动物进化理论与保护生物学(doc 6页).doc

动物学复习（二）二、动物进化理论1、动物进化的例证（1）比较解剖学的例证（间接）l 同源器官：是指不同类群动物的某些器官有时在外形上不同，功用也不同，但其基本结构和胚胎发育的来源上却相同。例如：脊椎动物的前肢如鸟翅、蝙蝠的翼、鲸的鳍状肢、狗的前肢以及人的手臂等。例如：陆生脊椎动物的肺与鱼类的鳔的同源关系，缥与肺均由原肠突出形成。l 同功器官：是指在功能上相同，有时形状也相似，但其来源和基本结构均不同。例如：蝶翼与鸟翼均为飞翔器官，但蝶翼是膜状结构，皮肤扩展形成，而鸟翼是脊椎动物前肢形成，内有骨骼外有羽毛。例如：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，而肺来自内胚层。l 痕迹器官：痕迹器官的存在对动物的进化提供了最有意义的证据。痕迹器官是指动体或人体中一些残存的器官，它们的功用已经丧失或极小。（2）胚胎学的例证（间接）（3）古生物学的例证（直接）（4）动物地理学的例证（5）生理、生化的例证l 免疫学的例证 l 蛋白质分子进化例证（所谓同源蛋白是指在不同的生物体中实现同一功能的蛋白质。）l 核酸分子进化例证（6）遗传学的例证2、动物进化说（1）达尔文进化论l 自然选择是变异最重要的途径l 达尔文的自然选择学说繁殖过剩和群体的恒定性+有限的生活条件生存斗争+变异适合生存+获得性遗传新物种的形成生物变异 自然选择 新种形成（2）达尔文所依据的事实l 首先是生物具有极高的繁殖率，即生物物种数量增长的潜在可能性是按几何级数甚至指数增长。l 第二个事实是，尽管物种具有几何级数增长的巨大潜力，但在自然界各物种的数量在一定时期内保持相对稳定，这是因为各种原因造成不是所有的后代都能存活，实际上大多被淘汰。l 第三，自然资源也是有限的，在相对稳定的环境条件下也保持着相对的恒定；l 第四，生物普遍存在变异，每个种群都显示出极大的变异性，这种变异的很大一部分是可以遗传的。（3）基因突变、自然选择和隔离是物种形成和生物进化的机制。l 基因突变是物种进化的材料；l 自然选择可保留有利的变异和消除有害突变，从而使基因频率定向改变；l 地理隔离在物种形成中起促进性状分歧的作用，是生殖隔离的先决条件，结果形成生殖隔离，最终新物种出现。3、分子进化的中性学说认为l 在分子水平上大多数突变在选择上是中性的；l 这种“中性突变”是通过“随机漂变”而固定或消失，而非由自然选择所导致；l 中性突变造成的分子进化速率是恒定的。4、遗传漂变：在一个小种群内，基因频率由于偶然的机会（不是自然选择的原因）而随机增减的现象。5、间断平衡论 l 基因突变学说和地理隔离导致新种快速形成是间断平衡论的理论基础6、动物进化型式与种系发生l 线系进化（也称前进进化）1）在线系进化中，任何一个时间只存在一个种，前后出现的种由于在时间上的分隔而不得交配，这样的种被称为时间种。2）一般线系进化表现为前进进化l 趋同进化：发生于2个完全不同的物种或类群，由于生活在极为相似的环境条件，经过选择作用而出现相类似的性状。产生同功器官，对飞行、食草、食肉与水中生活的适应。l 平行进化 ： 一般是指2个不同类群的动物生活于极为相似的环境中，具有一些共同的生活习性，而造成一些对等的器官出现相似的性状或相似的行为。l 停滞进化：代表一个物种的线系在很长时间中没有前进进化也无分支进化。l 趋异进化和适应辐射 1） 趋异进化也叫分支进化，是指由同一祖先线系分支出2个和多个线系的进化型式。2） 适应辐射是发生在一个祖先种或线系在短时间内经过辐射扩展而侵占了许多新的不同的生态位，从而适应发展出许多新的物种或新的分类单元。2种模式：渐变模式和断续模式。7、物种与物种形成（1）物种：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，其差异在遗传上是连续的，个体之间可以杂交并产生后代，它们享有一个共同的基因库，与其他物种之间由生殖隔离分割开。l 物种形成：从原有物种中形成一个新的物种，即为物种形成。换言之，当一个物种内的变异从“连续”发展至“不连续”时，即为新物种形成。在物种的形成中，隔离起了十分关键的作用。隔离的类型有地理隔离与生殖隔离。l 地理隔离：一般是由一些地理障碍如山脉、沙漠、海洋和岛屿等所构成，使种群内不同群体被这些障碍所阻隔，群体间不能互相交流而独自发展。l 生殖隔离：是物种形成的关键。当一个种群的不同群体为地理障碍所阻隔，不同群体间失去了基因交流的机会，各群体独立地累积基因突变(基因变异是经常发生的)，逐渐形成群体特有的基因库，并产生了生殖隔离。l 新物种的形成过程：一般是一个种群首先分成不同的群体，经过地理隔离，使不同群体间的基因流动的机会变少或丧失，在不同的群体内积累着不同的遗传变异，到了一定时期，不同的群体发展了各自特有的基因库，并建立起各自的生殖隔离机。三、动物生态1、生态学：研究生物与其周围环境，包括非生物环境和生物环境相互关系的科学。2、环境的生态因子通常可分为物理因子和生物因子;物理因子主要包括气候因子、环境的化学因子和土壤因子等；生物因子则指动、植物和微生物有机体。（1）气候因子包括温度、湿度、降雨量、光照、风和雪等各种物理因子，它们直接地或间接地影响着动物的生活。（2）化学因子包括气体(氧、二氧化碳、氢等)、盐度和酸碱度(pH)等。水环境的盐度差异很大，淡水含盐量为0.5、海水为33035，这是淡水及海洋生活种类在分布上互相隔离的主要原因。（3）生物因子l 共栖：是两种生物共同栖居在一起，对一方有利但并不危害另一方，彼此独立生活。共生为互利的共栖现象l 寄生：是寄生动物得益而寄主受害的一种关系。3、种群（1）种群：是占有一定地域(空间)的一群同种个体的自然组合。在自然界内种内个体是互相依赖、彼此制约的统一整体。同一种群内的成员栖于共同的生态环境内并分享同一食物来源，它们具有共同的基因库，彼此间可进行繁殖并产出有生殖力的后代。在生态系统中，种群是生物群落的基本组成单位。（2）种群的基本特征l 空间特征：每一种群部具有其特定的地理分布区，在生态系统中占据一定的空间生态位。种群内的不同个体常以特定的空间分布格局栖息于一定的地域。l 数量特征：每一种群都是由一定数量的同种个体所组成，由于受着内、外多种因素的影响，种群数量常随地点的改变或时间的推移而发生变化。l 遗传特征：种群内部不同个体之间可互配生育并产生具有生殖能力的后代。4、 种群特性（1） 种群内个体的空间分布 均匀分布：例如蜂巢内的蛹随机分布：如面粉中的拟谷盗聚群：最普遍的分布类型（2）种群的年龄结构：一般是指幼体(繁殖前阶段)、成体(繁殖阶段)及老年个体(繁殖后阶段)3种成分的分布。分为：增长型（三角形）、稳定型、衰退型（3）出生率：是指在单位时间内一种群所产后代个体的平均数。理论上的或最大出生率是繁殖潜力，即在理想条件下所能产出的后代数目。生态出生率：具体的生活条件使繁殖力受到多方面的抑制，例如并非所有的雌性个体都有繁殖力、卵和幼体也并非全部能孵出或存活，这种实际出生率又称生态出生率。繁殖力是物种历史上所形成的一种适应性。一般说来低等动物的生殖力最高，以补偿其后代的低成活率。l 出生率的大小与以下因子有密切关系：性成熟的速度，胚胎发育所需的日期，每窝卵或幼仔的数目以及每年繁殖的次数等。（4）死亡率：单位时间内种群内的个体死亡的平均数。生态死亡率：在理论上最小死亡率只涉及那些老年个体因生理寿命所致的死亡，但实际死亡率远远超过最小死亡率，而且随着种群的密度增大、生存斗争愈趋激烈，导致死亡率升高，这种实际死亡率又称生态死亡率。l 影响动物种群死亡率的因子：1） 食物条件 2） 寄生虫和疾病 3） 栖息环境的恶化（5）种群存活曲线：描述一动物种群从出生到死亡的存活状态特征的曲线称为存活曲线。动物界大致有3种存活曲线类型，即凸型、对角线型和凹型。人的存活曲线：凸型牡蛎的存活曲线：凹型5、种群的增长及调节（1）种群的增长特性 l 如果不存在与其他种群或天敌的严重的生存斗争并具有足够的空间和食物供应的话，种群增长曲线应该是直线上升，即呈几何级数增长，为“J”型。例如在实验室培养细菌、果蝇等的早期阶段以及一种动物侵入新形成的岛屿上。l 种群增长率=（出生率+迁入率）-（死亡率+迁出率）l 增长不可能是永无限制的。这是由于随着种群密度的增长，各种竞争因子也在加大，种群密度增高还引起传染病流行而使死亡率上升。因而所有动物种群的增长曲线均十分相似，即开始时有一段停滞期，随后进入对数期，种群数量呈对数上升，最后降低至相对稳定的平衡期，大致呈现“S”型。l “s”型曲线又称逻辑斯谛模型，描述的是一个在有限资源空间中的简单种群的增长。在早期，资源丰富，死亡率最小，繁殖尽可能的快。种群呈几何式增长，直到种群数量达到环境可持续支持的最大程度，这个最大数量称为环境容纳量（K）。当种群更加拥挤时，种群增长率减少到零，种群大小处于稳定状态。6、群落（1）群落：是在一定地区内栖息的各种生物种群（动物、植物、微生物）的自然组合。（2）生态位：就是物种在群落中的功能（特别是食物与天敌的关系）和所占的时间和空间位置。7、生态系统：是生物群落与其环境形成的生态复合体，是生命系统中重要的组织层次，是自然界的基本单位。8、自然保护包括环境保护和自然资源保护。四、保护生物学1、生物与生物多样性（1）生物多样性：是生物及其与环境形成的生态复合体，以及与此相关的各种生态过程的总和。包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统。通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。（2）植被保存较好、生物种类丰富且特有程度较高的地区称为生物多样性关键地区。关键地区的特点：l 具有世界意义的物种丰富；l 特有物种多；l 遗传资源丰富或者濒危物种较多；（3）特有物种丰富且受威胁程度高的区域称为生物多样性的热点地区。例：四川大熊猫自然保护区。2、物种灭绝机制（1）例：松鸡的灭绝过程可分为两个阶段： 第一阶段，对松鸡的生存从未有过的强烈冲击，即人类大量、无度的捕杀。该阶段使松鸡的地理分布范围迅速缩减。 第二阶段则始于1916年，即一系列接踵而来的生物学和物理学事件，使该种最终走向灭绝。如果没有第一次远远超过其适应能力的突如其来的强烈冲击，一个已建立起完善的适应体系的物种很难迅速灭绝。由此看来，当一个强烈的冲击使一个物种的地理分布或其他适应体系支离破碎时，该物种就很容易在一系列偶发事件中走向灭绝。（2）物种灭绝与类群的系统发育年龄新生类群的幼期阶段是它们系统发育中的瓶颈阶段。（3）物种的易灭绝特征l 形态、性状单一的类群容易灭绝l 特有类群尤其是特有属容易灭绝l 热带分布类群容易灭绝（4）阿利效应与外来种入侵l 阿利效应：个体适合度的任何一个成分和它们同种的数量或密度的正相关关系。l 阿利效应适合小种群动物保护的理解：1）被捕食的机率下降，当捕食者数目不变，个体数目增加，有利于个体数存活。2）个体数目增多，发现天敌的警觉度增强。3）个体数目增多，适应环境，改善环境的能力增加。4）个体数目增多，降低近交程度，提高种群成活率，遗传多样性，适应环境生存能力增强。麻雀、松鸡：害虫防治（当种群密度低于一定程度时，小种群也无法继续生活）。鸟类：扩散与原来引入鸟种数是成正相关的。3、物种濒危的原因大规模的人类活动导致了物种的濒危和灭绝。人类活动对物种的主要威胁包括栖息地破坏、环境污染、过度利用、外来种入侵和疾病流行。五、动物地理分布1、栖息地：能够提供给某种动植物生存所必需条件的地方。例如：海洋、河流、森林、草原和荒漠等。栖息地的范围因种类而异，可大可小。2、分布区：某一动植物科、属或种或群落类型，在地表的整个分布范围。按分布区的形状，可分为连续分布和间断分布等。3、动物对环境适应的耐受区限:动物的栖息地经常处于相对稳定状态，但又是时刻处在不断变化过程中，当其变化一旦超过动物所能耐受的范围，动物将无法在原地继续生存下去和进行繁殖，这个范围就是动物对环境适应的耐受区限。l 耐受区限决定着动物区域分布的临界线，通常每种动物的耐受区限是比较宽广的，但临界线却是很难逾越。l 动物的生活和繁殖还同时受到适宜区限的制约，各种动物在适宜环境以外的地区里，虽可暂时生存，但不能久居，更无法进行繁殖。l 在适宜区限内，还包含着一个范围更加狭窄的最适区限，一般动物的成体可以在较广阔的适宜区限生活，但幼体发育却只能在最适区限内进行。4、影响动物分布区向外进行扩展的因素l 非生物阻限是指地形、气候、海洋、河流和沙漠等自然因素l 生物阻限包括食源不足、缺乏中间宿主和种间斗争等因素。5、动物扩展的主要途径：（1）走廊：是一种大陆桥，可允许动物向2个方向自由移动。（2）滤道：仅允许有特殊适应的动物通过。（3）机会通过，仅有少数种类能靠机会通过。6、根据动物分布区的范围大小和连续性，动物的分布可以分为连续分布、隔离分布、局限分布和偶然分布等四种主要类型。7、根据动物分布区的局限性和起源情况，还可以把动物划分为固有种（也称为土著种）、特有种、移入种