普通生物学课件动物行为.ppt

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1、1,普通生物学 第7篇生态学与动物行为 第36章 动物的行为,第 36 章动 物 的 行 为,2, 为什么对动物行为感兴趣？ 人类、动物关系密切， 激烈竞争、互相依存；,普通生物学 第7篇生态学与动物行为 第36章 动物的行为,3,人类对动物行为感兴趣的原因 早期人类大型狩猎动物强大竞争者 现代人类昆虫、啮齿动物更重要 传播多种危险疾病（鼠疫）、 竞争食物,4, 研究动物行为的意义 了解动物生活习性、行为规律； 防治有害动物； 利用有益动物； 保护珍稀濒危动物； 基础学科：遗传学、仿生学、 生理学、分类学、生态学、 进化论、生物多样性保护，等； 研究人类自身行为：起源、进化。,5,36.1 本

2、能行为和学习行为；36.2 动物行为的生理和遗传基础；36.3 动物的防御行为和生殖行为；36.4 动物的社群生活与通讯；36.5 利他行为和行为节律,6,36.1 本能行为和学习行为 36.1.1 行为的定义； 36.1.2 本能行为与学习行为； 36.1.3 本能行为； 36.1.4 较简单的学习类型； 36.1.5 联想性学习； 36.1.6 顿悟学习,7,36.1.1 行为的定义 行为没有普遍适用的定义 不同科学领域有不同的涵义 生物学领域也广泛应用于不同层次。,8, 动物行为学 中 定义：动物在个体层次上，对外界环境、内在生理变化作出的具一定生物学意义的整体性反应。 动物所做的任何有

3、利于自身存活、 长远基因存活的事情；,9, 各种形式运动（跑、跳、飞）、个体间的 相互通讯（鸣叫、姿态、气味等） 行为并不局限于一种运动形式雄羚羊不动地屹立山巅炫耀行为蜥蜴清晨阳光下静伏不动体温调节 行为的得失（适应性） 动物借助于行为适应外界多变的环境,10,行为的得失（适应性）黑头海鸥的孵卵行为对雏鸥的两个危险：破蛋壳内面是白色的，很容易为捕食者（乌鸦）所发现新孵的雏鸥羽毛未干、全身湿软，最易为临近海鸥所吞食 权衡得失后，亲鸥选择留守1h，直到雏鸥羽毛变干而蓬松，才衔破壳飞走,11, 行为的适应性：适应多变环境 以最有利方式（收益代价） 完成生命活动 最大限度确保 个体存活、生命延续；,1

4、2, 行为特点 与动物形态、生理一样 适应性； 受遗传、环境两方面影响； 物种特异性。,13,36.1.2 本能、学习行为 1. 本能行为 定义：达尔文 可遗传的复杂反射； 即：先天的、遗传的， 形成：长期进化过程中， 通过自然选择形成的。,14, 适应性意义 尤其对寿短、缺乏亲代抚育的动物； 如：雌细腰蜂， 春天从地下羽化， 无学习对象（双亲去年已死） 不需学习，几周内完成 一系列先天、本能行为， 全部生命活动。,15, 交尾； 挖洞、筑巢； 狩猎 麻醉猎物、 带回巢室； 产卵、封洞； 死亡。,狩猎,产卵,封洞,16,2. 学习行为 意义 对于寿命长、需亲代抚育的 动物尤为重要； 因此，长寿

5、物种对环境变化 有较大应变能力； 如：食肉兽；,17, 母兽：在相当长一段时间内， 喂奶、保护、抚育； 幼崽： 学习行走； 吃双亲带回的猎物； 学习成年兽的动作、捕食行为； 与同伴玩耍嬉戏 学习打斗行为； 确立社会地位；,18, 学习行为的定义：个体生活经历中， 通过学习获得的行为； 学习的定义 特定刺激 行为变化，就是学习； 如：鸟 食有毒昆虫 呕吐 不再吃，就是学习； 如：不会用电脑 会用。,19,3. 学习、本能行为的本质区别 本能行为：进化过程中形成的， 先天性的、遗传的； 学习行为：个体生活过程中 获得的、不遗传；,20,4. 任何动物 既有本能行为， 又有学习行为； 细腰蜂 主要依

6、赖 本能行为； 也须学习； 如：认洞口；,21, 雄鸟鸣叫 婉啭的鸣叫：求偶、领地行为 先天、本能：基础； 后天学习：向其他雄鸟学习； 报警鸣叫、对报警鸣叫的反应 先天、本能行为生存的必须； 若需通过学习才能获得， 可能未学会就已丧命。,22,5. 学习能力与身体大小的关系 与身体大小（脑量）的关系 体小 脑量小 学习能力差； 与生活方式的关系：同等大小动物 适应不同生活方式，自然选择 学习能力不同；如：体积、寿命相似，学习能力大异 膜翅目 双翅目昆虫；,23, 膜翅目蜜蜂：丰富的本能行为， 极强的学习能力： 辨认空间配置：蜂巢、蜜源植物； 每种花一天中何时产蜜量最大； 双翅目蝇、蚊：一定程度

7、学习能力， 但主要依靠本能； 即：对食物、隐蔽场所、异性的 遗传反应来适应环境。,24,36.1.3 本能行为 动性、趋性、固定行为型 1. 动性 无脊椎动物； 刺激 随机、 不定向运动； 趋利避害；,25,2. 趋性：刺激 定向运动 趋向（离开）刺激源； 类型：趋光、地、湿、触性； 趋流（气流、水流）性等。 类型：正、负趋性；,26, 机制：不等量刺激强度 两侧感官 中枢神经 身体向一侧偏转 两侧感官接受的 刺激强度平衡；,27,3. 固定行为型 定义：刺激 按一定时、空顺序 定型（固定）的动作； 意义：能达到某种生物学目的； 特点： 刻板不变的动作形式； 物种特异性； 先天、本能行为。,2

8、8, 举例：求偶、筑巢、取食、清洁等 灰雁回收蛋； 蜜蜂 蜂房； 蜘蛛 网； 青蛙捕食飞虫； 织巢鸟 复杂、精致的巢；,29,36.1.4 简单的学习：习惯化、印记 1. 习惯化：适应，联系第14章； 连续刺激/重复发生 反应持久性衰减 2. 印记（印记学习、印随学习） 特点：只发生在个体发育早期 特定阶段； Spalding，1872-75，2-3d 雏鸡 追随任何一个移动物体， 并对它产生依恋性；,30, Haldane，1954（80年后） 发现、重新发表 Spalding 论文； Haldane 的研究 初孵雏鹅（鸭） 与人接触一段时间 不认父、母 追逐、依附接触过的人；,31, Lo

9、renz，研究多种鸟类 雏鸭、雏鹅 与父母隔离 追逐接触的 第一个移动物体 人、模型鸭、 纸盒；,32,33, 印记学习的敏感期 刚孵出后的很短一段时间 绿头鸭幼鸭：1015h之内， 最易形成依附性； 2 个月后依附性逐渐减弱； 每个物种都有自己的敏感期。,34, 印记学习的长期影响 长大后的社会行为、性行为； 包括未来的配偶选择；实验 家麻雀-树麻雀， 银鸥-黑背鸥；,35, 印记学习的重要生物学功能 从母亲、幼体两方面来看， 对每个物种都至关重要， 母亲 准确可靠地辨别子女 确保抚养自己的后代；,36, 后代 准确可靠地辨别双亲 双亲保护、抚育； 向双亲学习； 准确可靠地辨别本种其他成员

10、保证在本种个体间 求偶、交配 种族延续。,37,36.1.5 联想性学习 经典、操作式条件反射 1. 经典条件反射：巴甫洛夫 实验：铃声、食物多次结合 狗； 铃声 狗 唾液； 两种刺激：无条件、条件刺激； 为何铃声等称做条件刺激？ 为何食物称做无条件刺激？作用？,38, 无条件刺激（食物）的作用 建立条件反射所必需的； 强化条件反射所必需的； 否则，条件反射 逐渐消失；,39, 两种类型 正强化作用：刺激 + 报偿（食物） 负强化作用：刺激 + 惩罚（痛苦） 如：铃声、电击狗爪 条件反射； 铃声 狗 抬脚； 意义：利于生存 如：鸟类吃过 1-2 次有毒昆虫 不再吃这种昆虫。,40,2. 操作式

11、条件反射 不同于经典条件反射“问题箱”实验 操作式条件反射 早期研究装置；,41, 猫 问题箱 设法逃出 到处乱撞 偶然拉响铃、门自动打开 逃出 ； 多次偶然 学会联系拉铃、开门； 再将猫 箱 拉铃 开门逃跑。,42, 操作式条件反射建立的基本过程 动物依据某一信号， 必须做某事，才得到报偿； 即：信号 动物 做某事 报偿； 操作式条件反射的应用 训练动物 各种技能；,43, 原理：特定指令（刺激） 完成特定动作 报偿； 马戏团表演时，动物每完成一个动作，驯养员为何总要喂点食物给动物？,44,36.1.6 顿悟学习：最高级学习形式 定义：动物利用已有经验， 解决当前问题的能力； 内容：了解、思

12、考、解决问题； 绕路问题 最简单的顿悟学习；,45, 位置关系 动物-障碍-食物； 动物必须 先远离食物 绕过障碍物 食物；,46, 不同动物顿悟学习的能力不同 绕路取食行为 章鱼：不能解决； 鱼、鸟：多次尝试 成功； 松鼠、大鼠、浣熊等哺乳动物 很快学会。,47, 黑猩猩 人类以外 顿悟学习能力最强的动物； 甚至解决某些难题方面， 接近人的能力；,48, 最早的研究： Kohler，1920s 食物：高处、远处； 物件（工具）：棍，空心管， 大、小箱子； 黑猩猩的行为 物件适当组合 取得食物；,49,36.2 动物行为的生理和遗传基础 36.2.1 激素对行为有激活效应 36.2.2 基因对

13、行为的直接、间接影响 36.2.1 激素对行为有激活效应 激素：激活动物行为； 行为、激素、环境 三者存在复杂的相互作用；,50,1. 环鸽的生殖周期 求偶、交配； 筑巢行为； 产卵行为； 孵卵行为； 育雏行为； 新周期开始。,51,2. 生殖周期中激素、行为、环境 三者关系：生理状况、环境刺激 相互作用 行为； 雌、雄行为 对方 激素分泌 行为变化；,52, 雌、雄的激素状态（包括反馈环） 自身行为； 环境刺激（巢、卵、雏的存在等） 直接影响 雌、雄的 激素分泌、 行为表现,53,36.2.2 基因对行为的直接、间接影响 杂交育种试验 研究基因、 行为的关系 1. 小杆线虫试验 两个亚种前端

14、 分别能、不能 作波浪形运动,54, 杂交试验结果 F1：全部能作波浪形运动； F2 ：2 种行为类型， 分离比：能 ：不能 = 3 : 1 说明：波浪形运动（行为特征） 显性特征； 受单一基因支配。,55,2. 蜜蜂抚养行为：双基因支配 两个品系工蜂： 卫生蜂：开盖、移死幼虫 非卫生蜂：无； 杂交：F1 全部非卫生蜂 回交 F1、亲本卫生蜂,56, F2：4 种行为型 2 种亲本行为型 卫生、非卫生； 2 种新行为型： 即半卫生型 开盖、不移幼虫； 不开盖、移幼虫； 发生频率：1 : 1 : 1 : 1；,57, 说明：2 个基因 分别支配开盖、叼走幼虫行为； 都是隐性基因 即：非卫生行为是

15、显性的； 只有两对等位基因都是隐性 完全的卫生行为 （开盖、叼走死亡幼虫）,58,3. 行为的基因控制 行为遗传大多为多基因支配；4. 基因对行为的影响 直接影响：上面所举的实例； 间接影响：基因 感官敏感性、中枢神经系统功能（学习记忆）、激素（分泌、反应阈值）、形态、生理特征 动物行为。,59,36.3 动物的防御行为、生殖行为 36.3.1 动物的防御对策； 36.3.2 求偶行为； 36.3.3 亲代抚育行为；,60,36.3.1 防御行为1. 定义：任何能减少来自其他动物伤害的行为。2. 防御对策生存（减少其他动物伤害）穴居或洞居隐蔽（保护色、变色）警戒色（条件回避反应）拟态（贝次拟态

16、、缪勒拟态）回缩,61,防御对策 逃遁威吓假死转移捕食者攻击的部位反击,62,36.3.2 求偶行为1. 定义 伴随性活动、 性活动前奏的 全部行为表现；2. 特点 非常醒目；,63,3. 雄性求偶技巧 奇特动作； 鲜艳色彩 孔雀、松鸡； 复杂声音 载歌载舞；,64, 巢：精致、装饰； 奉献食物 诱发雌性 性反应 降低逃跑、 攻击的 可能性,65,4. 求偶行为的四个主要功能 求偶行为鲜明性（醒目性） 吸引配偶、排斥竞争 （最重要功能） 求偶行为极端多样性、物种特异性 防止异种杂交 种间生殖隔离 （对近缘物种尤其重要）,66, 激发对方的性欲望 双方性活动协调一致； 性兴奋水平：通常 雄 雌；

17、 雄性：多种渠道（信号） 视觉、嗅觉、触觉 激发雌性性欲；,67, 双方评估对方的生殖潜力 互选最理想的配偶；总之：求偶行为确保交配能在 合适的地点、时间、 尽可能理想条件下进行。,68,36.3.3 亲代抚育行为 定义：对子代喂养、保护、照顾； 承担者：单方、双方承担； 亲代抚育的方式：多种多样 鸟类亲代抚育行为很发达 筑巢、孵卵、育雏喂幼； 哺乳动物亲代抚育行为最发达 雌，乳腺 哺乳；,69,36.4 动物的社群生活与通讯 36.4.1 社群生活的好处 36.4.2 昆虫的社会行为最发达； 36.4.3 领域行为是一种 资源独占行为； 36.4.4 动物有多种通讯方式,70,36.4.1

18、社群生活好处多 两种生活方式的进化： 自然选择压力 社群 或 独居 相反方向进化 社群动物：一生或一生的大部分时间在社群中度过的动物。鱼类、两栖动物：生殖季节临时聚集有些昆虫、鸟类、哺乳动物：一生社群,71, 社群生活有很多好处 社群生活对被捕食动物的好处不易被捕食者发现、社群警觉性更高 稀释效应（猎物群越大、被攻击率越小）集体防御、迷惑捕食者、避免使自己成为牺牲品,72, 社群生活对捕食动物的好处更快发现猎物、猎食成功率高、捕捉较大猎物与其他捕食动物竞争,73,36.4.2 昆虫的社会行为最发达 4 个特征： 群体生活； 密切分工、合作； 世代重叠； 明显生殖优势、等级,74,36.4.3

19、领域行为 性质：资源独占，竞争资源的方式 意义： 充足食物； 安全性； 减少对生殖行为的外来干扰； 代价：时间、能量 占有、保卫领域； 任何行为的原则：获益 代价 !,75, 领域大小： 与资源丰富度成反比； 太小：资源不足； 太大：代价急增； 决定原则 能充分满足 各种资源的需要。,76,36.4.4 动物有多种通讯方式1. 信号的作用：直接、间接 直接影响其他个体的行为 如：吸引、排斥其他个体； 间接影响其他个体的行为 如：雄金丝雀鸣叫 雌性生理状况（卵巢成熟） 雌性的性行为。,77,2. 行为学关于信号的定义 定义 信号是一种手段， 一个动物利用另一个动物肌力 的一种手段； 利用自己的肌

20、力 捕食者 自己追逐、捕食猎物；,78, 利用其他动物肌力、节省自己肌力 鮟鱇 摇晃诱饵 引诱猎物 利用猎物的肌力 主动进入自己口中； 雄蟋蟀 鸣叫 吸引雌性 利用雌蟋蟀肌力 自己身边；,79,3. 信号的明显特性 消耗较少能量 发送信号 节省自己的肌力； 利用其他动物肌力 获得较大利益；,80,4. 常见的通讯方法 视觉通讯：萤火虫； 听觉通讯：虫鸣、鸟鸣； 化学通讯：信息素 种内（种间）个体之间通讯的 化学物质 体外 直接、间接 影响其他个体的行为；,81, 昆虫 社会性昆虫 信息素 调节群体行为；（跟踪激素） 寄生蜂产卵时 信息素 其他个体不再在此产卵； 种间通讯 寄生于蚁巢的甲虫 信息

21、素 工蚁主动饲喂；,82, 哺乳动物 多种腺体 信息素 调节两性关系、亲仔关系、 社群关系、领域行为等；,83, 接触通讯：蜜蜂触角、 灵长类梳理行为； 电信号：电鳗等；,84,36.5 利他行为和行为节律 36.5.1 利他行为 36.5.2 动物的行为节律36.5.1 利他行为1. 定义：不利于自己存活、生殖， 利于其他个体存活、生殖 的行为；,85, 双亲抚育、保护后代 不是为自己， 为养育、保护自己的后代； 鸟类、哺乳动物报警行为 自身危险（枪打出头鸟） 其他个体的安全,86,2. 达尔文关于个体选择的观点 个体选择：对个体表现型的选择 这些特性一经选择 繁殖优势 这些特性在后代中表现

22、出来； 适合度：个体存活、繁殖能力； 适合度越大 个体存活、繁殖 成功机会越大； 个体选择观点无法解释利他行为；,87,3. 亲缘选择学说：J. M. Smith 亲缘选择 定义：对彼此有亲缘关系的家族、 家族成员的自然选择作用； 作用 对支配行为的基因起作用； 个体的适合度不一定增进； 增进个体的广义适合度；,88, 广义适合度 定义：个体在后代中 传布自身基因的能力大小； 最大广义适合度 个体能最大限度 把自身基因传递给后代；,89, 广义适合度与适合度的区别 衡量尺度不同 广义适合度 不是个体的存活、繁殖能力， 而是传布自身基因的能力； 而自身基因的传递方式， 不一定是自身繁殖。,90,

23、 亲缘选择、广义适合度的关系 亲缘选择：从广义适合度的概念 引申而来； 亲缘选择：选择能有效 传布自身基因的个体； 即：选择广义适合度最大的个体， 而不管这个个体的行为 对自身存活、繁殖是否有利。,91, 利他行为的进化、形成 假设双亲具利他基因 利他行为； 利他行为（如：抚幼行为） 并不利于双亲存活； 但能保证足够数量的子代存活； 子代复制与双亲相同的基因 子代基因库中利他基因 利他行为进化、形成。,92, 利他行为利于利他者传递自身基因 同一亲缘群中， 个体间不同程度具有共同基因；如：社会性昆虫中不育雌虫的形成如：热带鸟类帮助父母抚育弟妹,93, 利他行为被自然选择的前提条件 利他者死亡

24、基因损失； 受益者 提供基因补偿； 补偿的基因 损失的基因 如：1 个利他者（父、母）死亡 2 个子女存活 （利他者、子女间亲缘系数 r = 0.5）,94,36.5.2 行为节律 1. 动物的行为节律 定义： 日夜交替、季节变化 决定动物的活动； 或：动物的活动 随日夜交替、季节变化 而周期性变化；,95, 动物活动节律的控制因素 地球自转：24 小时/圈； 地球公转：365 天/圈； 动物活动节律的意义 使动物行为与环境周期性变化 协调一致；,96, 行为节律的性质 曾认为 动物只对外部刺激作出反应 （光、温、湿、潮汐变化等） 实验证明 动物都有自己固有的行为节律， 不需要外界的启动因素；

25、,97,2. 昼夜节律 性质： 24小时固有活动节律， 极其接近地球自转一周的时间； 所有生物的特征：除细菌外；自运周期：永恒黑暗（光照）下， 仍表现出此周期性，故名。 遗传性很强，世代传递，不需学习； 几乎不受温度变化的影响。,98, 昼夜节律对动物的影响 影响动物活动的时间安排； 影响动物的生理过程、代谢率； 提供一种机制，使动物的活动 与环境保持同步。 两种昼夜节律 外部环境的24小时节律； 动物体内昼夜节律，大体亦24小时,99, 时间调节器 某种外界因素的调节作用 使两种节律处于同相位； 即体内节律、环境节律相吻合。 主要时间调节器：温、光、湿等 温带：最主要为光 可调整动物昼夜节律 与环境24小时光周期同步。,100,3. 潮间带的动物行为节律 行为节律与潮汐周期一致， 甲壳动物、螺、鱼类等。,101,普通生物学 第7篇生态学与动物行为 第36章 动物的行为,Thanks!,