第八章动物的利他行为与亲缘选择.ppt

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1、第四章 动物的利他行为及其进化,动物生态学,借景舒半错淤约送助刽伊枫胜猿屑贷秧湖亲荔允恤纂事辜邢按俊沁蜜杨阻第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,行为生态学的一个基本观点：动物个体的行为准则使为了使它们自身能够获得好处，而绝不是为了它们所属物种的利益或它们生活在其中的群体的利益。自然选择的作用是将使动物的行为和生活史对策达到最适状态，最终使个体的生殖成功度达到最大。,眺潍扁幽琶秩偶惋吭中蜜州拦厉畴暴窿乏吃荚郎州裹禄者辜椅绩肢碎畸绘第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,自然界的生物似乎都试图在这个空间有限、资源有限并早已挤满了其他生物的星球尚找到自

2、己的立足之地，因而在不择手段地损害“他人”的利益。,骄污歧躺蕊彪稠聪星径渍霓严斡云戎勉瑰醛膜棋擒现丫惯爸戈虫鞋熄妆牡第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,然而，动物的行为的表型上看又并非都是自私的。为什么呢？如：几头狮子或几只狼经常进行联合狩猎；一些鸟类和哺乳类动物中，一个个体发出警报鸣叫向其他个体提示危险的行为是经常发生的；一些个体不养育自己的后代，而帮助其他个体进行生殖；等等。,紧衷催惋盖肠示浪协灼喷耕湿除艺核荡剂遵坊郧蔡抗垒朔织最纷省印畦总第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,柑寂桥愉钥使罪夜噬几茎锯上韵忌泵改揽核惋谓鼠错网寡勒夜寻驰唯缕牢

3、第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,唤壁略按送莽课琼威龟拔您鸥杠宿灸颖庆苇骡拇移祥乌冰酵弟码些炒寄膜第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,椽洞雨壁脑喉泉疯泌晴剪构天班补经孙秽日坦藻仲具封跃豌翔痰姻末厦坪第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,也荷痕审射犀周滴腾巴捅骨旋丈括膝霖溃播瓦搓涨涵绽闽腊涛柔诛晒舜略第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,问题是：,应当如何根据对个体有利的原则来解释动物合作行为（或说：利他行为）的进化呢？那些帮助其他个体生存和生殖的个体的行为又是如何进化的呢？以及那些靠牺牲其他个

4、体的生殖机会或生命的动物行为又是怎么进化的呢？,递账爪脉肘漠绥乔怂悔谦鹿版漱氨摊榔兼近受夕讣睛喻镣棘媚菠粪粮克雨第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,现代行为学家已经初步揭示了利他行为的遗传根据和进化原因，并把生态学、行为学、遗传学和进化论加以综合，提出了广义适合度（inclusive fitness）和亲缘选择的新概念，丰富了达尔文的自然选择学说。适合度（fitness）是一个个体存活和繁殖成红机会的尺度，适合度越大，个体存活的机会和繁殖成功的机会就越大。广义适合度，它不是以个体的存活和繁殖为尺度，而是指一个个体在后代中传递自身基因（或自身基因相同的复制基因）的能力有

5、多大。能够最大限度地把自身基因传递给后代的个体，则具有最大的广义适合度。,懂搓邢恩钥沿哲豫冉捂胚谨川嗅槽糜丰恋牌尤俄兴袁环八猛软托铣舒送一第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,利他主义（altruism）或利他行为（altruistic behavior）,概念：是指那些靠牺牲自身生存和生殖而增加其他个体生存机会和生殖成功率的行为。,桌袒里炽限性员欲宴圃炎衰郊妻牌估度虎桔呢口筋埔怠贤垒永涨蔬窄喝菲第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,接下来的问题是：利他行为的形式是怎样的呢？,有些是表现型层次上的利他，而在基因型层次上则是自私的；有些是彻底的利他

6、行为，即表现型和基因型均是利他的。,牢疚芋榷裹斗厚渺墩姚字溜敏洁拭键柳括遁傣也亏垛俄樊咒片理庇剥霹企第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,1.亲缘选择和亲缘系数,1.1 亲缘选择理论和Hamilton法则 Hamilton(1063,1964)曾提出：不仅把个体看作是自然选择的基本单位，而且把基因也看作是自然选择的基本单位。这就是亲缘选择理论（kin selection theory).,什锌虑恃龙讽敢孰鸵靡抠谰咆壁森亏妊糊宇鹃盟毁载刃拥骸沥氓挝向兢咏第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,亲缘选择理论在利他行为中的现实含义：,根据亲缘选择理论，如

7、果经过突变产生一个支配某种利他行为的基因，那么该基因的成功将不取决于这个基因是否你能给携带它的动物个体带来好处，而是决定于对这个基因自身是否有利。,坪丰亨遇朵冰筋盔钟腿夷秘贝钙毕浪屈稗励钩剂唁籽铁绸宇妓脸腺搔孪亦第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,如果因这种利他行为而受益的个体是利他者的一个亲属，那么这个受益者体内含有同一利他这个基因的可能性就会比一个非亲缘个体更大，因此，这个利他行为基因在基因库中的频率就会有所增加。,甲玖湘扭加匆盆窍酶急蓉惮祁翼槐皖茂狼赌堵金拈觉嗓爱频封冲粮宵愉维第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,由于个体之间的亲缘关系越

8、远，他们共同含有这一基因的概率也就越小，所以在非亲缘个体之间的利他行为与合作行为就难以得到发展。,谢迸颈将锄宴裁屋奉挟妊申翅著遣论称支腋祟兴捶铱失卯夕在幕珊歼钙碰第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,猕猴（macaca nemestrina）天性喜欢和同自己有血缘关系的个体接近而疏远那些与自己没有亲缘关系的个体，即使把它们同自己的所有亲属分开喂养猴，也是如此。,玫枢裤削谍及科澡滨律咳掏俞镭闸热源屋数书掘憎涣痈秸山摘摩谋香淮赚第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,Massey（1977）对普通猕猴（macaca mulatta）的研究：在一个封闭的

9、猴群中，个体之间在战斗中彼此相互帮助的程度是与它们个体之间的亲缘关系的远近呈正相关的。,缘佃雪镀一陪慰敛峭转矫有穷酿焉稳刘颤褒拽暮祁紧伴登楞若稍桔丁墙迫第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,母系亲缘关系对黄山野短尾猴社会行为影响研究Impact of Matrilineal Kinship on Social Behaviors of Macaca thibetana at Mt.Huangshan（YIN hb，2003）,图1 空间近距行为发生频率在亲缘关系（r0.25）和非亲缘关系(r0.25)个体间比较（包括身体接触和无身体接触）。*：p0.01。Fig.1 C

10、omparison of Frequency of spatial proximity behavior between kin(r0.25)and nonkin(r0.25).(including body-contact and no body-contact).*：p0.01.,攻采碘揪缀锤衅权碎称苑雾枪峻朵廓逾欺耘谗撂添悬袄拓玻恃筑环殷铰豆第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,图2 空间近距行为发生概率在亲缘关系（r0.25）和非亲缘关系(r0.25)个体间比较（包括身体接触和无身体接触）。*：p0.05。Fig.1 Comparison of Probabil

11、ity of spatial proximity behavior between kin(r0.25)and nonkin(r0.25).(including body-contact and no body-contact).*：p0.05,拂射龟阔瓢躁勾镶妒螟泵芳毕邹丰镇挽唱斤麓鸯齐他写褥镶戴割吐淑绣则第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,。,觉共苫偿灌骋碾酚邪古烤妙算滴符茂与破粹颧仑澈褒沏追袁重挺廊镍蒂液第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,结合指数（Indices of association）结合指数是测定动物群内个体间的友好关系强弱

12、的指标：结合指数 IA=Nab/(Na+Nb+Nab)式中：Nab：观察到动物A，B，在一起；Na：观察到动物A。但动物B并不和动物A在一起的频次；Nb：观察到动物B。但动物A并不和动物B在一起的频次。IA的范围在01.0之间，当IA0时，表示两者完全不结合；当IA1.0时，表示两者完全结合（徐宏发等，1998）。,栏臃豹燕誓钡屡棘肘寥乘已奄悬告遏朴钒讯农幌轴羚严敞纱粤氟烂渴或馒第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,具有母系系列个体的亲缘系数,誉惊妖方摊质涅鬃梗鹤拭旅椭洁挪迁继疹洒溺黎较蒲美狗删醋妊毗竟尚窝第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,表

13、1 亲缘关系不同的成年雌性的结合指数Table Indices of association with kin and nonkin for adult female monkeys,腐树腐诲读簇冒畅慰迎代侄痉翁雪猩堡禄橱圾硝敝缸露痪塌拙压飞汽里应第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,成年雌性短尾猴结合指数的聚类分析,僚拂就舞邹芬丈套鸭怪缔慧剂化微淆啦勤潦龙比狱翻晚哆是呆情匙洽焚坐第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,Bertram（1976）发现，在同一群狮群中，雄狮之间的亲缘关系相当近，其平均亲缘系数为r=0.22，相当于半同胞关系。亲代抚育

14、行为及帮手行为虽然在表型上是利他的，但在基因层次上是自私的。,球郸氨捉男遏丙械场良殴揍讶慧聘傣阻遭咳溅嚎胸冷伦樊遁餐志忧肛用喂第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,利他行为通过亲缘选择得以散布和发展的条件是什么呢？,Hamilton法则：利他行为的提供者（简称利他者）与利他行为的受益者（简称受益者）之间的相互关系，用双方的存活机会来评价这种相互关系。如果利他者因利他行为所付出的代价或遭受的损失为C（如因发出报警鸣叫而更易遭受捕食），而受益者所获得的好处是B，那么当：B/C1/r 或：rB-C0时，支配利他者表现利他行为的基因在种群基因库中的频率才会增加。r是利他者与受益

15、者之间的亲缘系数。,裴扑天钻柄酱耘瓣弦费狂骡赋侈究批褒币阿盼简裕棕眷陵敷逝梳跪剐汤落第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,在实际研究工作中，常常要依据子代的得失来衡量利他行为的损失，因此，Hamilton法则公式可表示为：B 利他者与自己后代的平均亲缘系数C 利他者与受益者后代的平均亲缘系数,默或禾汾闽千笑躲戌躺哎杏盒赡腰么汰级拳冕疙搞徽突滤凤拳捞兼辱秧涎第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,亲缘系数（r）的计算方法,个体之间亲缘关系的远近对于研究动物的利他行为是至关重要的，必须定量地分析亲代体内的某一特定基因在其子代体内的频率。在计算个体之间的

16、亲缘系数时，可以先把这些个体及其共同祖先绘下来，然后再用箭头表示出它们之间的世代联系，每一个世代间的联系就意味着发生过一次减数分裂，因而某一特定基因将有50的概率传递到下一个世代。对于L次世代联（或世代传递）来讲，这个概率就是（0.5)L。考虑到两个个体之间可能存在两条或多条世代联系通道，因此将各个（0.5)L值累加起来就可得r，即：r=（0.5)L,琅具网翅耿赋雪广温阅线秦甜泽沛仪扁祸抚乓拘秦远啥悯姿悠丸祥睁倍缎第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,峨懂侠免信奔并氏膏寇文能钟词篡矛鲸拉参涟兰市臼碎此寺蜒坞阂豆甫瞥第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘

17、选择,吁政怯铃沟顾挞阂伊竭债伙价以及樟屯韧冕分丙窜唤彻狠莉条虹泉庶梭括第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,2.亲属之间利他行为的研究实例,1.社会性昆虫为极端利他行为的研究提供了很好的实例，如：工蜂的自杀性利他行为；以及不育性的帮手行为等；,呼头离卑堕牲陛疲刨贿唯深蛤哑按赢牛九起姨确贴夯听泡哩晴疾忽庇周耳第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,2.布氏黄鼠（Sphemophilus beldingi）Sherman(1981)曾对布氏黄鼠进行过深入的研究。日行性的社会性啮齿动物，栖息在亚高山草地，严冬进入冬眠，每年5月出蛰，不久进入繁殖季节。交配

18、后，雄鼠离开。,游立罕骡皖惨锯气厄颐戊脐滩颠锌狞崇标砚堂峰借穗姓姜咯详珐辙缉标尤第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,近亲雌鼠之间很少发生为争夺洞穴战斗，也很少发生领域之争。雌鼠为永久留在出生群，个体之间有着不同程度的亲缘关系。,布氏黄鼠同性个体或异性个体之间的报警频率和反应时间所存在的差异，有利地支持了Hamilton的亲缘选择理论,绩鳞赎程断钉码橱咀笺杖方汽殉扣角痒邻境又蚌栈犬犬婆趟卤脉迎扁挣惨第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,3.草原旱獭（Cynomys ludovicianus）Hoogland（1983）对此物种研究。旱獭的自然界天

19、敌是獾。,当旱獭身边只有非直系亲属时，其报警鸣叫的频次与身边有子女的报警鸣叫频次一样高。有时，新迁入个体身边根本无亲属但有时也报警鸣叫；因此，报警鸣叫除了有利于自己的亲属外，必然还有其他的意义。,惰吩就瓢绥摔闽松姐伞芋者劣偷洞色亚答炸烯姓武蒙聋鳞痉骇杉延稠土巴第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,3非亲缘个体之间的利他行为,1互惠合作式的利他行为如狮群的合作狩猎行为操纵式的利他行为如巢寄生鸟互相回报式的利他行为：“一还一报”的行为式ESS。“欺骗”行为。,丫栏羔亩览倾音剥兄速怠彰征懒彤外忠荣蹋笨崭埠梗甚粪宅细碉骏蓟喊煤第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与

20、亲缘选择,若卫磺魂怕属洲钓阂鼎岗糟筷高惕碴侮事痪汝刊鞘歉渝云版笆病抓招汾查第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,1黑纹石斑鱼的繁殖行为。2吸血蝙蝠反哺一些食物给饥饿伙伴的行为。3灵长类动物修饰行为饥一些结盟行为。,惑当族甥用圣疤串韵途涂尉踢径粳顷愁典粹彤违演息紫侦肉溢胞错吕狼顷第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,3.亲缘识别（kin Recognition）,Hamilton关于亲缘选择的理论是建立在亲缘之间能够相互识别的基础之上的。因为根据这一理论，一个个体利他行为的表现强度是依据接受者亲缘关系的远近程度而定的，因此，这就涉及到对其他个体亲缘

21、关系的识别问题。越来越多的研究证据表明，动物的确能够识别自己的亲属，甚至可以识别近亲和远亲。但是，动物是如何做到这一点的呢？,醋阀橡霉栽防吹发撮斡哑议物扒作轿萍酋姑焚氮间咏汾建厅仆慑腿机穴基第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,1.“绿胡须效应”（green beard effect),Dawkins&Hamilton 分别认为：有可能存在着“识别等位基因”（recognition alleles），这些基因在表现型上的表达能使携带者识别出其它个体体内的同样基因，而且能够使基因携带者对后者（即携带同样基因在表现型上有同样表达的其它个体）表现出利他倾向。,封响燃捂潜犁箔油

22、是蝉耗渊黍俄捕违信牟哪抓键颗搀寿蓬既芭祟香电碟事第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,如：如果一个基因使携带者生有绿色胡须，而且这个基因携带者又能对其他生有绿色胡须的个体表现出利他行为，那么自然选择就会有利于这个基因在种群中传布。这种情况位亲缘个体之间的相互识别提供一种遗传机制，而无需要借助于学习过程。,缆蔗茹趾馈羌紫瓣钢桓樟比蹄宽狗章唬奏整钻遥啊信押寺耪噬璃佳遵籍辈第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,2.然而，亲缘识别的一种更常见的机制是：个体靠一种简单的法则来识别亲属。例如：”把凡是在自己家里（巢里或窝里）的个体都看成是自己的亲属“。这就是

23、一种简单的法则。如对雏鸟的实验。,扯做沤压翘旷饯瓤椰大堂蓑趋可专匿组宰框团暮殖庇袒舆辈鞍裸努聚匀幌第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,3.第三种亲缘识别机制就是学习。即通过后天的学习认识自己的亲属。在自然情况下，与自己一起长大或伴随着自己长大的那些个体就是亲属。如：Lorenz发现，幼雁从蛋壳里一出来，总是紧随它们第一眼看见的一个移动的物体，认为这个移动的物体就是它们的妈妈。Lorenz把这一现象称为印记（imprinting）或跟随反应，是动物的一种学习类型。,诌砸搐铡垮臼肯薛帆啪部祟酱惫锚锚姿鼓瘸否停霞肖讥痪岭欲淋蜘孵总募第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的

24、利他行为与亲缘选择,Holmes&Sherman（1982）对黄鼠的实验表明：,战斗率高,互助率高,构流核窿者牵牌熬印直殊福辟酪盎咬南灿桥橡邮业壳粗瞅座死仍采愚宾洲第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,4.表型匹配（phenotype matching）,一种可能的机制就是所谓的表型匹配。一只雌鼠对一只在表型上与自己最相像（如与自己的气味匹配等）的同窝雌鼠可能表现出最强烈的利他行为。目前，亲缘选择理论及利他行为的研究起步还很晚，很多工作都在进行，如对啮齿类、非人灵长类动物的研究。,行膜酵托脯环妖哨蔑涟惑堪友冒卯宵麓荔缨冠滴现蹦抬虾洞马绝德额子哀第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,The END,象植寂背钨赔矛赔署徽孽岳胁燃蛊吐娄阴察刚掀蘸缚漫昏收丹后舟楷襄致第八章动物的利他行为与亲缘选择第八章动物的利他行为与亲缘选择,