北師大生科保護(hù)生物學(xué)課件lecureXXXX

Lecture3小種群與物種滅絕

主要內(nèi)容一、小種群的形成與自然選擇二、最小可存活種群及其估算方法三、物種滅絕的方式四、物種滅絕的原因一、小種群的形成與自然選擇1.小種群（smallpopulation)形成的方式（1）一些野生動(dòng)植物種群在某些生態(tài)因子的作用下數(shù)量銳減，最終形成了小的種群?；⒅禧q百山祖冷杉（2）通過遺傳突變，在原來(lái)種群的基礎(chǔ)上所形成的一些新的種群虎的現(xiàn)狀Pantheratrigus

1、孟加拉虎：分布于印支半島，數(shù)量約3,060--4,735頭。

2、西亞虎（又稱里?；ⅲ悍植加谕炼?、亞洲中部及西部，現(xiàn)已絕種。

3、東北虎（又稱西伯利亞虎）：分布于中俄邊境的黑龍江及朝鮮一帶，估計(jì)種群數(shù)量約有437--506頭。

4、爪哇虎：分布于印尼爪哇，現(xiàn)已絕種。

5、華南虎：分布于華中地區(qū)南部。

6、巴厘虎：分布于印尼巴厘島，現(xiàn)已絕種。

7、蘇門答臘虎：分布于印尼蘇門答臘，約有400--500頭。

8、東南亞虎（又稱印支虎）：分布于東南亞大陸地區(qū)，約有1,180--1,790頭。

2.自然選擇NaturalSelection

穩(wěn)定性選擇(stabilizingselection)

即淘汰少數(shù)極端個(gè)體的選擇。定向選擇(directionalselection

指有利于某一極端性狀的選擇。分裂選擇(disruptiveselection)

指淘汰中間值而選擇極端值的選擇。

3.小種群所面臨的問題（1）小種群因受到環(huán)境因子（如天災(zāi)、疾病、外來(lái)物種的壓力等）的沖擊而導(dǎo)致種群數(shù)量波動(dòng)甚至滅絕的機(jī)會(huì)要高于數(shù)量大的種群。（2）遺傳基因，尤其是那些稀少而特殊基因的喪失，對(duì)種群的存活影響可能很大。**有些稀有而特殊的基因，盡管在種群中出現(xiàn)的頻率不高，但可能具有一些特殊功能。（3）小種群發(fā)生近親交配的機(jī)會(huì)較多，而導(dǎo)致種群的繁殖成功率下降或死亡率上升。Hardy-Weinberg定律在一個(gè)有性生殖的自然種群中，各等位基因的頻率和等位基因的基因型頻率在一代一代的遺傳中是穩(wěn)定不變的。要滿足的條件：種群大；隨機(jī)交配；沒有突變發(fā)生；沒有新基因的加入。二、

最小可存活種群

最小可存活種群MinimumViablePopulation指的是一個(gè)能夠容忍某種程度的環(huán)境沖擊而繼續(xù)存活一段相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間的最小生物種群。其種群大小為一閾值（threshold），當(dāng)種群數(shù)量低于這個(gè)閾值時(shí)，將有滅絕的危險(xiǎn)；而當(dāng)種群數(shù)量高于這個(gè)閾值時(shí)，則該種群就可以安全的存活一段時(shí)間。MVP的估算方法

因?yàn)槊恳淮z傳基因的變異度的損失率（ΔF）均與種群大小有關(guān)，即存在如下公式：ΔF=1/（2Ne）其中，遺傳基因變異度的損失率ΔF，在這里是1%Ne為有效種群大小（effectivepopulationsize)，指的是種群內(nèi)可以產(chǎn)生子代的個(gè)體數(shù)目。將ΔF=1%代入上述公式，則：

Ne=1/（2

X1%）=50

結(jié)果表明，至少Ne=50時(shí)，才能使基因變異度的損失低于1%，也就是10代以后，該種群仍有原種群90%的遺傳基因變異度存在。因此，種群在短時(shí)間內(nèi)存活不成問題。

最小可存活種群

在保護(hù)生物學(xué)上，Ne=50可代表一般生物短期“最小可存活種群”的數(shù)量。對(duì)于長(zhǎng)期存活，還應(yīng)考慮遺傳漂變所造成的基因變異度的損失。根據(jù)有關(guān)專家推算，長(zhǎng)期存活的“有效種群數(shù)量”Ne至少應(yīng)在500以上。幾種特特例（1）當(dāng)性性比不不為1:1時(shí)（或或婚配配為多多配制制時(shí)））Ne=4NmNf/(Nm+Nf)Nm和Nf分別為為參加加繁殖殖的雄雄性動(dòng)動(dòng)物個(gè)個(gè)體數(shù)數(shù)和雌雌性個(gè)個(gè)體數(shù)數(shù)。幾種特特例（2）對(duì)于于存在在世代代重疊疊的種種群（（如昆昆蟲、、兩棲棲類）），種種群大大小在在各世世代都都不相相同時(shí)時(shí)，則則有有效種種群大大小為為各世世代Ne的調(diào)和和平均均數(shù)，，即：：1/Ne=1/t(1/N1+1/N2+…+1/Nt)其中Nt：t年的平平均有有效種種群大大小。。三、物種種滅絕的的過程1.物種的滅滅絕是生物進(jìn)進(jìn)化的產(chǎn)物滅絕的概概念一般是指指生物物物種消失失的現(xiàn)象象。從對(duì)物種種保護(hù)程程度的不不同認(rèn)識(shí)識(shí)，可把把滅絕分分為以下下5個(gè)類型（1）正常滅滅絕(normalextinction)或背景滅滅絕(backgroundextinction)即在正常常的生態(tài)態(tài)環(huán)境條條件下，，某個(gè)生生物類群群因不能能適應(yīng)或或者來(lái)不不及適應(yīng)應(yīng)環(huán)境條條件的變變化而逐逐漸衰落落，直至至全部死死亡。這這種滅絕絕是生物物進(jìn)化過過程中物物種更替替的一種種正常的的現(xiàn)象，，自生命命起源之之后就已已存在。。（2）集群滅滅絕(massextinction):在某些地地質(zhì)時(shí)期期，由于于生態(tài)環(huán)環(huán)境發(fā)生生劇烈的的變化而而導(dǎo)致的的生物大大規(guī)模滅滅絕現(xiàn)象象。整科、整整目甚至至整綱的的生物在在可以很很短的時(shí)時(shí)間內(nèi)徹徹底消失失或僅有有極少數(shù)數(shù)殘存下下來(lái)。大規(guī)模的的集群滅滅絕有一一定的周周期性，，大約6200萬(wàn)年就會(huì)會(huì)發(fā)生一一次。（3）野外滅滅絕如果一分分類單元元一直僅僅是在人人為控制制狀況下下存活，，而野生生個(gè)體不不存在，，就可認(rèn)認(rèn)為是野野外滅絕絕。（4）局部性性滅絕一個(gè)種若若在生活活過的某某棲息地地不再存存在，但但在其他他地方有有發(fā)現(xiàn)，，則稱為為局部性性滅絕。。（5）生態(tài)滅滅絕(ecologicallyextinction)當(dāng)一個(gè)種種的數(shù)量量減少到到對(duì)群落落的其他他成員不不足以產(chǎn)產(chǎn)生影響響時(shí)，可可算作是是生態(tài)滅滅絕。如如現(xiàn)在世世界上尚尚存數(shù)量量極少的的虎，它它們對(duì)獵獵物種群群的影響響已無(wú)多多大意義義。2.歷史上的的六次物物種大滅滅絕事件件第一次生生物大滅滅絕時(shí)間：為為距今4.4億年前的的奧陶紀(jì)紀(jì)末期。。原因：古古生物學(xué)學(xué)家認(rèn)為為這次物物種滅絕絕是由全全球氣候候變冷造造成的。。大片的的冰川使使洋流和和大氣環(huán)環(huán)流變冷冷，整個(gè)個(gè)地球的的溫度下下降，海海平面面降低。。結(jié)果：原原先豐富富的沿海海生物圈圈被破壞壞了，導(dǎo)導(dǎo)致了85%的物種滅滅絕。50%的動(dòng)物科科滅絕（（三葉蟲蟲）第二次生生物大滅滅絕時(shí)間：距距今3.65億年前的的泥盆紀(jì)紀(jì)后期。。原因：地地球氣氣候變冷冷和海洋洋退卻。。事件：海海洋生物物遭受了了滅頂之之災(zāi)。30%的動(dòng)物科科滅絕（（無(wú)頜類類、盾皮皮魚類））第三次生生物大滅滅絕時(shí)間：距距今2.5億年前的的二疊紀(jì)紀(jì)末期原因：由由氣候突突變、沙沙漠范圍圍擴(kuò)大、、火山爆爆發(fā)等一一系列原原因造成成。事件：導(dǎo)導(dǎo)致超過過95%的地球生生物滅絕絕。其中中90%的海洋生生物和70%的陸地脊脊椎動(dòng)物物滅絕。。三葉蟲蟲、海蝎蝎以及重重要珊瑚瑚類群全全部消失失。許多多爬行類類也滅絕絕了。意義：這這次大滅滅絕使得得占領(lǐng)海海洋近3億年的主主要生物物從此衰衰敗并消消失，生生態(tài)系統(tǒng)統(tǒng)也獲得得了一次次最徹底底的更新新，為恐恐龍類等等爬行類類動(dòng)物的的進(jìn)化鋪鋪平了道道路。第四次生生物大滅滅絕時(shí)間：距距今2億年前的的三疊紀(jì)紀(jì)晚期。。事件：估估計(jì)有76%的物種，，其中主主要是海海洋生物物在這次次滅絕中中消失。。爬行類類動(dòng)物遭遭遇重創(chuàng)創(chuàng)。海平面下下降之后后又上升升，出現(xiàn)現(xiàn)了大面面積缺氧氧的海水水。第五次生生物大滅滅絕時(shí)間：6500萬(wàn)年前后后，白堊堊紀(jì)晚期期事件：是是地球史史上第二二大生物物大滅絕絕事件，，約75%--80%的物種滅滅絕。長(zhǎng)長(zhǎng)期統(tǒng)治治地球的的恐龍滅滅絕了。。海洋中中的菊石石類也一一同消失失。第六次生生物大滅滅絕時(shí)間：更更新世（（1萬(wàn)年前））開始事件：1600年以來(lái)，，有記錄錄的高等等動(dòng)物和和植物已已滅絕724種。原因：人人類活動(dòng)動(dòng)引起的的。3.紅色皇后后假說一些研究究者將生生命的進(jìn)進(jìn)化歷史史比喻為為一場(chǎng)持持久的競(jìng)競(jìng)賽。在在這場(chǎng)競(jìng)競(jìng)賽中永永遠(yuǎn)沒有有勝者，，只有退退出比賽賽的一方方——即那些走走向絕滅滅的物種種。這種種觀點(diǎn)被被VanValen（1973）歸納為為一個(gè)假假說，即即RedQueenhypothesis“Ittakesalltherunningyoucandotokeepinthesameplace””）。紅色皇后后假說這個(gè)假說說的基本本思想是是，一個(gè)個(gè)物種必必須不停停的進(jìn)化化以便與與周圍不不斷變化化的環(huán)境境步伐一一致，因因?yàn)槠渌奈锓N種都在進(jìn)進(jìn)化之中中，這種種進(jìn)化改改變了資資源的可可利用性性和生物物之間相相互作用用的格局局。四、物種種滅絕的的原因長(zhǎng)期/大面積的的物種滅滅絕：指物種種在一個(gè)個(gè)相對(duì)較較長(zhǎng)的時(shí)時(shí)間內(nèi)，，在一個(gè)個(gè)面積較較大的分分布區(qū)內(nèi)內(nèi)出現(xiàn)滅滅絕的情情形。短期/小規(guī)模的物種種滅絕：指生境島嶼嶼（或狹義的的島嶼）形成成的時(shí)間較短短，而其面積積相對(duì)較小的的物種滅絕方方式。許多物物種所出現(xiàn)局局域性滅絕（（localextinction）多屬于這種種方式。物種滅絕的原原因物種的滅絕是是一個(gè)自然過過程。在這個(gè)個(gè)過程中，有有一系列因素素在起作用，，包括：內(nèi)因：造成物物種滅絕的根根本原因外因：加速物物種的滅絕進(jìn)進(jìn)程物種滅絕的內(nèi)內(nèi)因物種滅絕的內(nèi)內(nèi)因在于其本本身的生物學(xué)學(xué)習(xí)性。一般來(lái)說，已已滅絕物種或或?yàn)l于滅絕的的動(dòng)物物種都都具有以下幾幾個(gè)特點(diǎn)：（1）體型較大（2）種群密度較較低（3）出生率低，，死亡率高，，導(dǎo)致種群負(fù)負(fù)增長(zhǎng)。（4）擴(kuò)散能力較較差（5）食性出現(xiàn)特特化，對(duì)環(huán)境境的適應(yīng)性較較差。物種滅絕的原原因—外因（1）非人為因素素天體運(yùn)動(dòng)地質(zhì)活動(dòng)氣候變化物種之間的相相互作用（2）人為因素棲息地的改變變：過度狩獵引進(jìn)物種化學(xué)污染棲息地的破壞壞森林的砍伐濕地被圍墾農(nóng)業(yè)耕作制度度的改變毀林開荒毀壞森林歐美農(nóng)作區(qū)過度利用世界上有些物物種是由于人人類過度利用用而滅絕的。。著名的例子子：旅鴿、渡渡渡鳥。渡渡鳥土著的頭飾印尼的天堂鳥鳥山雀海鳥的卵北極鷗引進(jìn)物種將物種從一個(gè)個(gè)地區(qū)人為引引種到另一個(gè)個(gè)新的地區(qū)的的行為稱為““引入”（introduction).將不屬于本地地區(qū)的動(dòng)植物物物種引入到到該地區(qū)，往往往會(huì)造成本本地區(qū)動(dòng)植物物區(qū)系的破壞壞和一些特有有種的滅絕。?；瘜W(xué)污染劇毒農(nóng)藥的使使用水域污染大氣污染農(nóng)業(yè)撒藥使用殺蟲劑后后工廠排放污水水海洋污染大氣污染酸雨的危害滇金絲猴的保保護(hù)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，，金絲猴屬在在系統(tǒng)發(fā)育上上，正處于舊舊大陸猴與猿猿之間的特殊殊分類地位，，因此研究金金絲猴對(duì)于人人們認(rèn)識(shí)和了了解人類自身的進(jìn)進(jìn)化歷程有著特別重要要的意義和極極高的學(xué)術(shù)價(jià)價(jià)值。目前全世界范范圍內(nèi)共發(fā)現(xiàn)現(xiàn)金絲猴屬有有４個(gè)現(xiàn)生物物種，即越南金絲猴、川金絲猴、黔金絲猴和滇金絲猴。它們均被列列入了世界瀕瀕危動(dòng)物紅色色名單。這４４種金絲猴，，除越南金絲絲猴分布在越越南北部外，，其余三種均均為我國(guó)大陸陸所特有分布布。滇金絲猴(Rhinopithecusbieti),又名黑白仰鼻鼻猴,當(dāng)?shù)厝朔Q為“雪猴”。屬靈長(zhǎng)目(Primates),猴科(Cercopithecidae),金絲猴屬(Rhinopithecus)。是我國(guó)特有有珍稀瀕危靈靈長(zhǎng)類動(dòng)物,保護(hù)級(jí)別Ⅰ級(jí)。世界自然然保護(hù)聯(lián)盟(IUCN)將其列為世