生物地理學(xué)教學(xué)第1章

Darlington(1957):Zoogeographyisascienceaboutthedistributionofspecies.動物地理學(xué)是一門關(guān)于物種分布的學(xué)科-Biogegraphyisascienceaboutthedistributionofspecies.生物地理學(xué)是一門關(guān)于物種分布的學(xué)科1GeographicalDifferentiationinSpeciesDistribution:1.Diversityofterrestrialspeciesgreaterthanthatofmarinespecies(butoddmorphologymorecommoninmarinesthaninterrestrials)陸地多樣性比海洋多樣性多（但是海洋生物形態(tài)比陸地生物形態(tài)奇特得多）2.Diversitydecreasestowardpolesfromequatorial物種多樣性沿赤道向兩極遞減3.Onlythephylumofvertebrateshasallclasseslivinginalmostallhabitattypes;invertebratesdifferentiateindistributionatthelevelofclass,orevenofphylum只有脊柱動物生活在幾乎所有的生物環(huán)境類型，而無脊柱動物分布在不同的類別1.例子：棘皮動物只有海洋種類；2.這種現(xiàn)象與脊椎動物的機體組織程度高、應(yīng)對環(huán)境變化的能力強有關(guān)系。2GeographicalDifferentiationinSpeciesDistribution:4.Localdifferentiationoccursatalllowerlevelsoftaxa.當(dāng)?shù)氐姆只l(fā)生在類群中較低級別。5.Diversityintropicalrainforests(onland)andcoralreefs(insea)isgreaterthananyotherareas..熱帶雨林（在陸地上）和珊瑚礁（中海）的多樣性大于任何其他地區(qū)。這與充沛的水熱資源有關(guān)。34物種分布格局是自然演化歷史和物種生態(tài)適應(yīng)共同作用的結(jié)果Biogeography1.SpeciesDistributionPatternontheEarth地球上的物種分布格局2.Evolution進化3.Adaptation適應(yīng)4.EnvironmentalDifferentiation&SpeciesDistributionDifferentiation環(huán)境差異及種群分布分化5.HistoricalShiftofEnvironmentandChangesofBiomes環(huán)境歷史轉(zhuǎn)換和生物群落的變化6.DivisionofWorldFlora世界植物區(qū)系7.DivisionofWorldFauna世界動物群8.BiomesofChina中國生物群落51.在物種分布的規(guī)律中，演化和適應(yīng)是物種的一體兩面，因此適應(yīng)是了解物種分布規(guī)律的另一把鑰匙。Definitionofspecies（1）Taxonomic(morphological,pre-Linnaeus,Linnaeus,andDarwin’s):Speciesisagroupofindividualswithsimilarmorphologicalandphysiologicalfeatures.分類（形態(tài)，前期林奈，林奈和達爾文的）：物種是具有相似的形態(tài)和生理功能的種群。6DefinitionofspeciesPopulationthought:(1)Speciesexistsintheformofapopulationortwo.(2)Apopulationisagroupofindividualswhoaresimilarinmorphologicalandphysiologicalfeatures,butwithvariabilitybetweenindividuals.人口思想：（1）物種存在于一個或兩個群體的形式。（2）種群是在形態(tài)和生理功能相似，但個體間的差異。7Pointsofallopatricspeciation1.Mechanism:Geographicalisolation–interruptionofgeneexchangesbetweenpopulations–accumulationofmorphologicaldifferences-reproductiveisolation1.機制：地理隔離-基因交流中斷–形態(tài)不同-生殖隔離2.Morphologicalsimilarityisameasureofrelatednessbetweenspecies.形態(tài)學(xué)相似性是物種之間相關(guān)性的量度。82.Evolution2.1Speciesdistribution物種分布2.2Speciationmechanisms:形態(tài)機制2.3Timeforspeciation時間形態(tài)2.4Briefdescriptionoflifeevolutionaryhistory簡述生命進化史9Prokaryotes101.病毒：沒有細胞結(jié)構(gòu)；細菌：沒有細胞核，RNA存在于細胞質(zhì)中；2.出現(xiàn)于約22億年前的地層中。原核生物Eukaryotes:unicellular1.6-2.1bybp(Knolletal.,2011)1.草履蟲、纖毛蟲，有細胞核（草履蟲還有大小兩個核）和簡單的細胞器；2.綠眼蟲，有眼點，可初步感光，是動植物的分叉點。3.化石證據(jù)表明出現(xiàn)年代最早距今16-21億年前。11Eukaryotes:transitionfromuni-tomulticellular121.2-1.5bybp(Knolletal.,2011)1.綠眼蟲開始，動植物分野，向植物演化到藻類（綠藻化石），向動物演化到海綿，時間在12-15億年前（Knolletal.,2011)；2.藻類和海綿是多細胞集合體，代表生物演化從單細胞真核生物向多細胞真核生物的過渡階段。Evolutionarybranch13Eukaryotes:earliestmulticellularplantsandtheirfurtherevolution(470mybp,N,2013;S,2012)141.沒有根、莖、葉的分化，沒有維管，每個細胞都進行光合作用，并直接從水和空氣里吸收水分；出現(xiàn)生殖細胞（孢子）的分化。2.光合作用吸收大量二氧化碳，使地球溫度迅速下降，冰川出現(xiàn)成為可能；同時，釋放大量氧氣，為動物進入陸地大氣環(huán)境及其后的進一步演化提供環(huán)境基礎(chǔ)。3.出現(xiàn)時間是奧陶紀。孢子(spore)脫離親本后能直接或間接發(fā)育成新個體的生殖細胞。它是有絲分裂或減數(shù)分裂的產(chǎn)物；多數(shù)為單倍體，少數(shù)為二倍體。孢子一般為單細胞的，也可能是多細胞的繁殖體。由于它的性狀不同，發(fā)生過程和結(jié)構(gòu)的差異，形成了孢子的多樣性。

16Spores孢子Eukaryotes:earliestterrestrialmulticellularplantsandtheirfurtherevolution(360mybp,UniversityofCaliforniaMuseumofPaleontology,2014)171.真正的多細胞生物存在細胞間的分工和相互依存關(guān)系，蕨類已經(jīng)出現(xiàn)了維管和根莖葉的分工，但還沒有專門的生殖器官-花，因此是最早的多細胞植物；Eukaryotes:earliestterrestrialmulticellularplantsandtheirfurtherevolution(319mybp,Jiaoetal.,2011)18藻類進一步演化出裸子植物和被子植物。1.解釋裸子植物和被子植物的差異。2.種子植物包括種子蕨、裸子植物、被子植物，起源于古生代泥盆紀，擁有共同祖先；被子植物與裸子植物中的Gnetophytes擁有共同祖先。3.裸子植物首先繁衍，并興盛于整個中生代；中生代侏羅紀末期，出現(xiàn)被子植物。20藻類進一步演化出裸子植物和被子植物。1.解釋裸子植物和被子植物的差異。2.種子植物包括種子蕨、裸子植物、被子植物，起源于古生代泥盆紀，擁有共同祖先；被子植物與裸子植物中的Gnetophytes擁有共同祖先。3.裸子植物首先繁衍，并興盛于整個中生代；中生代侏羅紀末期，出現(xiàn)被子植物；被子植物興盛于新生代。Furtherevolutionofangiosperms:Euanthiumtheory(carpeltheory)221.原始類群和進化類群各自具有的形態(tài)特征問題，長期以來成為植物分類學(xué)家研究的中心，爭論的焦點，尤其是對被子植物的"花"的來源上，意見分歧最大，形成兩個學(xué)派，即所謂"假花學(xué)派"和"真花學(xué)派"，或者稱"柔荑學(xué)派"和"毛茛學(xué)派"。241.以美國植物學(xué)家柏施及哈利爾，英國植物學(xué)家哈欽松為代表的真花學(xué)說認為被子植物的花是由原始裸子植物兩性孢子葉球演化而來，因而設(shè)想被子植物是來自裸子植物中早已滅絕的本內(nèi)蘇鐵目，特別是擬蘇鐵(Cycadeoidea)，其孢子葉球上的苞片演變?yōu)榛ū?，小孢子葉演變?yōu)樾廴铮箧咦尤~演變?yōu)榇迫?心皮)，其孢子葉球軸則縮短為花軸。這種理論稱為真花學(xué)說(Euanthiumtheory)。根據(jù)此說，現(xiàn)代被子植物中的多心皮類，尤其是木蘭目植物被認為被子植物較原始類群。2.解釋心皮：心皮是變態(tài)的葉，雌蕊是由心皮卷合而成的。雌蕊的三個組成部分即子房、花柱、柱頭都是由心皮所構(gòu)成的。心皮是植物界進化的產(chǎn)物，是被子植物特有的器官。Primitivefamiliesincarpeltheory26Magnoliaceae木蘭科Ranunculaceae毛茛科按真花學(xué)說（即：毛茛學(xué)說），被子植物中最原始的植物是木蘭科和毛茛科（哈欽松的觀點）。27Furtherevolutionofangiosperms:Pseudanthiumtheory1.解釋花序。2.在過去6500萬年來，被子植物得到極大發(fā)展，演化出約1萬屬，30萬種，占植物總數(shù)的一半。Furtherevolutionofangiosperms:Pseudanthiumtheory28Casuarinaceae(木麻黃科）Piperales（胡椒目）Salicales(楊柳目）由于裸子植物，尤其是麻黃和買麻藤等都是以單性花為主，因而設(shè)想原始被子植物是具單性花。這種理論稱為假花學(xué)說假花學(xué)說(Pseudanthiumtheory)。根據(jù)此說，現(xiàn)代被子植物的原始類群，應(yīng)該具有單性花、無被花、風(fēng)媒花和木本的柔夷花序類植物，如木麻黃目、胡椒目、楊柳目等。這一學(xué)派的觀點為現(xiàn)代多數(shù)系統(tǒng)學(xué)家所反對，根據(jù)解剖學(xué)、孢粉學(xué)等研究資料證明柔荑花序類應(yīng)為次生類群。Eukaryotes:unicellular1.6-2.1bybp(Knolletal.,2011)從綠眼蟲這類生命開始，另一支演化方向是動物……30Eukaryotes:earliestmulticellularanimalsandtheirfurtherevolution(500mybp，ScienceDaily,2007)311.最早的多細胞動物-腔腸動物：水螅、水母、珊瑚，只有兩個胚層（兩層細胞）；2.外層細胞作為體表，有特化細胞進行生殖、捕食、和網(wǎng)狀神經(jīng)系統(tǒng)；內(nèi)層細胞消化功能，沒有器官。3.至少5億年前就遨游世界各地海洋中。Eukaryotes:earliestmulticellularanimalsandtheirfurtherevolution(annelids;505mybp,Dzik,2004)321.環(huán)節(jié)動物特點：身體分節(jié)，各節(jié)有神經(jīng)節(jié)，并有神經(jīng)纖維連接；有完整的消化系統(tǒng)和生殖系統(tǒng)。2.起源于前寒武紀，繁盛于寒武紀早期，約距今5億5百萬年前。3.環(huán)節(jié)動物是動物演化的重要環(huán)節(jié)，之后出現(xiàn)適應(yīng)輻射……Cambrianadaptiveradiationafterannelids:33Annelids環(huán)節(jié)動物Arthropods節(jié)肢動物Crustaceans甲殼類動物Echinoderms棘皮動物1.以昆蟲為代表的節(jié)肢動物（今約6百萬-1千萬種）最早化石距今5.41-5.39億年，志留紀4.19億年前登陸；昆蟲神經(jīng)節(jié)集中形成簡單的腦，視覺和聽覺進一步發(fā)展。2.軟體動物最早化石距今5.13億年；棘皮動物（現(xiàn)生7000余種，最大的海洋動物門），起源于寒武紀早期，約5.4億年前。2.除此以外，還有腕足動物門、扁形動物門、線形動物門、頭索動物、半索動物、脊索動物（所有脊椎動物均屬于此）等10多個門。3.所有這些門均出現(xiàn)于寒武紀，生動體現(xiàn)了寒武紀生物大爆發(fā)的歷史。Cambrianadaptiveradiationafterannelids:35Annelids環(huán)節(jié)動物Tunicata被囊動物L(fēng)ancelet文昌魚Echinoderms棘皮動物1.藤壺（半索類，幼蟲全索）、文昌魚（原索類）和棘皮類在寒武紀早期親緣關(guān)系最近。2.以文昌魚為代表的原索類進一步演化，向脊椎動物（包括魚綱、兩棲綱、爬行綱、鳥綱、和哺乳綱）邁進。Evolutionofvertebrates371.最早的魚類屬于無頜類，見于寒武紀；但有頜魚最早出現(xiàn)在志留紀。2.當(dāng)今見得最多的是硬骨魚，其次是軟骨魚，它們屬于不同亞綱（也有分列為魚總綱下不同的綱）。3.肺魚是第三個亞綱（當(dāng)然還有其它的綱或者亞綱），對脊椎動物演化歷史扮演著承前啟后的作用……。Evolutionofvertebrates391.從肺魚演化到兩棲類，兩棲類分為有尾兩棲類和無尾兩棲類。2.最早的兩棲類化石見于泥盆紀，距今3.7億年。2.現(xiàn)今最大的兩棲類記錄是1.8米的娃娃魚（中國巨蠑螈，大鯢）。3.兩棲類是脊椎動物從水走向陸地的過渡階段（解釋為什么……）。Evolutionofvertebrates401.從有尾兩棲類進一步演化，出現(xiàn)爬行類（最早出現(xiàn)于3.15億年前的石炭紀），（恐龍）繁盛于整個中生代。2.爬行類是真正開始陸地生活的類群，因為……Evolutionofvertebrates41從原始爬行類出發(fā)，先后于三疊紀后期（2.25億年前）和侏羅紀后期（1.6億年前）出現(xiàn)原始的獸類和鳥類，并在新生代繁盛。Transitionalfeatures42Archaeopteryx始祖鳥TritylodontsThreestepstowardmammals431.解釋原獸、后獸、真獸；2.最古老的真獸化石發(fā)現(xiàn)于遼寧，距今1.6億年。Earliestprimate(650-558mybp)44Diurnal,insectivorous,arboreal,squirrel-like,livinginwarmmoistclimate日，食蟲，樹棲，松鼠一樣，生活在溫暖濕潤的氣候1.化石主要出現(xiàn)在北美西部，歐亞大陸也有分布；2.距離原始真獸類最早出現(xiàn)的時間約1億年，這與恐龍統(tǒng)治世界有關(guān)。3.手腳對指型、立體視野初步出現(xiàn)。Earliestprosimians45AdapiformfossilfromGermony(47mybp)1.解釋原猴類。2.這具化石還附帶有礦物化的軟組織。3.距離最早的靈長類8百萬年。4.腦量開始增大，喙開始扁平化，牙齒異齒型。5.原猴類出現(xiàn)適應(yīng)輻射，種類非常多。Firstanthropoidea(some34mybp)46Aegyptopithecus

zeuxis漸新猿，此時猿猴尚未分家。距離早期原猴類1千3百萬年。47Hornlessrhinoceros(Indricotherium):ThelargestknownmammalfromtheOligoceneEpoch無角犀（Indricotherium）：從漸新世已知的最大的哺乳動物Transitionalformfrommonkeystoapes(21mybp)48Proconsul中新猿：特征介于猴和猿（無尾、腦量更大、喙進一步扁平化、體開始前后扁）Divergenceofgibbonsandapes(15.9-17.6mybp,Carbone&Luciaetal.,2014)49CommonancestorFossilevidence?共同祖先化石證據(jù)？Greatapes大猿300多萬年后，長臂猿與大猿類分道揚鑣（基因組學(xué)研究結(jié)果，化石證據(jù)尚缺）。Divergenceofhumansfromotherapes(Tothetal.,2005;Fleagle,1999)50CommonancestorFossilevidenceunknown共同祖先化石證據(jù)不明4mybp1mybp1.Divergingfromchimps:7-13mybp2.S.tchadensis:7mybp3.Orrorin:6mybp4.Ardipithecus:4.5mybp1。不同從黑猩猩:7-13mybpMiocenefauna51SahelanthropustchadensisNumberofspecies:Birds:9755(鄭光美，2002）Mammals,reptiles,andamphibians?哺乳動物，爬行動物和兩棲動物522.Evolution2.1Speciesdistribution2.1物種分布2.2Speciationmechanisms:

2.2物種形成機制2.3Timeforspeciation2.3時間物種形成2.4Briefdescriptionoflifeevolutionaryhistory2.5Evolutionaryoutcomeandbiologicalorganizationoftaxa2.4簡要描述生命的進化歷史2.5類群的進化結(jié)果和生物組織53Howmanyspeciesarethereliving/everlivedontheearth?有多少種生活/曾經(jīng)生活在地球上嗎

54Animals:some1,500,000knownspecies,belongingto20phyla動物:大約1500000已知物種,屬于20門Unknownspecies:?未知的物種:?Fossilspecies:?化石物種:?Howmanyspeciesarethereliving/everlivedontheearth?

55Microorganisms:?植物，微生物Howmanyspeciesarethereontheearth?TheoryofIslandBiogeography(1967)RobertMacArthur56EOWilsonModel:IslandorHabitatIslandQuestion：Howmanyspeciescananislandhouse?Foundation:speciesimmigrationandemigration基金會：物種遷入和遷出5758Pointsfromtheexample:1.Differentislandshousedifferentnumbersofspecies,whichispositivelyrelatedtothesizeoftheislands.So,wehavethefollowingrelation:1。不同島嶼的房子不同數(shù)量的物種,這是積極與島嶼的大小有關(guān)。所以,我們有以下關(guān)系:S=CA............................................Formula（A）2.Thenumberofspeciesonanislandisnegativelyrelatedtothedistanceoftheislandtoitsnearbycontinent(or“thesourceofspecies)duetothespecies’migrationability.Therefore,Formula(A)becomes:查不到S=CAz.........................................Formula（B），orLogS=zLogA+C………...Formula（C）59CalculationofzandC:（1）z=(LogS–C)/LogA（2）C=LogS–zLogA

60Model:IslandorHabitatIslandQuestion：Howmanyspeciescananislandhouse?Foundation:speciesimmigrationandemigrationBalance/Equilibrium:WhenorHow模型:島或島嶼棲息地標(biāo)題基礎(chǔ):物種移民和移民問題:有多少物種一個島上的房子平衡/平衡:何時或如何61Mechanismofmaintainingthenumberofspecies(NS)stableCurveofArea-NSRelationbetweenNSandimmigrationandextinctionrates62Howmanyspeciesarethereliving/everlivedontheearth?

63-10millionto14millionspecies(MillerandSpoolman,2012,EnvironmentalScience)-8.7million(BBC,2011)-5-30million(IUCN,2015)BiologicalOrganizationofTaxa(Taxonomy)

64Homosapiens,Homoerectus,Homohabilis:GenusHomo智人，直立人，能人：屬智人BiologicalOrganizationofTaxa

65GeneraHomo,Australopithecus:FamilyHominoidae屬智人，南方古猿家庭HominoidaeFamiliesHominoidae,Cercopithecoidae:OrderPrimates家庭Hominoidae，Cercopithecoidae：靈長目OrdersPrimates,Rodentia:ClassMammalia訂單靈長類動物，嚙齒目：哺乳綱生物組織的分類單元南方古猿屬人類:家庭Hominoidae家庭HominoidaeCercopithecoidae:靈長類動物訂單的靈長類動物,哺乳綱嚙齒目:類66BiologicalOrganizationofTaxa

67ClassesMammalia,Aves:PhylumChordataPhylaChordata,Hemichordata:KingdomAnimaliaOtherintermediatetaxa:super-,sub-,group生物組織的分類單元類哺乳動物,鳥類:門脊索動物半索動物門脊索動物:王國動物界其他中間類群:超級,子任務(wù),小組68BiologicalOrganizationofTaxa

69Animals:some1,500,000knownspecies,belongingto20phylaPhylumChordata:>70,000speciesNumberofplantphyla:?Numberofmicroorganismphyla:?生物組織的分類單元