《生态与环境》配套PPT电子课件

《生态与环境》配套PPT电子课件,生态与环境,生态,环境,配套,PPT,电子,课件 第第4 4讲讲 动物的多样性动物的多样性 沈沈 显显 生生 中国科学技术大学生命科学学院中国科学技术大学生命科学学院 主要内容主要内容一、生物多样性的概念一、生物多样性的概念二、动物的物种和遗传多样性二、动物的物种和遗传多样性三、动物对环境的辐射适应三、动物对环境的辐射适应四、人类与动物的关系四、人类与动物的关系 一、生物多样性的概念 生物多样性是指地球上一定地域和时间范围内所有动物、植物、菌类等一切生命有机体及其生存环境的多样化程度。生物多样性包括3个方面：物种多样性；物种多样性；遗传多样性；遗传多样性；生态系统多样性生态系统多样性。（生物多样性，2009，17（6）：531-532）深海的皮皮虾叶海马球海葵生物多样性各组分间的联系生物多样性各组分间的联系遗传多样性物种多样性生态系统多样性突变、自然选择、突变、自然选择、人工选育人工选育隔离、适应与进化隔离、适应与进化（一）什么是物种？（一）什么是物种？物种是一群能够自然地成功交配的个体组成的群物种是一群能够自然地成功交配的个体组成的群体，与其他类似的群体间出现了生殖隔离。体，与其他类似的群体间出现了生殖隔离。注意：物种间的遗传差异，必须能够有效阻止自注意：物种间的遗传差异，必须能够有效阻止自然条件下的交配；生物学种不适用化石；只适用有性然条件下的交配；生物学种不适用化石；只适用有性繁殖的生物。繁殖的生物。（二）物种是如何形成的？（二）物种是如何形成的？突变、隔离、自然选择、杂交是物种形成主要途径突变、隔离、自然选择、杂交是物种形成主要途径。异地物种形成不同环境的种群形成新物种的过程。同地物种形成例如：非洲的维多利亚湖、马拉维湖、坦哥尼喀湖的丽鱼进化。各种丽鱼各种丽鱼趋同适应趋同适应-不同的生物生活不同的生物生活在相似环境中，形成了相似在相似环境中，形成了相似的形态结构。的形态结构。上门齿上门齿2对，下门齿对，下门齿1对；尾巴短。对；尾巴短。上门齿和下门齿各上门齿和下门齿各1对对；尾巴长尾巴长。兔形目和啮齿目共同特征：无犬齿；兔形目和啮齿目共同特征：无犬齿；门齿与前臼齿间有缝隙；门齿发达，门齿与前臼齿间有缝隙；门齿发达，无齿根，终生生长。无齿根，终生生长。兔形目（鼠兔科）兔形目（鼠兔科）啮齿目啮齿目 自然选择的进化作用自然选择的进化作用趋异适应趋异适应相同或相同或相近的生物生活在不同环境中，相近的生物生活在不同环境中，形成了不同的形态结构。形成了不同的形态结构。北极狐北极狐赤狐赤狐非洲大耳狐非洲大耳狐自然选择不是进化的唯一动力自然选择不是进化的唯一动力自然选择必须要求种群具备自然选择必须要求种群具备3个条件个条件：（1）具备遗传差异性（遗传多样性）；）具备遗传差异性（遗传多样性）；（2）差异具备遗传基础（差异源于基因型变化）；）差异具备遗传基础（差异源于基因型变化）；（3）差异影响后代繁殖的有效性。）差异影响后代繁殖的有效性。遗传漂变：基因（型）频率随着时间的随机改变。如血型或遗传漂变：基因（型）频率随着时间的随机改变。如血型或眼睛颜色或眼睛颜色或 DNA突变（中性突变）等。突变（中性突变）等。区别：自然选择淘汰有害的等位基因，提高有益基因的频度；区别：自然选择淘汰有害的等位基因，提高有益基因的频度；而遗传漂变完全是随机过程，不能创造适应性。而遗传漂变完全是随机过程，不能创造适应性。二、动物的物种和遗传多样性二、动物的物种和遗传多样性 物种多样性是指在一定地域和时间范围内，物种数量的丰富程度，可分为区域物种多样性和群落物种多样性。海蜗牛浮游动物泡螺科动物 动物的类群多样，种类繁多，动物的类群多样，种类繁多，共共3535门（门（4141门）门）7070余纲，约余纲，约 350350目，目，150 150 多万种。多万种。分布广泛，结构精巧而复杂，生活史非分布广泛，结构精巧而复杂，生活史非常复杂，许多具有发育变态，运动能力和行为习性多样。常复杂，许多具有发育变态，运动能力和行为习性多样。（一）动物物种的多样性（一）动物物种的多样性一种蝾螈星鼻鼹管鼻蝠雪蟹指猴类别类别 确定种数确定种数 估计种数估计种数哺乳类4,1704,300鸟类8,7159,000爬行类5,1156,000两栖类3,1253,500鱼类21,00023,000无脊椎动物1,300,0004,004,000合计1,342,0001,342,0004,052,800地球上动物的物种数量地球上动物的物种数量150150万（估计万（估计400400万）万）动物界动物界4242门（原生动物门门（原生动物门脊索动物门）脊索动物门）第四次海洋生物普查发现大量奇异物种第四次海洋生物普查发现大量奇异物种 自自20002000年起，有年起，有8282个国家个国家20002000余名科学家参与了全球海洋生余名科学家参与了全球海洋生物普查工作，物普查工作，20102010年年1010月已完成，发现月已完成，发现60006000多种奇异新物种，已多种奇异新物种，已经命名经命名12001200多种。多种。20122012年年6 6月，我国月，我国“蛟龙号蛟龙号”再次出航。再次出航。独角雪独角雪冰鱼冰鱼水螅水母水螅水母海蜗牛海蜗牛 （二）动物遗传多样性（二）动物遗传多样性 种下单位亚种和品种种下单位亚种和品种 驯化满足驯化满足6 6个必要条件：个必要条件：（1 1）足够的食物；）足够的食物；（2 2）生长速度快；）生长速度快；（3 3）繁殖周期短；）繁殖周期短；（4 4）性情温顺；）性情温顺；（5 5）不易受惊；）不易受惊；（6 6）在驯养条件下交配繁殖。）在驯养条件下交配繁殖。人类历史上曾对人类历史上曾对148148种动物进行了驯化，只有种动物进行了驯化，只有1414种驯化种驯化成功（猫属于自我驯化，不属于人类驯化）。成功（猫属于自我驯化，不属于人类驯化）。（生物多样性 2009，17（4）：319-329）中国驯养动物的多样性中国驯养动物的多样性鸡鸡109109品种品种鸭鸭3535品种品种鹅鹅2121品种品种猪猪113113品种品种奶牛奶牛7373品种品种马马6666品种品种绵羊绵羊7979品种品种山羊山羊4343品种品种驴驴2020品种品种水牛水牛2020品种品种牦牛牦牛5050品种品种骆驼骆驼4 4品种品种火鸡火鸡3 3品种品种根据人们的需求和目的选育的鸡（部分）根据人们的需求和目的选育的鸡（部分）人工选育的效应可超过自然选择人工选育的效应可超过自然选择家犬驯化有家犬驯化有1 1万多年，全世界万多年，全世界约约450450品种，据分子遗传学研品种，据分子遗传学研究由究由东亚灰狼东亚灰狼驯化而成。据驯化而成。据美国犬业俱乐部统计，美国美国犬业俱乐部统计，美国有有150150品种，最小是吉娃娃，品种，最小是吉娃娃，重重1kg1kg，最大的英国獓，重达，最大的英国獓，重达80kg80kg。而自然界中的野生犬。而自然界中的野生犬有有3636种，体重变化范围种，体重变化范围1-27kg1-27kg。三、动物对环境的辐射适应三、动物对环境的辐射适应辐射适应辐射适应动物为了扩大分布区，增加种动物为了扩大分布区，增加种群数量，提高后代存活率，最大限度利用各群数量，提高后代存活率，最大限度利用各种资源，向多个方向进化。种资源，向多个方向进化。1 1、陆地动物的辐射适应、陆地动物的辐射适应2 2、水生动物的辐射适应、水生动物的辐射适应3 3、动物行为适应、动物行为适应4 4、繁殖行为与生活史的适应、繁殖行为与生活史的适应陆地动物的辐射适应陆地动物的辐射适应比较各大洲之间的动物，在地面、地比较各大洲之间的动物，在地面、地下、空中，都有与之对应种类；下、空中，都有与之对应种类；比较同一块大陆，各类动物为了资源比较同一块大陆，各类动物为了资源利用，相互错开生态位，向不同习性利用，相互错开生态位，向不同习性发展；发展；比较同一类动物，为了食物资源，相比较同一类动物，为了食物资源，相互错开食物谱。互错开食物谱。生物的结构与功能的适应生物的结构与功能的适应 “功能决定形态，形态适应功能功能决定形态，形态适应功能”。动物、植物的结构都反映出这一规律。动物、植物的结构都反映出这一规律。米瓦特先生对自然选择提出许多质疑，达尔文说：米瓦特先生对自然选择提出许多质疑，达尔文说：“理解甲壳动物原先仅用于移动的肢的末端一节和倒理解甲壳动物原先仅用于移动的肢的末端一节和倒数第二节，怎么通过微小的变异发展成为螯的，则理数第二节，怎么通过微小的变异发展成为螯的，则理解较为困难。解较为困难。”十七年蝉十七年蝉是北美大陆的特有种，自是北美大陆的特有种，自18681868年首次发现以来，每隔年首次发现以来，每隔1717年再现年再现一次，这种昆虫的生活史周期是一次，这种昆虫的生活史周期是1717年。年。生活史策略的多样性生活史策略的多样性昆虫纲为什么能够进化为昆虫纲为什么能够进化为动物界最大的类群？动物界最大的类群？1 1、世代短，环境作用频率高，容易发生突变；、世代短，环境作用频率高，容易发生突变；2 2、具变态，营养生长与繁殖分离，生境利用最大化；、具变态，营养生长与繁殖分离，生境利用最大化；3 3、个体小，减少食物竞争，提高环境容纳量；、个体小，减少食物竞争，提高环境容纳量；4 4、食性广，口器多样，占据更多生态位；、食性广，口器多样，占据更多生态位；5 5、繁殖率高，成活率高，种群数量大；、繁殖率高，成活率高，种群数量大；昆虫纲为什么能够进化为昆虫纲为什么能够进化为动物界最大的类群？动物界最大的类群？6 6、性别分化多样，可群居社会分工，具孤雌生殖现、性别分化多样，可群居社会分工，具孤雌生殖现象；象；7 7、可飞行，拓展生存空间，便于交配；、可飞行，拓展生存空间，便于交配；8 8、具发达附肢与外骨骼，及保护色，适应环境能力、具发达附肢与外骨骼，及保护色，适应环境能力极强；极强；9 9、习性多样，水陆广布，生活史极其复杂；、习性多样，水陆广布，生活史极其复杂；1010、具超冷和滞育现象，可抵抗恶劣低温环。、具超冷和滞育现象，可抵抗恶劣低温环。膜翅目昆虫的社会性生活膜翅目昆虫的社会性生活蜜蜂、蚂蚁、蜜蜂、黄蜂蜜蜂、蚂蚁、蜜蜂、黄蜂及白蚁都是群居的社会性及白蚁都是群居的社会性昆虫。昆虫。由利他行为结合的群体。由利他行为结合的群体。由单倍体和二倍体组成的由单倍体和二倍体组成的性别决定系统。性别决定系统。依靠激素维持群体。依靠激素维持群体。不做事情不做事情专托死胎专托死胎专揭盖子专揭盖子两件都做两件都做基因型对卫生工蜂行为的影响基因型对卫生工蜂行为的影响哺乳动物裸鼹鼠的社会性生活哺乳动物裸鼹鼠的社会性生活裸鼹鼠皮肤几乎无毛，并完全没有疼痛感；在它们的裸鼹鼠皮肤几乎无毛，并完全没有疼痛感；在它们的身体两侧，从头到尾长着大约身体两侧，从头到尾长着大约4040根像猫的胡须一样的根像猫的胡须一样的长毛，眼睛退化；鼠王个体大，工鼠个体小；兵鼠个长毛，眼睛退化；鼠王个体大，工鼠个体小；兵鼠个体肥大，负责防御；食粪习性；对非洲草原地下块根体肥大，负责防御；食粪习性；对非洲草原地下块根特大而数量稀少的一种适应。特大而数量稀少的一种适应。动物繁殖习性的适应与进化动物繁殖习性的适应与进化水螅和水母的无性生殖水螅和水母的无性生殖海鲈鱼奇特的繁殖行为海鲈鱼奇特的繁殖行为根据根据 E.Fischer E.Fischer 的研究，海鲈鱼为雌雄同体；每个个的研究，海鲈鱼为雌雄同体；每个个体都具雌性和雄性功能，交配时选择产生卵或精子。体都具雌性和雄性功能，交配时选择产生卵或精子。海鲈鱼是一夫一妻制的组合，海鲈鱼是一夫一妻制的组合，轮流交换性别轮流交换性别，充当父亲，充当父亲或母亲。如果出现了背叛行为，可导致中断伴侣关系。或母亲。如果出现了背叛行为，可导致中断伴侣关系。道金斯道金斯自私的基因自私的基因255-256四、人类与动物的关系四、人类与动物的关系（一）动物与人类生产生活的关系（一）动物与人类生产生活的关系（略）（略）（二）动物是传播花粉和果实的使者（略）（二）动物是传播花粉和果实的使者（略）（三）科学研究的材料（三）科学研究的材料模式生物模式生物（四）人类健康与动物的关系（四）人类健康与动物的关系 动物药材动物药材 动物休闲娱乐动物休闲娱乐 由动物引起的致死致伤由动物引起的致死致伤 由动物引起的疾病由动物引起的疾病吸血后的硬蜱幼虫吸血后的硬蜱幼虫身体可扩大身体可扩大100100多倍多倍科学预防和治疗寄生虫病是非常重要的科学预防和治疗寄生虫病是非常重要的口下板具二排倒刺硬蜱 1-1.5mm蛛形纲代表动物蛛形纲代表动物蜱螨蜱螨蜱螨学绦虫、绕虫、血吸虫、蛔虫、姜片虫、旋毛虫、绦虫、绕虫、血吸虫、蛔虫、姜片虫、旋毛虫、疟原虫、弓浆虫疟原虫、弓浆虫人类与动物的关系（续）人类与动物的关系（续）（五）善待动物和保护动物（五）善待动物和保护动物 1 1、善待动物、善待动物动物伦理学（动物有情感，动物伦理学（动物有情感，与人平等）与人平等）2 2、保护动物、保护动物科学利用，防止绝灭，维持科学利用，防止绝灭，维持生态平衡生态平衡人类引起物种灭绝的机制人类引起物种灭绝的机制小种群容易导致遗传多样性丢失和随机灭绝小种群容易导致遗传多样性丢失和随机灭绝栖息地减少、片断化和环境污染栖息地减少、片断化和环境污染对易灭绝物种缺乏了解对易灭绝物种缺乏了解外来物种的入侵外来物种的入侵过度利用过度利用雀鳝雀鳝北美旅鸽北美旅鸽世界上生物绝灭的例子世界上生物绝灭的例子毛里球斯岛毛里球斯岛 渡渡鸟渡渡鸟 1616世纪猪和鼠侵入，世纪猪和鼠侵入，1717世纪末绝灭世纪末绝灭白令海峡白令海峡 斯氏犀牛斯氏犀牛 1919世纪从发现世纪从发现捕杀绝灭仅捕杀绝灭仅2727年年南非布尔人南非布尔人 187018701880 101880 10年内年内2 2种种斑马斑马绝灭绝灭肯尼亚肯尼亚 19691969有有1.81.8万万头犀牛头犀牛19791979仅仅15001500头犀牛头犀牛 犀牛角犀牛角4646港币港币/千克千克33753375港币港币/千克千克 犀牛角价格上长犀牛角价格上长7575倍；犀牛数量下降倍；犀牛数量下降1212倍倍北美洲北美洲 北美旅鸽北美旅鸽 1919世纪初世纪初五十亿五十亿只，只，19141914绝灭绝灭中国中国 镰翅鸡镰翅鸡 19901990列为二级保护，列为二级保护，2000/4/122000/4/12绝灭绝灭世界自然保护区发展史世界自然保护区发展史1872美国建立黄石公园黄石公园1879英国在澳大利亚建立皇家公园皇家公园1885加拿大西部建立3个自然保护区1890美国建立巨杉公园巨杉公园1898法国在南非建立野兽保护区1898英国在印度建立阿萨姆.卡齐兰保护区1925比利时在刚果建立阿尔贝自然保护区1926意大利在索马里建立国家公园截至2010年，全世界有5300处自然保护区，面积600万Km2;其中日本日本达2816处。中国自然保护区发展史中国自然保护区发展史1956建立广东鼎湖山鼎湖山自然保护区1957建立广西花坪花坪自然保护区1958建立西双版纳西双版纳3个自然保护区（勐腊、勐伦、小勐养）1960建立吉林长白山长白山自然保护区截至1965年，全国只有1919处自然保护区1997全国926926处自然保护区2010全国12101210自然保护区，占国土11%；另外，610处风景名胜区，875处国家森林公园。