10十灭绝生命的结束与再开始.ppt

第十章,凤凰涅槃-生命的结束与再开始,本章主要内容,谁屠杀了马达加斯加的恐龙物种灭绝之谜群落的生态演替,仍然留下很多疑点和谜团,物种灭绝之谜大约每隔2600万年，生物界就要发生一次大规模的物种绝灭。,一、物种灭绝之谜,这种大规模的物种绝灭是因为太阳有颗姐妹星，名曰“复仇女神”，太阳与她以2,600万年的周期相互围绕旋转，也就是说每隔2,600万年“复仇女神”要经过一次由数十亿颗彗星组成的奥特星云，此时就会把一颗甚至几颗彗星赶出正常轨道冲击地球，即所谓的“彗星轰击”灾变。,灾变学说,（一）物种灭绝1、概念：所谓灭绝就是一个物种或一个种群不能够通过繁殖自我维持。下列任一情况发生时即发生灭绝：,最后一个个体死亡；剩下的个体不能产生有生命或有繁殖能力的后代。,2、灭绝的种类：（1）常规灭绝（Normal extinction）：在整个生命史上，绝灭亦如种形成一样作为进化的正常过程，以一定的规模经常发生，表现在各不同分类类群中部分物种的替代，即新种产生和某些老种消失。（2）集群灭绝（mass extinction）：在生命史上发生过的非正常的大规模灭绝事件，在相对较短的地质时间内，一些高级分类类群整体消失，这是所谓的集群灭绝。,3、目前对于灭绝概念的认识（1）野生灭绝（2）局部灭绝（3）生态灭绝,野生灭绝:一个物种的个体是被养殖(In captivity)或在人工控制条件下存活。野生条件下无个体存在。如中国的麋鹿,局部灭绝：一个物种在其栖息过的某些分布区无个体或繁殖种群存在，但在其他地区有发现。（长臂猿、湾鳄）,生态灭绝：如果一个物种的种群数量减少到对于生物群落其他物种以及生态系统结构和功能及动态的影响很小甚至可以忽略。,(二)引起物种灭绝的因素 1 生物因子（内在机制）竞争与捕食,海南岛为何缺乏大型动物呢?,1 生物因子寄生与疾病,五彩蟾蜍（harlequin toad），生活在哥斯达黎加和巴拿马，因为真菌性疾病，现在已经处于灭绝的边缘,2 大时间尺度灭绝环境因素（1）物种灭绝与缓慢的地质变化（2）物种灭绝和气候变迁（3）物种灭绝和灾变事件（4）海退现象对生物影响（5）火山爆发和造山运动所引发的生物大灭绝（6）来自太阳系的灾变事件和地球生物的大灭绝,生物进化史中的 6 次物种大灭绝事件,渡渡鸟的灭绝原因？,3 人类活动对生物区系的巨大冲击,首先表现直接影响过渡捕猎对地球生态系统的巨大改变,人类的间接影响也是巨大的生境丧失、退化与破碎 盲目引种 环境污染,（三）物种灭绝的现状 1 世界物种灭绝现状 IUCN最近的统计表明，5%20%的脊椎动物和树木物种面临绝灭的威胁。,1960年以来地球上有记录的动植物灭绝的数目,动物界的辛德勒名单,2 中国物种灭绝现状 中国动植物种类中有总物种数的15%20%受到威胁，高于世界10%15%的水平。近50年来，约有200种植物灭绝，高等植物中濒危和受威胁的高达40005000种，占总数的10%20%。近百年来，约有10余种动物绝迹，大熊猫、金丝猴、东北虎等20余种珍惜物种又面临灭绝的危险。,谁屠杀了马达加斯加的恐龙？,6500万年前曾发生一场全球性生物大灭绝事件，但是据此前几百万年7000万年前，一场灾难降临到马达加斯加岛上，大批恐龙和其他动物神秘死去。2005年，当年的死亡现场重见天日，累累尸骨令人惊怵，惨不忍睹这些受害者不分种类、大小、老幼，均未逃脱死神的魔爪。杀手是谁？坟场发掘犯罪现场鉴定真凶：在晚白垩世的某段时间里，多种动物陆续死亡，并非由于狩猎、疾病、地震、洪水和大火等，而是由于干旱。一次次的致命干旱为这些动物敲响了丧钟，厚重的泥沙奔涌而下，严密的包裹和覆盖了这些尸体和散落的骨骼，埋葬在沉积岩构成的坟墓中。,当地球上最后一只老虎在林中孤独地寻找配偶,当最后一只没有留下后代的雄鹰从天空望向大地,当鳄鱼的最后一声哀鸣在沼泽上空回荡.人类，也就看到了自己的结局！,灭绝动物墓志铭,二、群落的生态演替,（一）什么叫群落的生态演替 演替与群落的内部动态群落演替（succession）：就是指某一地段上一种生物群落被另一种生物群落所取代的过程，或者由一种类型转变为另一种类型的有顺序的演变过程。,经典演替观的三个基本思想 群落演替是有顺序的过程，是有规律地向一定方向发展，因而是能预见的；虽然演替受物理环境所制约，但演替是受群落本身所控制的，演替前期为后期物种的入侵与繁荣准备了条件；演替的最后阶段是稳定的系统，往往生物量最大，种间关系最紧密。先锋期(pioneer stages)、系列期(seral stages)、顶极群落(climax),原生演替(primary succession)与次生演替(secondary succession）自源演替(autogenic succession)与异源演替(allogenic succession)正向演替与逆向演替地质演替(geological succession)与生态演替(ecological succession)水生演替(hydrorarch succession)、旱生演替(xerarch succession)与中生演替自养性演替(autotrophic succession)与异养性演替(heterotrophic succession),（二）演替的类型与基本过程,演替的基本过程:,生物入侵、定居和繁殖 竞争 波动状稳态（pulse stability）,（二）演替的实例,沉水植物期 浮水植物期 挺水植物期 湿生草本植物期,1、水生演替,水生演替实例,地衣植物阶段 苔藓植物阶段 草木植物阶段 灌木阶段 乔木阶段3、潮间带岩礁群落演替实验单细胞藻及细菌短滨螺藤壶真牡蛎、海葵紫贻贝、贻贝、条纹格贻贝终绯叶、鼠尾藻,2、旱生演替,污损生物群落演替,单元顶极说(monoclimax theory)多元顶极说(polyclimax theory)顶极群落格局假说(climax pattern hypothesis)波动状稳态(pulse stability),（三）顶极群落理论,（四）两种不同的演替观,机体论学派(organismic school)：认为群落是自然界一个基本组织单位，是一个有机整体，群落是具有明显界限的离散单位。个体论学派(individualistic school)：认为群落是生态学家为便于研究，人为确定的一个物种集合，只是一种偶然的物种组合，只是由于自身的适应性而恰好生活在一起，群落间没有明显的界限。经典的演替观：群落象一个有机体一样，有诞生、生长、成熟和死亡的不同发育阶段，演替可以看成一个有机体的不同发育时期。个体论演替观：个体生活史特征、物种对策等决定演替。,（五）演替中物种的取代机制,促进模型 抑制模型：先来物种抑制后来的物种，物种替代没有固定顺序，演替在更大程度上决定于个体生活史和物种对策，结局也就难以预测。忍耐模型：物种替代决定于物种的竞争能力。后来物种比先定居物种更能忍受较低的资源水平，资源水平下降时取代先定居者。,（六）演替过程群落结构与机能的变化,随演替群落中物种的多样性、均匀性提高。生化多样性（如色素、酶等）以及在群落代谢提高中向环境分泌或排出的产物不断增加。演替初期群落中的生物体一般r选择种类，K选择种类随演替逐渐增加。层状结构或局部不均一性不断发达。生物的生态位越接近顶极阶段越特殊、越狭窄。在演替初期，PR比率大于1，随着演替发展，PR比率逐渐接近于l。PR比率是表示群落相对成熟度的最好功能指标。,生产量(P)与生物量(B)的比率随着演替推移从高到低。在演替初期，生物之间的食物联系是比较简单的、线状的，在成熟期，食物链变成复杂的食物网。对物质营养循环来说，在初期是开放的，到了成熟期则是较封闭的。互利共生、寄生和其他共存形式在演替过程中的重要性逐渐增加，较好的负反馈机制使成熟的生态系统保持稳定。,1.GM(gene manipulations)2.Animal Cloning 3.SCs&iPS4.Synthetic Biology,Four Techniques to Chang the World,“人造生命的宣言”,The first genome designed by computer.,To design life by learning from life,向生命学习如何设计生命,From sequence to sequence,从序列到序列,from READING toWRITINGA natural development and the highest stage of GENOMICS,从“解读”到“书写”,Cell cultures from donor,GM/SynBio+SC/iPS+Cloning,The Century of Biology,Genemunipulations,Man-made cells,SCs&iPS,Genomics is the basis!Foundation of Life Sciences and biotechsby providing knowledge of genes and genomes,“The Century of Biology”,The future is now!,“These findings are just a prelude to whats shaping up as a true conceptual and technological revolution.Just as physics shocked the world in the 20th century,it is now clear that the life sciences will shake up the world in the 21st.”,Newsweek Oct.15,2007,“Biology Reborn”,HGP&“Tree of Life”,Turning Darwins evolution theoryinto ATCG sequence,思考题,恐龙灭绝之谜,本课题期望的目标,珍惜生命，生命独特/唯一，人文精神（敬畏、尊重）兴趣，周边活生生的万物，思考、观察、表达能力的培养,“When you drink from the well,dont forget who helped dig it!”Gratitude speech at the reception by Scientific American,Scientific American:Research Leader of the Year,2002,“饮水思源”,