10十滅絕生命的結(jié)束與再開始

1、第十章第十章 鳳凰涅槃鳳凰涅槃-生命的結(jié)束與再開始生命的結(jié)束與再開始本章主要內(nèi)容本章主要內(nèi)容n誰屠殺了馬達加斯加的恐龍誰屠殺了馬達加斯加的恐龍物種物種滅絕之謎滅絕之謎n群落的生態(tài)演替群落的生態(tài)演替仍然留下很多疑點和謎團n物種滅絕之謎物種滅絕之謎大約每隔大約每隔26002600萬年萬年，生物界就要發(fā)生一次生物界就要發(fā)生一次大規(guī)模的物種絕滅。大規(guī)模的物種絕滅。 這種大規(guī)模的物種絕滅是因為太陽有顆姐妹星，名曰這種大規(guī)模的物種絕滅是因為太陽有顆姐妹星，名曰“復仇女神復仇女神”，太陽與她以，太陽與她以2,6002,600萬年的周期相互圍繞旋萬年的周期相互圍繞旋轉(zhuǎn)，也就是說每隔轉(zhuǎn)，也就是說每隔2,6002

2、,600萬年萬年“復仇女神復仇女神”要經(jīng)過一次由要經(jīng)過一次由數(shù)十億顆彗星組成的奧特星云，此時就會把一顆甚至幾顆數(shù)十億顆彗星組成的奧特星云，此時就會把一顆甚至幾顆彗星趕出正常軌道沖擊地球，即所謂的彗星趕出正常軌道沖擊地球，即所謂的“彗星轟擊彗星轟擊”災變。災變。災變學說災變學說1 1、概念：、概念： 所謂滅絕就是一個物種或一個種群不能夠通過所謂滅絕就是一個物種或一個種群不能夠通過繁殖自我維持。繁殖自我維持。 下列任一情況發(fā)生時即發(fā)生滅絕：下列任一情況發(fā)生時即發(fā)生滅絕： 最后一個個體死亡；最后一個個體死亡； 剩下的個體不能產(chǎn)生有生命或有繁殖能力的后代。剩下的個體不能產(chǎn)生有生命或有繁殖能力的后代。

3、（1 1）常規(guī)滅絕（）常規(guī)滅絕（normal extinctionnormal extinction）：）：在整個生命史在整個生命史上，絕滅亦如種形成一樣作為進化的正常過程，以一定的上，絕滅亦如種形成一樣作為進化的正常過程，以一定的規(guī)模經(jīng)常發(fā)生，表現(xiàn)在各不同分類類群中部分物種的替代，規(guī)模經(jīng)常發(fā)生，表現(xiàn)在各不同分類類群中部分物種的替代，即新種產(chǎn)生和某些老種消失。即新種產(chǎn)生和某些老種消失。 （2 2）集群滅絕（）集群滅絕（mass extinctionmass extinction）：）：在生命史上發(fā)生在生命史上發(fā)生過的非正常的大規(guī)模滅絕事件，在相對較短的地質(zhì)時間內(nèi)，過的非正常的大規(guī)模滅絕事件，在

4、相對較短的地質(zhì)時間內(nèi)，一些高級分類類群整體消失，這是所謂的集群滅絕一些高級分類類群整體消失，這是所謂的集群滅絕。 （1 1）野生滅絕）野生滅絕（2 2）局部滅絕）局部滅絕（3 3）生態(tài)滅絕）生態(tài)滅絕野生滅絕野生滅絕: : 一個物種的個體是被養(yǎng)殖一個物種的個體是被養(yǎng)殖(in captivity)(in captivity)或在人或在人工控制條件下存活。野生條件下無個體存在。工控制條件下存活。野生條件下無個體存在。如中國的麋鹿如中國的麋鹿如果一個物種的種群數(shù)量減少到對于生物群落其如果一個物種的種群數(shù)量減少到對于生物群落其他物種以及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能及動態(tài)的影響很小他物種以及生態(tài)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能及動態(tài)

5、的影響很小甚至可以忽略。甚至可以忽略。五彩蟾蜍（五彩蟾蜍（harlequin toadharlequin toad），生活在哥斯達黎加和），生活在哥斯達黎加和巴拿馬，因為真菌性疾病，現(xiàn)在已經(jīng)處于滅絕的邊緣巴拿馬，因為真菌性疾病，現(xiàn)在已經(jīng)處于滅絕的邊緣 生物進化史中的生物進化史中的 6 次物種大滅絕事件次物種大滅絕事件渡渡鳥的滅絕原因？渡渡鳥的滅絕原因？3 3 人類活動對生物區(qū)系的巨大沖擊人類活動對生物區(qū)系的巨大沖擊 首先表現(xiàn)直接影響首先表現(xiàn)直接影響n過渡捕獵過渡捕獵n對地球生態(tài)系統(tǒng)的巨大改變對地球生態(tài)系統(tǒng)的巨大改變?nèi)祟惖拈g接影響也是巨大的人類的間接影響也是巨大的生境喪失、退化與破碎生境喪失、退

6、化與破碎 盲目引種盲目引種 環(huán)境污染環(huán)境污染 （三）物種滅絕的現(xiàn)狀（三）物種滅絕的現(xiàn)狀 1 1 世界物種滅絕現(xiàn)狀世界物種滅絕現(xiàn)狀 iucn最近的統(tǒng)計表明，最近的統(tǒng)計表明，5%5%20%20%的脊椎動物和的脊椎動物和樹木物種面臨絕滅的威脅。樹木物種面臨絕滅的威脅。 動物動物植物植物海島海島367219大陸大陸124380動物界的辛德勒名單動物界的辛德勒名單2 2 中國物種滅絕現(xiàn)狀中國物種滅絕現(xiàn)狀 中國動植物種類中有總物種數(shù)的中國動植物種類中有總物種數(shù)的15%15%20%20%受到威受到威脅，高于世界脅，高于世界10% 10% 15%15%的水平。的水平。 近近5050年來，約有年來，約有2002

7、00種種植物滅絕，高等植物中瀕危植物滅絕，高等植物中瀕危和受威脅的高達和受威脅的高達4000400050005000種，占總數(shù)的種，占總數(shù)的10%10%20%20%。 近百年來，約有近百年來，約有1010余種余種動物絕跡，大熊貓、金絲猴、動物絕跡，大熊貓、金絲猴、東北虎等東北虎等2020余種余種珍惜物種又面臨滅絕的危險。珍惜物種又面臨滅絕的危險。n65006500萬年前曾發(fā)生一場全球性生物大滅絕事件，但是據(jù)此前幾百萬萬年前曾發(fā)生一場全球性生物大滅絕事件，但是據(jù)此前幾百萬年年70007000萬年前萬年前，一場災難降臨到馬達加斯加島上，大批恐龍和其，一場災難降臨到馬達加斯加島上，大批恐龍和其他動物

8、神秘死去。他動物神秘死去。20052005年，當年的死亡現(xiàn)場重見天日，累累尸骨令人年，當年的死亡現(xiàn)場重見天日，累累尸骨令人驚怵，慘不忍睹驚怵，慘不忍睹這些受害者不分種類、大小、老幼，均未逃脫死這些受害者不分種類、大小、老幼，均未逃脫死神的魔爪。殺手是誰？神的魔爪。殺手是誰？n墳場發(fā)掘墳場發(fā)掘犯罪現(xiàn)場犯罪現(xiàn)場鑒定真兇：在晚白堊世的某段時間里，多種動鑒定真兇：在晚白堊世的某段時間里，多種動物陸續(xù)死亡，并非由于狩獵、疾病、地震、洪水和大火等，而是由于物陸續(xù)死亡，并非由于狩獵、疾病、地震、洪水和大火等，而是由于干旱。一次次的致命干旱為這些動物敲響了喪鐘，厚重的泥沙奔涌而干旱。一次次的致命干旱為這些動物

9、敲響了喪鐘，厚重的泥沙奔涌而下，嚴密的包裹和覆蓋了這些尸體和散落的骨骼，埋葬在沉積巖構(gòu)成下，嚴密的包裹和覆蓋了這些尸體和散落的骨骼，埋葬在沉積巖構(gòu)成的墳墓中。的墳墓中。當?shù)厍蛏献詈笠恢焕匣⒃诹种泄陋毊數(shù)厍蛏献詈笠恢焕匣⒃诹种泄陋毜貙ふ遗渑嫉貙ふ遗渑? , 當最后一只沒有留下后代的雄鷹從當最后一只沒有留下后代的雄鷹從天空望向大地天空望向大地, , 當鱷魚的最后一聲哀鳴當鱷魚的最后一聲哀鳴 在沼澤上空回蕩在沼澤上空回蕩.人類，也就看到了自己的結(jié)局！人類，也就看到了自己的結(jié)局！滅絕動物墓志銘滅絕動物墓志銘二、群落的生態(tài)演替二、群落的生態(tài)演替 （一）什么叫群落的生態(tài)演替（一）什么叫群落的生態(tài)演替 n演

10、替與群落的內(nèi)部動態(tài)演替與群落的內(nèi)部動態(tài)n群落演替（群落演替（succession）：就是指某一地段上一種生就是指某一地段上一種生物群落被另一種生物群落所取代的過程，或者由一種類物群落被另一種生物群落所取代的過程，或者由一種類型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的有順序的演變過程。型轉(zhuǎn)變?yōu)榱硪环N類型的有順序的演變過程。n經(jīng)典演替觀的三個基本思想經(jīng)典演替觀的三個基本思想n 群落演替是有順序的過程，是有規(guī)律地向一定方向發(fā)展，群落演替是有順序的過程，是有規(guī)律地向一定方向發(fā)展，因而是能預見的；因而是能預見的；n 雖然演替受物理環(huán)境所制約，但演替是受群落本身所控雖然演替受物理環(huán)境所制約，但演替是受群落本身所控制的，演替前期

11、為后期物種的入侵與繁榮準備了條件；制的，演替前期為后期物種的入侵與繁榮準備了條件； n 演替的最后階段是穩(wěn)定的系統(tǒng)，往往生物量最大，種間演替的最后階段是穩(wěn)定的系統(tǒng)，往往生物量最大，種間關(guān)系最緊密。關(guān)系最緊密。 n先鋒期先鋒期(pioneer stages)、系列期、系列期(seral stages)、頂、頂極群落極群落(climax)n原生演替原生演替(primary succession)與次生演替與次生演替(secondary succession）n自源演替自源演替(autogenic succession)與異源演替與異源演替(allogenic succession)n正向演替與逆向

12、演替正向演替與逆向演替n地質(zhì)演替地質(zhì)演替(geological succession)與生態(tài)演替與生態(tài)演替(ecological succession)n水生演替水生演替 (hydrorarch succession) 、旱生演替、旱生演替(xerarch succession) 與中生演替與中生演替n自養(yǎng)性演替自養(yǎng)性演替 (autotrophic succession)與異養(yǎng)性演替與異養(yǎng)性演替 (heterotrophic succession)（二）演替的類型與基本過程（二）演替的類型與基本過程 演替的基本過程演替的基本過程: n 生物入侵、定居和繁殖生物入侵、定居和繁殖 n 競爭競爭n

13、波動狀穩(wěn)態(tài)（波動狀穩(wěn)態(tài)（pulse stability） （二）演替的實例（二）演替的實例 沉水植物期沉水植物期 浮水植物期浮水植物期 挺水植物期挺水植物期 濕生草本植物期濕生草本植物期1、 水生演替水生演替水生演替實例水生演替實例n 地衣植物階段地衣植物階段n 苔蘚植物階段苔蘚植物階段 n 草木植物階段草木植物階段 n 灌木階段灌木階段 n 喬木階段喬木階段3、潮間帶巖礁群落演替實驗、潮間帶巖礁群落演替實驗n單細胞藻及細菌單細胞藻及細菌短濱螺短濱螺藤壺藤壺真牡蠣、?？婺迪?、?？腺O貝、貽貝、條紋格貽貝紫貽貝、貽貝、條紋格貽貝終緋葉、鼠尾藻終緋葉、鼠尾藻 2、旱生演替、旱生演替污損生物群落演

14、替污損生物群落演替 n單元頂極說單元頂極說 (monoclimax theory) n多元頂極說多元頂極說 (polyclimax theory)n頂極群落格局假說頂極群落格局假說(climax pattern hypothesis)n波動狀穩(wěn)態(tài)波動狀穩(wěn)態(tài)(pulse stability)（三）頂極群落理論（三）頂極群落理論（四）兩種不同的演替觀（四）兩種不同的演替觀n 機體論學派機體論學派(organismic(organismic school) school)：認為群落是自然界認為群落是自然界一個基本組織單位，是一個有機整體，群落是具有明顯一個基本組織單位，是一個有機整體，群落是具有明顯

15、界限的離散單位。界限的離散單位。n 個體論學派個體論學派(individualistic school)(individualistic school)：認為群落是生認為群落是生態(tài)學家為便于研究，人為確定的一個物種集合，只是一態(tài)學家為便于研究，人為確定的一個物種集合，只是一種偶然的物種組合，只是由于自身的適應性而恰好生活種偶然的物種組合，只是由于自身的適應性而恰好生活在一起，群落間沒有明顯的界限在一起，群落間沒有明顯的界限。n 經(jīng)典的演替觀經(jīng)典的演替觀：群落象一個有機體一樣，有誕生、生長、：群落象一個有機體一樣，有誕生、生長、成熟和死亡的不同發(fā)育階段，演替可以看成一個有機體成熟和死亡的不同發(fā)育

16、階段，演替可以看成一個有機體的不同發(fā)育時期。的不同發(fā)育時期。n 個體論演替觀個體論演替觀：個體生活史特征、物種對策等決定演替。：個體生活史特征、物種對策等決定演替。（五）演替中物種的取代機制（五）演替中物種的取代機制v 促進模型促進模型v 抑制模型：抑制模型：先來物種抑制后來的物種，物種替代沒有固定順先來物種抑制后來的物種，物種替代沒有固定順序，演替在更大程度上決定于個體生活史和物種對策，結(jié)局也就難序，演替在更大程度上決定于個體生活史和物種對策，結(jié)局也就難以預測。以預測。v 忍耐模型：忍耐模型：物種替代決定于物種的競爭能力。物種替代決定于物種的競爭能力。 后來物種比先后來物種比先定居物種更能忍

17、受較低的資源水平，資源水平下降時取代先定居者。定居物種更能忍受較低的資源水平，資源水平下降時取代先定居者。（六）演替過程群落結(jié)構(gòu)與機能的變化（六）演替過程群落結(jié)構(gòu)與機能的變化 v 隨演替群落中物種的多樣性、均勻性提高。隨演替群落中物種的多樣性、均勻性提高。v 生化多樣性（如色素、酶等）以及在群落代謝提高中向生化多樣性（如色素、酶等）以及在群落代謝提高中向環(huán)境分泌或排出的產(chǎn)物不斷增加。環(huán)境分泌或排出的產(chǎn)物不斷增加。v 演替初期群落中的生物體一般演替初期群落中的生物體一般r選擇種類，選擇種類，k選擇種選擇種類隨演替逐漸增加。類隨演替逐漸增加。v 層狀結(jié)構(gòu)或局部不均一性不斷發(fā)達。層狀結(jié)構(gòu)或局部不均一

18、性不斷發(fā)達。v 生物的生態(tài)位越接近頂極階段越特殊、越狹窄。生物的生態(tài)位越接近頂極階段越特殊、越狹窄。v 在演替初期，在演替初期，pr比率大于比率大于1，隨著演替發(fā)展，隨著演替發(fā)展，pr比比率逐漸接近于率逐漸接近于l。pr比率是表示群落相對成熟度的最好功比率是表示群落相對成熟度的最好功能指標。能指標。n 生產(chǎn)量生產(chǎn)量(p)與生物量與生物量(b)的比率隨著演替推移從高到低。的比率隨著演替推移從高到低。n 在演替初期，生物之間的食物聯(lián)系是比較簡單的、線在演替初期，生物之間的食物聯(lián)系是比較簡單的、線狀的，在成熟期，食物鏈變成復雜的食物網(wǎng)。狀的，在成熟期，食物鏈變成復雜的食物網(wǎng)。n 對物質(zhì)營養(yǎng)循環(huán)來說，

19、在初期是開放的，到了成熟期對物質(zhì)營養(yǎng)循環(huán)來說，在初期是開放的，到了成熟期則是較封閉的。則是較封閉的。n 互利共生、寄生和其他共存形式在演替過程中的重要互利共生、寄生和其他共存形式在演替過程中的重要性逐漸增加，較好的負反饋機制使成熟的生態(tài)系統(tǒng)保持性逐漸增加，較好的負反饋機制使成熟的生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定。穩(wěn)定。 1. gm (gene manipulations) 2. animal cloning 3. scs&ips4. synthetic biologyfour techniques to chang the world“人造生命的宣言人造生命的宣言”the first genome d

20、esigned by computer.to design life by learning from life向生命學習如何設計生命向生命學習如何設計生命from sequence to sequence從序列到序列從序列到序列from reading towritinga natural development and the highest stage of genomics從從“解讀解讀”到到“書寫書寫”cell cultures from donorgm /synbio + sc/ips + cloningthe century of biologygenemunipulationsman-made cellsscs & ipsgenomics is the basis!foundation of life sciences and biotechsby provid