三、遗传多样性的测定
1、间接测定:表型性状分析
质量性状分析:经典遗传学实验方法(孟德尔豌豆杂交试验)
数量性状分析:数量遗传学方法(移栽试验、人工杂交、子代测定、配合力分析等)
2、直接测定:细胞水平分析、分子水平分析
细胞水平分析:即细胞学标记或染色体标记。采用专门的设备和分析软件,利用分带、细胞原位杂交、超数染色体(B染色体)观察等技术在细胞水平上测定和分析遗传多样性。 分子水平分析:蛋白质分析(生化标记)、Southern杂交DNA分析、以PCR为基础的DNA分析、以重复序列为基础的DNA分析、DNA测序
第三节生态系统多样性及其测定 一、生态系统多样性概念 (一)生态系统概念 1、生态系统定义
生态系统是在一定空间范围内,生物与非生物通过能量流动、物质循环和信息交流共同结合成的一个生态学单位,是生物群落与其环境形成的生态复合体,是生命系统中重要的组织层次。
2、生态系统结构 生物系统
生产者、消费者、分解者 环境系统
能量因子、物质因子、气候
3 生态系统的功能
生态系统在特定环境中发挥的作用称为生态系统的功能。 生态系统具有不断进行着能量流动、物质循环和信息交流的功能。生态系统最大特点是能量和物质的流动能产生整体的功能。 生态系统具有系统自我调节功能。
结构影响功能,功能的变化反过来又可以影响结构
4 生态系统的特征
相关性生态系统中各种生物成分和非生物成分的关系紧密相连、密不可分。
自组织性在于系统结构的有机性。为了保持稳态,系统会自动地排除或调节环境的干扰,并相应地调节自己的结构和活动,即负反馈。
目的性系统有自组织和自调节能力,通过负反馈适应环境,保持系统稳态,这样就呈现出某种目的性。
动态性系统通过内部活动来调整内部组织,以协调与环境的关系。因此系统处于动态之中。系统的稳态、平衡是相对的,而动态性是绝对的。
(二)生态系统多样性的概念
主要是指生物圈内环境系统、生物系统和生态过程的多样化,以及生态系统内环境、生物群
落和生态过程变化的多样性。
生境主要指无机环境,如地貌、气候、土壤、水文等。
生物系统的多样性主要指群落的组成、结构和动态(包括演替和波动)方面的多样化。 生态过程就是生态组分之间、生物和环境之间的互相作用关系,主要表现为能量流动、物质流动和信息传递。
环境系统的多样性是生态系统多样性形成的基本条件。
二、生态系统类型及分布 (一)生态系统类型划分
(二)生态系统类型
1 全球生态系统多样性概况 A、陆地环境
从动植物区系的角度进行划分,划分的依据是主流气候因子和占优势的植被。 a、极地环境
b、冻原生态系统
c、北方泰加林生态系统
d、温带的生态系统落叶阔叶林、温带草原
e、亚热带的生态系统常绿阔叶林、夏旱-硬叶林 f、热荒漠干旱生态系统 g、稀树草原 h、热带季雨林 i、热带雨林
B、山地环境
不受所在地点纬度的影响,而主要是受海拔高度的影响 多数动物在适应上都是尽可能多地吸收和保存热量 山地生物群落与其他生物群落隔离
C、水域环境
营养状况、氧含量和温度等都是限定水生生物群系的关键因子。
水域环境的类型通常要按其基本形态(即江河、湖泊及海洋)和化学性质(即淡水和咸水)来划分
a、江河系统
线性动态是江河溪流所具有的特征
水流速率与波动对江河动、植物类型有着重要的影响 江河中的营养水平对发育中的群落也有重要影响 沿河的河岸生物群落是水陆交界处的一个特殊群落
b、湖泊
湖泊内的动、植物区系可以受到一系列因子的限制,其中最重要的是湖泊的大小.
随着表层和深层水温的相对变化,温带的湖泊会出现季节性循环
c、湿地
湿地位于陆地与水域的结合处,其特点是具有浅水和水面漂浮的植被。
由于水陆交界和由此而产生的生态位众多,使湿地成为生物多样性最丰富的生态系统之一 水源决定了湿地的性质
湿地中的营养输入对生物群落类型的发育有着深刻的影响
d、海洋
海洋很少受气候的影响,而是更多地受洋流和地形的影响
在多数情况下,从上层水中落下来的食物颗粒似乎构成了深海食物链的基础 在阳光可透射的海面附近,浮游植物构成了食物链的基础
2 中国生态系统概况 A、森林生态系统
a、寒温带针叶林 b、温带针阔混交林
c、暖温带落叶阔叶林和针叶林 d、亚热带常绿阔叶林和针叶林 e、热带季雨林、雨林
B、草原生态系统 C、荒漠生态系统 D、农田生态系统
E、湿地生态系统(内陆) F、海岸与海洋生态系统
3 生态系统分布的规律性
陆地生态系统水平地带性按照经度和纬度不同,可以再分为纬向地带性和经向地带性。 陆地生态系统可以按主流自然因子和优势植物来进行分类与描述 陆地生态系统中生物多样性的增加与植被的结构层次增加有关。
第二章生物多样性的产生与丧失
第一节生物多样性的形成与积累 第二节生物多样性的丧失
第一节生物多样性的形成与积累 一遗传多样性的由来 二物种多样性的兴起 三地球生物圈的形成 一、遗传多样性的由来 1 生命的起源 2 细胞的形成 3 基因的形成
4 遗传多样性的产生 1、生命的起源
宇宙起源说 太空中有水
陨石中有生命物质 太空中发现有微生物
地球起源说
氨基酸分子的产生 团聚体的产生
蛋白质-核酸共同起源说
生命多空间起源说
单起源说:生命起源于宇宙的某一点,然后再向可居住的星球扩散。 多起源说:宇宙中哪里条件适宜,哪里就能形成生命。 2 细胞的形成 2.1 细胞萌芽 超级循环组织 分子准物种
2.2 原核细胞
细菌,或称真细菌(真核生物):细菌、放线菌、螺旋体、衣原体、支原体 古细菌(古核生物):产烷球菌、盐菌、自燃煤堆里的热原质体、硫磺温泉中的硫氧化菌
2.3 真核细胞
细胞核的出现(原生生物):化石见于20亿年前后 细胞器的出现(真核生物):化石见于15亿~10亿年前 多细胞原生动物的出现:化石见于8.5亿年前 3、基因的形成
细胞出现前:遗传物质(DNA、RNA、蛋白质、脂质)无序传递 细胞出现:遗传信息集中到DNA
原核细胞阶段:简单自我复制、拟有性生殖 真核细胞阶段:染色体的出现,基因形成 4、遗传多样性的产生
遗传变异:遗传重组、染色体畸变、基因突变 基因流 遗传漂变 自然选择 染色体畸变 数目变化
倍变:单倍体、多倍体 非倍变:在二倍体的基础上增减染色体个数(单体、缺体、双单体、三体、四体、双三体等) 结构变化
缺失、重复、倒位、易位
染色体倒位 染色体易位 基因突变
点突变:染色体某一点上出现碱基替换或移码突变 DNA大片段缺失
DNA小片段丢失或重复
基因转位:基因从染色体的一点移到另一点
二、物种多样性的兴起 1、生物进化 生物进化概念
生物与其生存环境相互作用过程中,其遗传系统随时间而发生一系列不可逆的改变,并导致相应的表型的改变。在大多数情况下,这种改变导致生物总体对其生存环境的相对适应。
达尔文进化论的基本观点
世界有规律地变化着的,有机体随时间而改变。 每一类生物有机体都来源于一个共同的祖先。
丰富的生物多样性是通过一个物种分异出子物种或通过分歧,产生新物种。 进化变化是通过种群逐渐变化,而不是通过突发(跳跃)式变化产生新类型。
进化变化来源于大量种群一代接一代的遗传变异,只有那些具特殊适应能力的遗传性状的结合体才能存活,并产生新的下一代。
现代进化综合论的基本观点
自然群体存在着足够的遗传变异,以适应任何选择压力,突变率往往超过种的进化需要。 就功能来说,突变是随机的,不一定是自然选择。 进化几乎完全取决于环境的变化与自然选择,由于一个群体具有足够的遗传变异,没有必要产生新的突变适应环境的变化。突变率与进化演变率之间没有相关关系。
由于突变高速重复发生,因此任何一个明显的适应突变都是在群体中固定或达到其最适的频率。也就是说,一个自然群体的遗传结构,对于一个特定环境的适应来说,往往是处于或者接近于最适状态。
一个群体的遗传结构处在它的最适状态,同时中性突变是未知的,因此除非环境条件有新的变化,否则一切新的突变都将是有害的突变。
2、物种的形成机制——隔离
生态隔离:地理隔离、时间隔离、生态位隔离 生殖隔离:
合子前隔离:行为隔离、机械隔离、配子隔离 合子后隔离:杂种不活、杂种不育、杂种衰败