一对策，则任何个体的举止异常的行为无法与之抗衡。因而对于个体来说，最好的对策取决于种群内大多数成员在做什对于个体来说，最好的对策取决于种群内大多数成员在做什么。因此，么。因此，ESS一旦建立，就意味着种群建立了一种稳态。一旦建立，就意味着种群建立了一种稳态。偏离偏离ESSESS行为将受到自然选择的淘汰。凡是符合行为将受到自然选择的淘汰。凡是符合ESSESS的行为，就最易被自然选择所保留。的行为，就最易被自然选择所保留。第55页/共82页5