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1、1,1、为什么寒武纪初期生命出现大爆炸？2、生物演化的方式3、生物演化的影响因素,课前分钟讨论,2,第三章 生物进化,一 生物进化的证据二 生物进化的主要学说三 物种形成的原因和方式四 生物的演化方式和规律,生物进化的含义,进化：泛指事物从低级到高级、从简单到复杂的形式转变。生物进化：是指生物在与其生存环境相互作用过程中，其遗传物质系统随时间推移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。,4,一 生物进化的证据,古生物学的证据胚胎学的证据比较解剖学的证据生物地理学的证据,5,古生物学的证据,古生物不同种类出现顺序反映了生物的进
2、化顺序，主要表现在：生物不断的从低级到高级、水生到陆生、简单到复杂的方向发展。资料表明，在生物的发展中有大量过渡环节的存在。,6,古生物学证据图解(1),7,古生物学证据图解(2),8,胚胎学的证据,在胚胎发育中，共性特征先出现，特殊性状后出现。不同动物的胚胎发育初期经过相似的阶段，以后才愈来愈分歧。高等动物胚胎的发育经过了低等动物的胚胎发育阶段。生物的重演律。,9,胚胎学证据图解,10,重 演 律,个体发育 生物个体的终生发育过程系统发生 生物种族的发展史重演律 个体发育是系统发生的迅速重演,11,重演律图解,重演律只是一种简单、迅速的过程；可推测进化过程中的原始性状，可绘出系统发育树,人类
3、胚胎发育与脊椎动物系统发育比较,12,比较解剖学证据,通过不同类别动物的解剖，比较各种器官构造，确定生物的进化同源器官：起源相同、构造和部位相似，而形态、功能不同的器官（如哺乳动物的手、肢、鳍）同功器官：生物的形态、功能相似而起源不同的器官（如鸟和昆虫的翅膀）痕迹器官：对于生物体已基本无作用但仍存在的器官（如人类的阑尾、犬齿等），但可追溯起源,13,比较解剖学证据图解,同源器官,同源器官：起源相同、构造和部位相似，而形态、功能不同的器官。,14,比较解剖学证据图解,同源器官,同源器官：起源相同、构造和部位相似，而形态、功能不同的器官,15,比较解剖学证据图解,同功器官,同功器官：生物的形态、功
4、能相似而起源不同的器官（如鸟和昆虫的翅膀）,16,生物地理学是研究地球上生物分布及其规律的学科。气候、地貌及其他地理因素控制着生物的发展和分布。,生物地理学证据,17,动物地理特征与生物演化,澳洲：原始哺乳动物发育，如有袋类等。原因：澳洲大陆从中生代开始与其他大陆分离，当时地球上只有原始哺乳动物，并保持了当时生物特色。,18,动物地理特征与生物演化,南美洲：发育特有的贫齿类，也有有袋类及现代哺乳动物。原因：古近纪以前南美洲和其他大陆相连，故发育有古近纪以前的共有动物，如有袋类等；古近纪初期到新近纪南美洲和其他大陆分离，从而形成特有动物，如贫齿类（食蚁兽、树懒、犰狳）。上述现象都是长时间地理阻隔
5、等因素造成的。,19,二 生物进化的主要学说,进化学说的形成主要进化学说达尔文学说以后进化理论的发展,20,1 进化学说的形成,任何进化学说得以成立的前提是:：承认物种可变承认原有的和变异的特征都是通过从亲代获得并传给后代必须排除超自然的原因，来解释生物进化的原因和适应起源,21,2 主要进化学说,进化论的萌芽及早期思想达尔文进化论的提出及其主要思想达尔文学说以后的进化理论与发展,22,1）进化论的萌芽和早期思想（1）,布丰，法国人，认为物种是可变的，特别强调环境对生物的影响，其进化的中心思想是：生存环境的改变，特别是气候和食物的改变可以引起生物机体的改变。但后来经不起宗教势力的压迫，公开发表
6、声明，并放弃进化学说。,23,林奈，伟大的生物家，是现代绝大多数物种和生物命名的建立者。一个长期认为物种不变论者，后来在事实面前思想发生了重大改变。当他将人、猿和猴归到哺乳纲的同一个属时，无奈的叹到，“这些下贱的畜生是多么像我们呀”,1）进化论的萌芽和早期思想（2）,24,拉马克，法国博物学家，是生物进化论的先驱，他的进化学说比达尔文还早半个世纪。1809年 他将整个动物界分为脊椎动物和无脊椎动物。,25,拉马克的理论观点为：传衍理论（环境影响、用进废退，获得性遗传）即生物在环境的直接影响下，经常使用的器官逐渐发达，不使用的器官逐渐退化。这种后天获得的性状可以遗传下去。进化等级（承认生物从低级
7、向高级发展，但不承认物种的绝灭）,1）进化论的萌芽和早期思想（3）,26,达尔文，1809-1882，英国人,27,2）达尔文进化论的主要思想,变异与遗传（变异的稳定与可变性）自然选择（物竟天择，适者生存）性状分歧，物种形成与绝灭（新种不断产生，旧种不断绝灭，性状变异自然选择适者生存新种形成绝灭）,28,自然选择的特点,保存有利性状，淘汰不利性状自然选择通过生存斗争实现自然选择能使适应环境的生物得以衍生，不适应者淘汰,29,1859,30,3 达尔文学说以后进化理论的发展,第一次修正-新达尔文主义第二次修正-现代综合论第三次修正-现代达尔文主义有关进化论的争论,31,1）新达尔文主义-魏斯曼,
8、修正了进化论中除自然选择以外的内容，如获得性遗传，外界对进化的直接影响等，强调自然选择为进化的主要原因。,32,2）现代综合论-孟德尔,随着遗传学的成熟，人们对进化的原因有了新认识，综合论主要修改了“自然选择”理论，用“繁殖或基因传递的相对差异”代替了生存斗争、适者生存的概念。,33,3）现代达尔文主义现代古生物学家的贡献,新资料证实，进化过程并非匀速的，而是快速进化和进化停滞并存（间断平衡论），如寒武纪生命大爆发。进化有随机性；自然选择并非进化主因素遗传学研究证实，遗传本身具有某种进化功能，进化过程中可能有内因的驱动和导向性。,34,几种有关进化的图解,35,有关进化论的争论,进化的动力是什
9、么？进化是否有一定的方向？进化的速度是否恒定，是渐进还是跳跃？,36,微观进化和宏观进化,微观进化在物种范围内，随时间推移，居群的遗传结构发生的变化以“代”为单位的生物学时间尺度里发生的进化事件可直接观测宏观进化研究物种及物种以上的类群如何演变在地质时间尺度里发生的进化事件不能直接观测,37,三、物种形成的原因和方式,物种是进化的单元，也是繁殖后代的单元。进化的过程是物种不断演变的过程，新种不断出现，旧种不断绝灭。一、物种形成的途径 物种形成就是指新种的形成。物种的形成是通过遗传、变异、隔离和自然选择等途径来实现的。1、遗传（Heredity)：在生物演化过程中，能使生物性状稳定并保留下来的现
10、象称为遗传。遗传物质是基因。每个物种具有一个基因库，并保持一定的稳定性，所以物种的特征能世代相传。这就是所谓的“种瓜得瓜，种豆得豆”。,38,三、物种形成的原因和方式,一、物种形成的途径 2 变异（Variability）：是指同种生物之间的差异（不包括年龄差异和性别差异）。个体发生变异的主要原因是基因的突变和重组。特征：（1）变异是相关的，有机体的一部分发生变异，也会引起其他部分发生变异，如长颈鹿。（2）变异有遗传的，也有不遗传的，只有遗传的变异才能对进化起作用。（3）变异不仅表现在外部形态上，而且表现在内部结构上。,39,三 物种形成的原因和方式,（一）物种形成的途径 遗传与变异的关系：在
11、生物进化过程中，变异是一种创造性因素，遗传是一种稳定性因素。没有变异，生物只能产生相同的物种，进化无法进行；没有遗传，生物没有相对稳定性，不能成其种类，也不可能有进化，因此，遗传和变异之间的相互作用是生物进化的基本动力。,40,（一）物种形成的途径,3 隔离（Isolation）：主要包括地理隔离和生殖隔离地理隔离：是指由于海洋、沙漠、山脉的阻挡或遥远的地理距离等原因造成的隔离。同种生物由于长时期受到地理隔离，居群中的个体间无法杂交，失去基因交流的机会，从而朝不同方向变异，逐渐形成地理亚种。如华南虎和东北虎在体型大小、毛色深浅和毛的长短等方面都产生了明显的差异，已形成了两个地理亚种。生殖隔离：
12、是指居群间由于基因型差异使得基因交流不能进行，最终会导致形成不同的亚种、新种。此外，隔离还有生态、季节、机械、杂交不育、杂交不活等隔离。,41,4 自然选择（Natural selection)：实质是使种内居群的遗传物质朝着更有利于适应外界环境方向变异。其结果是：适者生存，不适者淘汰。原理：生物个体间的变异有些对生存有利，有些对生存不利。在生存竞争（争夺食物、生存空间和配偶）中，具有有利变异的个体得到保存，具不利变异的个体遭到淘汰。达尔文把这种自然界中淘劣留良的作用称为自然选择。,（一）物种形成的途径,42,（二）物种形成的方式：2种观点,1、渐变模式渐变论：为达尔文的观点，认为成种作用是渐
13、变的，即一个原始物种在自然选择作用下，性状逐渐分化，使得遗传变异逐渐积累，最终形成新种，而且新种与旧种之间有过渡类型。强调线系变异。但过渡类型在化石中不多见。,43,2 突变模式突变论：以点断平衡论为代表。由埃尔德雷奇等在1972年提出的理论。认为一个生物谱系的进化是由物种形成的形态迅速变化时期和形态无多大变化的静态平衡时期所组成。即一个生物谱系不时被物种形成的迅速演变时期所“点断”，新种可以在忽略不计的地质时期内形成，认为生物演化是突变（间断）与渐变（平衡）的辩证统一。成种过程是突然发生的。认为新种与旧种之间无过渡类型。目前这种观点较为流行。,（二）物种形成的方式：2种观点,44,四 生物的
14、演化方式和规律,1 演化方式（模式）2 演化规律3 生物演化总貌,45,（一）生物演化方式,1）进化 生物体由低级向高级的进化水平的提高2）分化 生物对不同环境的适应而向多方向的演化，生物进化水平没有提高，分为趋异和趋同 趋异 分类位置相近的生物，由于适应不同的环境而发生的形态分化，也称为辐射。趋同 分类位置较远的生物，由于适应相同或相似的环境，其形态、构造相似的现象。,46,趋异（辐射发展）,恐龙的辐射演化,趋异 分类位置相近的生物，由于适应不同的环境而发生的形态分化，也称为辐射,47,趋同,趋同 分类位置较远的生物，由于适应相同或相似的环境，而使形态相似起来。,48,3）特化：生物对某种条
15、件特殊适应，使其形态、生理上发生局部变化，但生物整体进化水平没有提高。如哺乳动物的前肢（鳍状、翼状、蹄状），都是特化结果。4）退化：生物体形态及生理的简单化，但进化水平没有退步。,（一）生物演化方式,49,特化-脊椎动物肢骨对环境的适应特化,50,5）平行演化：不同类群而亲缘较近的生物，当其从共同的祖先产生后，由于进入不同的生活环境而发生了分歧。以后又发展到非常相似的环境中，它们的对等器官，因适应相似的环境而产生了相似的性状。如旧大陆的有胎盘类和新大陆的有袋类，都起源于共同的哺乳类祖先，后来由于大陆的分离而产生的平行演化结果，在欧洲产生狼、兔、熊等，而在新大陆中产生了与欧洲相当的袋狼、袋兔、袋
16、熊等。,（一）生物演化方式,51,（二）生物演化的特点、规律,1 进步性发展 自生命在地球上出现以来，生物界经历了由少到多、由低级到高级、由简单到复杂的进化发展过程，是一种上升的进步性发展。（1）从异养到自养的发展 异养单细胞细菌（原核生物）以周围环境的有机质为养料。自养原核生物演化出具叶绿素的蓝绿藻，能够进行光合作用，从无机物合成有机养料。,52,1 进步性发展（2）从二极到三极(生态体系)的发展 二极蓝绿藻和细菌构成了早期生物界自养和异养、合成与分解两个环节，形成了一个菌、藻二极生态体系。三极随着真核细胞的出现，开始了动、植物的分化，构成了一个三极生态系统。绿色植物自然界的生产者 动物自然
17、界的消费者 细菌、真菌自然界的分解者,（二）生物演化的特点、规律,53,1 进步性发展（3）从水生到陆生的发展 4亿年前，植物先行登陆，而后是动物登陆，逐渐形成了现代的动植物体系。,（二）生物演化的特点、规律,54,2 不可逆性 生物无论整体还是部分（器官）都不可能返回到它们祖先已有过的状态，即已消失的性状不会再出现，已绝灭的物种不会再复生。3 相关律和重演律：当生物的某一器官发生变异而产生新的适应时，必然会引起相关器官发生变异。生物总是在其个体发生的早期阶段体现其祖先的特征，然后才体现其本身比较进步的特征，即个体发育是系统发生的短暂重演重演律,（二）生物演化的特点、规律,55,相关律长颈鹿,
18、56,4 生物演化总貌分枝性 从少到多的发展阶段性 多次绝灭，多次复苏。,（二）生物演化的特点、规律,57,1、生物的演替 生物的演替是生物进化阶段性的一种重要体现，生物的演替可以表现为种系代谢和生态代替：（1）种系代谢在生物的纵向发展史上，新种总是在旧种的基础上产生的，许多旧种被新种所代替而衰退灭亡（旧种演化为新种）。也称为假灭绝（留下后裔）。（2）生态代替在生物的横向发展上，一些物种扩大并占领了新的生态空间，而使另一些物种丧失了生活领域以至退出了历史舞台，这种现象就是生态代替。,五 生物的灭绝与复苏,58,2 生物灭绝（extinction）：是指生物种系的终止，不留下后裔的现象。可分为背
19、景绝灭、集群绝灭 背景绝灭（backqround extinction）也称正常灭绝，其总的平均绝灭率维持在一个低水平上，灭绝等级低。通常0.11个种/Ma。集群绝灭（大规模绝灭）（mass extinction）在某些地史时期，有许多门类的生物几乎同时绝灭，使绝灭率突然升高数十倍的现象，灭绝等级高，表现为纲、目或科一级的灭绝。,五 生物的灭绝与复苏,59,地史上大规模绝灭共有七次：1 PR2 O/之交3 S/O之交4 D3法门期-弗拉斯期之交5 T/P之交6 T/J之交7 K/E之交,60,2,地史时期几次大绝灭中，二叠纪末绝灭事件是规模最大的一次。造成了海洋中95%以上物种绝灭。绝灭的主要
20、是海洋生物，陆上生物未受太大影响,61,导致生物大规模绝灭的原因：1 地内事件：如火山爆发、地磁场倒转、大规模海退、板块运动、温度变化、缺氧事件等。2 地外事件：如超新星爆发、小行星撞击、太阳耀斑等。,62,3 生物的复苏大灭绝后的生物群或生态系，逐步恢复到其正常发展水平的过程称为生物的复苏。复苏的类型。包括幸存型、复活型和先驱型幸存型：没有被扼杀的幸存者复活型：指在大灭绝期间迁移至避难所继续生存，在环境好转之后又复现的物种。先驱型：是在大灭绝前夜起源，对大灭绝环境有预适应能力，在生态、生理上具有特殊的残存机制，从而成为后期大量新类群的祖先物种，是新时期生物复苏的主要源泉。,五 生物的灭绝与复苏,63,本章重点：生物演化的主要证据生物演化方式生物演化特点、规律生物演化总貌,64,小型读书报告,进化的动力是什么？进化是否有一定的方向？进化的速度是否恒定，是渐进还是跳跃？,
