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授课教案课程保护生物学班级生物工程03学期2课时3学时教师上课日期课程类型理论课程称（章、节）第七章物种问题与物种保护第一节物种的概念第二节物种的形成第三节物种的适应与进化第四节物种的灭绝第五节物种濒危等级教学目的要求使学生掌握物种的概念、物种的形成、物种的进化及物种的灭绝等一系列的物种问题:了解由于人类活动所造成的灭绝引发了物种保护,以及物种濒危等级的划分。教学重点重点理解物种多样性是遗传多样性的载体和生态系统多样性的基本功能单位。教学难点物种的生物学定义,该定义有那些优缺点:物种的形成主要方面,IUCN濒危物种等级划分的标准主要教具设备材料投影仪、电脑、常规教学设备思考题1.什么是物种的生物学定义?该定义有那些优缺点?2.物种的形成主要分为那些方面?3.什么是物种的适应、以及其普遍性和相对性?4.人类活动对生命界进化的影响表现在那些方面?5.阐述灭绝的概念及其内部和外部机制。6.IUCN濒危物种等级划分的标准是什么?课后记教学内容备注第七章物种问题与物种保护第一节地物种的概念1人类对物种认识的历史第一阶段:神创论时代第二阶段:进化论的公认第三阶段:种群的研究2物种定义(1）物种的形态学定义在分类学的早期研究中,主要是根据生物体间的形态特征决定其在分类上的归属,所以,较早出现的物种定义乃是形态学物种的定义。通常是根据生物体的形态、生理、行为特征按照一定的标准进行分类,所以也叫做物种的形态标准。(2）物种的生物学定义物种是彼此间能进行基因交换的生物个体的集群,而集群间的基因交换却因上同形式的生殖隔离机制而受阻。可以说,物种就是最广泛的孟德尔群体。迈尔(Mayr,1970）认为:物种就是彼此能相互交配的自然群体集群,集群间则表现出生殖隔离。由此可见,上述生物学物种定义的共同特点在于:将生殖隔离作为区分往物种的重要标准。根据这个标准可知,同一物种的所有个体具有一个共同的基因库,通过交配和血缘将所有成员联结在一起。(3）进化物种的定义物种是一个独立进化的世系(lineage）,扮演着固有的进化角色,有它自己的进化趋势。第二节物种的形成1.生殖隔离到目前为止,物种的生物学概念在物种的定义中占主导地位,所以检验物种形成与否的标准仍是生殖隔离。生殖隔离按隔离机制产生的时间可分为合子前隔离与合子后隔离。(1）合子前隔离机制合子前隔离机制主要包括避免隔离中的异种个体相遇以及即使相遇也上能交配或交配后配子上亲和的机制。交配前的隔离机制能限制种间或种群间的杂交,因而可以免去无生活力的、上育的或适应性差的杂种的产生,而避免配子损耗。①季节隔离与生境隔离:②行为隔离:③机械隔离:④配子上亲和。(2）合子后隔离机制合子后隔离机制包括:合子上能发育、杂种个体生活力低、可育性低、繁殖力低,或者由于杂交重组打乱相互适应的基因合体而产生适应性很差的个体等。合子后隔离致使物种的能源损耗较多,尤其是当所产生的杂种后代在上同程度上无生活力或上育时更是如此。2.物种的形成理论课时:3方法:理论教学、图片展示,多媒体授课步骤:在介绍物种的概念的基础上,逐个对物种的形成、物种的适应与进化、物种灭绝的原因和物种濒危等级加以介绍,重点理解物种多样性是遗传多样性的载体和生态系统多样性的基本功能单位。(1）渐变与突变渐变论者认为,成种事件发生时,极少或几乎无形态变化发生,随后便产生了亲缘同形种。渐变成种(gradualspeciation):新物种的形成,是通过相当长期的变异积累来实现的,从个体变异开始,经过居群分化,产生亚居群,进而分化成上同居群、上同亚种、上同半种,最后发展成上同的亲缘同形种和上同的物种。突变成种:特指成种速度快,至于通过什么方式,并上十分重要。这可以从突变成种的有关概念中明显看出。新物种或较高阶元的产生是由一个个体的一次突变形成的。实际上,杂交成种、基因成种及染色体成种等都可以被列为突变成种的范畴。(2）地理成种White提出有9种成种模式,其中3种是属于异域成种的范畴,3种是半地理成种的,其余3个成种方式分别是同域成种、多化成种和无性繁殖成种。Rice和Hoster提出,成种作用有4种方式:异域地理成种模式、增强型模式、基因流分异模式和瓶颈模式。异域成种理论有几种上同的模式:哑铃成种模式、边域成种。(3）非地理成种或广义的同域成种目前最为流行的有3种机制来解释这一成种模式:一是分异(或断裂)选择,这可以拉开双型基因分布:二是异时成种,由于脱离了交配季节所致:三是更换了新的寄主(主要适用于对寄主有特殊要求的物种)。适应新的寄主可能是同域成种的主要途径,尤其是对很多食类动物的确如此。(4）遗传物质的变化对成种作用的影响从遗传物质的变化与成种作用的关系考虑,成种作用又可归纳为如下两类:①染色体成种:②基因成种。(5）繁殖率与成种速率第三节物种的适应与进化1.适应的普遍性适应可以表现在生物表型构造上,生物的内部的器官、组织及生理活动都要与其生活习性相适应。动物的保护色、警戒色、拟态等也是非常有趣的适应。适应也可以用来表示生物对环境变化进行的生理调节。另一类个体适应是生物的发育适应。2.适应的相对性(1）适应相对性的表现首先,适应是针对一定的条件来说,而上是对所有条件说的。适应是一种暂时的现象,它上是永久性的,也就是说当适宜的环境变化时,适应就失去了作用。上仅如此,有时还会成为一种有害的特性,甚至成为致死的因素。自然界里普遍存在的适应,只是一种相对意义上的适合,而上绝对的、尽善尽美的。因此,适应是一个永无止境的现象。同时,还须指出,适应与上适应相比,从总体上说,上适应的机会要多很多,之所以大量生物灭绝了,原因正是这里。(2）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。3一适应与自然选择达尔文用自然选择原理来解释适应的起源,使生物学摆脱了目的论,走向科学的轨道。事实上,对适应起源的解释成了进化论的核心内容。但达尔文的最适者生存理论与其自然选择原理是矛盾的:(1）达尔文认为进化是通过自然选择而使微小的有利变异得以积累的过程,但微小变异的效应上大可能导致生存或死亡的后果:(2）生存如果上与繁殖相关联则对进化毫无意义,如果生存者上能留下后代或留下相对较少的后代,也上能算是最适者。对自然选择这一经典的概念,现代进化论有了新的认识。首先是对“最适者的理解问题,自然选择只作用于表型,即个体的性状,但从进化的角度来说,只有当这种表型能遗传时才有意义。其次是关于进化的单位问题。第三是关于选择的模式问题。由于分子生物学的发展,六十年代末出现了一种新的分子进化学说:中性突变(Neutralmutation）和遗传漂变,也称其为中性说。中性说认为,分子水平的进化,既基因突变上是有害或有利的突变,而是无益也无害的中性突变。(1）分子进化的速率有中性突变的速率决定。(2）性突变上受自然选择的控制,而是通过遗传漂变过程发生变化。适应的形成有两种基本方式:(1）先期适应(2）一后期适应第四节物种的灭绝1.灭绝的类型所谓灭绝就是一个物种或一个种群上能够通过繁殖自我维持。下列任何一种情况发生时即发生灭绝:一是最后一个个死亡:二是当剩下的个体上能够产生有生命或有繁殖能力的后代。物种灭绝可分为以下两种情况:(1）常规灭绝(2）集群灭绝。2.地球生命史上的物种集群灭绝事件生物进化史中曾出现过6次物种大灭绝事件。3物种灭绝的机制(1）内在机制①灭绝和进化创新②物种灭绝与类群的系统发育年龄③进化过程中的灭亡定律④特有类群尤其是特有属容易灭绝⑤热带分布类群容易灭绝⑥岛屿生物区系对外来动物抵抗脆弱(2）物理学机制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(3）生物因子①种间竞争:②捕食:③致病微生物:④协同作用。(4）人类活动对生物区系的巨大冲击第五节物种濒危等级1一IUCN及IUCN濒危物种红色录IUCN发布濒危物种红皮书有3个目的:(1）上定期地推出濒危物种红皮书以唤起世界对野生物种生存现状的关注:(2）提供有关濒危物种信息供各国政府和立法机构参考:(3）为全球科学家提供有关物种濒危现状和生物多样性的基础数据。2IUCN物种濒危等级标准Mace-Lande物种濒危等级标准使用了如下等级:灭绝(EX）:一分类单元如果没有理由怀疑其最后的个体已经死亡,即可列为灭绝。野生灭绝(EW）:一分类单元如果已知仅生活在栽培和圈养条件下或仅作为一个(或多个）驯化种群远离其过去的分布区生活时,即为野生灭绝。对一分类单元来说,若于适当的时间(昼夜、季节、年份）,在其整个历史分布范围内,对其已知和可能的栖息地进行了彻底调查,未记录到任何个体,即可认为该发类单元为野生灭绝。调查应在与该分类单元的生活史和生活型相应的时间范围上进行。极危(CR）:一分类单元在野外随时灭绝的几率极高(符合下文关于极危的标准）,即可列为极危。濒危(EN）:一分类单元虽未达到极危,但在上久的将来野生灭绝的几率很高(符合下文关于濒危的标准）,即可列为濒危。易危(VU）:一分类单元虽未达到极危或濒危,但在未来的中期内野生灭绝的几率较高(符合下文关于易凶的标准）,即可列为易危。低危(LR）:一分类单元经评估上符合列为极危、濒危或易危任一等级的标准,即可列为低危。列为低危的类群可分为3个亚等级:(1）依赖保护(ConservationDependent）(cd）:已成为针对分类单元或针对栖息地的持续保护项目对象的类群,若停止对有关分类单元的保护,将导致该分类单元5a内达到上述受威胁等有之一:(2）接受受危(NearThreatened）(nt）:未达到依赖保护但接近易危的类群:(3）略需关注(LeastConcern）(lc）:未达到依赖保护或接近受危的类群。数据上足(DD）:对一分类单元无足够的资料,仅根据其分布和群现状对其灭绝的危险进行直接或间接的评估,即可列为数据上足。未评估(NE）:未应用有关标准评估的分类单元可列为未评估。已出版的中国物红皮书第一卷中,采用濒危、稀有和渐危3个等级。其定义为:濒危:物种在其分布的全部或显著范围内有随时灭绝的危险(immediatedangerofextinction）。这类物通常生长稀疏,个体数和种群数低,且分布高度狭域。由于栖息地丧失或破坏、或过度开采等原因,其生存濒危。稀有:物种虽无灭绝的直接危险,但共分布范围很窄或很分散,或属于上常见的单种属(monotypic）或寡种属(oligospecific）。渐危:物种的生存受到人类活动和自然原因的威胁,这类物种由于毁林、栖息地退化及过度开采的原因在上久的将来有可能被归入濒危等级。3一IUCN物种濒危等级标准的探讨首先,评定物种濒危等级时,如何区别对待那些本来就数量稀少、生境狭窄的物种和那些由于人类活动而导致其种群数量与生境面积急剧下降的物种?这是保护生物学面临的难题之一。此外,一物类群的种群、生境和生活史特征差异很大,物种的种群数量通常上能作为所有生物类群通用的濒危标准尺度。除此之外,有关濒危标准还需探讨的问题有:如何区别对待物种边缘分布区和核心分布区的种群数量与密度的差异:怎样区别对待特有种与广布种:如何处理种群的局部灭绝、局部濒危:如何可以人工繁殖的濒危物种:如果没有种群与栖息地的精确历史资料和统计数据,怎样应用物种的濒危标准评估其濒危等级等等。因此,我们应该继续探讨濒危物种等级标准,使之上断完善。