園林植物安全與檢疫：生物遺傳多樣性

Lession7GeneticDiversity生物遺傳多樣性BiologicalDiversityGeneticdiversity

HowBiologicalDiversityEvolves1.DefinitionandtypesofBiodiversity

Biodiversity（生物多樣性）：thevariationoflifeformswithinagivenecosystem,biome,orfortheentireEarth

(指地球上所有生物體及其賴以生存環(huán)境的變異性)。

Itistheresultofbillionsofyearsofevolution,shapedbynaturalprocessesand,increasingly,bytheinfluenceofhumans.

Section1BiodiversityItformstheweboflifeofwhichweareanintegralpartanduponwhichwesofullydepend.2.ThetypesofbiodiversityDividedintofourtypes：——遺傳多樣性geneticdiversity——物種多樣性speciesdiversity——生態(tài)系統(tǒng)多樣性ecosystemdiversity——景觀多樣性landscapediversity遺傳多樣性GeneticDiversity物種多樣性speciesbiodiversity

物種多樣性speciesbiodiversity

物種多樣性物種多樣性O(shè)ceanecosystem海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)Forestecosystem草原草甸生態(tài)系統(tǒng)meadowecosystem

濕地生態(tài)系統(tǒng)WetlandEcosystem

景觀多樣性landscapebiodiversity

五岳之首，泰山至尊景觀多樣性landscapebiodiversity

景觀多樣性landscapebiodiversity

3.Why

IsBiodiversityImportantForYouAndTheWorld?

Protectingbiodiversityisinourselfinterest,providingthegoodsandservicesthatsustainourlivesincluding:ProvisionofshelterandbuildingmaterialsStabilizationandmoderationoftheEarth'sclimatePurificationofairandwaterProvisionoffood,fuelandfiberCulturalandaestheticbenefitsetc3.生物多樣性的價(jià)值及作用直接價(jià)值生物多樣性總價(jià)值間接價(jià)值選擇價(jià)值食物藥物能源工業(yè)原料旅游文化科研畜力使用實(shí)物價(jià)值非實(shí)物價(jià)值生態(tài)價(jià)值潛在價(jià)值有機(jī)質(zhì)生產(chǎn)調(diào)節(jié)氣候固定CO2釋放O2污染物降解選擇使用保留使用存在價(jià)值一個(gè)基因可能關(guān)系到一種生物的興衰，一個(gè)物種可能影響一個(gè)國(guó)家的經(jīng)濟(jì)命脈，一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)可能改變一個(gè)地區(qū)的面貌。保護(hù)生物多樣性就是保護(hù)人類自己！MacroevolutionEncompassesthemajorbiologicalchangesevidentinthefossilrecordIncludesthemultiplicationofspeciesSpeciationIsthefocalpointofmacroevolutionMayoccurbasedontwocontrastingpatterns..Section3HowBiologicalDiversityEvolvesNonbranching evolution..Innonbranchingevolution,apopulationchangesandbecomesanewspecies1.MacroevolutionInbranchingevolution,oneormorenewspeciesbranchfromaparentspeciesthatmaycontinuetoexist(b) Branching evolution..2.

Speciesandreproductivebarriers(1)

Species:“groupsofinterbreedingnaturalpopulationsthatarereproductivelyisolatedfromothersuchgroups”Thebiologicalspeciesconceptcannotbeappliedinallsituations,forexample,withfossilsandasexualorganisms..Pre-zygoticbarriersimpedematingbetweenspeciesorhinderfertilizationofeggs(2)ReproductiveBarriersBetweenSpeciesIndividualsofdifferentspeciesPre-zygoticbarriersTemporalisolation:MatingorfloweringoccursatdifferentseasonsortimesofdayHabitatisolation:PopulationsliveindifferenthabitatsanddonotmeetBehavioralIsolation:LittleornosexualattractionbetweenmalesandfemalesMatingMechanicalisolation:StructuraldifferencesingenitaliaorflowerspreventcopulationorpollentransferGameticisolation:FemaleandmalegametesfailtouniteinfertilizationFertilization(zygoteforms)Post-zygoticbarriersHybridinviability:HybridzygotesfailtodeveloporfailtoreachsexualmaturityHybridsterility:Hybridsfailtoproducefunctionalgametes..Viable,fertileoffspringAkeyeventinthepotentialoriginofspeciesoccurswhenapopulationissomehowseveredfromotherpopulationsoftheparentspecies3.MechanismsofSpeciationSpeciationoccursonlywiththeevolutionofreproductivebarriersbetweentheisolatedpopulationanditsparentpopulation..AllopatricspeciationSympatricspeciationThetwomodesofspeciationareAllopatricspeciation(b) Sympatricspeciation..Traditionalevolutionarytreesdiagramthedescentofspeciesasgradualdivergence..WhatIstheTempoofSpeciation?ChangeTime(a)GradualistmodelPunctuatedequilibriumIsacontrastingmodelofevolutionStatesthatspeciesmostoftendivergeinspurtsofrelativelyrapidchangeAccountsfortherelativerarityoftransitionalfossils..TimeChange(b)PunctuatedequilibriummodelSystematics4.ClassifyingTheDiversityOfLifeIsthestudyofbiologicaldiversity,pastandpresentTaxonomyIstheidentification,naming,andclassificationofspeciesCarolusLinnaeusSomeBasicsofTaxonomyDevelopedtheformalnamingsystemusedtoday..Genus: PantheraFamily: FelidaeOrder: CarnivoraClass: MammaliaPhylum: ChordataKingdom: AnimaliaDomain: EukaryaThethreedomainsoflifeSpecies: Panthera

pardusArchaeaBacteriaEachspeciesisassignedatwo-partnameconsistingofthegenusandthespeciesNamingSpeciesThetaxonomichierarchy..Thegoalofclassificationistoreflectphylogeny,theevolutionaryhistoryofaspecies..ClassificationandPhylogenySpeciesPantherapardus(leopard)Mephitismephitis(stripedskunk)Lutralutra(Europeanotter)Canisfamiliaris(domesticdog)GenusPantheraMephitisLutraCanisFamilyFelidaeMustelidaeCanidaeOrderCarnivoraCanislupus(wolf)CladisticanalysisIsthescientificsearchforclades,distinctivebranchesinthehistoryoflife..TaxaOut-group(reptiles)In-group(mammals)EasternboxturtleDuck-billedplatypusRedkangarooNorthAmericanbeaverCharacters:LonggestationGestationHair,mammaryglandsVertebralcolumnVertebralcolumnHair,mammaryglands123GestationLonggestationMoneraProtistaPlantaeFungiAnimaliaEarliestorganisms..Thefive-kingdomsystem-arrangeskingdomsbasedonspecificcharacteristicsArrangingLifeintoKingdoms:

AWorkinProgressThethree-domainsystemIsonealternativetothefive-kingdomsystemBacteriaArchaeaEukaryaEarliestorganisms..Section3GeneticDiversity1.Definition：atermtodescribeGeneticdifferencesamongmembersofapopulation.GeneticdiversityisthefoundationforallhigherlevelsofbiodiversityGeneticdiversityprovidestheblueprintforpopulationsandspecieswhichinturnformcommunitiesandecosystems.GeneticvariationenablesevolutionarychangeandartificialselectionGeneticdiversitymayhavedirecteconomicvalue（genesfordiseaseresistance，biologicallyactivecompounds）Buteffectiveconservationforwhateverpurposedependsuponaccurate,thoughtfulassessmentofgeneticdiversity.Pposition種群Population個(gè)體Individuals染色體

Chromosomes基因Gene核甘酸Nucleotides3.Allelefrequency:theproportionofallvariants(alleles)thatismadeupofaparticulargenevariant.Inotherwords,itisthenumberofcopiesofaparticularalleledividedbythenumberofcopiesofallallelesatthelocusinapopulation.Itcanbeexpressedforexampleasapercentage.Inpopulationgenetics,allelefrequenciesareusedtodepicttheamountofgeneticdiversityattheindividual,population,andspecieslevel.

4.Whygeneticallydistinctpopulationsexist?DifferentgeneticcombinationsFoundereffect(奠基者效應(yīng))Geneticbottleneck（遺傳瓶頸）Barriers（隔離）橄欖背森林知更鳥(niǎo)robin野鴨mallardduck非洲人歐洲人-希特勒亞洲人5.Howgeneticdiversitycomesabout？Mutation基因突變Sexualreproduction有性雜交Migration遷移Populationsize群體大小Selection選擇Assignments

Biodiversityanditstypes.Whichmechanismsdochangegeneticdiversity?Retrieveandreadafewpublicationsonbiologicalgeneticdiversity.Seeyounexttime

（一）生物生境(棲息地)的破壞棲息地的喪失已成為我國(guó)一些生物減少、瀕臨滅絕的最主要原因。許多為保護(hù)瀕危物種而建立的自然保護(hù)區(qū)被大面積的已經(jīng)開(kāi)發(fā)的土地所包圍，成為“生態(tài)孤島”,物種在被分割為互不相連的保護(hù)區(qū)內(nèi)，形成一個(gè)個(gè)孤立的小種群，其遷移、擴(kuò)散受到制約。我國(guó)瀕危動(dòng)物大熊貓的保護(hù)就是受到棲息地片段化的嚴(yán)重障礙，目前我國(guó)計(jì)劃為大熊貓建設(shè)綠色走廊，就為解決這個(gè)矛盾，通過(guò)建立保護(hù)走廊帶，將大熊貓保護(hù)區(qū)連成網(wǎng)絡(luò)。

4.生物多樣性破壞的主要原因森林的過(guò)量開(kāi)采，漁業(yè)資源的過(guò)度捕撈，草地過(guò)度放牧和墾殖，野生經(jīng)濟(jì)動(dòng)植物的亂捕濫采等開(kāi)發(fā)行為嚴(yán)重脅著生物多樣性。在瀕臨滅絕的脊椎動(dòng)物中，許多野生動(dòng)物因被作為“皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入藥”的開(kāi)發(fā)利用對(duì)象而遭滅頂之災(zāi)。如象牙、犀牛角、虎皮、熊膽、鳥(niǎo)的羽毛、海龜?shù)牡啊⒑１挠?、藏羚的絨……無(wú)不成為人類待價(jià)而沽的商品。

（二）生物資源過(guò)度開(kāi)發(fā)利用如今藏羚羊總數(shù)僅存不足5萬(wàn)頭，而且每年的數(shù)量仍在減少，反盜獵行動(dòng)僅僅停留在收繳皮張的水平上無(wú)法解決藏羚羊仍被獵殺的現(xiàn)實(shí)問(wèn)題。工人串起蟾蜍環(huán)境污染對(duì)生物多樣性有巨大的破壞作用?！穸趸蛭廴臼箤?duì)其敏感的地衣從許多城市和近郊森林中減少或消失；●酸雨和酸沉降使等水體和土壤酸化，危害農(nóng)作物、魚(yú)類和無(wú)脊椎動(dòng)物的生存；●農(nóng)藥的污染對(duì)小型食肉動(dòng)物、鳥(niǎo)類、兩棲動(dòng)物等造成了巨大的危害；●人類排放CFC物質(zhì)引起的臭氧層濃度的減少，使紫外線強(qiáng)度過(guò)量增加，抑制了浮游植物的光合作用，從而影響了浮游動(dòng)物、魚(yú)類、蝦和藻類的數(shù)量，并因食物鏈的作用，將使整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)受到嚴(yán)重?fù)p害。

（三）環(huán)境污染的影響外來(lái)生物入侵是指在自然或人為方式下,外來(lái)種在傳入地適宜的氣候、食物供應(yīng)和缺少天敵抑制的條件下，迅速繁衍自己的種群并伴隨著大規(guī)模的個(gè)體擴(kuò)散，同時(shí)對(duì)傳入地物種的生存構(gòu)成威脅的現(xiàn)象。研究證明，生物入侵是僅次于生境喪失的導(dǎo)致全球生物樣性喪失、物種瀕危和滅絕的第二大原因。生物入侵主要有自然入侵和人為入侵。由于人為原因?qū)е碌纳锶肭炙斐傻奈：Ω蟆⒏鼜V，會(huì)給自然環(huán)境和社會(huì)經(jīng)濟(jì)造成巨大的損失。

（四）外來(lái)生物入侵的危害據(jù)美國(guó)、印度、南非向聯(lián)合國(guó)提交的報(bào)告，這3個(gè)國(guó)家每年由生物入侵造成的直接經(jīng)濟(jì)損失分別高達(dá)1500億美元、1300億美元和80O多億美元，這還不包括外來(lái)生物引起人們的傷害和死亡、本地生物物種滅以及環(huán)境景觀美學(xué)價(jià)值喪失等損失。多樣的生態(tài)系統(tǒng)使中國(guó)容易遭受入侵物種的侵害，來(lái)自世界各地的大多數(shù)外來(lái)種都可能在中國(guó)找到合適的棲息地。中國(guó)由于生物入侵所導(dǎo)致的直接經(jīng)濟(jì)損失每年高達(dá)574億元人民幣。目前，全國(guó)34個(gè)省市自治區(qū)，除極少數(shù)位于青藏高原的保護(hù)區(qū)外，幾乎都能找到外來(lái)物種。

部分國(guó)家生物入侵造成的經(jīng)濟(jì)損失我國(guó)公布的物種入侵名單圖1.紫莖澤蘭（解放草、破壞草）(Eupatoriumadenophorum)。原產(chǎn)中美州，現(xiàn)分布于我國(guó)云南、廣西、貴州、四川、臺(tái)灣，排擠本地植物；侵入經(jīng)濟(jì)林和農(nóng)田；全株有毒，危害畜牧業(yè)等。圖2.薇甘菊(Mikaniamicrantha)原產(chǎn)中美洲，現(xiàn)廣泛分布于我國(guó)香港、澳門(mén)和廣東珠江三角洲地區(qū)，嚴(yán)重危害6－8米以下的天然次生林、人工速生林、經(jīng)濟(jì)林和風(fēng)景林。圖3.空心蓮子草（水花生）（Alternantheraphiloxeroides)原產(chǎn)南美洲，現(xiàn)幾乎遍及我國(guó)黃河流域以南地區(qū)。圖4.豚草(Ambrosiaartemisiifolia

)為一種惡性雜草，原產(chǎn)北美洲，1935年發(fā)現(xiàn)于杭州，在我國(guó)見(jiàn)于東北、華北、華東和湖北。圖5.毒麥(Loliumtemulentum)原產(chǎn)歐美洲、地中海地區(qū)，現(xiàn)廣布世界各地，是我國(guó)限制檢疫對(duì)象，我國(guó)除西藏和臺(tái)灣外，各省(區(qū)）都曾有過(guò)報(bào)道。圖6.互花米草(Spartinaalterniflora)原產(chǎn)美國(guó)東南部海岸，1979年引入我國(guó)，分布于我國(guó)上海、浙江、福建、廣東、香港。圖7.飛機(jī)草（香澤蘭）(Eupatoriumodoratum)原產(chǎn)中美洲1934年在云南發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)分布于我國(guó)臺(tái)灣、廣東、香港、澳門(mén)等地，危害多種植物和牧場(chǎng)。圖8.鳳眼蓮（水葫蘆）(Eichhorniacrassipes)原產(chǎn)巴西，見(jiàn)于我國(guó)華北、華東、華中和華南的19個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），作為豬飼料推廣后大量繁殖，堵河道、破壞水生態(tài)系統(tǒng)等。圖9.假高梁（石茅、阿拉伯高粱）(Sorghumhalepense)原產(chǎn)地中海地區(qū)，現(xiàn)分布與我國(guó)16個(gè)?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），是30多種家作物的雜草。圖10.蔗扁蛾(香蕉蛾)(Opogonasacchari)原產(chǎn)非洲，1987年隨巴西木進(jìn)入廣州，現(xiàn)傳入我國(guó)10余個(gè)省、直轄市、威脅農(nóng)作物、果樹(shù)、名貴花卉等。圖11.強(qiáng)大小蠧（紅脂大小蠧）(Dendroctonusvalens)原產(chǎn)非洲，現(xiàn)分布于我國(guó)山西、陜西、河北、河南等地，嚴(yán)重危害松樹(shù)。圖12.非洲大蝸牛（褐云瑪瑙螺）(Achatinafulica)原產(chǎn)非洲東西部，20世紀(jì)20年代末在福建廈門(mén)發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已擴(kuò)散到我國(guó)香港、臺(tái)灣、海南、廣西等地，已成為危害農(nóng)作物、蔬菜和生態(tài)系統(tǒng)的有害生物。圖13.美國(guó)白鵝(秋幕毛蟲(chóng)、秋幕蛾)(Hyphantriacunea)原產(chǎn)北美洲，現(xiàn)分布于我國(guó)遼寧、河北、山東、天津、陜西、等地，危害果樹(shù)、林木、農(nóng)作物及野生植物等200多種植物。圖14.濕地松粉蚧(Oracellaacuta)原產(chǎn)美國(guó)，1988年隨濕地松無(wú)性系穗進(jìn)入我國(guó)，廣東、廣西、福建等地有報(bào)道，嚴(yán)重危害松林。圖15.福壽螺(大瓶螺)(Pomaceacanaliculata)

原產(chǎn)亞馬遜河流域，1981年引入，現(xiàn)廣泛分布