第一章生物多样性及其测定

1、第一章第一章 生物多样性生物多样性及其测定及其测定第一节第一节 物种多样性及其测定物种多样性及其测定一、一、物种物种多样性概念多样性概念（一）物种的概念（一）物种的概念 物种：基本特征相似并能在彼此间相互交配产生可育后物种：基本特征相似并能在彼此间相互交配产生可育后代的个体群。代的个体群。 形态学物种形态学物种 生物学物种生物学物种 进化物种进化物种 物种是进化过程中的一个动态实体。物种是进化过程中的一个动态实体。（二）物种多样性概念（二）物种多样性概念 生物多样性在物种水平上的表现形式。生物多样性在物种水平上的表现形式。地球上所有生地球上所有生物物种及其各种关系变化的总和。物物种及其各种关系

2、变化的总和。 区域物种多样性：指特定地理范围内的物种及其多样性区域物种多样性：指特定地理范围内的物种及其多样性； 群落物种多样性：指特定群落或生态系统单元内的物种及群落物种多样性：指特定群落或生态系统单元内的物种及其多样性其多样性； 进化物种多样性，指某个特定进化阶段或进化支系中的物进化物种多样性，指某个特定进化阶段或进化支系中的物种及其多样性种及其多样性。 （三）（三）物种多样性的衡量指标物种多样性的衡量指标 物种丰富度物种丰富度 物种均匀度物种均匀度 特有物种的比重特有物种的比重 分类多样性分类多样性 系统发生多样性系统发生多样性二二、物种多样性的表达、物种多样性的表达 地球上的物种数量地

3、球上的物种数量 物种的分布与格局物种的分布与格局：时间格局、空间格局：时间格局、空间格局 物种分布地区差异物种分布地区差异 从地区来看，热带和亚热带国家生物多样性较高；从地区来看，热带和亚热带国家生物多样性较高； 从生物群落来看，热带雨林是公认物种最多的地方从生物群落来看，热带雨林是公认物种最多的地方； 从特有物种分布的情况来看，特有物种越多，物种丰富从特有物种分布的情况来看，特有物种越多，物种丰富度越高度越高。（生物多样性热点地区）。（生物多样性热点地区）三、物种多样性的测定三、物种多样性的测定n 直接测定：物种丰富度调查（物种编目）；物种多度调直接测定：物种丰富度调查（物种编目）；物种多度

4、调查（主要物种（类群）的个体数量）；调查特有种数量查（主要物种（类群）的个体数量）；调查特有种数量n 间接测定：间接测定： 多样性指数多样性指数：用于测定单一地区或生物群落的物种丰富度；：用于测定单一地区或生物群落的物种丰富度； 多样性指数多样性指数:用于测定不同地区或生物群落物种多样性沿着环境梯用于测定不同地区或生物群落物种多样性沿着环境梯度而出现的变化；度而出现的变化； 多样性指数多样性指数:用于度量整体大区域的多样性，亦称地理尺度物种多用于度量整体大区域的多样性，亦称地理尺度物种多样性。样性。n 化石测定：化石测定： 缺失法、标记重捕法缺失法、标记重捕法 第二节第二节 遗传多样性及其测定

5、遗传多样性及其测定一一 遗传多样性含义遗传多样性含义（一）遗传多样性概念（一）遗传多样性概念 遗传多样性主要是指种内不同群体之间或同一群体内不遗传多样性主要是指种内不同群体之间或同一群体内不同个体遗传变异的总和。同个体遗传变异的总和。 （广义）蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中（广义）蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和。的遗传信息的总和。 芒果的部分品种几个遗传学概念几个遗传学概念 种群种群是指一群可以相互交配且可产生后代的个体是指一群可以相互交配且可产生后代的个体群，某个种则包括一至多个分离的种群。群，某个种则包括一至多个分离的种群。 基因基因系染色体系染色体DN

6、A和细胞质和细胞质RNA中含有的遗传单中含有的遗传单位。其中以染色体位。其中以染色体DNA中含有的基因最为重要。中含有的基因最为重要。 基因在染色体上的位置称为基因在染色体上的位置称为座位座位。每个基因都有。每个基因都有自己特定的座位，凡是在同源染色体上占据相同自己特定的座位，凡是在同源染色体上占据相同座位的基因均称为座位的基因均称为等位基因等位基因。 在二倍体的细胞或个体内有两个同源染色体在二倍体的细胞或个体内有两个同源染色体, 每一个座位每一个座位上即有两个等位基因，如果这两个等位基因是相同的上即有两个等位基因，如果这两个等位基因是相同的,那那么就这个基因座位来讲，这种细胞或个体称为么就这

7、个基因座位来讲，这种细胞或个体称为纯合体纯合体；如果这两个等位基因是不同的，则称为如果这两个等位基因是不同的，则称为杂合体杂合体；在杂合；在杂合体中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，体中，两个不同的等位基因往往只表现一个基因的性状，这个基因称为这个基因称为显性基因显性基因；另一不表现性状的基因则称为；另一不表现性状的基因则称为隐性基因隐性基因。在二倍体的生物群体中等位基因若有两个以。在二倍体的生物群体中等位基因若有两个以上的状态存在，则此等位基因称为上的状态存在，则此等位基因称为复等位基因复等位基因。 某一种群基因和等位基因的总组合构成种群某一种群基因和等位基因的总组合构成种群基因

8、基因库库。而任何个体拥有的特定等位基因组合称之为。而任何个体拥有的特定等位基因组合称之为基因型基因型。某个体的。某个体的表现型表现型则是个体基因型在某特则是个体基因型在某特定环境下形态上、生理上、解剖上和生化上特征定环境下形态上、生理上、解剖上和生化上特征的表现。的表现。 （等位）基因频率（等位）基因频率是一个群体中某一特殊型的等是一个群体中某一特殊型的等位基因在所有等位基因总数中所占的比率。位基因在所有等位基因总数中所占的比率。 基因型频率基因型频率是一个种群中某种基因型所占的百分是一个种群中某种基因型所占的百分比。比。 由于只有少数亲代等位基因可以传入下一代（取样效由于只有少数亲代等位基因

9、可以传入下一代（取样效应），而使等位基因频率产生随机变化，称为应），而使等位基因频率产生随机变化，称为遗传漂变遗传漂变，又称又称随机遗传漂变随机遗传漂变。 某个体从一个种群转移到另一个种群，从而促使新的等某个体从一个种群转移到另一个种群，从而促使新的等位基因交流，并产生种群间基因的结合，这种基因转移位基因交流，并产生种群间基因的结合，这种基因转移称之为称之为基因流基因流。（二）遗传多样性的时空结构（二）遗传多样性的时空结构1、自然种群遗传多样性的空间结构、自然种群遗传多样性的空间结构 自然种群的遗传结构主要受遗传漂变、基因流限制自然种群的遗传结构主要受遗传漂变、基因流限制和分化选择压力等综合因

10、素的影响。这些作用导致和分化选择压力等综合因素的影响。这些作用导致小种群和隔离种群的种群内遗传变异降低，种群间小种群和隔离种群的种群内遗传变异降低，种群间遗传变异升高。遗传变异升高。 对许多物种来说，在地理分布区边缘的种群比处于对许多物种来说，在地理分布区边缘的种群比处于分布中心的种群的多样性低，边缘种群更倾向于灭分布中心的种群的多样性低，边缘种群更倾向于灭绝。绝。 2、遗传多样性的时间结构、遗传多样性的时间结构 种群结构的季节变异，导致种群遗传组成的变化。种群结构的季节变异，导致种群遗传组成的变化。 选择压力的季节变异，导致种群遗传组成的变化。选择压力的季节变异，导致种群遗传组成的变化。 例

11、：例： 许多多年生草本植物，以及一年生草本植物和许多多年生草本植物，以及一年生草本植物和木本植物，可能在初期的种子种群中具有很高的遗传变木本植物，可能在初期的种子种群中具有很高的遗传变异，但随着稀疏过程这种变异会不断减少。异，但随着稀疏过程这种变异会不断减少。 （二）遗传多样性的表达（二）遗传多样性的表达1、遗传多样性在组织水平上的表达、遗传多样性在组织水平上的表达 分子水平上的表达：分子水平上的表达：DNA多态、等位基因多态、多态、等位基因多态、基因数量等。基因数量等。 个体水平上的表达：生物遗传的多态现象，如：指个体水平上的表达：生物遗传的多态现象，如：指纹、掌纹、五官、肤色、血型等。纹、

12、掌纹、五官、肤色、血型等。 群体水平上的表达：不同亚种之间、品种之间、种群体水平上的表达：不同亚种之间、品种之间、种群之间存在明显的遗传差异。群之间存在明显的遗传差异。局域种群局域种群：通常是指包含相互之间很可能混合或重：通常是指包含相互之间很可能混合或重组的一群个体，并具有接近于组的一群个体，并具有接近于Hardy-Weinberg 平衡的基因型。平衡的基因型。 Hardy-Weinberg定律定律：在随机交配的大群体中，：在随机交配的大群体中，若没有选择、突变、和迁移（基因流）等因素存若没有选择、突变、和迁移（基因流）等因素存在，对于特定的等位基因的基因频率和基因型频在，对于特定的等位基因

13、的基因频率和基因型频率在世代间保持不变。而且基因频率与基因型频率在世代间保持不变。而且基因频率与基因型频率存在简单的关系。而符合上述条件的种群称之率存在简单的关系。而符合上述条件的种群称之为平衡种群。为平衡种群。 集合种群（混合种群）集合种群（混合种群）：由一群偶然基因流松散：由一群偶然基因流松散联系的局域种群所组成。联系的局域种群所组成。 地理小种地理小种：包括遗传上相似的地理种群或基因型：包括遗传上相似的地理种群或基因型的集合所组成，这些集合在一个或多个遗传元素的集合所组成，这些集合在一个或多个遗传元素上相互具有明显的区别。常被称之为亚种上相互具有明显的区别。常被称之为亚种（Subspec

14、ies）。）。 物种物种：互相交配的自然群体，该群体与其他群体：互相交配的自然群体，该群体与其他群体在生殖上是隔离的。在生殖上是隔离的。 分类等级之间的关系分类等级之间的关系遗传多样性的组织水平遗传多样性的组织水平有机体的结构水平有机体的结构水平结构数量结构数量（通常范围）（通常范围）基因之间的分化基因之间的分化亚种亚种每个物种：每个物种：1 1102大，地理的大，地理的变种、小种、变形变种、小种、变形每个亚种：每个亚种：1 1102大，生态的大，生态的种群种群每个变种：每个变种：1 1106大，时空的大，时空的亚种群亚种群每个种群：每个种群：1 1106大，时空的大，时空的家系家系每亚种群：

15、每亚种群：1 1106大，血缘的大，血缘的个体个体每个家系：每个家系：1 1106大小，血缘的大小，血缘的细胞细胞每个体：每个体：1 11020小，细胞血统小，细胞血统基因位点基因位点每个细胞：每个细胞：10104 4109大，结构的大，结构的等位基因等位基因每个位点：每个位点：1 110大，杂合性的大，杂合性的2、遗传多样性在功能上的表达、遗传多样性在功能上的表达 基因影响形态：基因影响形态：如动植物两性的差异，多型性。如动植物两性的差异，多型性。 基因影响形态发育基因影响形态发育：如昆虫形态的变化。：如昆虫形态的变化。 塑性塑性：所谓的：所谓的“塑性塑性”表现型，即生物的生长型依表现型，即

16、生物的生长型依赖于环境条件。赖于环境条件。 基因影响数量特征基因影响数量特征：如高度、重量或大小等。：如高度、重量或大小等。 鸽子形态多样性鸽子形态多样性基因影响形态发育蛾的成熟变化：蛾的成熟变化：1，幼虫的巢，幼虫的巢，2，雌幼虫，雌幼虫 3，雌蛹，雌蛹 4. 雌成虫，雌成虫， 5. 雄蛹，雄蛹， 6. .雄成虫雄成虫基因影响塑性三、遗传多样性的测定三、遗传多样性的测定1、间接测定间接测定：表型性状分析表型性状分析质量性状分析：经典遗传学实验方法（孟德尔豌豆质量性状分析：经典遗传学实验方法（孟德尔豌豆杂交试验）杂交试验）数量性状分析：数量遗传学方法（移栽试验、人工数量性状分析：数量遗传学方法

17、（移栽试验、人工杂交、子代测定、配合力分析等）杂交、子代测定、配合力分析等） 2、直接测定：、直接测定：细胞水平分析细胞水平分析、分子水平分析分子水平分析 细胞水平分析细胞水平分析：即细胞学标记或染色体标记。采：即细胞学标记或染色体标记。采用专门的设备和分析软件，利用分带、细胞原位用专门的设备和分析软件，利用分带、细胞原位杂交、超数染色体（杂交、超数染色体（B染色体）观察等技术在细胞染色体）观察等技术在细胞水平上测定和分析遗传多样性。水平上测定和分析遗传多样性。 分子水平分析分子水平分析：蛋白质分析（生化标记）、：蛋白质分析（生化标记）、Southern杂交杂交DNA分析、以分析、以PCR为基

18、础的为基础的DNA分分析、以重复序列为基础的析、以重复序列为基础的DNA分析、分析、DNA测序测序第三节第三节 生态系统多样性及其测定生态系统多样性及其测定一、生态系统多样性概念一、生态系统多样性概念（一）生态系统概念（一）生态系统概念1、生态系统定义、生态系统定义 生态系统是在一定空间范围内，生物与非生物通过能生态系统是在一定空间范围内，生物与非生物通过能量流动、物质循环和信息交流共同结合成的一个生态学量流动、物质循环和信息交流共同结合成的一个生态学单位，是生物群落与其环境形成的生态复合体，是生命单位，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。系统中重要的组织层次。2、

19、生态系统结构、生态系统结构 生物系统生物系统 生产者、消费者、分解者生产者、消费者、分解者 环境系统环境系统 能量因子能量因子 、物质因子、物质因子 、气候、气候3 生态系统的功能生态系统的功能 生态系统在特定环境中发挥的作用称为生态系生态系统在特定环境中发挥的作用称为生态系统的功能。统的功能。 生态系统具有不断进行着生态系统具有不断进行着能量流动、物质循环和信能量流动、物质循环和信息交流息交流的功能。生态系统最大特点是能量和物质的的功能。生态系统最大特点是能量和物质的流动能产生整体的功能。流动能产生整体的功能。 生态系统具有生态系统具有系统自我调节系统自我调节功能。功能。 结构影响功能，功能

20、的变化反过来又可以影响结构结构影响功能，功能的变化反过来又可以影响结构 4 生态系统的特征生态系统的特征 相关性相关性 生态系统中各种生物成分和非生物成分的关系紧生态系统中各种生物成分和非生物成分的关系紧密相连、密不可分。密相连、密不可分。 自组织性自组织性 在于系统结构的有机性。为了保持稳态，系统在于系统结构的有机性。为了保持稳态，系统会自动地排除或调节环境的干扰，并相应地调节自己的结构会自动地排除或调节环境的干扰，并相应地调节自己的结构和活动，即负反馈。和活动，即负反馈。 目的性目的性 系统有自组织和自调节能力，通过负反馈适应环系统有自组织和自调节能力，通过负反馈适应环境，保持系统稳态，这

21、样就呈现出某种目的性。境，保持系统稳态，这样就呈现出某种目的性。 动态性动态性 系统通过内部活动来调整内部组织，以协调与环系统通过内部活动来调整内部组织，以协调与环境的关系。因此系统处于动态之中。系统的稳态、平衡是相境的关系。因此系统处于动态之中。系统的稳态、平衡是相对的，而动态性是绝对的。对的，而动态性是绝对的。（二）生态系统多样性的概念（二）生态系统多样性的概念 主要是指生物圈内环境系统、生物系统和生态过程的多主要是指生物圈内环境系统、生物系统和生态过程的多样化，以及生态系统内环境、生物群落和生态过程样化，以及生态系统内环境、生物群落和生态过程变化变化的的多样性。多样性。 生境生境主要指无

22、机环境，如地貌、气候、土壤、水文等。主要指无机环境，如地貌、气候、土壤、水文等。 生物系统的多样性生物系统的多样性主要指群落的组成、结构和动态（包括演主要指群落的组成、结构和动态（包括演替和波动）方面的多样化。替和波动）方面的多样化。 生态过程生态过程就是生态组分之间、生物和环境之间的互相作用关就是生态组分之间、生物和环境之间的互相作用关系，主要表现为能量流动、物质流动和信息传递。系，主要表现为能量流动、物质流动和信息传递。 环境系统的多样性是生态系统多样性形成的基本条件。环境系统的多样性是生态系统多样性形成的基本条件。 二、生态系统类型及分布生态系统类型及分布（一）（一） 生态系统类型划分生

23、态系统类型划分水生生态系统淡水生态系统流水（河、江）急流缓流静水（湖、池）滨带表水层深水层海洋生态系统浅岸线石岸沙岸浅海上涌带珊瑚礁远洋远洋上层远洋中层远洋深层最深层陆生生态系统荒漠热荒漠冷荒漠冻原极地高山草原湿草原干草原稀树干草原温带针叶林热带雨林雨林季雨林（二）（二） 生态系统类型生态系统类型 1 全球生态系统多样性概况全球生态系统多样性概况 A、陆地环境、陆地环境 从动植物区系的角度进行划分，划分的依据从动植物区系的角度进行划分，划分的依据是主流气候因子和占优势的植被。是主流气候因子和占优势的植被。 a、极地环境、极地环境 b、冻原生态系统冻原生态系统 c、北方泰加林生态系统北方泰加林生

24、态系统 d、温带的生态系统、温带的生态系统 落叶阔叶林落叶阔叶林、温带草原温带草原 e、亚热带的生态系统、亚热带的生态系统 常绿阔叶林常绿阔叶林、夏旱夏旱-硬叶硬叶林林 f、热荒漠干旱生态系统热荒漠干旱生态系统 g、稀树草原稀树草原 h、热带季雨林热带季雨林 i、热带雨林热带雨林 B、山地环境山地环境 不受所在地点纬度的影响，而主要是受海不受所在地点纬度的影响，而主要是受海拔高度的影响拔高度的影响 多数动物在适应上都是尽可能多地吸收和多数动物在适应上都是尽可能多地吸收和保存热量保存热量 山地生物群落与其他生物群落隔离山地生物群落与其他生物群落隔离 C、水域环境、水域环境 营养状况、氧含量和温度

25、等都是限定水生营养状况、氧含量和温度等都是限定水生生物群系的关键因子生物群系的关键因子。 水域环境的类型通常要按其基本形态水域环境的类型通常要按其基本形态(即江即江河、湖泊及海洋河、湖泊及海洋)和化学性质和化学性质(即淡水和咸水即淡水和咸水)来划分来划分 a、江河系统、江河系统 线性动态是江河溪流所具有的特征线性动态是江河溪流所具有的特征 水流速率与波动对江河动、植物类型有着重要的水流速率与波动对江河动、植物类型有着重要的影响影响 江河中的营养水平对发育中的群落也有重要影响江河中的营养水平对发育中的群落也有重要影响 沿河的河岸生物群落是水陆交界处的一个特殊群沿河的河岸生物群落是水陆交界处的一个

26、特殊群落落 b、湖泊湖泊 湖泊内的动、植物区系可以受到一系列因湖泊内的动、植物区系可以受到一系列因子的限制，其中最重要的是湖泊的大小子的限制，其中最重要的是湖泊的大小. 随着表层和深层水温的相对变化，温带的随着表层和深层水温的相对变化，温带的湖泊会出现季节性循环湖泊会出现季节性循环 c、湿地、湿地 湿地位于陆地与水域的结合处，其特点是具有浅水和水面湿地位于陆地与水域的结合处，其特点是具有浅水和水面漂浮的植被。漂浮的植被。 由于水陆交界和由此而产生的生态位众多，使湿地成为生由于水陆交界和由此而产生的生态位众多，使湿地成为生物多样性最丰富的生态系统之一物多样性最丰富的生态系统之一 水源决定了湿地的性质水源决定了湿地的性质 湿地中的营养输入对生物群落类型的发育有着深刻的影响湿地中的营养输入对生物群落类型的发育有着深刻的影响 d、海洋、海洋 海洋很少受气候的影响，而是更多地受洋流和地海洋很少受气候的影响，而是更多地受洋流和地形的影响形的影响 在多数情况下，从上层水中落下来的食物颗粒似在多数情况下，从上层水中落下来的食物颗粒似乎构成了深海食物链的基础乎构成了深海食物链的基础 在阳光可透射的海面附近，浮游植物构成了食物在阳光可透射的海面附近，浮游植物构成了食物链的基础链的基础 2 中国生态系统概况中国生态系统概况A、森林生态系统、森林生态系统 a