《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件

《生態(tài)與環(huán)境》配套PPT電子課件,生態(tài)與環(huán)境,生態(tài),環(huán)境,配套,PPT,電子,課件 第第4 4講講 動物的多樣性動物的多樣性 沈沈 顯顯 生生 中國科學技術大學生命科學學院中國科學技術大學生命科學學院 主要內容主要內容一、生物多樣性的概念一、生物多樣性的概念二、動物的物種和遺傳多樣性二、動物的物種和遺傳多樣性三、動物對環(huán)境的輻射適應三、動物對環(huán)境的輻射適應四、人類與動物的關系四、人類與動物的關系 一、生物多樣性的概念 生物多樣性是指地球上一定地域和時間范圍內所有動物、植物、菌類等一切生命有機體及其生存環(huán)境的多樣化程度。生物多樣性包括3個方面：物種多樣性；物種多樣性；遺傳多樣性；遺傳多樣性；生態(tài)系統(tǒng)多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性。（生物多樣性，2009，17（6）：531-532）深海的皮皮蝦葉海馬球?？锒鄻有愿鹘M分間的聯系生物多樣性各組分間的聯系遺傳多樣性物種多樣性生態(tài)系統(tǒng)多樣性突變、自然選擇、突變、自然選擇、人工選育人工選育隔離、適應與進化隔離、適應與進化（一）什么是物種？（一）什么是物種？物種是一群能夠自然地成功交配的個體組成的群物種是一群能夠自然地成功交配的個體組成的群體，與其他類似的群體間出現了生殖隔離。體，與其他類似的群體間出現了生殖隔離。注意：物種間的遺傳差異，必須能夠有效阻止自注意：物種間的遺傳差異，必須能夠有效阻止自然條件下的交配；生物學種不適用化石；只適用有性然條件下的交配；生物學種不適用化石；只適用有性繁殖的生物。繁殖的生物。（二）物種是如何形成的？（二）物種是如何形成的？突變、隔離、自然選擇、雜交是物種形成主要途徑突變、隔離、自然選擇、雜交是物種形成主要途徑。異地物種形成不同環(huán)境的種群形成新物種的過程。同地物種形成例如：非洲的維多利亞湖、馬拉維湖、坦哥尼喀湖的麗魚進化。各種麗魚各種麗魚趨同適應趨同適應-不同的生物生活不同的生物生活在相似環(huán)境中，形成了相似在相似環(huán)境中，形成了相似的形態(tài)結構。的形態(tài)結構。上門齒上門齒2對，下門齒對，下門齒1對；尾巴短。對；尾巴短。上門齒和下門齒各上門齒和下門齒各1對對；尾巴長尾巴長。兔形目和嚙齒目共同特征：無犬齒；兔形目和嚙齒目共同特征：無犬齒；門齒與前臼齒間有縫隙；門齒發(fā)達，門齒與前臼齒間有縫隙；門齒發(fā)達，無齒根，終生生長。無齒根，終生生長。兔形目（鼠兔科）兔形目（鼠兔科）嚙齒目嚙齒目 自然選擇的進化作用自然選擇的進化作用趨異適應趨異適應相同或相同或相近的生物生活在不同環(huán)境中，相近的生物生活在不同環(huán)境中，形成了不同的形態(tài)結構。形成了不同的形態(tài)結構。北極狐北極狐赤狐赤狐非洲大耳狐非洲大耳狐自然選擇不是進化的唯一動力自然選擇不是進化的唯一動力自然選擇必須要求種群具備自然選擇必須要求種群具備3個條件個條件：（1）具備遺傳差異性（遺傳多樣性）；）具備遺傳差異性（遺傳多樣性）；（2）差異具備遺傳基礎（差異源于基因型變化）；）差異具備遺傳基礎（差異源于基因型變化）；（3）差異影響后代繁殖的有效性。）差異影響后代繁殖的有效性。遺傳漂變：基因（型）頻率隨著時間的隨機改變。如血型或遺傳漂變：基因（型）頻率隨著時間的隨機改變。如血型或眼睛顏色或眼睛顏色或 DNA突變（中性突變）等。突變（中性突變）等。區(qū)別：自然選擇淘汰有害的等位基因，提高有益基因的頻度；區(qū)別：自然選擇淘汰有害的等位基因，提高有益基因的頻度；而遺傳漂變完全是隨機過程，不能創(chuàng)造適應性。而遺傳漂變完全是隨機過程，不能創(chuàng)造適應性。二、動物的物種和遺傳多樣性二、動物的物種和遺傳多樣性 物種多樣性是指在一定地域和時間范圍內，物種數量的豐富程度，可分為區(qū)域物種多樣性和群落物種多樣性。海蝸牛浮游動物泡螺科動物 動物的類群多樣，種類繁多，動物的類群多樣，種類繁多，共共3535門（門（4141門）門）7070余綱，約余綱，約 350350目，目，150 150 多萬種。多萬種。分布廣泛，結構精巧而復雜，生活史非分布廣泛，結構精巧而復雜，生活史非常復雜，許多具有發(fā)育變態(tài)，運動能力和行為習性多樣。常復雜，許多具有發(fā)育變態(tài)，運動能力和行為習性多樣。（一）動物物種的多樣性（一）動物物種的多樣性一種蠑螈星鼻鼴管鼻蝠雪蟹指猴類別類別 確定種數確定種數 估計種數估計種數哺乳類4,1704,300鳥類8,7159,000爬行類5,1156,000兩棲類3,1253,500魚類21,00023,000無脊椎動物1,300,0004,004,000合計1,342,0001,342,0004,052,800地球上動物的物種數量地球上動物的物種數量150150萬（估計萬（估計400400萬）萬）動物界動物界4242門（原生動物門門（原生動物門脊索動物門）脊索動物門）第四次海洋生物普查發(fā)現大量奇異物種第四次海洋生物普查發(fā)現大量奇異物種 自自20002000年起，有年起，有8282個國家個國家20002000余名科學家參與了全球海洋生余名科學家參與了全球海洋生物普查工作，物普查工作，20102010年年1010月已完成，發(fā)現月已完成，發(fā)現60006000多種奇異新物種，已多種奇異新物種，已經命名經命名12001200多種。多種。20122012年年6 6月，我國月，我國“蛟龍?zhí)栻札執(zhí)枴痹俅纬龊健Ｔ俅纬龊健＊毥茄┆毥茄┍~冰魚水螅水母水螅水母海蝸牛海蝸牛 （二）動物遺傳多樣性（二）動物遺傳多樣性 種下單位亞種和品種種下單位亞種和品種 馴化滿足馴化滿足6 6個必要條件：個必要條件：（1 1）足夠的食物；）足夠的食物；（2 2）生長速度快；）生長速度快；（3 3）繁殖周期短；）繁殖周期短；（4 4）性情溫順；）性情溫順；（5 5）不易受驚；）不易受驚；（6 6）在馴養(yǎng)條件下交配繁殖。）在馴養(yǎng)條件下交配繁殖。人類歷史上曾對人類歷史上曾對148148種動物進行了馴化，只有種動物進行了馴化，只有1414種馴化種馴化成功（貓屬于自我馴化，不屬于人類馴化）。成功（貓屬于自我馴化，不屬于人類馴化）。（生物多樣性 2009，17（4）：319-329）中國馴養(yǎng)動物的多樣性中國馴養(yǎng)動物的多樣性雞雞109109品種品種鴨鴨3535品種品種鵝鵝2121品種品種豬豬113113品種品種奶牛奶牛7373品種品種馬馬6666品種品種綿羊綿羊7979品種品種山羊山羊4343品種品種驢驢2020品種品種水牛水牛2020品種品種牦牛牦牛5050品種品種駱駝駱駝4 4品種品種火雞火雞3 3品種品種根據人們的需求和目的選育的雞（部分）根據人們的需求和目的選育的雞（部分）人工選育的效應可超過自然選擇人工選育的效應可超過自然選擇家犬馴化有家犬馴化有1 1萬多年，全世界萬多年，全世界約約450450品種，據分子遺傳學研品種，據分子遺傳學研究由究由東亞灰狼東亞灰狼馴化而成。據馴化而成。據美國犬業(yè)俱樂部統(tǒng)計，美國美國犬業(yè)俱樂部統(tǒng)計，美國有有150150品種，最小是吉娃娃，品種，最小是吉娃娃，重重1kg1kg，最大的英國獓，重達，最大的英國獓，重達80kg80kg。而自然界中的野生犬。而自然界中的野生犬有有3636種，體重變化范圍種，體重變化范圍1-27kg1-27kg。三、動物對環(huán)境的輻射適應三、動物對環(huán)境的輻射適應輻射適應輻射適應動物為了擴大分布區(qū)，增加種動物為了擴大分布區(qū)，增加種群數量，提高后代存活率，最大限度利用各群數量，提高后代存活率，最大限度利用各種資源，向多個方向進化。種資源，向多個方向進化。1 1、陸地動物的輻射適應、陸地動物的輻射適應2 2、水生動物的輻射適應、水生動物的輻射適應3 3、動物行為適應、動物行為適應4 4、繁殖行為與生活史的適應、繁殖行為與生活史的適應陸地動物的輻射適應陸地動物的輻射適應比較各大洲之間的動物，在地面、地比較各大洲之間的動物，在地面、地下、空中，都有與之對應種類；下、空中，都有與之對應種類；比較同一塊大陸，各類動物為了資源比較同一塊大陸，各類動物為了資源利用，相互錯開生態(tài)位，向不同習性利用，相互錯開生態(tài)位，向不同習性發(fā)展；發(fā)展；比較同一類動物，為了食物資源，相比較同一類動物，為了食物資源，相互錯開食物譜。互錯開食物譜。生物的結構與功能的適應生物的結構與功能的適應 “功能決定形態(tài)，形態(tài)適應功能功能決定形態(tài)，形態(tài)適應功能”。動物、植物的結構都反映出這一規(guī)律。動物、植物的結構都反映出這一規(guī)律。米瓦特先生對自然選擇提出許多質疑，達爾文說：米瓦特先生對自然選擇提出許多質疑，達爾文說：“理解甲殼動物原先僅用于移動的肢的末端一節(jié)和倒理解甲殼動物原先僅用于移動的肢的末端一節(jié)和倒數第二節(jié)，怎么通過微小的變異發(fā)展成為螯的，則理數第二節(jié)，怎么通過微小的變異發(fā)展成為螯的，則理解較為困難。解較為困難?！笔吣晗s十七年蟬是北美大陸的特有種，自是北美大陸的特有種，自18681868年首次發(fā)現以來，每隔年首次發(fā)現以來，每隔1717年再現年再現一次，這種昆蟲的生活史周期是一次，這種昆蟲的生活史周期是1717年。年。生活史策略的多樣性生活史策略的多樣性昆蟲綱為什么能夠進化為昆蟲綱為什么能夠進化為動物界最大的類群？動物界最大的類群？1 1、世代短，環(huán)境作用頻率高，容易發(fā)生突變；、世代短，環(huán)境作用頻率高，容易發(fā)生突變；2 2、具變態(tài)，營養(yǎng)生長與繁殖分離，生境利用最大化；、具變態(tài)，營養(yǎng)生長與繁殖分離，生境利用最大化；3 3、個體小，減少食物競爭，提高環(huán)境容納量；、個體小，減少食物競爭，提高環(huán)境容納量；4 4、食性廣，口器多樣，占據更多生態(tài)位；、食性廣，口器多樣，占據更多生態(tài)位；5 5、繁殖率高，成活率高，種群數量大；、繁殖率高，成活率高，種群數量大；昆蟲綱為什么能夠進化為昆蟲綱為什么能夠進化為動物界最大的類群？動物界最大的類群？6 6、性別分化多樣，可群居社會分工，具孤雌生殖現、性別分化多樣，可群居社會分工，具孤雌生殖現象；象；7 7、可飛行，拓展生存空間，便于交配；、可飛行，拓展生存空間，便于交配；8 8、具發(fā)達附肢與外骨骼，及保護色，適應環(huán)境能力、具發(fā)達附肢與外骨骼，及保護色，適應環(huán)境能力極強；極強；9 9、習性多樣，水陸廣布，生活史極其復雜；、習性多樣，水陸廣布，生活史極其復雜；1010、具超冷和滯育現象，可抵抗惡劣低溫環(huán)。、具超冷和滯育現象，可抵抗惡劣低溫環(huán)。膜翅目昆蟲的社會性生活膜翅目昆蟲的社會性生活蜜蜂、螞蟻、蜜蜂、黃蜂蜜蜂、螞蟻、蜜蜂、黃蜂及白蟻都是群居的社會性及白蟻都是群居的社會性昆蟲。昆蟲。由利他行為結合的群體。由利他行為結合的群體。由單倍體和二倍體組成的由單倍體和二倍體組成的性別決定系統(tǒng)。性別決定系統(tǒng)。依靠激素維持群體。依靠激素維持群體。不做事情不做事情專托死胎專托死胎專揭蓋子專揭蓋子兩件都做兩件都做基因型對衛(wèi)生工蜂行為的影響基因型對衛(wèi)生工蜂行為的影響哺乳動物裸鼴鼠的社會性生活哺乳動物裸鼴鼠的社會性生活裸鼴鼠皮膚幾乎無毛，并完全沒有疼痛感；在它們的裸鼴鼠皮膚幾乎無毛，并完全沒有疼痛感；在它們的身體兩側，從頭到尾長著大約身體兩側，從頭到尾長著大約4040根像貓的胡須一樣的根像貓的胡須一樣的長毛，眼睛退化；鼠王個體大，工鼠個體??；兵鼠個長毛，眼睛退化；鼠王個體大，工鼠個體??；兵鼠個體肥大，負責防御；食糞習性；對非洲草原地下塊根體肥大，負責防御；食糞習性；對非洲草原地下塊根特大而數量稀少的一種適應。特大而數量稀少的一種適應。動物繁殖習性的適應與進化動物繁殖習性的適應與進化水螅和水母的無性生殖水螅和水母的無性生殖海鱸魚奇特的繁殖行為海鱸魚奇特的繁殖行為根據根據 E.Fischer E.Fischer 的研究，海鱸魚為雌雄同體；每個個的研究，海鱸魚為雌雄同體；每個個體都具雌性和雄性功能，交配時選擇產生卵或精子。體都具雌性和雄性功能，交配時選擇產生卵或精子。海鱸魚是一夫一妻制的組合，海鱸魚是一夫一妻制的組合，輪流交換性別輪流交換性別，充當父親，充當父親或母親。如果出現了背叛行為，可導致中斷伴侶關系。或母親。如果出現了背叛行為，可導致中斷伴侶關系。道金斯道金斯自私的基因自私的基因255-256四、人類與動物的關系四、人類與動物的關系（一）動物與人類生產生活的關系（一）動物與人類生產生活的關系（略）（略）（二）動物是傳播花粉和果實的使者（略）（二）動物是傳播花粉和果實的使者（略）（三）科學研究的材料（三）科學研究的材料模式生物模式生物（四）人類健康與動物的關系（四）人類健康與動物的關系 動物藥材動物藥材 動物休閑娛樂動物休閑娛樂 由動物引起的致死致傷由動物引起的致死致傷 由動物引起的疾病由動物引起的疾病吸血后的硬蜱幼蟲吸血后的硬蜱幼蟲身體可擴大身體可擴大100100多倍多倍科學預防和治療寄生蟲病是非常重要的科學預防和治療寄生蟲病是非常重要的口下板具二排倒刺硬蜱 1-1.5mm蛛形綱代表動物蛛形綱代表動物蜱螨蜱螨蜱螨學絳蟲、繞蟲、血吸蟲、蛔蟲、姜片蟲、旋毛蟲、絳蟲、繞蟲、血吸蟲、蛔蟲、姜片蟲、旋毛蟲、瘧原蟲、弓漿蟲瘧原蟲、弓漿蟲人類與動物的關系（續(xù)）人類與動物的關系（續(xù)）（五）善待動物和保護動物（五）善待動物和保護動物 1 1、善待動物、善待動物動物倫理學（動物有情感，動物倫理學（動物有情感，與人平等）與人平等）2 2、保護動物、保護動物科學利用，防止絕滅，維持科學利用，防止絕滅，維持生態(tài)平衡生態(tài)平衡人類引起物種滅絕的機制人類引起物種滅絕的機制小種群容易導致遺傳多樣性丟失和隨機滅絕小種群容易導致遺傳多樣性丟失和隨機滅絕棲息地減少、片斷化和環(huán)境污染棲息地減少、片斷化和環(huán)境污染對易滅絕物種缺乏了解對易滅絕物種缺乏了解外來物種的入侵外來物種的入侵過度利用過度利用雀鱔雀鱔北美旅鴿北美旅鴿世界上生物絕滅的例子世界上生物絕滅的例子毛里球斯島毛里球斯島 渡渡鳥渡渡鳥 1616世紀豬和鼠侵入，世紀豬和鼠侵入，1717世紀末絕滅世紀末絕滅白令海峽白令海峽 斯氏犀牛斯氏犀牛 1919世紀從發(fā)現世紀從發(fā)現捕殺絕滅僅捕殺絕滅僅2727年年南非布爾人南非布爾人 187018701880 101880 10年內年內2 2種種斑馬斑馬絕滅絕滅肯尼亞肯尼亞 19691969有有1.81.8萬萬頭犀牛頭犀牛19791979僅僅15001500頭犀牛頭犀牛 犀牛角犀牛角4646港幣港幣/千克千克33753375港幣港幣/千克千克 犀牛角價格上長犀牛角價格上長7575倍；犀牛數量下降倍；犀牛數量下降1212倍倍北美洲北美洲 北美旅鴿北美旅鴿 1919世紀初世紀初五十億五十億只，只，19141914絕滅絕滅中國中國 鐮翅雞鐮翅雞 19901990列為二級保護，列為二級保護，2000/4/122000/4/12絕滅絕滅世界自然保護區(qū)發(fā)展史世界自然保護區(qū)發(fā)展史1872美國建立黃石公園黃石公園1879英國在澳大利亞建立皇家公園皇家公園1885加拿大西部建立3個自然保護區(qū)1890美國建立巨杉公園巨杉公園1898法國在南非建立野獸保護區(qū)1898英國在印度建立阿薩姆.卡齊蘭保護區(qū)1925比利時在剛果建立阿爾貝自然保護區(qū)1926意大利在索馬里建立國家公園截至2010年，全世界有5300處自然保護區(qū)，面積600萬Km2;其中日本日本達2816處。中國自然保護區(qū)發(fā)展史中國自然保護區(qū)發(fā)展史1956建立廣東鼎湖山鼎湖山自然保護區(qū)1957建立廣西花坪花坪自然保護區(qū)1958建立西雙版納西雙版納3個自然保護區(qū)（勐臘、勐倫、小勐養(yǎng)）1960建立吉林長白山長白山自然保護區(qū)截至1965年，全國只有1919處自然保護區(qū)1997全國926926處自然保護區(qū)2010全國12101210自然保護區(qū)，占國土11%；另外，610處風景名勝區(qū)，875處國家森林公園。