科学家的故事达尔文和他的进化思想 (2)

生物学介于人文和自然科学之间的学科,生物进化TheTheoryofEvolutionEvolutionaryBiology,达尔文与他的“进化论”,一、进化论的产生,生物世界的多样性及其解释生物世界的多样性已记载的物种约有200万种，实际上可能有5001000万种，80%生活在热带地区；据估计，现存生物只占曾生活在地球上物种的0.010.001%。,二、进化论的产生cont,生物世界的多样性及其解释对生物多样性的几种解释静态的、短期的世界（shortduration）神创论（神学的解释）静态的、无限期的世界古希腊一些哲学家的看法周期性的、循环的世界周而复始，无限循环（兴盛衰落兴盛），受“脉动宇宙”观点的影响渐变的、进化的世界Lamarck、Darwin等人提出的观点,达尔文,达尔文是世界近代史上最伟大的生物学家之一，他在观察、研究大量动物的基础上，于1859年出版了震惊学术界的巨著物种起源。他认为，生物最初是由非生物发展起来的，现存的各种生物拥有共同的祖先。自然界中的生物，通过激烈的生存斗争，适应者生存下来，而不适应者则被淘汰掉，这就是“自然选择”。生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地发展着、进化着。达尔文关于生物进化的关点，已成为现代生物学的经典理论。,你们了解我吗？,达尔文及其对进化论的贡献CharlesRobertDarwin(1809-1882)“一个天生的博物学家”从小喜欢采集标本、钓鱼、打猎，爱好读一些博物学书籍。曾先后进入爱丁堡大学和剑桥大学，分别学习医学和神学。毕业后以博物学家的身份参加英国皇家军舰“贝格尔号”（Beagle）的环球航行（1831.12.271836.10.2）。,四、进化论的产生,5.达尔文及其对进化论的贡献进化思想的确立及“自然选择”学说的形成通过对“贝格尔号”考察中收集到的资料和生物标本进一步整理和分析，达尔文成为了进化论者，并接受共同祖先的观点。马尔萨斯（ThomasRobertMalthus,1766-1834）的人口论(AnEssayonthePrincipleofPopulation.London,J.Johnson,1798,Firstedition)对达尔文有重要的影响。,5.达尔文及其对进化论的贡献“自然选择”学说所基于的事实及推论事实1：生物具有巨大的潜在生殖力，如果所有出生的个体都能成功地繁殖，那么每一种生物的个体数量将会指数式增长。事实2：从实际观察可知，一种生物的群体大小（个体数量）在正常情况下是比较稳定的。事实3：自然资源是有限的，在一种环境中或在一个地理区域内，自然资源保持着相对的恒定。,5.达尔文及其对进化论的贡献“自然选择”学说所基于的事实及推论事实4：在每一种生物的群体中，没有两个完全一样的个体（分类学家和育种学家长期观察所得的结果）。事实5：生物群体中个体的变异大部分都是可以遗传的（从植物人工育种、动物家养品种培育的实践中观察到）。,5.达尔文及其对进化论的贡献“自然选择”学说所基于的事实及推论推论1（从前3个事实得出的推论）：既然生物通过繁殖所产生的个体数量超过了自然资源能够维持的数量，而生物群体的大小却是保持相对稳定，那么这就意味着在一种生物的个体之间存在着激烈的生存竞争，结果在每一代中只有一部分个体能够存活下来。,5.达尔文及其对进化论的贡献“自然选择”学说所基于的事实及推论推论2（从后2个事实和推论1得出）：一个个体在生存竞争中能否存活下来不是随机的，而是取决于其生存能力；生存能力又是与个体的遗传特性有关，具有有利于生存的性状的个体容易存活，而具有不利于生存的性状的个体难存活。对生物个体能否存活的筛选就是自然选择的过程,5.达尔文及其对进化论的贡献“自然选择”学说所基于的事实及推论推论3（从后2个事实和推论1得出）：经过许多世代后，自然选择将导致生物群体逐渐地变化，这种变化就是进化，由此可以产生新的生物种类。,5.达尔文及其对进化论的贡献物种起源及有关论文的写作与发表华莱士（AlfredRusselWallace,1823-1913）的出现促使达尔文发表有关论文及物种起源。,5.达尔文及其对进化论的贡献物种起源及有关论文的写作与发表华莱士在1858年2月写出“论变种无限地离开原始模式的倾向”（OntheTendencyofVarietiestoDepartIndefinitelyfromtheOriginal）一文，提出了与达尔文很相似的观点。,5.达尔文及其对进化论的贡献物种起源及有关论文的写作与发表在赖尔（Lyell）等人的安排下，华莱士的论文与达尔文的论文摘要同时呈递给林奈学会，并于1858年8月发表在林奈学会会刊(JournaloftheProceedingsoftheLinneanSociety:Zoology）上这是达尔文和华莱士首次公开地提出自然选择的进化理论（他们有相似的研究经历，因此能提出相同的理论并不是偶然的）。,5.达尔文及其对进化论的贡献物种起源及有关论文的写作与发表1859年11月24日，物种起源出版；此后在十几年内又再出过5版。物种起源的出版对进化论的普及起到十分重要的作用，并导致“达尔文主义”（Darwinism）的兴起。,物种起源,1859年达尔文出版了他的书。这本已经很厚的书还只是原计划的五分之一。全名称作：论通过自然选择的物种起源，或生活斗争中适者生存。通常简称物种起源。对这本书学术界已经等候多时，首版1250册在第一天就被抢购一空。以后一次又一次地再版。,OriginofSpecies（物种的起源）作者:CharlesDarwin出版社：WordsworthEditionsLtd.版次：1998-03-19定价：￥48.00,六、达尔文主义的进化论,1.达尔文的思想进化论本身世界既不是固定不变，也不是循环式地变化，而是发展式地演变。达尔文把进化思想发展成有充分根据的进化学说；物种起源中提出的大多数进化证据都非常明确。,1.达尔文的思想共同祖先学说所有的生物都是通过连续的趋异过程来自共同的祖先；可以追溯到一种最原始的生命形式作为所有生物的共同祖先。所有支持生物进化的证据也是共同祖先学说的证据，而共同祖先学说又促进了人们接受进化论。,1.达尔文的思想共同祖先学说共同祖先学说能很好地解释比较解剖学中的“原型”（archetype）、生物在地球上的分布格局，还使分类学上的等级结构变得十分合符逻辑。界、门、纲、目、科、属、种,生物分类的等级系统界、门、纲、目、科、属、种,青年的达尔文(1831)5年环球航行考察的发现,南美洲古代动物骨骼的化石与现代动物的比较,犰狳(qiy),青年的达尔文(1831)5年环球航行考察的发现,古代动物骨骼的化石与现代动物的比较,儒艮（rgn）,青年的达尔文(1831)5年环球航行考察的发现,结论：现代的动物与古代动物十分相似，但又不完全相同。,青年的达尔文(1831)5年环球航行考察的发现,加拉帕戈斯群岛(达尔文岛）与南美洲大陆的生物区别,1.达尔文的思想渐变性进化学说生物进化是逐渐进行的，而不是跳跃式或骤变式的。达尔文认为进化是通过积累一系列细微、连续的有利变异而产生，新物种是由原有物种通过缓慢的过程逐渐进化而成。达尔文用生物性状的分歧和中间类型生物的灭绝以及化石记录不全来解释自然界中普遍存在的物种之间的不连续性。,1.达尔文的思想物种形成及增殖学说物种增殖是由一个祖先种产生出几个子代种的进化，该学说可解释生物世界多样性的来源问题。达尔文把种群思想（populationthinking）引入到生物学，强调生物个体的特异性，这对认识物种形成和物种增殖具有重要的意义。,1.达尔文的思想自然选择学说最先由达尔文提出来的革命性学说，是最能代表达尔文思想的学说之一。自然选择学说以种群思想为基础，认为自然选择的对象是个体。正是由于物种的个体间存在着适应性、生存和生殖能力上的差异，使得自然选择可以进行。,如何理解自然选择？,什么是自然选择呢？,自然选择,你的羊逃到了附近的森林里，它们唯一的天敌是狼。狼在夜间捕食，经常捕捉到那些显眼的绵羊，很快森林中的绵羊就是什么颜色的了？,假设：你的羊逃到了附近的森林里，它们唯一的天敌是狼。狼在夜间捕食，经常捕捉到那些显眼的绵羊，很快森林中的绵羊就是什么颜色的了？,森林里的羊又会怎么样？,不同毛色的绵羊在森林中的隐藏效果差异而造成的生存机遇不同，使得森林里的绵羊毛色都是黑色，这就是自然选择。,蝗虫身体颜色和周围环境相适应,蛙类身体颜色和周围环境相适应,尺蠖（hu）蛾,这是一个自然选择的实例,尺蠖（hu）蛾19世纪初期，尺蠖蛾的翅呈浅色，它们栖息在桦树干上，浅色的翅膀，与桦树皮的颜色很接近，捕食他们的鸟类不易发现它们。但是，到了1850年左右，工业开始发展，工厂的烟使树干变黑了。这样，浅色翅膀的尺蠖蛾就很容易被发现，首先就被吃掉，不久只剩下了黑色的尺蠖蛾。现在由于污染被治理，情况又向相反的方向转变，因为白桦树干有变成了白色，于是浅色翅膀的尺蠖蛾就开始多了！,极地狐狸非洲沙狐,生物形态与环境的关系,熊,蜘蛛,蝗虫体色,青蛙,蝗虫体色,青蛙,极地狐狸非洲沙狐,比较下面动物耳朵有什么不同：,为什么极地狐狸的耳朵短而圆？,为什么非洲狐狸的耳朵长而大？,极地狐狸的耳朵短而圆可减少热量的流失。而非洲狐狸的耳朵长而大，有利于在炎热环境中散热。,这说明：达尔文进化论以自然选择