生物进化的方向和速度.ppt

第七章生物进化的方向和速度 本章重点 讨论适应方式 营养方式的进化规律 进化的速度及生物进化的动力问题 一 进化的方向二 进化的速度三 关于生物进化的动力问题 第七章进化的方向和速度 一 1 复式进化 全面 上升进化 这是一种由简单到复杂 由低等到高等的进化方向是生物体形丰收结构 生理机能的综合地 全面地进化过程 其结果是生物体各个主要方面比原有的水平都要高级和复杂 这类进化的数量并不多 但却十分重要 一 形态生理上的进化方向 2 分化式进化 特异适应 是由一个物种分化为近似而不同的物种的进化 这类进化包括有形态生理上的趋异 dirergence 趋同 convergence 辐射 radiation 平行 parallel 重复 iteration 等形式 它们是指生物对各种不同生海环境的适应 从而出现的多方向进化 但在形态结构 生理功能方面度没有普遍提高 时代水产属于同一等级 所以 分化式进化是一种从少到多的进化 而复化式进化是一种从低等到高等的进化 两者是很不相同的 一 形态生理上的进化方向 3 特化式进化特化式进化管称特化 它是从一般到特殊的进化方式 形态生理上的特化是有机体发生局部的变异 以适应于特殊的环境条件 它是分化式进化的一种特殊情况 这类进化大大地缩小了原有的适应范围 同时加强了被保留下来的适应性 例如 马从多趾向单蹄方向发展 就属于这类情况 多趾马的四肢 能跑 也能抓取食物 掘土 甚至爬树 它有着广泛发展的可能性 但到单趾马时 其单蹄适应于快跑 有利于草原的生活环境 在这一点上 单蹄是优越的 但其它方面的适应性则缩小了 甚至消失了 一 形态生理上的进化方向 一 形态生理上的进化方向 4 简化式进化简化式进化简称退化 它是由结构复杂变为结构简单的进化方式 形态生理上的退化表现在生物的大多数器官退化 个别器官比较发达 它是生物对寄生和固着生活方式的一种适应 它与特化的区别 在于形态结构 生理功能的全面退化 简化式进化是一种与复化式进化相反的过程 也可以说 是一种退步性的进化 例如 寄生于体内的蛔虫 绦虫 钩虫等 它们既无运动器官 肌肉系统 四肢的骨胳 和感觉器官 甚至连消化器官也消失了 但它们的生殖系统则十分发达 一条蛔虫每日产卵可达12 20万个 有的老熟个体 生殖器官几乎占了它们的整个身体 生物体通过各种营养方式向着不同的方向发展 生物界的营养方式可以分为三大类型 1 光合作用是植物主要的营养方向 也即是植物 获得营养的主要方式 具体表现在以下几方面 1 片状的叶 其中充满着叶绿体 是吸收光能进行光合作用最适合的器官 2 叶柄 枝和茎支撑着叶 向四面展开 有利于接受充分的光照 3 支干和根系使植株固着在一定位置上 并从土壤或水中吸取水分和无机物质 供给光合作用的原料 4 维管系统是叶 茎 干 根之间物质交流的通道 二 营养方式上的进化方向 2 吸收是微生物 细菌 真菌 的营养方向 微生物的营养方式相当复杂 但它们获得营养的基本特点是吸收 吸收养料的关键在于接触面大 相当多微生物的结构与功能 是朝着有利于扩大吸收面这一进化方式发展的 1 许多的微生物是单个细胞 有的甚至没有细胞结构 体积很小 有人估计 一克重的细菌 一般要有1012的个体 个体越小 接触面的比值越大 面积越大 吸收的养料就越多 有的微生物 如真菌 长有菌丝体 也是一种扩大吸收面的适应构造 二 营养方式上的进化方向 二 营养方式上的进化方向 2 许多微生物都是营腐生或寄生生活 同时 它们还具有能利用各种碳水化合物 包括人和动物不能利用的纤维素 以及从分子态的氮到复杂高分子蛋白质的能力 这便于微生物广泛地接触各种寄主 扩大吸收多种养料的幅度 3 微生物繁殖力强 数量大 分布广 在适宜的条件下 细菌可以在20分钟内完成一代 理论上推算 一天完成72代 这一切 也有利于微生物适应各种环境的生活 广泛地吸收自己所需要的各种养料 二 营养方式上的进化方向 3 摄食是动物的营养方向 动物找寻 争夺食物的关键在于活动 在进化过程中 大多数动物都朝着有利于活动这一进化方向发展 促进了生物界最高等的形态结构和生理功能的形成 其特点是 1 具有在神经系统支配下的复杂的感觉和运动系统 便于发现和获取食物 2 具有消化 循环和排泄系统 从事于运输 吸收和排泄的功能 与此相联系 在较高等体型中 又产生了与外界进行气体交换的 外呼吸系统 3 具有以神经系统和内分泌系统所组成的 复杂的自我调节和自我控制的结构和功能 4 从细胞水平分析 动物细胞无细胞壁 因此具有高效的代谢水平 有利于动物的活动方式 生物进化 从总的说来是不可逆的 已经演变的物种不可能回复祖型 已经灭亡的种类 不能再重新出现 也就是说 不论是前进的进化 或是减退的进人 凡进化了的生物 就不会复原了 这是一个规律性的现象 三 进化的不可逆规律 三 进化的不可逆规律 这里 很容易产生两个问题 其一 生物既然在不断的进化中 为什么至今仍有大量的单细胞生物和其他低等生物呢 这是一个比较复杂的问题 不是三言两语可以讲清楚的 不过 今天的单细胞生物与远古时代的单细胞生物 即它们的远祖 并不完全相同 无论在结构与功能方面都有区别 同时 所谓生物的进化 例如鱼类向两栖类的进化 并不是说现代的两栖类是由现代的鱼类演化而来 而是指远古的鱼类有一支向陆生的方向发展 逐渐进化为两栖类 另一些鱼类则向着原有水生的方向发展 成为现代的鱼类 可见 现代的单细胞生物也是从极古老的单细胞生物演变来的 它们也仍然在走着自己特有的进化道路 和现代的多细胞生物平行发展着 三 进化的不可逆规律 其二 既然生物进化是不可逆的 那么对所谓返祖现象 alavism 作何解释呢 返祖现象是客观存在的事实 达尔文曾提到 杂种的鸽子可以出现野鸽的形状 杂种的鸡可以产生原鸡的羽毛颜色 家猪身上可以发现野猪的毛色 马身上也能发现斑马的皮毛 朱洗在家蚕的混精杂交中也曾发现有野蚕的茧色 树皮色 1954 我国辽宁等地多次发现的 毛孩 也是一种返祖现象 应当承认 这类现象是一种历史的重演 与进化的不可逆性是不一致的 然而这类现象毕竟是少量的 局部的 朱洗对这个现象作了某些说明 他认为进化不可逆的理论是相对的 因此 他指出 对生物进化的不可逆性 我们不能过分强调 而将它看得太死板 四 进化的速度 1 进化中的加速度现象生物界进化是加速度发展的 形态愈高 进化愈快 这是一个规律性的现象 例如 整个有机界的历史 估计在35亿年以上 澳大利亚等地发现最古老的原核生物化石是35亿年前 从35亿年到18亿年前这17亿年的漫长岁月中生命自然界中只是完成了一件大事 即原核生物演化到真核生物的出现 从18亿年前到3亿5千万年前 即从元古代到古生代的石炭纪 这又是一个14亿年 在此期间真核生物发生了大分化 分化出了植物和动物 在植物中有了藻类 蕨类 实现了早期陆生植物裸蕨类的登陆 在动物中 有了无脊椎动物 鱼类 两栖类和昆虫 四 进化的速度 从3亿5千万年前 即古生代的石炭纪 一直到现阶段 这段时间与前面的14亿年相比 则要短得多 但是在生命发展的历史上 却出现了一系列重大的飞跃 其速度之快 的确是令人惊异的 如在植物方面 完成了从蕨类植物向裸子植物和被子植物的演化 在动物方面实现了从爬行类到鸟类 到哺乳类的发展 一直到我们人类的诞生 其中 从爬行类的产生到哺乳类出现大约经历七八千万年 从原始哺乳类到有胎盘类大约经历五六千万年 而有胎盘类的历史不过1亿年 它们主要演化的时代是在新生代的6千7百万年中 生物进化的速度 从总体上看具有加速度发展的趋势 但对不同生物来说 又显得很不平衡 古生物学的资料证实 它有慢 有快 也有的是中等速度 1 低速进化 bradytelicevolution 在动物界中有腕足纲的海豆芽 Lingula 海豆芽自奥陶纪以来 一直延续至今 整整5亿年中 没有显著的变化 在植物界中 也有许多古老的类型 例如杉科的水杉 五 进化的不平衡性 五 进化的不平衡性 2 中速进化在这类进化中 马科是比较典型的代表 从始新世的始祖马到现代马约有6千万年的历史 斯特宾斯认为 马的进化大约每250万年 或25万代 出一个新种 3 高速进化在动物界中以哺乳类较明显 澳洲的有袋类在白垩纪出现以后 大约只经过5千万年的时间 便产生出各种类型 达到了高度专门化的程度 人类的进化则更快 现代人同200 150万年前