普通生态学生物种及其变异与进化精.ppt

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1、普通生态学生物种及其变异与进化1第1页，本讲稿共26页第五章 生物种及其变异与进化5.1 5.1 生物种的概念生物种的概念5.2 5.2 物种的遗传变异与选择物种的遗传变异与选择5.3 5.3 物种形成物种形成校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第2页，本讲稿共26页5.1 生物种的概念5.1.1 5.1.1 传统生物学家的物种传统生物学家的物种(species)(species)概念概念真实存在、形态相似、自由交配、产生可育后代真实存在、形态相似、自由交配、产生可育后代物种不变、中间无亲缘关系物种不变、中间无亲缘关系5.1.2 5.1.2 达尔文的物种概念达尔文的物种概

2、念人为分类单位，亲缘关系密切的个体群人为分类单位，亲缘关系密切的个体群物种可变、个体差异在种间渐变近代的物种概念物种可变、个体差异在种间渐变近代的物种概念5.1.3 5.1.3 近代的物种概念近代的物种概念形态和遗传结构相似的种群构成，种类个体间存在差异形态和遗传结构相似的种群构成，种类个体间存在差异5.1.4 5.1.4 现代的物种概念现代的物种概念(Mayr,1982)(Mayr,1982)由许多群体形成的生殖单元由许多群体形成的生殖单元(与其他单元生殖上隔离与其他单元生殖上隔离)，占有，占有一定的生境位置一定的生境位置第3页，本讲稿共26页生物种的特点由内聚因素由内聚因素(生殖、遗传、生

3、态、行为、生殖、遗传、生态、行为、相互识别系统相互识别系统)联系起来的个体的集合联系起来的个体的集合可随时间进化改变的个体集合可随时间进化改变的个体集合生态系统的功能单位生态系统的功能单位第4页，本讲稿共26页5.2 物种的遗传变异与选择5.2.1 5.2.1 基因、基因库和基因频率基因、基因库和基因频率5.2.2 5.2.2 变异、自然选择和遗传漂变变异、自然选择和遗传漂变5.2.3 5.2.3 遗传瓶颈和建立者效应遗传瓶颈和建立者效应5.2.4 迁移活动及非随机交配5.2.5 5.2.5 表型的自然选择类型表型的自然选择类型第5页，本讲稿共26页5.2.1 基因、基因库和基因频率相关概念相

4、关概念染色体、同源染色体，基因染色体、同源染色体，基因(gene)(gene)、等位基因、等位基因(allele)(allele)、座位、座位(locus)(locus)纯合、杂合，显性、隐性、共显性，多基因形状纯合、杂合，显性、隐性、共显性，多基因形状基因库基因库 (gene pool)(gene pool)基因频率基因频率(gene frequency)(gene frequency)和基因型频率和基因型频率(genotypic(genotypic frequency)frequency)哈代哈代-魏伯格定律魏伯格定律(Hardy-Weinberg Law)(Hardy-Weinberg

5、Law)巨大、随机交配、无其它因素干扰的种群巨大、随机交配、无其它因素干扰的种群基因频率和基因型频率世代保持稳定基因频率和基因型频率世代保持稳定遗传平衡状态遗传平衡状态第6页，本讲稿共26页基因频率的改变突变突变遗传漂变遗传漂变种群大小的作用种群大小的作用奠基者效应奠基者效应瓶颈效应瓶颈效应迁移活动迁移活动非随机交配非随机交配自然选择自然选择校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第7页，本讲稿共26页5.2.2 变异、自然选择和遗传漂变变异变异遗传物质的变异遗传物质的变异基因突变、染色体突变基因突变、染色体突变(结构结构/数量数量)多态座位比例、平均杂合性多态座位比例、平均

6、杂合性基因表达的蛋白质基因表达的蛋白质(酶酶)的变异的变异凝胶电泳技术识别同工酶凝胶电泳技术识别同工酶(别构酶别构酶)表现型数量性状的变异表现型数量性状的变异形态、结构、功能的差异形态、结构、功能的差异地理变异地理变异渐变群渐变群 (cline)(cline)地理亚种地理亚种 (subspecies)(subspecies)校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第8页，本讲稿共26页变异、自然选择和遗传漂变自然选择自然选择 (natural selection)(natural selection)变异、个体间存活能力、生殖能力是自然选择的基础变异、个体间存活能力、生殖能力

7、是自然选择的基础适合度、相对适合度和选择系数适合度、相对适合度和选择系数遗传漂变遗传漂变 (genetic drift)(genetic drift)遗传漂变现象遗传漂变现象遗传漂变的产生遗传漂变的产生自然选择和遗传漂变是进化的动力自然选择和遗传漂变是进化的动力第9页，本讲稿共26页0 20 40 60 80 1000 20 40 60 80 1002.01.91.81.71.61.51.41.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10A1基因频率基因频率 种群增长因子种群增长因子世代世代世代世代A1A1纯合个体具最高适合度的假设条件下，种群中A1基因频率和种群指数增长因子随世

8、代的变化第10页，本讲稿共26页预测值预测值观察值隐隐性性基基因因频频率率0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10世代世代果蝇试验种群的进化。隐形致死基因随时代而逐渐减少校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第11页，本讲稿共26页5.2.3 遗传瓶颈和建立者效应遗传瓶颈遗传瓶颈种群数量急剧下降导致基因频率变化和种群数量急剧下降导致基因频率变化和总遗传变异的下降总遗传变异的下降经过瓶颈后的结果经过瓶颈后的结果建立者效应建立者效应 (founder effect)(founder effect)建立者种群建立者种群建立者效应建立者效应第12页，本讲稿共26页瓶颈效应遗传瓶

9、颈遗传瓶颈遗传瓶颈遗传瓶颈 100%在原种群中在原种群中基因频率基因频率为为80%在越冬种群中在越冬种群中基因频率为基因频率为50%在第二年种群中在第二年种群中基基因频率就变化为因频率就变化为50%在第三年种群中基因在第三年种群中基因频率就变化为频率就变化为100%在越冬种群基在越冬种群基因频率为因频率为100%遗传瓶颈遗传瓶颈第13页，本讲稿共26页:=5:1:=5:2建立者效应第14页，本讲稿共26页5.2.4 迁移活动及非随机交配迁移活动迁移活动迁入迁入/迁出导致基因流动，可以改变种群的基因频率；迁出导致基因流动，可以改变种群的基因频率；有迁入的种群基因频率的变化率迁入率有迁入的种群基因

10、频率的变化率迁入率（迁入个体和原（迁入个体和原种群个体频率差值）种群个体频率差值）非随机交配非随机交配自然种群的个体交配几乎总是有选择的，故自然种群的基因频自然种群的个体交配几乎总是有选择的，故自然种群的基因频率很难保持稳定率很难保持稳定性选择例是典型的非随机交配例子性选择例是典型的非随机交配例子第15页，本讲稿共26页5.2.5 表型的自然选择表型的自然选择表型的自然选择表型自然选择的种类表型自然选择的种类稳定选择稳定选择定向选择定向选择分裂选择分裂选择自然选择的生物学单位自然选择的生物学单位个体选择个体选择配子选择配子选择亲属选择亲属选择群体选择群体选择性选择性选择第16页，本讲稿共26页

11、5.3 物种形成(speciation)5.3.1 5.3.1 物种形成及其过程物种形成及其过程地理物种形成学说地理物种形成学说地理隔离地理隔离独立进化独立进化生殖隔离机制的建立生殖隔离机制的建立生殖隔离机制的种类生殖隔离机制的种类Tab5-1 P95Tab5-1 P955.3.2 5.3.2 物种形成的方式物种形成的方式异域性物种形成异域性物种形成邻域性物种形成邻域性物种形成同域性物种形成同域性物种形成适应辐射适应辐射校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第17页，本讲稿共26页巴巴西西亚亚马马逊逊河河流流域域西西部部的的Rio Jurua河河两两岸岸，绢绢猴猴的的两两个

12、个种种群群被被分分隔隔形形成成遗遗传传差差异异第18页，本讲稿共26页扩展扩展分布区分布区地理隔离地理隔离独自独自进化进化生殖隔离生殖隔离形成形成2个个物种物种即使相遇即使相遇已经不能已经不能相互配育相互配育异域性物种形成A大范围地理隔离大范围地理隔离第19页，本讲稿共26页扩展扩展分布区分布区地理隔离地理隔离独自独自进化进化生殖隔离生殖隔离形成形成2个个物种物种即使相遇即使相遇已经不能已经不能相互配育相互配育异域性物种形成B处于分布区边缘的小种群因建立者效应产生差异处于分布区边缘的小种群因建立者效应产生差异第20页，本讲稿共26页扩展扩展分布区分布区独自独自进化进化生殖隔离生殖隔离形成形成2

13、个个物种物种即使相遇即使相遇已经不能已经不能相互配育相互配育部分的地理隔离部分的地理隔离存在基因交流屏障存在基因交流屏障如生物的运动能力及如生物的运动能力及繁殖体传播能力差繁殖体传播能力差邻域性物种形成第21页，本讲稿共26页生境选择差异生境选择差异食物选择差异食物选择差异宿主选择差异宿主选择差异独自独自进化进化生殖隔离生殖隔离形成形成2个个物种物种即使相遇即使相遇已经不能已经不能相互配育相互配育无地理隔离无地理隔离但生态位产生差异但生态位产生差异虽有基因交流的可能虽有基因交流的可能但生境食物等习性阻止了交流但生境食物等习性阻止了交流同域性物种形成第22页，本讲稿共26页物种形成的4种模式类别

14、类别初始分化初始分化生殖隔离完成生殖隔离完成生殖隔离生殖隔离种形成模式种形成模式12分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区重叠分布区不重叠分布区不重叠重叠模式重叠模式34567分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区重叠分布区重叠分布区相邻分布区相邻分布区不重叠分布区不重叠分布区重叠分布区重叠不重叠模式不重叠模式891

15、0分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区重叠分布区重叠分布区不重叠分布区不重叠相邻模式相邻模式111213分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区不重叠分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区相邻分布区重叠分布区重叠分布区不重叠分布区不重叠不重叠不重叠-相邻模式相邻模式第23页，本讲稿共26页适应辐射共同祖先在进化过程中分化为各种类型适应多种生活方式共同祖先在进化过程中分化为各种类型适应多种生活方式如：如：分别在分别在生境、生境、食性、食性、取食方式、取食方式、取食时间、取食时间、取食空间、取食空间、取食大小取食大小 多方面多方面产生差异产生差异校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第24页，本讲稿共26页鸟类的适应辐射第25页，本讲稿共26页鸟类的适应辐射校服、工作服、保安服、医务服装、职业装 定制http:/ 第26页，本讲稿共26页