《基础生态学-王艳妮》5.生物种及其变异与进化.ppt

5 种群的遗传特征p54,第二部分 种群生态学,主要内容,5.1 生物种的概念5.2 物种的遗传变异与选择5.3 物种形成,2,5.1 生物种的概念,5.1.1 传统生物学家的物种(species)概念真实存在、形态相似、自由交配、产生可育后代物种不变、种间无亲缘关系5.1.2 达尔文的物种概念物种可变，强调了个体差异和种间的连续性人为分类单位，亲缘关系密切的个体群5.1.3 近代的物种概念形态和遗传结构相似的种群构成，与其他物种存在差异,3,4,5.1.4 现代的物种概念(Mayr,1982)由许多群体形成的生殖单元(与其他单元生殖上隔离)，它在自然界中占有一定的生境位置 生物种是一组具有相似形态和遗传特性的可以相互交配的自然种群，它们与其他种群间具有生殖隔离5.1.5 生物种的特点 由内聚因素（生殖、遗传、生态、行为、相互识别系统）联系起来的个体的集合；可随时间进化改变的个体集合；生态系统的功能单位。,5.2 物种的遗传变异与选择,5.2.1 基因、基因库和基因频率5.2.2 变异、自然选择和遗传漂变5.2.3 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 表型的自然选择类型,5,5.2.1 基因、基因库和基因频率,相关概念染色体、同源染色体，基因(gene)、等位基因(allele)、座位(locus)纯合、杂合，显性、隐性、共显性，多基因形状基因库(gene pool)：种群内所有个体基因的总和 基因频率(gene frequency)和基因型频率(genotypic frequency)哈迪-温伯格定律(Hardy-Weinberg Law)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遗传平衡状态,6,基因频率的改变,突变遗传漂变种群大小的作用奠基者效应瓶颈效应迁移活动非随机交配自然选择,7,5.2.2 变异、自然选择和遗传漂变,变异遗传物质的变异基因突变、染色体突变(结构/数量)多态座位比例、平均杂合性基因表达的蛋白质(酶)的变异凝胶电泳技术识别同工酶(别构酶)表现型数量性状的变异形态、结构、功能的差异 多态现象地理变异渐变群(cline)地理亚种(subspecies)的形成,8,变异、自然选择和遗传漂变,自然选择(natural selection)变异、个体间存活能力、生殖能力是自然选择的基础适合度、相对适合度和选择系数遗传漂变(genetic drift)概念：基因频率在小的种群里随机增减的现象遗传漂变的产生自然选择和遗传漂变是进化的动力,9,10,0 20 40 60 80 100,0 20 40 60 80 100,2.01.91.81.71.61.51.4,1.00.90.80.70.60.50.40.30.20.10,A1基因频率 种群增长因子,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代的变化,11,预测值,观察值,隐性基因频率,0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10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,5.2.3 遗传瓶颈和建立者效应,遗传瓶颈如果一个种群在某个时期由于环境灾难或过捕等原因数量急剧下降，就称其经过了瓶颈（bottle neck）经过瓶颈后的结果建立者效应(founder effect)建立者种群建立者效应,12,13,:,=5:1,:,=5:2,建立者效应,5.2.4 迁移活动及非随机交配,迁移活动迁入/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（迁入个体和原种群个体频率差值）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率很难保持稳定性选择是典型的非随机交配例子,14,5.2.5 表型的自然选择,表型的自然选择表型自然选择的种类稳定选择定向选择分裂选择,15,自然选择的生物学单位个体选择配子选择亲属选择群体选择性选择,5.3 物种形成(speciation),5.3.1 物种形成及其过程地理物种形成学说地理隔离独立进化生殖隔离机制的建立生殖隔离机制的种类5.3.2 物种形成的方式异域性物种形成邻域性物种形成同域性物种形成适应辐射,16,17,巴西亚马逊河流域西部的Rio Jurua河两岸，绢猴的两个种群被分隔形成遗传差异,18,扩展分布区,地理隔离,独自进化,生殖隔离,形成2个物种,即使相遇已经不能相互配育,异域性物种形成A,大范围地理隔离,19,扩展分布区,地理隔离,独自进化,生殖隔离,形成2个物种,即使相遇已经不能相互配育,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,20,扩展分布区,独自进化,生殖隔离,形成2个物种,即使相遇已经不能相互配育,部分的地理隔离存在基因交流屏障,如生物的运动能力及繁殖体传播能力差,邻域性物种形成,21,生境选择差异食物选择差异宿主选择差异,独自进化,生殖隔离,形成2个物种,即使相遇已经不能相互配育,无地理隔离但生态位产生差异,虽有基因交流的可能但生境食物等习性阻止了交流,同域性物种形成,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,22,如：分别在生境、食性、取食方式、取食时间、取食空间、取食大小 多方面产生差异,鸟类的适应辐射,23,Over,24,