第14章 生物多樣性如何進(jìn)化課件

第14章生物多樣性如何進(jìn)化概述：

小行星的撞擊

宏進(jìn)化和生物多樣性物種起源生物革新的進(jìn)化地球的歷史和宏觀進(jìn)化多種多樣生物的分類和進(jìn)化的聯(lián)系第14章生物多樣性如何進(jìn)化小行星的撞擊恐龍的滅絕

6500萬(wàn)年前，恐龍及半數(shù)物種滅絕隕石或小行星撞擊地球巖石上一層富含銥的粘土煙霧影響陽(yáng)光殺死許多種植物1981年在加勒比海找到巨大的撞擊坑第14章生物多樣性如何進(jìn)化加勒比海的半島處發(fā)現(xiàn)的希克蘇魯伯撞擊坑第14章生物多樣性如何進(jìn)化?？颂K魯伯隕石坑撞擊位點(diǎn)寬150~300公里第14章生物多樣性如何進(jìn)化宏進(jìn)化和生物多樣性宏進(jìn)化(macroevolution)包括化石記錄中的主要生物學(xué)變化物種的增多-----生物多樣性進(jìn)化上的新事物起源-----鳥(niǎo)的翅膀、人的大腦某些進(jìn)化革新后的爆炸性多樣化-----花出現(xiàn)之后，千萬(wàn)個(gè)植物物種的起源以及集群性滅絕后可產(chǎn)生新的適應(yīng)性爆發(fā)-----恐龍滅絕后哺乳動(dòng)物的多樣化第14章生物多樣性如何進(jìn)化宏進(jìn)化和生物多樣性分支進(jìn)化一個(gè)物種由于適應(yīng)環(huán)境而分支出一個(gè)或多個(gè)新物種，而原物種繼續(xù)存在。生命進(jìn)化史的主要模式，產(chǎn)生生物多樣性非分支進(jìn)化一個(gè)種群由于適應(yīng)了變化中的環(huán)境而改變，甚至變成新物種

物種形成(Speciation)的模式非分支進(jìn)化分支進(jìn)化第14章生物多樣性如何進(jìn)化ErnstMayr（恩斯特·梅爾）1904.7.5——2005.2.31904年生于德國(guó)南部城市坎普頓(Kempten)。1931年從柏林遷至曼哈頓的美國(guó)自然史博物館；1953年來(lái)到哈佛大學(xué)第14章生物多樣性如何進(jìn)化ErnstMayr——Biologist是品嘗鳥(niǎo)類標(biāo)本最多的鳥(niǎo)類學(xué)家，而且他還發(fā)表了26個(gè)鳥(niǎo)類新種和超過(guò)445個(gè)新的鳥(niǎo)類亞種300多篇論文討論和描述鳥(niǎo)類的地理分布與變異1942年出版了開(kāi)創(chuàng)性著作《分類學(xué)與物種起源》最廣為人知的貢獻(xiàn)可能就是提出了物種是由什么所組成的現(xiàn)代理解。第14章生物多樣性如何進(jìn)化對(duì)物種的定義發(fā)展為“一群自然界中存在的，可雜交繁殖的種群，這些種群不能與在同一地區(qū)存在的別的這樣的類群進(jìn)行基因交流”(asgroupsofinterbreedingpopulationsinnature,unabletoexchangegeneswith

othersuchgroupslivinginthesamearea）ErnstMayr（1904.7.5-2005.2.3，Germany）第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源1927年，恩斯特-梅爾定義物種為：天然種群中可以相互交配的集群而且與其他集群有生殖隔離此概念以有性生殖為前提，不能用于所有的情況物種species第14章生物多樣性如何進(jìn)化西部斑點(diǎn)臭鼬與東部斑點(diǎn)臭鼬為兩種物種第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源合子前屏障(pre-zygoticbarrier)：妨礙種間交配或在種間交配時(shí)阻止受精合子后屏障(post-zygoticbarrier)：種間交配形成雜交合子后發(fā)生雜種不活或雜種不育物種間的生殖屏障馬驢騾第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源合子前屏障時(shí)間隔離：交配或開(kāi)花發(fā)生在不同的季節(jié)或一天中的不同時(shí)間棲息地隔離：種群生活在不同棲息地，不能相會(huì)行為隔離：雌雄之間無(wú)性吸引機(jī)械隔離：生殖器官或花在結(jié)構(gòu)上的差異阻止交配或傳粉配子隔離：雌雄配子不能在受精中結(jié)合合子后屏障雜種無(wú)生活力：雜種合子不能發(fā)育或不能達(dá)到成年雜種不育：雜種不能產(chǎn)生有生殖能力的配子活的、能育的后代交配受精第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源

某一群體的基因庫(kù)由于某些原因（遺傳漂變），從其同物種基因庫(kù)中分離出來(lái)，在自然選擇的作用下，這個(gè)群體可沿著自己的路線進(jìn)化，形成新的物種。異域物種形成

其基因流的根本障礙是地理隔離幾個(gè)地理過(guò)程可將一個(gè)種群分成兩個(gè)或更多獨(dú)立的種群當(dāng)一個(gè)種群既小又被隔離時(shí)，異域物種形成的可能性增加，因?yàn)楦菀装l(fā)生基因庫(kù)的改變隔離種群和親本種群發(fā)生生殖隔離而進(jìn)化（前景殘酷）異域種群分離與物種移動(dòng)能力的強(qiáng)弱相關(guān)物種形成的機(jī)制第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源

物種形成的兩種模式大峽谷松鼠的異域物種形成第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源地理隔離一定會(huì)產(chǎn)生新物種嗎？箭頭代表隨著時(shí)間推移的物種前進(jìn)路線。山脈代表一定時(shí)間的地理隔離，兩個(gè)種群經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)一段時(shí)間的分離后再結(jié)合到一起會(huì)發(fā)生什么？物種產(chǎn)生僅在隔離種群和親本種群之間發(fā)生生殖隔離的進(jìn)化后才發(fā)生地理屏障種群再次變?yōu)橥虻亩夷芙慌浞N群再次變?yōu)橥虻牡荒芙慌浞N群變?yōu)楫愑虻牡?4章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源

不經(jīng)過(guò)地理隔離，在同一區(qū)域形成新種。動(dòng)物界少見(jiàn)，涵蓋25%的植物物種。德.弗理斯deVries[荷蘭]1903年發(fā)現(xiàn)同域物種形成機(jī)制多倍體物種：來(lái)自一個(gè)親本物種；更多起源于兩個(gè)種的雜交同域物種形成機(jī)制產(chǎn)生多種食用植物：燕麥、馬鈴薯、香蕉、花生、大麥、李子、蘋果、甘蔗、咖啡和小麥?，F(xiàn)代的小麥，是20多個(gè)物種雜交的結(jié)果同域物種形成第14章生物多樣性如何進(jìn)化兩個(gè)親本種雜交形成多倍體第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源

野生小麥（14條染色體）栽培一粒小麥（14條染色體）

不育雜種（14條染色體）四套染色體組

二粒小麥（28條染色體）

野生小麥（14條染色體）六套染色體組

面包小麥（42條染色體〕第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源漸進(jìn)模式（Gradualistmodel）

發(fā)生于漫長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)的許多小變化的積累到一定程度，產(chǎn)生新物種點(diǎn)斷平衡模式（Punctuatedequilibriummodel）

以相當(dāng)迅速的變化爆發(fā)式地變成不同的物種，而不是緩慢地變成不同物種-化石記錄中，新物種出現(xiàn)比較突然，難以找到逐漸過(guò)渡的化石證據(jù)-同域物種形成可以很快發(fā)生-異域物種形成也可以在幾百代到幾千代中發(fā)生。在形成的數(shù)千年內(nèi)，物種的變化已經(jīng)逐漸積累，而一個(gè)成功物種平均要存在幾百萬(wàn)年-物種形成后會(huì)繼續(xù)變化，但是變化多為非解剖學(xué)上的物種形成的節(jié)奏第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源漸進(jìn)模式點(diǎn)斷平衡模式第14章生物多樣性如何進(jìn)化荷蘭植物學(xué)家：德弗里斯進(jìn)行多年的植物夜來(lái)香實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)同域物種形成機(jī)制，1901年提出生物進(jìn)化起因于驟變的突變論主要著作1901-1903年《突變論》，1905年《物種和變種，它們通過(guò)突變而起源》植物學(xué)家和遺傳學(xué)家（后轉(zhuǎn)的，是孟德?tīng)柖扇齻€(gè)重新發(fā)現(xiàn)者之一）1848-1935年第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源突變率很低（約10-5）則很難產(chǎn)生后代至少有兩個(gè)鄰近的異性個(gè)體同時(shí)發(fā)生同樣的突變2、生殖屏障（隔離）效應(yīng)在自然選擇的作用下，按各自進(jìn)化路線，形成新的物種。新物種的起源的兩個(gè)基本條件1、產(chǎn)生變異或突變第14章生物多樣性如何進(jìn)化物種起源一般物種的存在時(shí)間約為幾百萬(wàn)至幾千萬(wàn)年一個(gè)物種的形成（通過(guò)漸變的方式）約需幾千年至幾萬(wàn)年物種形成的最佳種群大小往往為小種群，很難形成化石漸變是物種形成的普遍規(guī)律所以從化石資料來(lái)看，物種好像是突然形成，存在一段時(shí)間后，又突然滅絕第14章生物多樣性如何進(jìn)化生物革新的進(jìn)化鳥(niǎo)的翅膀、人類的大腦如何進(jìn)化的？已存在的結(jié)構(gòu)在執(zhí)行新功能時(shí)逐漸改進(jìn)、完善生物體大多數(shù)結(jié)構(gòu)都有進(jìn)化的可塑性，即有執(zhí)行不同功能的潛能

聯(lián)適應(yīng)（exaptation）：在某一環(huán)境中進(jìn)化的而又適應(yīng)于其他功能。如進(jìn)化中鳥(niǎo)類蜂窩狀的骨骼很輕，適應(yīng)了未來(lái)的飛翔。聯(lián)適應(yīng)是通過(guò)一系列中間的階段逐漸生成新結(jié)構(gòu)的一種機(jī)制，每種結(jié)構(gòu)在其進(jìn)化的每一階段的環(huán)境中都有某種功能生物革新進(jìn)化，正是自然選擇引起的許多小變化積累起來(lái)便成為大的變化舊結(jié)構(gòu)對(duì)新功能的適應(yīng)第14章生物多樣性如何進(jìn)化生物革新的進(jìn)化漸變的進(jìn)化改造可能蘊(yùn)含著種群中大量的遺傳變化另一方面，較少的遺傳變化可以導(dǎo)致主要結(jié)構(gòu)的改變

編碼發(fā)育的基因在一個(gè)生物從合子到成體的變化過(guò)程中控制著變化的速率、時(shí)間及空間模式——小變化產(chǎn)生大影響幼體發(fā)育(

paedomorphosis）美西螈的成體中保留有幼體的結(jié)構(gòu)——如外鰓等人類與黑猩猩幼體時(shí)頭骨相似，但因?yàn)槿祟惼鞴偕L(zhǎng)在發(fā)育過(guò)程中終止較晚，所以大腦比黑猩猩多生長(zhǎng)幾年發(fā)育和進(jìn)化革新第14章生物多樣性如何進(jìn)化生物革新的進(jìn)化黑猩猩胎兒黑猩猩成體人胎兒人成體人與黑猩猩頭骨發(fā)育的比較美西螈的幼體發(fā)育（具有蝌蚪特征，包括外鰓）（幼體時(shí)二者頭骨渾圓、頜骨很?。┑?4章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化地質(zhì)年代與化石記錄第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化化石記錄是宏進(jìn)化的檔案a.砂巖中挖掘恐龍骨化石b.150萬(wàn)年前的直立人頭骨化石c.1.9億年的石化樹(shù)d.沉積巖中4000萬(wàn)年前的葉子，仍保留著DNAe.埋藏的生物體腐爛后留下的模子f.痕跡化石是古生物腳印等遺跡g.3000萬(wàn)年的蝎子被包在琥珀里h.從冰川中發(fā)現(xiàn)的2萬(wàn)3千年前猛犸象的獠牙第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化生物尸體由于地質(zhì)運(yùn)動(dòng)能被迅速地掩埋于一定深度的地層中；尸體的堅(jiān)硬部分能有機(jī)會(huì)和周圍的礦物質(zhì)發(fā)生分子交換；經(jīng)過(guò)很長(zhǎng)時(shí)間，身體的堅(jiān)硬部分轉(zhuǎn)化為石質(zhì)，但原來(lái)的形態(tài)結(jié)構(gòu)基本保持不變。

化石一般只能存在于沉積巖中。地球上的生物死后能成為化石的是極少數(shù)。生物化石的形成第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化地層中化石出現(xiàn)的先后順序只能說(shuō)明其相對(duì)年齡，而無(wú)法確定某類生物化石的絕對(duì)年齡。地質(zhì)年代測(cè)定法——一般是依據(jù)放射性同位素的衰變，來(lái)確定化石的絕對(duì)年齡。地質(zhì)年代的確定沉積巖第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化14C，是半衰期約為5600年的放射性同位素。生物死后，停止從環(huán)境中攝取碳元素，而體內(nèi)的14C因衰變而逐漸減少，由此可判斷化石中生物的年代14C在生物體中含量極低，半衰期相對(duì)較短，只能用于判定少于5萬(wàn)年的化石的年代判定年代更久的化石，要用半衰期更長(zhǎng)的放射性同位素，如：鈾、鉛等放射分析年代測(cè)定法（radiometricdating)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化地質(zhì)年代可歸納為四個(gè)代：前寒武紀(jì)、古生代、中生代和新生代。每個(gè)代為地球及其上生命的明確的一個(gè)年代。其界限的標(biāo)志是化石記錄中許多新的生命形式的爆發(fā)式的多樣化。集群滅絕也是代之間和紀(jì)之間分界的標(biāo)志。

-寒武紀(jì)開(kāi)始時(shí)出現(xiàn)了許多各種各樣的化石動(dòng)物，前寒武紀(jì)后期的巖石中卻沒(méi)有！

-大多數(shù)生活在前寒武紀(jì)晚期的動(dòng)物到寒武紀(jì)末都滅絕了。地質(zhì)年代的分期第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化

古球菌（Archaeosphaeroides）名稱含義：“古代球形的”時(shí)代：超過(guò)30億年前

化石產(chǎn)地：南非大?。猴@微的與原細(xì)菌發(fā)現(xiàn)于同樣的黑色巖石中。這些球形的絲絲縷縷可能是現(xiàn)代藍(lán)菌的近親。

幾種遠(yuǎn)古時(shí)代的生物

根據(jù)過(guò)去生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、類別，可推測(cè)億萬(wàn)年來(lái)生物的起源、演化和發(fā)展過(guò)程。第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化名稱含義：“查恩伍德圓盤”，以英格蘭查恩伍德森林命名時(shí)代：5．7億年前化石產(chǎn)地：加拿大紐芬蘭，歐洲，澳大利亞大小：高20厘米形狀像連在圓盤上的羽毛，直立在水里。它們可能與現(xiàn)生海鰓有親緣關(guān)系。查恩盤蟲（Charniodiscus）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化名稱含義：“細(xì)菌的開(kāi)端”，因?yàn)樗鼈兩钤诘厍蛏仙鼊倓傞_(kāi)始的時(shí)候時(shí)代：超過(guò)30億年前化石產(chǎn)地；南非大小：顯微的這些微小的桿狀生物是最早的類似細(xì)菌的生命形式之一。原細(xì)菌（Eobacterium）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化名稱含義：以化石產(chǎn)地加拿大安大略省的卡卡貝卡瀑布命名時(shí)代：20億年前化石產(chǎn)地：加拿大大?。洪L(zhǎng)度小于1毫米的百分之一微小的海洋生物，形狀看起來(lái)像一把傘，末端像一個(gè)球棒?？ㄘ惪ㄏx（Kakabekia）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化名稱含義：“水腫的頭”，因?yàn)樗念^部外表膨大時(shí)代：5．36億年至5．18億年前化石產(chǎn)地：歐洲、亞洲、北美洲大?。后w長(zhǎng)15厘米這種三葉蟲很常見(jiàn)，比同時(shí)代的其他三葉蟲體形更寬。奇異蟲（Hydrocephalus）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化名稱含義：科迪姆的奇跡,以捷克地質(zhì)學(xué)家?jiàn)W代隆·科迪姆的名字命名時(shí)代：5．7億年至5．36億年前化石產(chǎn)地：捷克共和國(guó)大小：體長(zhǎng)15厘米也許是迄今所發(fā)現(xiàn)的節(jié)肢動(dòng)物最古老的成員．節(jié)肢動(dòng)物包括現(xiàn)生的螃蟹和許多其他帶殼的海洋動(dòng)物，還包括昆蟲、蜘蛛、蜈蚣、蝎子和千足蟲?？剖象@異蟲（Kodymirus）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化1910年的一天，年輕的德國(guó)科學(xué)家魏格納躺在病床上，目光正好落在墻上一幅世界地圖上?！捌婀?！大西洋兩岸大陸輪廓的凹凸，為什么竟如此吻合？”他的腦海里再也平靜不下來(lái)：非洲大陸和南美洲大陸以前會(huì)不會(huì)是連在一起的，也就是說(shuō)他們之間原來(lái)并沒(méi)有大西洋，只是后來(lái)因?yàn)槭艿侥撤N力的作用才破裂分離，大陸會(huì)不會(huì)是漂移的？后來(lái)，魏格納通過(guò)調(diào)查研究，從古生物化石、地層構(gòu)造等方面找到了一些大西洋兩岸相同或相吻合的證據(jù)。對(duì)此，魏格納作了一個(gè)簡(jiǎn)單的比喻：這就好比一張被撕破的報(bào)紙，不僅能把它拼合起來(lái)，而且拼合后的印刷文字和行列也恰好吻合。大陸漂移和宏進(jìn)化魏格納（1880-1930）的故事第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化1912年，魏格納正式提出了“大陸漂移假說(shuō)”。在當(dāng)時(shí)，他的假說(shuō)被認(rèn)為是荒謬的。因?yàn)樵谶@以前，人們一直認(rèn)為七大洲、四大洋是固定不變的。大陸漂移學(xué)說(shuō)提出后受到了來(lái)自主流地質(zhì)學(xué)家和地球物理學(xué)家的強(qiáng)烈反對(duì)，在魏格納生前沒(méi)有得到廣泛接受。1930年魏格納在格陵蘭的一次科學(xué)考察中遇難。為了進(jìn)一步尋找大陸漂移的證據(jù)，魏格納只身前往北極地區(qū)的格陵蘭島探險(xiǎn)考察，在他50歲生日的那一天，不幸遇難。值得告慰的是，他的大陸漂移假說(shuō)，現(xiàn)在已被大多數(shù)人所接受。這一偉大的科學(xué)假說(shuō)，以及由此而發(fā)展起來(lái)的板塊學(xué)說(shuō)，使人類重新認(rèn)識(shí)了地球。大陸漂移學(xué)說(shuō)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化遠(yuǎn)古時(shí)代（2.5億年前）的地球聚集一塊龐大的陸地“泛大陸”，被稱為“泛海洋”的水域包圍，大約于1.8億年以前“泛大陸”開(kāi)始破裂，在到距今約二三百萬(wàn)年以前，漂移的大陸形成現(xiàn)在的七大洲和四大洋的基本地貌。原始證據(jù)：將大西洋兩岸的非洲和南美洲拼在一起時(shí)，兩岸的大陸邊緣十分吻合。大陸漂移學(xué)說(shuō)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化北美和歐洲正以每年2cm的速度相互分開(kāi)。許多重要的地學(xué)過(guò)程，如造山運(yùn)動(dòng)、火山活動(dòng)、地震等都是在板塊交界處發(fā)生的。大陸漂移第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化

現(xiàn)在的大陸都是連在地殼上的板塊，板塊則漂浮在其下面的熾熱的地幔上。夏威夷島與美洲大陸之間則以每年5.1cm的速度在靠近大西洋東西兩岸的漂離速度是每年1.5cm澳大利亞與北美大陸的距離每年擴(kuò)大1cm

大陸漂移外核2900km5100km6378km地幔地殼第14章生物多樣性如何進(jìn)化

地球的歷史和宏進(jìn)化生物因此聚集并產(chǎn)生劇烈的競(jìng)爭(zhēng)；海岸線總長(zhǎng)度減少，海平面降低，淺海中的生物失去棲息地；內(nèi)陸面積大大增加，干燥、惡劣的氣候使很多陸生生物受盡煎熬；許多生物滅絕（二疊紀(jì)滅絕），幸存者分支進(jìn)化而多樣化。新生代中生代古生代北美歐洲大陸南美非洲印度南極澳大利亞勞亞古陸岡瓦納古陸泛大陸大陸漂移對(duì)生命影響的兩個(gè)時(shí)期1、古生代末期（2.5億年前）板塊運(yùn)動(dòng)使所有大陸塊聚集成泛大陸（Pangaea）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化每塊大陸都成為獨(dú)立的生物進(jìn)化區(qū)域，不同地理區(qū)域的生物開(kāi)始多樣化。大陸分離模式解答了許多問(wèn)題，包括：

-相距遙遠(yuǎn)的大陸有著相似的化石（相連的大陸分離）如：加納和巴西有相似的中生代爬行類化石

-氣候環(huán)境相似的大陸有著不同的動(dòng)植物區(qū)系（大陸分離后的獨(dú)自進(jìn)化）如：澳大利亞的動(dòng)植物區(qū)系的獨(dú)特性大陸漂移對(duì)生命影響的兩個(gè)時(shí)期2、中生代（1.8億年前）泛大陸慢慢分裂開(kāi)來(lái)，形成七大洲第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化生物集群滅絕（又稱生物大滅絕）——目前多數(shù)學(xué)者認(rèn)為，在過(guò)去的6億年內(nèi)，發(fā)生了6次生物大滅絕，其物種滅絕速率是平均滅絕速率的6倍左右。生物多樣性的爆發(fā)——每次生物大滅絕之后，總會(huì)出現(xiàn)某些幸存生物種類的多樣化。如白堊紀(jì)末期恐龍滅絕后，哺乳動(dòng)物種類的爆發(fā)美國(guó)科學(xué)家的研究結(jié)果表明：自工業(yè)化以來(lái)，現(xiàn)在地球上物種滅絕速率是歷史上平均自然滅絕速率的100-1000倍。集群絕滅和生物多樣性的爆發(fā)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化化石記錄揭示：較長(zhǎng)的相對(duì)穩(wěn)定的時(shí)期被短暫的間隔時(shí)期所打斷，在間隔時(shí)期物種組成的轉(zhuǎn)換規(guī)模巨大，包括集群滅絕和生物多樣性的爆發(fā)。6500萬(wàn)年前的白堊紀(jì)末，包括恐龍，半數(shù)以上的海生動(dòng)物和許多陸生動(dòng)植物都滅絕了（白堊紀(jì)滅絕）。

-隕石或小行星撞擊地球

-印度化石記錄表明：白堊紀(jì)末期大規(guī)模的火山向大氣釋放塵埃，遮住陽(yáng)光，氣候變冷。集群絕滅和生物多樣性的爆發(fā)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化是一個(gè)位在墨西哥尤卡坦半島的?？颂K魯伯城市附近的撞擊隕石坑，埋藏在地表之下。隕石坑整體略呈橢圓形，平均直徑約有180公里，是地球表面最大型的撞擊地形之一。在70年代晚期，地質(zhì)學(xué)家GlenPenfield在尤卡坦半島從事石油探勘工作時(shí)，發(fā)個(gè)這個(gè)隕石坑地形?？梢宰C明?？颂K魯伯隕石坑是由撞擊事件造成。從巖石的同位素研究得知，?？颂K魯伯隕石坑的年代約為6,500萬(wàn)年前。由于該隕石坑的規(guī)模與年代，希克蘇魯伯隕石坑常被認(rèn)為是造成恐龍等生物滅絕的成因。近年來(lái)，另有多重撞擊理論，認(rèn)為當(dāng)時(shí)有許多顆隕石在短時(shí)間內(nèi)撞擊地球，而?？颂K魯伯隕石坑僅是其中一顆。希克蘇魯伯隕石坑（Chicxulubcrater）第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化墨西哥?？颂K魯伯隕石坑第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化美國(guó)哥倫比亞大學(xué)及紐約州立大學(xué)科學(xué)家合作分析認(rèn)為，6500萬(wàn)年前，一顆直徑達(dá)170公里的隕石撞擊尤卡坦半島，從而造成地球的一次巨大災(zāi)難：

-空氣中充滿了二氧化碳；

-地球臭氧層遭到破壞；

-陸地大火蔓延，巨大的海嘯風(fēng)暴席卷大陸，整個(gè)地球還經(jīng)歷了一場(chǎng)酸雨洗禮。酸雨過(guò)后，當(dāng)時(shí)地球上包括恐龍?jiān)趦?nèi)的三分之二的動(dòng)物物種消亡。墨西哥尤卡坦半島?？颂K魯伯隕石坑第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化在兩億多年前的中生代，大量的爬行動(dòng)物在陸地上生活，因此中生代又被稱為“爬行動(dòng)物時(shí)代”。那時(shí)的地球氣候溫暖，遍地都是茂密的森林，爬行動(dòng)物有足夠的食物，逐漸繁盛起來(lái)，種類越來(lái)越多。中生代——

爬行動(dòng)物時(shí)代恐龍時(shí)代第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化恐龍?jiān)诘厍蛏辖y(tǒng)治了幾千萬(wàn)年的時(shí)間，但不知什么原因，它們?cè)?500萬(wàn)年前很短的一段時(shí)間內(nèi)突然滅絕了，今天人們看到的只是那時(shí)留下的大批恐龍化石?？铸垳缃^恐龍化石第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化酸雨說(shuō)——白堊紀(jì)末期可能下過(guò)強(qiáng)烈的酸雨，使土壤中包括鍶在內(nèi)的微量元素被溶解，恐龍通過(guò)飲水和食物直接或間接地?cái)z入鍶，出現(xiàn)急性或慢性中毒，最后一批批死掉了。地磁變化說(shuō)

——現(xiàn)代生物學(xué)證明，某些生物的死亡與磁場(chǎng)有關(guān)。對(duì)磁場(chǎng)比較敏感的生物，在地球磁場(chǎng)發(fā)生變化的時(shí)候，都可能導(dǎo)致滅絕。由此推論，恐龍的滅絕可能與地球磁場(chǎng)的變化有關(guān)。被子植物中毒說(shuō)

——恐龍年代末期，地球上的裸子植物逐漸消亡，取而代之的是大量的被子植物，這些植物中含有裸子植物中所沒(méi)有的毒素，形體巨大的恐龍食量奇大，大量攝入被子植物導(dǎo)致體內(nèi)毒素積累過(guò)多，終于被毒死了?？铸垳缃^原因的其它假說(shuō)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化氣候變遷說(shuō)

——6500萬(wàn)年前，地球氣候陡然變化，氣溫大幅下降，造成大氣含氧量下降，令恐龍無(wú)法生存。也有人認(rèn)為，恐龍是冷血?jiǎng)游?，身上沒(méi)有毛或保暖器官，無(wú)法適應(yīng)地球氣溫的下降，都被凍死了。大陸漂移說(shuō)

——地質(zhì)學(xué)研究證明，在恐龍生存的年代地球的大陸只有唯一一塊，即“泛古陸”。由于地殼變化，這塊大陸在侏羅紀(jì)發(fā)生的較大的分裂和漂移現(xiàn)象，最終導(dǎo)致環(huán)境和氣候的變化，恐龍因此而滅絕。物種斗爭(zhēng)說(shuō)

——恐龍年代末期，最初的小型哺乳類動(dòng)物出現(xiàn)了，這些動(dòng)物屬嚙齒類食肉動(dòng)物，可能以恐龍蛋為食。由于這種小型動(dòng)物缺乏天敵，越來(lái)越多，最終吃光了恐龍蛋。

恐龍滅絕原因的其它假說(shuō)第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化生物大滅絕示意圖中國(guó)古生物學(xué)家證明，是氣候突變導(dǎo)致了奧陶紀(jì)生物大滅絕研究最多第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化第一次，在距今4.4億年前的奧陶紀(jì)末期，是地球史上第三大的物種滅絕事件，約85%的物種滅亡。古生物學(xué)家認(rèn)為這次物種滅絕是由全球氣候變冷造成的。在大約4.4億年前，現(xiàn)在的撒哈拉所在的陸地曾經(jīng)位于南極，當(dāng)陸地匯集在極點(diǎn)附近時(shí)，容易造成厚厚的積冰---奧陶紀(jì)正是這種情形。大片的冰川使洋流和大氣環(huán)流變冷，整個(gè)地球的溫度下降了，冰川鎖住了水，海平面也降低了，原先豐富的沿海生物圈被破壞了，導(dǎo)致了85%的物種滅絕。第二次，在距今約3.65萬(wàn)年前的泥盆紀(jì)后期，歷經(jīng)兩個(gè)高峰，中間間隔100萬(wàn)年，是地球史上第四大的物種滅絕事件，海洋生物遭到重創(chuàng)。第三次，距今約2.5億年前的二疊紀(jì)末期，估計(jì)地球上有96%的物種滅絕，其中90%的海洋生物和70%的陸地脊椎動(dòng)物滅絕，是地球史上最大也是最嚴(yán)重的物種滅絕事件。這次大滅絕使得占領(lǐng)海洋近3億年的主要生物從此衰敗并消失，讓位于新生物種類，生態(tài)系統(tǒng)也獲得了一次最徹底的更新，為恐龍類等爬行類動(dòng)物的進(jìn)化鋪平了道路?？茖W(xué)界普遍認(rèn)為，這一大滅絕是地球歷史從古生代向中生代轉(zhuǎn)折的里程碑。其他各次大滅絕所引起的海洋生物種類的下降幅度都不及其1／6，也沒(méi)有使生物演化進(jìn)程產(chǎn)生如此重大的轉(zhuǎn)折。

6次集群滅絕第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化第四次，距今1.95億年前的三疊紀(jì)末期，估計(jì)有76%的物種，其中主要是海洋生物在這次滅絕中消失。這一次災(zāi)難并沒(méi)有特別明顯的標(biāo)志，只發(fā)現(xiàn)海平面下降之后又上升了，出現(xiàn)了大面積缺氧的海水。第五次，距今6500萬(wàn)年前白堊紀(jì)末期，是地球史上第二大生物大滅絕事件，約75%--80%的物種滅絕。在五次大滅絕中，這一次大滅絕事件最為著名，因長(zhǎng)達(dá)14000萬(wàn)年之久的恐龍時(shí)代在此終結(jié)而聞名，海洋中的菊石類也一同消失。其最大貢獻(xiàn)在于消滅了地球上處于霸主地位的恐龍及其同類，并為哺乳動(dòng)物及人類的最后登場(chǎng)提供了契機(jī)。這一次災(zāi)難來(lái)自于地外空間和火山噴發(fā)，在白堊紀(jì)末期發(fā)生的一次或多次隕星雨造成了全球生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。撞擊使大量的氣體和灰塵進(jìn)入大氣層，以至于陽(yáng)光不能穿透，全球溫度急劇下降，這種黑云遮蔽地球長(zhǎng)達(dá)數(shù)年之久，植物不能從陽(yáng)光中獲得能量，海洋中的藻類和成片的森林逐漸死亡，食物鏈的基礎(chǔ)環(huán)節(jié)被破壞了，大批的動(dòng)物因饑餓而死，其中就是恐龍。第六次，距今1萬(wàn)年前更新世末期，哺乳動(dòng)物和鳥(niǎo)類的滅絕。在滅絕名單中的夏威夷畫眉，人類最后一次見(jiàn)到它是15年前。導(dǎo)致夏威夷畫眉滅絕的原因是人類對(duì)森林的過(guò)度砍伐破壞了畫眉的棲息場(chǎng)所，并引進(jìn)攜帶傳染病的蚊子；另外非本地物種帶來(lái)的競(jìng)爭(zhēng)也是夏威夷畫眉絕種的一個(gè)原因。有種淡水魚拉丁文名叫潘頓納多，潘頓納多魚棲息的沼澤地被改建成稻田后，這種魚便消失了。目前每小時(shí)3個(gè)物種的滅絕速度，到2050年將四分之一到一半的物種滅絕

6次集群滅絕第14章生物多樣性如何進(jìn)化地球的歷史和宏進(jìn)化地質(zhì)歷史時(shí)期的生物滅絕歷程第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類生物系統(tǒng)學(xué)

——對(duì)過(guò)去及現(xiàn)在的生物多樣性所進(jìn)行的研究，包括在地質(zhì)歷史上各生物類群出現(xiàn)的順序、彼此之間的親緣關(guān)系等。包括分類學(xué)（

taxonomy

）生物分類學(xué)——

按照某個(gè)系統(tǒng)的理論框架，對(duì)現(xiàn)在的生物物種進(jìn)行鑒定、命名。分類學(xué)的基礎(chǔ)第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類雙名法拉丁名=屬名+物種名（種加詞）例：中文名為馬尾松，又名青松、山松、樅松的物種

拉丁名為：Pinusmassoniana注意事項(xiàng)：（1）屬名的第一個(gè)字母大寫（2）整個(gè)拉丁名用斜體給物種命名林奈如何給物種命名的？瑞典植物學(xué)家、分類學(xué)家——林奈（1707-1778）第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類將物種逐漸歸并到更大的分類階元（分類類群）中：

-第一步是對(duì)物種進(jìn)行雙命名法命名，把密切相關(guān)的物種歸為同一個(gè)屬(genus)

-把相似的屬歸到一個(gè)科(family)

-依此歸到：目(order)→綱(class)→門(phylum)→界(kingdom)→域(domain)級(jí)系分類法第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類把相似的種歸到一個(gè)屬（genus）中把相似的屬歸到一個(gè)科（family）中把相似的科歸到一個(gè)目（order）中把相似的目歸到一個(gè)綱（class）中把相似的綱歸到一個(gè)門（phyla）中把相似的門歸到一個(gè)界（kingdom）中把相似的界歸到一個(gè)域（domain）中級(jí)系分類法第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類豹的級(jí)系分類第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類種系發(fā)生（

phylogeny

）：即物種的進(jìn)化史。系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)（phylogenetictree

）：系統(tǒng)學(xué)家將物種在分類序列中逐級(jí)歸類，形成系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)分類學(xué)和種系發(fā)生種屬科豹臭鼬歐洲水獺狗狼豹屬鼬屬獺屬犬屬貓科鼬科犬科食肉目第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類同源性（homology）——起源于共同的祖先，隨著親緣關(guān)系越來(lái)越遠(yuǎn)，在外貌及功能上差異越來(lái)越大，但都具有基本的相似性。

如：鯨的肢骨、蝙蝠的翅膀同功性（analogy）——從不同進(jìn)化樹(shù)中進(jìn)化的物種，由于相似的適應(yīng)性，可能具有一些非常相似的結(jié)構(gòu)，這種由趨同進(jìn)化（convergentevolution）所形成的相似性成為同功性。

如：鳥(niǎo)類和昆蟲的翅膀同源性與同功性第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類同源性結(jié)構(gòu)同源性與同功性第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類同功性結(jié)構(gòu)：鳥(niǎo)和昆蟲的翅膀功能相同，但它們是獨(dú)立進(jìn)化的，并且結(jié)構(gòu)不同。同源性與同功性第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類同源性——同功性比較示意圖第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類比較生物體的基因及其產(chǎn)物—DNA序列和其編碼的蛋白質(zhì)的氨基酸序列

兩個(gè)物種的DNA及氨基酸序列越相似，即同源性越高，它們從共同祖先分支得越晚?，F(xiàn)代分子生物學(xué)研究表明，在編碼功能基因的DNA序列方面，黑猩猩與人的相同之處可達(dá)99.4%。

人類與黑猩猩在進(jìn)化路線上分開(kāi)大約在500萬(wàn)年前。分子生物學(xué)是系統(tǒng)學(xué)的工具第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類分子系統(tǒng)學(xué)為驗(yàn)證物種的種系發(fā)生假說(shuō)提供了新的方法

-

分子的數(shù)據(jù)與其他追蹤種系的方法一致，如解剖同源性評(píng)價(jià)、化石分析。

-保存較好的化石，可以直接提取DNA進(jìn)行分析。分子生物學(xué)是系統(tǒng)學(xué)的工具蒂羅爾冰人，史前人類DNA來(lái)源（5300前）第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類分子生物學(xué)結(jié)合計(jì)算機(jī)技術(shù)，產(chǎn)生了分支系統(tǒng)分析(cladisticanalysis)分支分析是對(duì)進(jìn)化支(clade)的科學(xué)探索

進(jìn)化支是指包括祖先及其所有后代在進(jìn)化樹(shù)上的明確分支(distinctivebranch)分支系統(tǒng)學(xué)革命妊娠期長(zhǎng)妊娠毛、乳腺脊柱脊柱毛、乳腺妊娠妊娠期長(zhǎng)組外（爬行類）組內(nèi)（哺乳類）分類單位原始特性衍生特性第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類是修正傳統(tǒng)的“系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)”的新方法。對(duì)進(jìn)化支（clade）的科學(xué)探索，研究對(duì)象是“進(jìn)化支”（生命樹(shù)的一個(gè)明確的分支，包括祖先及其所有后代）。通過(guò)比較原始特征、衍生特征，以確定組內(nèi)種系發(fā)生中分支點(diǎn)的順序，由此確定物種之間的親緣關(guān)系。分支分析第14章生物多樣性如何進(jìn)化多種多樣生物的分類嚴(yán)格應(yīng)用分支分析有時(shí)會(huì)產(chǎn)生與傳統(tǒng)分類學(xué)相矛盾的系統(tǒng)發(fā)生樹(shù)。-生物學(xué)家一般將鳥(niǎo)類和爬行類放在脊椎動(dòng)物的兩個(gè)綱。-分支分析的結(jié)果卻顯示鱷魚類與鳥(niǎo)類比與蜥蜴類和蛇類的親緣關(guān)系更近