物种起源与生物多样性

物种起源与生物多样性演化,燕帅国2010.3.19,内容,1物种与物种的形成2生物多样性进化的主要历程3生物进化与环境因素4进化系统与生物分类,1物种与物种的形成,1.1物种的概念17世纪，约翰雷18世纪，林奈达尔文近代学者美国杜布赞斯基苏联M.C.斯里亚洛夫中国陈世骧,1物种与物种的形成,1.1物种的概念大多数学者认同：物种是占有一定分布区域，具有极其相似的形态特征和生理、生态学特性，个体间可以自然交配产生正常后代的生物类群。,1物种与物种的形成,1.1物种的概念1.2物种的形成物种形成观点有两种：a达尔文的物种形成观点b现代达尔文主义的物种形成观点,自然选择突变和基因重组隔离,现代达尔文主义的物种形成观点,1物种与物种的形成,1.1物种的概念1.2物种的形成1.3物种形成的方式渐变式聚变式,继承式分化式,杂交染色体结构变化多倍体,继承式,分化式,欧亚马鹿向北美扩散后的体型变化(Geist1986)a梅花鹿;bbangul鹿;cBuchara公鹿;dIzubr;e马鹿;f东欧马鹿,聚变式,杂交染色体结构变化多倍体,1物种与物种的形成,1.1物种的概念1.2物种的形成1.3物种形成的方式1.4生物进化的规律a进化的方式b进化趋势c进化速率d集群灭绝,a进化的方式,线性渐变与间断平衡进化适应辐射进化趋同与平行进化重演律与异时发生重复进化协同进化,b进化趋势,线系进化趋势谱系进化趋势,C进化速率,形态学进化速率V形=(lnX2-lnX1)/(t2-t1)分类学进化速率S=R+ER=(lnN-lnN0)/t,d集群灭绝,常规灭绝集群灭绝,1物种与物种的形成,1.1物种的概念1.2物种的形成1.3物种形成的方式1.4生物进化的规律1.5生物进化的原因,1.5生物进化的原因,遗传变异自然选择隔离,2生物多样性进化的主要历程,地质年代,2.1太古代2.2元古代2.3古生代2.4中生代2.5新生代,化石,化石,化石,化石,化石,化石,化石,化石,化石,化石,化石,活化石,活化石,元古代2000,2.1太古代,38.5亿年20亿年前原始生命诞生并艰难发展,2.2元古代,20.0亿年5.7亿年前真核单细胞生物开始出现，动植物亦从此分道扬镳。,2.3古生代,5.7亿年2.48亿年前寒武纪、奥陶纪、志留纪、泥盆纪、石炭纪、二叠纪,化石,三叶虫化石古生代,2.4中生代,2.48亿年0.65亿年前三叠纪、侏罗纪、白垩纪,化石,恐龙化石中生代,2.5新生代,0.65亿年至今第三纪、第四纪,3生物进化与环境因素,3生物进化与环境因素,3.1生物与环境的关系3.2生物物种间关系3.3大陆漂移与生物多样性3.4第四纪冰川及其对生物多样性的影响3.5青藏高原隆升对高原生物多样性影响,3.1生物与环境的关系,光、水、温度、土壤、大气生物圈,3.2生物物种间关系,共生、共栖、协作、竞争、寄生、捕食,3.3大陆漂移与生物多样性,大陆板块的漂移和碰撞不但改变了古地理，而且影响了古气候。,3.4第四纪冰川及其对生物多样性的影响,第四纪冰川,在第四纪，冰期的周期约10万年；其中著名的冰期有4次：Nebraskan冰期、Kansan冰期、Illinoian冰期和Wisconsin冰期；,冰期形成的原因,地球轨道偏心率的变化影响了地球表面所接受的太阳辐射量，进而影响了气候，产生冰期（BroeckerandDenton,1990）；通过对海洋有孔虫化石的氧同位素分析，发现古温度曲线与米兰科维奇曲线吻合（右图），因此米兰科维奇理论已经为进化生物学家所接受（Vrab,1992）。,冰期形成的原因（续）,美国气象学家辛普森指出，冰川是由于太阳辐射强度的周期变化引起了地球上降水、气温的相应变化而形成；第三纪的造山运动加上太阳辐射量的变化引起了第四纪冰川的形成（Flint,1971）；第四纪冰期的周期性与大西洋中海脊上的宇宙尘埃的周期性相似，因此，第四纪洋期与宇宙尘埃有关。,图在一个假想的横跨赤道的大陆中气候周期变化对植被的影响（Vrba1992）,冰期对动植物区系的影响,以美洲五大湖区为例，1.6万年至1.8万年，该地区曾经密布冷杉，在最后一次冰期中，该地区为冰川所覆盖，1.2万年前，冰川开始北退，冷杉林重新回到该地区；由于海平面下降，海底陆桥的形成，为陆栖动物的扩散提供了通道，如化石证明白令海峡曾形成了连接西伯利亚与北美的陆桥，这对于现代生物多样性格局有特别的意义（蒋志刚，1997）；,3.5青藏高原隆升对高原生物多样性影响,青藏高原的形成与特征,青藏高原：形成前中古地中海的海底；在白垩纪晚期，印度板块与欧亚板块全面碰撞，在印度板块的推挤下，现在的青藏高原及相邻地区逐渐隆升；青藏高原：192.2万Km2，平均海拔约为4000m。南缘为喜马拉雅山，全长2400Km，宽约200-300Km，主峰为珠穆朗玛峰（8848m）；北缘是阿尔金山，东线是祁连山；高原上由南至北依次排列着冈底斯山、喀喇昆仑山、唐古拉山和昆仑山等山脉。高原上大小湖泊有878个，面积为37167Km2；高原外有长江、黄河、澜沧江、雅鲁藏布江等10余条，总流量达2975亿m3；终年积雪，南北两极相似，被称为世界第三极。,青藏高原对生物多样性的影响,关于青藏高原生物区系的起源、演化，存在着两个学派：A：第四纪冰川完全毁灭了青藏高原的生物区系，青藏高原的现有植物区系是高原周边地区向高原核心地区迁移形成的；B：高原生物区系起源于高原本身，高原隆升导致了青藏地区生物区系变化和生物多样性演化。中国学者多同意第2种观点。,4生物分类,生物分类学派,表型学派进化学派分支学派,生物分类,两界说三界说四界说五界说,五界说,原核生物界Monera原生生物界Protista真菌界Fungi植物界Plantae动物界Animalia,界以下分类等级及其关系,原核生物界Mone