保护生物学pptWord格式文档下载.docx
《保护生物学pptWord格式文档下载.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《保护生物学pptWord格式文档下载.docx（41页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
爱护动物基金会（InternationalFundforAnimalWelfare,IFAW）
世界保护监测中心（WCMC）
美国的生物多样性信息协会（ABI）
第一章生物多样性及其测定
第一节生物多样性概念
1、生物多样性的定义
生物多样性是不同层次、不同等级水平的各种生命系统、生物类群、生命与非生命复合体以及与此相关的各种生态过程的总和，包括植物、动物、微生物和它们所拥有的基因、所形成的群落和所产生的各类生态现象。
OTA（1987）：
生物多样性是生命有机体和生态复合体的多样化（variety）和变异性（variability）。
雷德和米勒（Reid&
Miller，1989）：
生物多样性是世界上有机体的多样化，包括基因多样性和由此形成的集合体。
迈克尼利（McNeely，etal.，1990）：
生物多样性包括所有植物、动物、微生物、生态系统，以及生物在生态系统中所参与的各种生态过程。
二、生物多样性概念总结
生物多样性包括以下3个相互独立属性：
a、组成水平（生物有多少？
）；
b、结构水平（怎样分布？
c、功能水平（有什么作用？
）
第二节生物多样性特点
一、具有进化意义的概念
✓生命的诞生和进化是一个漫长的历史过程。
地球有46亿年的历史，有生命的历史是30亿年。
经过几十亿年的进化，生命从无到有，从少到多，从简单到复杂。
✓生物多样性是生物与环境协同进化的结果。
生命在进化的同时，改变了地球的面貌。
地球面貌的改变为生命的进化提供了必要的环境，两者形成了一个协同进化的统一体。
生物多样性的进化意义
二、具有多个水平的概念
1、物种多样性
生物多样性在物种水平上表现的形式。
包括物种的多少、各物种的个体数量、物种分布的均匀程度、物种间分类差别的大小等指标。
据E.O.Wilson1992年的统计资料，估计全世界生物总数在200万种至1亿种之间。
全球已记录的生物为141.3万种。
昆虫75.1万种，其它动物28.1万种，高等植物24.84万种，真菌6.9万种，真核单细胞有机体3.08万种，藻类2.69万种，细菌等0.48万种，病毒0.1万种。
2、遗传多样性
分子水平的多样性、基因多样性与其所编码的蛋白质多样性是分子水平多样性的主要体现。
遗传变异是维持分子水平多样性的机制。
分子水平多样性是生命多样性的根本。
遗传多样性的各个水平：
细胞的多样性、组织的多样性、器官的多样性、物种表型的多样性、行为特征的多样性
生态多样性
生态多样性是指生物圈内生境、生物群落等组成要素的多样性以及由生物与环境、生物与生物之间通过协同进化而形成的能流、物流与信息流等生态过程的复杂程度。
按照其等级水平包括生物圈、生物群落、生态系统、景观、斑块
、食物链等各个方面。
4、各等级水平之间的关系
生态多样性包含物种多样性，物种多样性包含遗传多样性。
低级过渡到高级时，会出现一些低级单位所不具备的性质；
高级单位包含了低级单位所具有的全部性质。
三、具有时空特征的概念
1、生物多样性的时间格局
森林群落的演替
森林由于受到一年四季气候变化的影响而表现出季相差异
森林生态系统动物组成
2、生物多样性的空间格局
同一地理区域由于海拔高度等因子的影响，植被的分布呈现出明显垂直梯度变化。
不同的气候带分布不同的植被类型。
特定物种在栖息地选择方面具有空间要求。
同一物种由于分布地域的环境因子差别，在性状、生理和行为方面可能存在明显变异。
物种的遗传多样性会因为物种自身的生物学和生态学特征以及自然人为的干扰而表现出明显的空间差异性。
生物多样性的空间特征
我国植物顶级群落多样性及其分布规律
地理区域
地带性顶级植物群落
北→南（西南）
寒温带针叶林
中温带针叶与落叶阔叶混交林
暖温带落叶阔叶林
北亚热带常绿阔叶林
中亚热带常绿阔叶林
南亚热带常绿阔叶林
南海诸岛的珊瑚礁森林
东→西北
森林
草甸草原
典型草原
沙漠草原
高山草地
沙漠灌丛
第三节生物多样性价值
1、直接利用价值
2、间接经济价值或生态价值
3、科研、教学价值
4、休闲和生态旅游价值
5、存在与备择价值
6、负价值
▪第四节生物多样性指数的计算
▪1、Simpson多样性指数
▪2、Shannon-Weaver多样性指数
▪3、均匀性指数
▪4、分类多样性测度
思考题
1、什么是生物多样性？
其有何特点？
2、为什么要保护生物多样性？
其有何价值？
3、主要的生物多样性指数有哪些？
如何计算？
第二章遗传多样性
第一节遗传多样性含义
一、遗传多样性概念
▪遗传多样性主要是指种内不同群体之间或同一群体内不同个体遗传变异的总和。
▪遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间或同一群体内的遗传变异。
▪（广义）蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和。
几个遗传学概念
种群是指一群可以相互交配且可产生后代的个体群，某个种则包括一至多个分离的种群。
基因系染色体DNA和细胞质RNA中含有的遗传单位。
其中以染色体DNA中含有的基因最为重要。
▪基因在染色体上的位置称为座位。
每个基因都有自己特定的座位，凡是在同源染色体上占据相同座位的基因均称为等位基因。
▪基因重组亦称脱氧核糖核酸重组，即不同来源的基因（DNA片段）重新组合成能复制、转录及翻译的DNA片段。
▪某一种群基因和等位基因的总组合构成种群基因库。
而任何个体拥有的特定等位基因组合称之为基因型。
某个体的表现型则是个体基因型在某特定环境下形态上、生理上、解剖上和生化上特征的表现。
▪基因频率是一个群体中某一特殊型的等位基因在所有等位基因总数中所占的比率。
▪某个体从一个种群转移到另一个种群，从而促使新的等位基因交流，并产生种群间基因的结合，这种基因转移称之为基因流。
▪等位基因频率由于只有少数亲代等位基因可以传入下一代（取样效应），而产生的随机变化，称为遗传漂变，又称随机遗传漂变。
二、遗传多样性的含义
1、遗传多样性的分类等级
▪局域种群：
通常是指包含相互之间很可能混合或重组的一群个体，并具有接近于Hardy-Weinberg平衡的基因型。
▪Hardy-Weinberg定律：
在随机交配的大群体中，若没有选择、突变、和迁移（基因流）等因素存在，对于特定的等位基因的基因频率和基因型频率在世代间保持不变。
而且基因频率与基因型频率存在简单的关系。
而符合上述条件的种群称之为平衡种群。
▪集合种群（混合种群）：
由一群偶然基因流松散联系的局域种群所组成,。
▪地理小种：
包括遗传上相似的地理种群或基因型的集合所组成，这些集合在一个或多个遗传元素上相互具有明显的区别。
常被称之为亚种（Subspecies）。
▪物种：
互相交配的自然群体，该群体与其他群体在生殖上是隔离的。
2、遗传多样性的功能等级
▪形态发育（形态变异）：
如昆虫的茧、蛹、幼虫和成虫。
▪形态：
如动植物两性的差异，多型性。
▪塑性：
所谓的“塑性”表现型，即生物的生长型依赖于环境条件。
▪数量特征：
如高度、重量或大小等。
基因影响形态发育
蛾的成熟变化：
1，幼虫的巢，2，雌幼虫3，雌蛹
4.雌成虫，5.雄蛹，6..雄成虫
第二节遗传多样性的水平及时空结构
一、遗传多样性的水平
有机体的结构水平
结构数量
（通常范围）
基因之间的分化
亚种
每个物种：
1～102
大，地理的
变种、小种、变形
每个亚种：
大，生态的
种群
每个变种：
1～106
大，时空的
亚种群、混生群、
邻居种
每个种群：
家系
每亚种群：
大，血缘的
个体
每个家系：
大～小，血缘的
细胞
每个体：
1～1020
小，细胞血统
基因位点
每个细胞：
104～109
大，结构的
等位基因
每个位点：
1～10
大，杂合性的
二、遗传多样性的空间结构
1、自然种群遗传多样性的空间结构
▪自然种群的遗传结构主要受遗传漂变、基因流限制和分化选择压力等综合因素的影响。
这些作用导致小种群和隔离种群的种群内遗传变异降低，种群间遗传变异升高。
▪对于一个大种群和非孤立种群来说，如果漂变和基因流是唯一影响基因频率的重要因子，那么大多数的遗传变异应该发生在种群之内。
▪对许多物种来说，在地理分布区边缘的种群比处于分布中心的种群的多样性低，遗传分化较高，边缘种群更倾向于灭绝。
2、繁育系统与遗传多样性空间格局
表不同受粉方式对于植物遗传多样性指数的影响
类别
P
D
H
自花受粉
42
1.69
0.12
虫媒杂交
50
1.99
0.17
风媒杂交
66
2.40
0.16
三、遗传多样性的时间结构
▪种群结构的季节变异，导致种群遗传组成的变化。
例1：
对于植物来说，遗传变异的短期变化经常与侵移（colonization）、定居（establishment）、林分成熟（standmaturity）有着必然的联系。
▪选择压力的季节变异，导致种群遗传组成的变化。
例2：
许多多年生草本植物，以及一年生草本植物和木本植物，可能在初期的种子种群中具有很高的遗传变异，但随着稀疏过程这种变异会不断减少。
第三节遗传多样性的产生与丧失
一、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
▪遗传漂变
▪基因流
▪自然选择
二、遗传多样性的丧失
1、宏观因素
生态破坏、生境破碎化、大气污染和气温升高等环境胁迫形成小种群。
2、物种本身
近交
遗传漂变
第四节遗传多样性的检测方法
一、形态标记
▪性状的选择
▪确定性状变异的遗传基础
▪遗传变异的度量和分析
二、细胞学标记
▪染色体数目的变异
▪染色体结构的变异
三、生化标记
▪等位酶的概念
▪等位酶的检测方法
▪等位酶分析的应用
▪等位酶分析的优缺点
四、DNA分子标记
▪DNA限制性片段长度多态性（RFLP）技术
▪随机扩增多态DNA分析技术
▪简单序列重复间DNA多态性分析技术（ISSR）
▪微卫星DNA分析技术（SSR）
▪扩增片段长度多态性（AFLP）分析技术
第三章生态系统多样性
▪3.1生态系统多样性概念
▪3.1.1生态系统概念和基本功能
▪生态系统概念
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。
▪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
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
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。
▪自组织性生态系统的自我调节能力只是在一定范围内、一定条件下才通过负反馈实现生态平衡。
超出范围或条件，自我调节能力就会失去作用或无法再实现生态平衡，即生态系统的自我调节能力存在阈值。
▪目的性是指系统最终趋向于有序性和稳态，是系统自组织性的结果。
▪动态性在保护生态平衡时，不能追求没有任何变化的静态平衡，而应致力于实现相对稳定的动态平衡。
▪3.1.2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物系统多样性形成的基本条件。
3.2生态系统类型及分布
3.2.1生态系统类型划分的依据
水生生态系统
淡水生态系统
流水
（河、江）
急流
缓流
静水
（湖、池）
滨带
表水层
深水层
海洋生太态系统
浅岸线
石岸
沙岸
浅海
上涌带
珊瑚礁
远洋
远洋上层
远洋中层
远洋深层
最深层
陆生生态系统
荒漠
热荒漠
冷荒漠
冻原
极地
高山
草原
湿草原
干草原
稀树干草原
温带针叶林
热带雨林
雨林
季雨林
3.2.2生态系统类型
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、苔原生态系统
▪c、北方林生态系统
▪d、寒温带的生态系统寒温带森林温带草原
▪e、暖温带的生态系统暖温带森林夏旱-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就成了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
▪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
▪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
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
3.2.3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。
第四章生物多样性的产生与丧失
4.1生物进化
4.1.1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。
4.1.2生物进化理论
达尔文进化论的基本理论
▪进化论本身世界有规律地变化着的，有机体随时间而改变。
▪共同起源每一类生物有机体都来源于一个共同的祖先。
▪物种繁殖丰富的生物多样性是通过—个物种分异出子物种或通过分歧。
▪渐变论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。
▪自然选择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。
关于达尔文进化论的争论
20世纪中叶，自然选择的进化论学说建立，认为：
▪1、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。
▪2、就功能来说，突变是随机的，不一定是自然选择。
▪3、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。
▪4、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。
▪5、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。
1、生物物种进化的外部条件
①生物变异的生态条件
作用在基因或染色体水平上的一切生态因子，都构成了进化的条件。
②自然选择的生态条件
▪生物的生态条件如猎豹捕食瞪羚
▪非生物的生态条件如沿海防护林的选择
③生存斗争，优胜劣汰的生态条件
首先获得资源的生物在生长发育和竞争中占有优势，因而也就更容易获得资源，形成一个正反馈机制，处于劣势的生物被淘汰掉。
2、生物群落或生态系统自身的演替过程
2.1生态演替的概念
生物群落的演替是在一定地段上，一个群落依次被另一个群落所替代的现象。
按演替的性质和方向分为：
进展演替和逆行演替。
2.2生态演替的原因
✓太阳活动造成的太阳辐射量变化
✓地球轨道参数变化。
✓地壳表层构造运动。
✓第四纪气候波动。
▪生态演替的概念生物群落的演替是在一定地段上，一个群落依次被另一个群落所替代的现象。
演替是一个非常广泛的概念，它不但包括物种的更替，还有动物、植物和微生物数量以及质量上的变化，以及土壤和周围环境的一系列改变。
▪按演替的性质和方向分为：
进展演替和逆行演替
▪生态演替的原因
4.2物种的适应
4.2.1适应的概念
适应是生物对某种环境表现出的适合状态，可以指生物的结构、功能或整个生物体，同时也指获得这种适应性的过程。
这个定义中既包含状态，也包含过程。
▪A、生物学标准：
▪第—个衡量标准是“生存”；
▪第二个衡量标准是繁殖或基因延续，现代综合论以繁殖成功与否来衡量适应，并引入适应度的概念。
▪B、生态学标准：
▪在生态系统内，任何物种的种群个体数量（丰富度）都处于一个动态平衡之中。
繁殖率和存活率（或淘汰率）也是生态学特征，受环境影响后表现的特征不能作为物种适应性的衡量指标。
▪C、从生态学角度来看，衡量适应的标准是生物对环境资源的利用效率，能利用其他个体所不能利用的物质资源及能源者才是最适者。
4.2.3适应的相对性
适应的相对性表现
适应是针对一定条件而不是对所有条件而言的
适应在某种程度上是一种暂时现象，不是永久性的
适应相对性的原因适应的相对性是由于遗传（基因等）的稳定性、多效性和环境条件的变化相互作用的结果。
4.3生物多样性产生机制（同遗传多样性产生机制）
4.4生物多样性丧失的原因
4.4.1物种形成与灭绝对生物多样性的影响
▪物种生物多样性的产生方式主要是新物种的形成；
而生物多样性的丧失主要是通过物种的灭绝。
▪生物多样性在不断增加的同时也有一定程度的减少，物种形成的过程总是与另一种相反的过程大致平衡——这就是灭绝过程。
灭绝有两种形式：
▪第一种与环境灾变有关如小行星撞击地球
▪灭绝的第二个原因是不易察觉的。
某个物种的生存环境可能会渐渐遭到破坏直到其无法生存下去。
这个持续不停的过程带来了一种缓慢的背景性灭绝速率，即在大批灭绝之外的物种丧失。
▪光照、温度从两极向赤道递增，这就使得离赤道越近，越适宜于植物生长。
▪植物的丰富度从高海拔到低海拔地区有递增趋势。
▪气流、洋流及山区或岛屿等主要地貌特征可改变上述规律。
▪小气候也会产生一些不明显的影响。
散布能力的影响
▪新种通常产生在相对较小的地理区域。
▪新种散布到其他地区从而增加当地多样性的能力，取决于它们本身的生物学特征以及使其源地与其他地区相隔离的物理障碍的性质。
时间的影响
▪较古老、地质状况较稳定的地区通常比年轻的地区分布更多的物种。
▪“岛屿”概念与新种入侵
▪由多种地貌特征（如深谷、高山、大河和干旱地区）组合的景观有可能比单一景观包含更多的物种。
▪一个多变的地区比单一的地区能生存更多的物种。
▪在一个包含许多小生境的高度变化的环境中，得益于变化丰富的生境而生长繁盛的物种又为其他更多的物种提供了生长环境。
4.4.3人类对生物多样性的影响
早期的影响
▪人类到达澳洲和北美的时间，分别是在距今约50000年前和12000年前。
化石记录表明，澳洲和美洲都曾有过许多大型兽类的突发性灭绝，而且还与人类的移民相吻合。
▪不断扩大的荒漠在多大程度上是由于人类活动所引起的，已经成为某些争论的主题。
争论最激烈的是人类在荒漠边缘的活动，是否加速了荒漠的扩展。
当前的影响
▪生境破坏
▪生境干扰
▪对资源的过度开发
生境破坏的结果：
生境片断化
▪残余生境的总面积变小。
▪相对于总面积的边缘比值增
升级会员 