生物多樣性演化及其影響因素

1、第三章 生物多樣性演化及其影響因素教學(xué)大綱一、生物多樣性的演化；1.         物種；2.         物種的形成；二、影響生物多樣性演化的因素；1.         地質(zhì)年代(Geological age)；2.         生物進(jìn)化(Bio-Evolution)

2、；3.         地球板塊運(yùn)動(dòng)(Plate movement)；4.         青藏高原(Qinghai-Tibet Plateau)。一、物種：1、每一個(gè)物種由它不變的本質(zhì)形成特征，并通過(guò)一個(gè)明顯的非連續(xù)性與其他物種分開。2、物種完全是人為的，是存在于生物學(xué)家腦子里的具有相同名稱的生物集合體，不是自我組織及在自然界發(fā)生的真實(shí)實(shí)體。3、具有不變性狀的生物與其他具有非常相近結(jié)構(gòu)的生物一起構(gòu)成一個(gè)物種（達(dá)爾文）。4、生物學(xué)物種概

3、念A(yù) 、一個(gè)雜交集群，是有性生殖的（Poulton ）； B 、靠血緣關(guān)系聯(lián)接的個(gè)體在一個(gè)區(qū)域中形成一個(gè)單獨(dú)的動(dòng)物區(qū)系的單位； C 、物種是實(shí)際的或者潛在的雜交自然種群的類群（Mayr, 1942 ）； D 、物種是在自然界中占據(jù)特殊生態(tài)位的種群的一個(gè)生殖集群（Mayr, 1982 ）；  物種的特征1、真實(shí)性；2、非連續(xù)性；3、生殖屬性與形型屬性； 隔離機(jī)制與物種形成一、物種形成機(jī)制；隔離機(jī)制：Dobzhansky (1987)創(chuàng)造了隔離機(jī)制，根據(jù)他的觀點(diǎn)，有一套重要的分布和表型的生物性狀，這些性狀能區(qū)分開兩個(gè)不同的物種，它們?cè)谏成舷嗷ジ綦x。Mayr與Dobzhansky都認(rèn)為地

4、理隔離導(dǎo)致生殖隔離，后者反過(guò)來(lái)導(dǎo)致兩個(gè)新近分衍的物種之間一般表型分異的鞏固和進(jìn)一步發(fā)展；二、物種形成模型A、異域物種形成：物種形成主要源于地理隔離的初始原動(dòng)力；A、同域物種形成：物種的形成主要源于生殖隔離，而生殖斷裂產(chǎn)生于生物之間的常規(guī)接觸部分。B、跳躍模式：物種形成不受自然選擇的影響；B、趨異模式：隔離阻障以一種連續(xù)的方式（不必很慢）進(jìn)化，伴隨著一些自然選擇的形式，或者直接或間接作為導(dǎo)致生殖隔離的動(dòng)力，即此物種形成模式因?yàn)樽匀贿x擇而發(fā)生。 物種演化與生物多樣性演化一、物種暴發(fā)式形成見幻燈四、物種滅絕 3.2 Four Impact factors1.   

5、60;     地質(zhì)年代(Geological age)；2.         生物進(jìn)化(Bio-Evolution)；3.         地球板塊運(yùn)動(dòng)(Plate movement)；4.         青藏高原(Qinghai-Tibet Plateau)。地質(zhì)年代1.   

6、60;     對(duì)過(guò)去的生物多樣性，只能從化石和植物孢粉中得到相關(guān)信息。2.         化石確定了一個(gè)生物學(xué)性狀的最小年齡；3.         化石提供了一個(gè)曾經(jīng)存在過(guò)的生物學(xué)性狀的證據(jù)；4.         化石提供了一個(gè)生物類群的過(guò)去分布。5.     &#

7、160;   古生物學(xué)家根據(jù)不同地層中發(fā)掘到的化石劃分了地質(zhì)年代，作為地球演化附頁(yè)的參照系。6.         關(guān)于地質(zhì)年代對(duì)生物多樣性的影響，我們將在本章稍后更詳細(xì)的介紹。生物進(jìn)化1.         從整體上來(lái)說(shuō)，生物進(jìn)化對(duì)生物多樣性的影響表現(xiàn)為生物多樣性水平的提高。2.         如：3.   

8、      大約35億年前出現(xiàn)了以細(xì)菌為代表的細(xì)胞生物；經(jīng)過(guò)了大約15億年后，真核生物才出現(xiàn)；4.         若以門為單位來(lái)描述生物多樣性的話，那么，寒武紀(jì)的生物多樣性較以后的任何地質(zhì)年代都高（Gould, 1989）板塊運(yùn)動(dòng)最直接的后果是改變了地球的古地理特征：a)         現(xiàn)今位于青藏高原腹地、北緯35度的可可西里中心地區(qū)，在石炭紀(jì)時(shí)位于南緯20度的熱帶地區(qū)，在二迭紀(jì)時(shí)

9、位于南緯15度，在侏羅紀(jì)，其位置超過(guò)了赤道，但仍位于北緯14度的熱帶地區(qū)，在白堊紀(jì)可可西里地區(qū)的中以位置仍在北緯23度，直到第四紀(jì)，可可西里地區(qū)才移到到在的地理位置（胡東生，1995）。5.         大陸板塊的漂移和碰撞不但改變了古地理，而且也影響了古氣候：a)         淺海生境養(yǎng)活了，陸地面積增加了，對(duì)太陽(yáng)能的反射加強(qiáng)導(dǎo)致了氣候逐漸變涼；b)      

10、60; 在白堊紀(jì)末，單細(xì)胞原生海洋生物的數(shù)目急劇減少，由于單細(xì)胞原生海洋生物是大氣層和海洋中自由氧的主要來(lái)源，原生海洋生物的減少可能對(duì)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生深刻的影響（Dott and Batten, 1988）。物種大滅絕事件1.         寒武紀(jì)（5億年前）：約50%的動(dòng)物科滅絕；2.         石炭紀(jì)（3.5億年前）：約30%的動(dòng)物科滅絕；3.       &

11、#160; 二迭紀(jì)末（2.8億年前）：約40%的動(dòng)物科滅絕；95%以上的海洋物種滅絕；4.         侏羅紀(jì)（1.85億年前）：35%的動(dòng)物科、包括許多菊石、80%的爬行動(dòng)物消失了；5.         白堊紀(jì)（0.65億年前）：許多海洋生物滅亡，統(tǒng)治了地球近2億年、已經(jīng)輻射適應(yīng)地球上許多生境的爬行動(dòng)物恐龍滅絕了；6.         更新紀(jì)（0.1億

12、年前至今）：島嶼物種、大型哺乳動(dòng)物和鳥類滅絕。7.         物種大滅絕的特征8.         每次大滅絕前，都會(huì)發(fā)生許多小規(guī)模的物種滅絕，這些小規(guī)模的滅絕被地質(zhì)學(xué)家們用于劃分地質(zhì)年代的“紀(jì)”和“世”（蔣志剛，1997）；9.         若以科為多樣性指數(shù)，寒武紀(jì)、古生代和現(xiàn)代等3種主要的化石依次達(dá)到高峰值（Sepkoski, 1981）；1

13、0.     每次大滅絕后，物種多樣性要恢復(fù)到從前的水平需要經(jīng)歷千百萬(wàn)年。11.     物種大滅絕周期12.     從二迭紀(jì)以來(lái)大滅絕的周期約為2600萬(wàn)年（Raup and Sepkoski, 1980）；13.     也有人試圖從統(tǒng)計(jì)其他分類階元數(shù)據(jù)去尋找大滅絕的周期性；14.     Patterson和Smith（1987）重新核查了寒武紀(jì)大滅絕中魚類和棘皮動(dòng)物數(shù)據(jù)，發(fā)現(xiàn)在Raup和

14、Sepkoski（1982）的研究中，由于使用非單種科、錯(cuò)誤地標(biāo)定年齡及以利用僅發(fā)現(xiàn)于單一地層的物種等原因，故其結(jié)論可能有誤；15.     請(qǐng)思考：物種的大滅絕周期是否真的存在？第四紀(jì)冰川1.         在第四紀(jì)，冰期的周期約10萬(wàn)年；2.         其中著名的冰期有4次：Nebraskan冰期、Kansan冰期、Illinoian冰期和Wisconsin冰期；3. 

15、60;       冰期形成的原因4.         地球軌道偏心率的變化影響了地球表面所接受的太陽(yáng)輻射量，進(jìn)而影響了氣候，產(chǎn)生冰期（Broecker and Denton, 1990）；5.         通過(guò)對(duì)海洋有孔蟲化石的氧同位素分析，發(fā)現(xiàn)古溫度曲線與米蘭科維奇曲線吻合（右圖），因此米蘭科維奇理論已經(jīng)為進(jìn)貨生物學(xué)家所接受（Vrab, 1992）。6. &#

16、160;       冰期形成的原因（續(xù)）7.         美國(guó)氣象學(xué)家辛普森指出，冰川是由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度的周期變化引起了地球上降水、氣溫的相應(yīng)變化而形成；8.         第三紀(jì)的造山運(yùn)動(dòng)加上太陽(yáng)輻射量的變化引起了第四紀(jì)冰川的形成（Flint, 1971）；9.         第四紀(jì)冰期

17、的周期性與大西洋中海脊上的宇宙塵埃的周期性相似，因此，第四紀(jì)洋期與宇宙塵埃有關(guān)。10.     冰期對(duì)動(dòng)植物區(qū)系的影響11.     以美洲五大湖區(qū)為例，1.6萬(wàn)年至1.8萬(wàn)年，該地區(qū)曾經(jīng)密布冷杉，在最后一次冰期中，該地區(qū)為冰川所覆蓋，1.2萬(wàn)年前，冰川開始北退，冷杉林重新回到該地區(qū)；12.     由于海平面下降，海底陸橋的形成，為陸棲動(dòng)物的擴(kuò)散提供了通道，如化石證明白令海峽曾形成了連接西伯利亞與北美的陸橋，這對(duì)于現(xiàn)代生物多樣性格局有特別的意義（蔣志剛，1997）；13.&

18、#160;    青藏高原的形成與特征14.     青藏高原：形成前中古地中海的海底；在白堊紀(jì)晚期，印度板塊與歐亞板塊全面碰撞，在印度板塊的推擠下，現(xiàn)在的青藏高原及相鄰地區(qū)逐漸隆升；15.     青藏高原：192.2萬(wàn)Km2，平均海拔約為4000m。南緣為喜馬拉雅山，全長(zhǎng)2400Km，寬約200-300Km，主峰為珠穆朗瑪峰（8848m）；北緣是阿爾金山，東線是祁連山；高原上由南至北依次排列著岡底斯山、喀喇昆侖山、唐古拉山和昆侖山等山脈。16.     高原上大小湖泊有878個(gè)，面積為37167Km2；17.     高原外有長(zhǎng)江、黃河、瀾滄江、雅魯藏布江等10余條，總流量達(dá)2975億m3；18.     終年積雪，南北兩極相似，被稱為世界第三極。19.     青藏高原對(duì)生物