现代生物导论13.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第25章 进化：过程,本章主要内容,25.1 生物体演化概念的简史,25.2 基因库的概念：哈代温伯格平衡,25.3 自然选择：现代综合理论,25.4 点断平衡说,25.5 分子生物学和进化,25.6 基因库的控制,25.7 物种形成,25.8 微进化与大进化,25.1 生物体演化概念的简史,Buffon布丰，第一个提出生物进化概念的现代博物学家。,Erasmus Darwin也提出生物进化的观点，认为物种变化的原因是生活史中的修饰。,Lamarck动物哲学发展了用进废退假说,Linnaeus林奈，认为物种不变。,Georges Cuvier乔治 居维叶，坚信物种不变。他奠定了对化石进行系统研究的古生物学基础，创立了比较解剖学的整个研究体系。创立“灾变说”,达尔文和自然选择,达尔文在进化方面的贡献,第一，他收集了大量综合的有说服力的证据，表明有机体的进化，事实胜于雄辩。,第二，他发展了引人注目的有关进化机制的理论，即自然选择。,查尔斯达尔文（1809-1882）在1858年的一个科学会议上首次提出自然选择机制，1859年物种起源在伦敦发表，引起轰动。,自然选择主要依赖的三个原则,1.每一代都产生过量的后代，数量大于环境资源所能支持的数量。,2.在后代过大的中群中存在可遗传的变异。,3.存在生存竞争，那些能比较好地适应特定环境的变异个体能成功存活，并继续产生具有适应性特征的后代。,达尔文的成功,他在猎犬号皇家海军舰艇上对南美洲和非洲的动物进行了长达5年的考察,达尔文有一个地质学家朋友叫Lyell赖易尔，他的地质条件决定生命分布的思想影响了达尔文的进化论成立,Thomas R.Malthus（牧师）的人口论认为后代数量过多将导致生存竞争的概念同样启发了达尔文,饲养动物植物的时间也暗示了自然界中存在进行选择过程的可能性。达尔文非常熟悉畜牧业的成就，通过几代的饲养，就能有目的地控制家养动物的特征,造,山,运,动,瘟疫,战争,马尔萨斯,马尔萨斯,洪水,疟疾,Science,25.2 基因库的概念：哈代温伯格平衡,种群中每个基因的等位基因的总数是该种群的基因库。每个个体都携带一些等位基因，个体生死循环，但是总基因库作为种群的连续代表而持续存在。,等位基因对进化的作用,等位基因频率的变化是进化的原材料。等位基因的温和变化在种群中可能只产生不易察觉的变化，但随着长时间的推移，这种变化在种群特征上就会有显著的改变。,Hardy-Weinberg Equilibrium,在某些条件下，,有性生殖的种群中，等位基因频率甚至基因型比例在世代之间保持不变。这就是Hardy-Weinberg Equilibrium。,1.种群很大,2.突变率没有变化,3.交配完全随机，所有等位基因的组合都有相同的繁殖成功率,4.交配库没有大规模的个体迁入和迁出,注意,由于等位基因在世代之间保持稳定，偏离这种稳定将使种群处于自然选择的压力之下。如果新的类型能适应环境并存活下来，变异后的等位基因就将在这个群体中保留下来，并确立新类型在群体中的地位。,25.3 自然选择：现代综合理论,达尔文的自然选择理论并不是尽善尽美的，最薄弱的环节是他忽视了遗传机制，遗传理论对自然选择机制是很必要的理论支持，毕竟涉及到基因的转移。这样的缺陷使自然选择不能解释亲生后代不象自己父母的变异。,1901年孟德尔才揭示了遗传学的基本规律，而那时达尔文已经去世10年了。,群体遗传学,古生物学,生物地理学,它们丰富了达尔文的进化论思想被称为现代综合理论或新达尔文主义,25.4 点断平衡说,点断平衡说的依据,研究进化的人都知道，如果按照达尔文的渐变演化理论，那么从一个物种到另一个物种的演变应该能找到化石记录。但是在很多情况下，却找不到过渡时期的化石代表，比如从爬行动物到哺乳动物的进化过程中就缺少这样的联系环节。,1972年，美国自然历史博物馆的Niles Eldredge 以及哈佛大学的Stephen J.gould提出了点断平衡假说，认为进化是以不规则的、跳跃式的方式发生的，这种变化发生很快，随后是长期的相对稳定的。这个理论解释了化石缺失的原因。,这是人类和爬行动物脚印化石的交叉,事实上从爬行动物到哺乳动物的进化上存在着缺环.,25.5 分子生物学和进化,分子生物学为确定DNA及其编码蛋白质的本质提供了工具，进化学者可以借助分子生物学研究不同物种的相同功能蛋白质的氨基酸差异情况，以确定物种之间亲缘关系。,血红蛋白,猩猩和人类的血红蛋白之间链在氨基酸组成上完全相同，猴子的链与人类的差别不到10个氨基酸。遗传距离证实了这些类群由其他数据所暗示的相对亲缘关系的远近程度。,根据这些特征分子的进化速度甚至可以判断生命进化的时间，于是我们把这类分子叫分子钟。,分子应该有个最基本的特点才能作为分子钟，是什么特点？,25.6 基因库的控制,1.建立者效应,2.净突变率,3.交往式交配,4.基因流动,1.种群很大,2.突变率没有变化,3.交配完全随机，所有等位基因的组合都有相同的繁殖成功率,4.交配库没有大规模的个体迁入和迁出,Hardy-Weinberg Equilibrium,成立的条件,1.建立者效应,在一个较大的种群中，如果一小组不具有该种群特征的个体开始形成新的隔离群体，那么这个群体中的个体将代表建立者，而不是原来的种群。,在许多小岛上，遗传紊乱的现象很多。如果某小岛上的居民全是蓝眼睛，那么以后的人群可能丢失棕色眼睛的显性等位基因。,2.净突变率,就是发生了比较大的突变，打破世代间变化不大的,Hardy-Weinberg Equilibrium。,3.交往式交配,是和随机交配相对的一个概念，是随机交配的一种偏离形式。它能有效地改变种群基因频率。用这种方式交配的个体倾向于显示对配偶的选择。,比如人，社会等级或道德认同感相似的个体比圈外人更容易结偶。在非迁徙性的哺乳动物中，近邻之间更容易发生交配。,花为媒,主要人物:王俊卿、李月娥,贾俊英、张五可,李月娥李艺兰,张五可新凤霞,阮妈妈赵丽蓉,评剧:花为媒,稍后播出第四幕,4.基因流动,种群的迁入和迁出导致种群等位基因的变化。比如雄狮长大后离开狮群，比如人类民族的融合等。,25.7 物种形成,物种的形成就是说在生殖上是隔离的。生殖隔离机制是形成物种或确定物种的主要界限。,生殖隔离的机制,1.地理上的隔离。山脉和海水使两个种群保持隔离状态，并最终在其基因库中形成差异，使它们生殖上不再兼容,2.生态上的隔离。同一地区不同的生态环境下的要求使两个种群发生隔离。蠕虫生活在不同的地层,3.时间上的隔离。生殖活动时间的差异可以分开两个很可能交配的种群。如昼伏夜出的习性等,4.生殖器官不协调的隔离。,5.后代杂种不育。,骡子,驴骡,25.8 微进化与大进化（略）,Question 1,社会达尔文主义在从社会的意义上强调最适者生存的重要性时，谴责社会福利项目。（A）对 （B）错,Question 2,Pennsylvania的Amish城人身材矮小的发生率很高，可能表明了建立者效应。（A）对 （B）错,第,26,章 生态学,Ecology起源于希腊词根Oikos，是“居住场所”的意思,本章主要内容,26.1 生态系统分析,26.2 生态系统的类型,26.3 稳定性和生态演替,26.4 生物量和物种的扩散,26.5 生态系统稳定性的破坏,26.1 生态系统分析,生态的单位是生态系统。它是在相邻区域内相互作用的一组种群，包括生命部分和栖息地限制因素的自然特征以及调节生态系统的方法。,生态系统的共同特征,1.能量流动,2.营养物质循环,3.种群的数量调节,食物链,生产者,消费者,分解者,初级消费者,次级消费者,通过捕食者和被捕食者组成的食物链，能量在生态系统内的群落之间流动。种群在生态系统中发挥了“职业性”。,营养物质循环,种群调节,自然种群倾向于指数式增长。,种群保持稳定,26.2 生态系统的类型,生物群落是陆地生态系统的类型。,生物群落,热带雨林,沙漠,丛林,稀树干草原,温带草原,温带落叶林,苔原,泰加林带,热带雨林,1.热带雨林,气候温暖、雨水丰沛、森林密集但表面上的高繁殖力只是假象，因为当地土壤质量通常不高,热带雨林的分布图,2.沙漠,降水稀少、树木不多、很多少摸地区都有岩石，不同于大众的想象,绿洲,沙漠植物,3.丛林,夏季漫长、炎热、干燥，冬季气候温和多雨，主要植被类型是小树和灌木，动物体形较小,懒猴,4.稀树干草原,热带的草原地区，光照很强，季节性降雨,温带草原,5.温带草原,降水量小，矮草和灌木以及一年生植物数量占优势,泰加林带,6.泰加林带,北部的森林区，有锥形树冠的常绿树种很多，一年中多数时候有雪。,7.苔原,在泰加林带以北，温度极低，有永久性地下冻土层，夏季很短,苔原上的动物,温带落叶林,8.温带落叶林,到处是生长良好、冬季落叶的灌木、矮树丛、草和隐花植物。寒冷的冬季和温暖的夏季互相交替,26.3 稳定性和生态演替,生态系统的稳定性和复杂性的关系,单一食物链组成的生态系统虽然有较强的忍耐性，但很容易因某个种群的丢失而导致整个系统的崩溃。而食物网则有较强的弹性。总之生态系统具有一定的可塑性并倾向于保持其完整,导致生态系统被破坏的因素,1.环境的突然波动能消灭群落中许多成员,2.由于种群调控机制不起作用，特定种群的数量增加且不能抑制该趋势,3.生态系统中关键物质或其他营养物质的丢失,4.可导致生物环境破坏和特定物种灭绝的人类干扰，或生态系统内不能处理的有毒物质的污染。,生态演替,生态系统在不断地发生着变化，不断地出现新的特征，不断地有新的种群代替原有的群落。生态系统中这种缓慢的变化就叫“演替”。,26.4 生物量和物种的扩散,1.生物量：指生态系统内有机体的重量。,2.环境负荷量：指生境所能支持的生命数量的上限，经常表示为能在稳定群落内生存的个体数目。,3.种群密度：是生态系统的数量特征，其本质是个体在空间中的扩散,种群的,三种分布类型,随机,有机体散布在,生境中，没有,任何格局,均匀,有一定的分布,格局，如花园,中花的分布,集中,个体不规则地,集群，如野外,成群的鸟类,26.5 生态系统稳定性的破坏,生态系统“打嗝”“呕吐”，指火山爆发和森林火灾释放出有毒的灰尘以及其他大气污染物质，它们能严重损坏甚至消灭生态系统。,人类活动造成的环境污染，包括合成的有毒物质、不能分解的化学材料等，也能使生态系统受到破坏。,DDT污染,农药水体无脊椎动物鱼人,铅中毒,汽油的燃烧使铅进入大气，所以各国政府都在大力提倡使用无铅汽油,油漆中也曾含有铅，但是现在越来越多的厂家注意生产无铅油漆,历史学家相信罗马帝国的没落与铅中毒有关。,空气污染,现在我们国家的外汇储备接近10000亿美圆，GDP值几年来也一直居高不下，然而经济的发展不应该以牺牲环境为代价，应该走可持续发展的道路，要树立科学的发展观。,生活污水,这是摄于南京莫愁湖的照片，生活用水排放后都能把湖里的鱼毒死。可见污染之严重。,中国的环境问题,这是,上海的,南京路,Question 1,食物链中每一个营养级上没有被利用或传递的能量以哪种方式释放出来 （A）物质 （B）自由能 （C）热量 （D）水,Question 2,依靠北极熊生存的爱斯基摩人的总重量 （A）大于北极熊的总重量 （B）等于北极熊的总重量 （C）小于北极熊的总重量 （D）与北极熊的总重量无关,Question 3,沿食物链流动的物质，其浓度变大 （A）对 （B）错,Question 4,永久冻土带是草原生物区的特征 （A）对 （B）错,Question 5,群落从先锋形式的组成向顶级群落成熟物种组成的变化称为演替 （A）对 （B）错,本章主要内容,25.1 生物体演化概念的简史,25.2 基因库的概念：哈代温伯格平衡,25.3 自然选择：现代综合理论,25.4 点断平衡说,25.5 分子生物学和进化,25.6 基因库的控制,25.7 物种形成,25.8 微进化与大进化,本章主要内容,26.1 生态系统分析,26.2 生态系统的类型,26.3 稳定性和生态演替,26.4 生物量和物种的扩散,26.5 生态系统稳定性的破坏,从下节开始我们将讲述生物的多样性，介绍数百万种生物从低等到高等的进化过程,