动物进化基本原理.doc

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2简单的有机物聚成生物大分子（蛋白质、核酸）。 3众多的生物大分子聚集成多分子体系，构成前细胞型生命体。 4前细胞型生命体进一步复杂化和完善化，演变成具备生命特征的原核细胞，由原核细胞发展成真核细胞。 5由单细胞生物发展各级多细胞生物。第二节 动物进化的例证一 比较解剖学的例证： 同源器官和痕迹器官说明动物间的亲缘关系。1 同源器官（homologous organ）：不同类群动物的器官，功用和外形不同，但胚胎发育的来源和基本结构却相同。如脊椎动物的前肢：牛的前脚，人的手臂，蝙蝠的翼，鸟翅、鲸的鳍状肢，它们在外形上差别很大，但内部结构则很相似。这些相似，认为是来自共同的祖先。哺乳类中耳里的听骨（三块）和鱼类的一部分咽弓（舌颌骨、方骨、关节骨），也是同源器官。陆生脊椎动物的肺与鱼类的鳔均由原肠突出形成。图22-3 同源器官（脊椎动物的前肢）2同功器官（analogous organ）：是指功能相同，形状相似，但来源和基本结构完全不同的器官。例如：蝶翅和鸟翼，蝶翅是膜状结构，由皮肤扩展而成，鸟翼由前翅形成，内有骨骼外有羽毛；鱼鳃与陆栖脊椎动物的肺均为呼吸器官，但鱼鳃鳃丝来自外胚层，肺来自内胚层。同功器官说明二种动物有相似的生活方式但不能说明它有相近的亲缘关系。3痕迹器官(vestigial organ)：动物体或人体中一些残存的器官，其功用已经丧失或极小。如人的盲肠，阑尾，耳肌，瞬膜，尾椎骨等，证明人类正是从具有这些器官的动物进化而来的；鲸类残存的腰带证明其为次生性转变为水栖的哺乳类，其祖先应是陆生哺乳类；蟒蛇泄殖腔孔两侧的一对角质爪和退化的腰带证明其祖先应是四足类的爬行动物。痕迹器官的存在对动物进化提供了最有意义的证据。图22-4 人的痕迹器官二胚胎学的例证1重演不同纲的脊椎动物如鱼、蝾螈、蜥蜴、鸡、猪、兔等和人的早期的胚胎，彼此都很相似，都具有鳃裂和尾，头部较大，身体弯曲。胚胎越早，体形也越相似，以后逐渐分化，才显出差别，动物胚胎发育的过程一般能重演这个在进化历程中的重要阶段。例如：一个哺乳动物从一个受精卵发育开始，经囊胚，原肠胚，三胚层等相当于无脊椎动物的阶段。再出现鳃裂，相当于鱼类的阶段，再出现心脏的变化（一心房，一心室；二心房，一心室；二心房二心室）相当于两栖类、爬行类、哺乳类的阶段。这是胚胎发育中的一个规律，揭示出了生物的个体发育会重演它的系统发生德国人 赫克尔（Haecked）提出来的“生物发生律”，即“重演论”，即个体发育的历史是系统发育历史的简单而迅速的重演。图22-5 人和几种脊椎动物胚胎的比较2 生理变化 排泄废物： 氨（鱼）、尿素（两栖类、哺乳类）、尿酸（大多爬行类、鸟类），但在胚胎时期，情况却与此不同，如蛙：蝌蚪（氨）、鸡（早期为氨）稍后排泄尿素（似两栖类），最后排泄尿酸（则似爬行类）生物发生律的生化证据。3 生活习性或动物行为 生物发生律有时也表现在生活习性或动物行为方面。大麻哈鱼：有溯河产卵行为（祖先淡水生活）、鳗鲡：降河入海，在海产卵。三 古生物学的例证 直接论证的资料来自古生物学，人们根据埋藏在地层中的生物化石遗骸、遗迹、遗物，就可以把地球上出现生命以来动植物发展变化的历程基本上查证清楚。 各类生物在各时期的地层里出现，是有一定的顺序的，即从低级到高等，从简单到复杂，从水生到陆生。按地层形成的先后顺序与生物出现的早晚，将地质年代分为5个代：太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。每个代双分为若干个纪，纪下双可分为世（见书表22-2）。马的演化历程总的趋势为体形逐渐变大、四肢由短变长、趾（指）数由多变少、牙齿由低齿冠变为高齿冠（图22-8）。 古生物学揭示：生物类群的发展，是有中间过渡类型连接起来的。最初的两栖类与鱼类相似，最初的爬行类与两栖类相似，最初的哺乳类、鸟类与爬行类相似。如：著名的始祖鸟便由爬行类进化到鸟类的过渡类型。四生理生化的例证血清免疫：证明动物亲缘关系用异种动物的血清注射，从沉淀反应可以看出各种动物的生理亲缘。例如：在接受过多次人类血清注射的兔的血液中，可以获得一种新的特性物质（抗体），用已具有这种特性物质的兔血清和人血清混合即出现凝块，发生沉淀。再以这种兔血清和其他动物的血清混合，看沉淀的多少，就可以推断被试验的动物与人的亲缘关系。在亲缘上和人愈近的动物，其血清的沉淀反应愈强，愈远，则愈弱。试验表明，不同生物之间的确有不同的亲缘关系。人-100% 蛛猴-58%黑猩猩-97% 狐猴-37%大猩猩-92% 刺猬-17%长臂猴-79% 猪-8%狒-75%兔以前隶属于啮齿目，现列为兔形目（2）蛋白质分子进化例证 蛋白质是构成生物形态和发挥生物功能的基础，比较同源蛋白质中Aa的差异，从中可获取分子进化的信息。同源蛋白质是指在不的生物体中实现同一功能的蛋白质。在不同种属的同源蛋白质中，可变残基的数目是与这些种属在系统进化上的位置密切相关，可变残基愈多即表现在Aa顺序的差异愈大，说明他们的亲缘关系愈远。分析不同生物细胞色素c的104个氨基酸中，黑猩猩与人的差异为0，猕猴与人的差异为1，差异在第66位氨基酸，人是异亮氨酸、猕猴为苏氨酸。（3）核酸分子进化例证 在生物进化过程中，DNA复制时的随机突变和这种突变的积累才导致蛋白质分子中Aa残基的突变，从而最终造成物种的改变形成新种。六遗传学的例证不同生物有不同的染色体组型，生物种间染色体组型的类似性程度可反映生物进化的亲缘关系。（P.621）第三节 进化原因探讨 进化理论一拉马克学说：1809年发表了动物哲学一书，系统阐述了他的进化理论。“用进废退学说，及后天获得性遗传”解释生物进化。如：长颈鹿：其祖先颈短，头部逐渐变长，性状代代相传三个缺陷：论据不足而且许多事实如动物的保护色、拟态等，不能“用进废退“的学说来解释二 达尔文学说达尔文于1859年发表了物种起源，提出了著名的以自然选择理论为基础的进化学说，即达尔文主义或达尔文学说。以后又发表了动物和植物在家养下的变异（1868）、人类起源及性的选择（1871）、人类和动物的表情（1872），进一步充实和发展了他的进化学说。1人工选择学说 达尔文通过对饲养动物或栽培植物的人工选择得出。2自然选择学说 受马尔萨斯人口论地影响，认为自然选择是进化的主要原因：（遗传和变异是生物进化的动力）包括：A、一切生物都有遗传和变异的特性，子代中相似的性状叫遗传，但和亲代并非完全相同，而有变异，许多变异能遗传。B、高度的生殖+生存条件的限制导致生存竞争（斗争）生殖率高，但生存下来的是少数，受食物限制、气候和敌害的限制、生物间的竞争，以竞争求得生存。生存竞争+不完全变异，导致（最）适者生存，有利的变异遗传给下一代，不利的变异则受到淘汰。通过长期的多代的自然选择，有利的变异积累下来，逐渐形成新种。自然选择使不断变化的生物适应于不断变化的环境，所以生物永远处于发展进化之中，不会停止在一个水平上。例：长颈鹿的祖先，颈有长有短。缺乏：引进马尔萨斯的人口论，强调繁殖过程时生物进化的作用等。“人类的生殖力远远超过生产力，人口不加以抑制，将以几何质数增加，粮食以算术质数增加，导致饥饿、犯罪、战争。”三 达尔文以后的进化论发展1新拉马克主义（米丘林李森学派）2新达尔文主义 （孟德尔、摩尔根） 3综合进化论 4分子进化的中性学说 5间断平衡论第四节 动物进化型式与种系发生一 进化型式1适应辐射：原始物种在扩大生存范围和占领分布区域的过程中，因遭遇到不同的环境条件，会逐渐形成不同的适应器官，这个现象，称为适应辐射。如：原始哺乳类是以食虫类为代表的小动物，其后裔分布各处，发展成为不同类型的哺乳类动物：有善于在沙漠中行走的骆驼，善于掘土的鼹鼠，善于游泳的鲸，适于飞翔的蝙蝠，适于树栖的长臂猿等等。2 平行进化：指2 个不同类群的动物生活在极为相似的环境条件下，具有一些共同的生活习性，对一些对等的器官出现相似的性状或行为。如灵长目的长臂猿和贫齿目的树懒都过树栖的生活，都具有悬挂的器官 长臂或钩爪。有袋目的大袋鼠和啮齿目的跳鼠都过地面跳跃生活，都具有较长的后肢，尾具有支持和平衡身体的作用。3 趋同进化：不同类群或物种的动物，由于生活在极为相似的环境条件下，经过选择作用而出现相似的性状。如蝶翅和鸟翼由不同器官演化为同工器官，鱼和鲸，都有相似的游泳器官、流线型的身体和鳍形的附肢。4 进化的不可逆性（不可逆律）：动物在进化过程中所丧失的某些器官，即使后代回复了祖先的生活环境，再也不会失而复得。这个现象，就是进化的不可逆律。如陆生脊椎动物是用肺呼吸的，它们是从用鳃呼吸的水生脊椎动物进化而来的。但龟、鲸、鳄、海豹等又回到了水中生活，呼吸器官就只能是肺，不能再恢复鳃的结构。动物的痕迹器官，一般也不会重新发达起来。二 种系发生（系统发育）将现时生存的与曾经生存的动物类群按它们的祖裔亲缘关系互相连接起来组成一个动物进化系统，这个进化系统即为种系发生。第五节 物种与物种形成一 物种物种是生物在自然界中存在的一个基本单位，以种群的方式存在，占有一定的生境，同一物种个体的形态基本一致，如有差别，差异在遗传上是连续的，个体之间可以杂交并产生能育的后代，物种之间具有生殖隔离。亚种是物种下的分类单位，是指一个物种内具有相同变异特征的个体组成的一个群体。一般是由于地理隔离或生态隔离所形成，并具有与邻近亚种相区别的稳定的形态特征，但尚未形成生殖隔离。亚种可称地理亚种和生态亚种。二 物种形成当一个物种内的变异从连续发展至不连续时，即形成新物种。在物种的形成中，隔离起了关键作用，隔离包括地理隔离与生殖隔离。第二十三章 动物地理分布一生物圈生物圈又称生态圈，是指地球上生物及其生存环境的总称，包括大气圈、水圈、土壤岩石圈及其生活在其中的生物共同组成。二. 动物的分布1动物的栖息地（生境）生境是动物能维持其自下而上所必需的全部条件的具体地区，例如海洋、河流、森林、草原和荒漠等。2分布区（distribution range） 指某种动物所占有的地理空间，在这个空间里，这种动物能够充分地进行生长和发育，并通过生殖繁衍出具有生命力的后代。（分布区是地理概念、栖息地是生态概念）在地图上标出某种动物的分布点，然后用线将边界连接起来，清晰地勾划出种的分布区及其边界。通常每种动物的个体常常占有连续的分布区，但有的是间断分布的。动物的分布区能否向外进行扩展常取决于两个重要因素：动物的扩展能力及是否存在限制其分布的阴限。3. 陆地自然条件和动物群的地带性分布4. 水域的动物分布 （1）淡水生物群落（freshwater biomes） （2）海洋生物群落(marine biomes)三世界及我国动物地理区系划分动物区系（fauna）：指有关地区在历史发展过程中所形成和在现今生态条件下所自下而上的动物群。（一） 世界动物地理分区概述世界陆地动物区系可划分为6 个界：1澳洲界 包括澳洲大陆、新西兰、塔斯马尼亚及附近的太平洋上的岛屿。区系特点是动物区系最古老的（单孔目和有袋目） 2新热带界 包括整个中美、南美大陆、墨西哥南部及西印度群岛。区系特点：种类极为繁多而特殊，如食蚁兽 3埃塞俄比亚界（热带界） 包括阿拉伯半岛南部、撒哈拉沙漠以南的整个非洲大陆、马达加斯加岛及附近岛屿。区系特点：区系组成的多样性及丰富的特有类群。如河马科 4东洋界 包括亚洲3 古北界4 新北界（二） 我国动物地理区系概述我国动物区系分属于世界动物区系的古北界、东洋界两大区系。我国动物地理区划与生态地理动物群的关系（见表23-1）第二十四章 动物生态生态因子（ ecological factor）：直接或间接地影响动物生命活动和生活周期的生物有机体周围所有一切有机的和无机的外界环境因子，分物理因子（非生物因子）和生物因子。物理因子包括气候、环境的化学因子和土壤因子等，生物因子包括动、植物和微生物。新生态学还包括人类的活动。一气候因子1温度 温度对动物的影响最显著，直接或间接影响动物的生长、发育、形态、生存、行为、数量和分布。各类动物都具有其最适的环境温度。各种动物对外界温度的适应的范围因种而异。根据温度变化幅度大小分：广温性动物：能忍受较大的温度变化幅度：如：牡蛎、水蚤 、蟾蜍、鲤鱼、麻雀、老鼠、虎、豹、抹香鲸等狭温性动物：只能忍受较为狭窄的温度变化范围。据此可分为：喜热性动物：珊瑚虫(只能在超过20水温分布条件下才能繁殖)喜冷性动物：高山蜗牛，深海鱼类，南极企鹅 温度对昆虫的发育速度和时间有很大的影响，昆虫必须在发育起点温度以上才能开始发育，完成一定的发育阶段，需要一定温度的积累。根据有效积温法则，可以推称出昆虫在某地一年内可能发生的代数。K=N(T-t)K：有效积温(日度) N ：发育所需的天数 T ：环境温度 t：发育的起点温度温度对动物发育影响；温度对动物生长形态和死亡的影响 低温可以延缓恒温动物的生长，由于性成熟的延缓，动物可以活得更久些，同时又可以长得更长些。故同类的恒温动物，在较寒冷地区的个体要比温热的地区的个体大，前一种情况有利于保存体温，后一种情况便于散热。如：东北虎华南虎 北方野猪南方野猪，华北赤狐华南赤狐 野兔贝格曼定律 温度对恒温动物形态的影响表现在：较为寒冷地带的哺乳动物，四肢、尾和耳朵有明显趋向于缩短的现象(北极狐)称阿伦定律 温度还可影响到垂直分布。2湿度、降水与动物的关系 水是生物体的重要组成的部分和必不可少的生活条件。对于动物有机体，丧失水分比饥饿更为严重。动物在没有食物时其生存时间要比缺水时为长。以高等动物和人为例，如长期缺乏食物，体重降低60%，包括失去身体半数的蛋白质和全部脂肪与糖类，对生命无威胁。但如果降低身体水分10%，生命活动变严重失调，降低20%水分，就会导致死亡。 根据动物对湿度变化范围的适应，可分为广湿性和狭湿性二类： 广湿性动物：适应湿度较大的变化范围如：许多昆虫、鸟、兽。狭湿性动物(只能忍受湿度较小的变化幅度)：喜湿的动物：蠕虫、蜗牛、两栖类、水牛、河马 喜旱的动物 ： 旱獭(沙漠)3光光照对于动物有机体的热能代谢、行为、生活周期和地理分布等都有直接或间接的影响。如变温动物的活动、动物的洄游和迁徙等，均与光照有关。二化学因子（盐度、酸碱度等）三生物因子对动物有机体的存活和数量消长方面有重要影响。第二节 种群种群（population）：占有一定地域（空间）的一群同种个体的自然组合。在生态系统中种群是生物群落的基本组成单位。一. 种群的特性1 种群内个体的空间分布（均匀分布、随机分布、聚群分布图24-1）图24-1 种群的空间分布型2 种群的年龄结构：种群内各种年龄结构的比例，一般指幼体（繁殖前阶段）、成体（繁殖阶段）、老年个体（繁殖后阶段）3种成分的分布。图24-2 种群年龄锥体类型图3出生率：指在单位时间内一种群所产后代个体的平均数。出生率的大小与性成熟的速度、胚胎发育所需的日期、每窝卵或幼仔的数目、每年繁殖的次数等有关。4死亡率：单位时间内种群内的个体死亡的平均数。主要与食物条件、寄生虫和疾病、栖息环境的恶化等有关。5 种群存活曲线：指描述一动物种群从出生到死亡的存活状态特征的曲线。一般有凸型、对角线、凹型3种（图24-4）图24-4 种群存活曲线类型二. 种群的增长及调节（p.664）第三节 群落 群落(community)：一定的地区内所栖息的各种生物种群的自然组合。一. 群落特性1物种多样性2生态优势3生态位（生态灶、生态小生境）：有机体在群落中的功能作用及其所占的（时间和空间的）特殊位置。4群落的分层5群落的演替二. 影响群落结构的因素1竞争2捕食3 干扰4 岛屿效应第四节 生态系统 生态系统（ecosystem）：群落连同其所生活的物理环境所构成的能量、物质的转化和循环系统。生态系统一般包括以下4个组成部分：1非生物物质和能量2生产者 自养生物3消费者 异养生物4还原者（分解者） 食物链：生态系统中不同物种通过食物直接或间接地把保个成员联结成一个整体，这种食物联系叫食物链。动物对环境适应：形态结构：每种动物形态结构都适应于环境(不同环境有不同器官结构)还有：秋变型的蝶蝴，南北差异，“拟态”生理：骆驼，昆虫之假死性。迁徒，越冬，越夏期间体内物质的组成。行为：如爬行类靠太阳引体温调节，生殖力编茎刨彤停疙邵侄