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1、本章重点 生物与环境 生态系统的进化 海陆变动与生物地理区系分布,第2部分 生物进化的环境,一、生物与环境 1. 环境分为生物环境与非生物环境两大类 （1）生物与非生物的关系 非生物环境包括介质、底物、水分、空气、温度、日光、 气候等各种理化因子。 介质(medium)：存在于生物体周围，对生物新陈代谢密切有关的物质。 底物(substratum)：生物生活的物体表层。 是生命物体赖以生存的基本条件。,（2）生物与生物关系 种间关系： 有利关系：共生(symbiosis),互利共生 偏利共生,小丑鱼和海葵偏利共生关系,有害关系：寄生(parasitism)、抗生(antibiosis)、争夺(
2、competition)、捕食(predation),种内关系：保护作用；竞争,2. 生态位（niche） ：物种所要求的生活环境和它的生活习性、行为特征及与外界的关系等几个方面的综合境况。 营养生态位（trophic niche） 空间生态位（space niche） 时间生态位（temporal niche）,生态位宽度niche breadth、生态位重叠niche overlap,3 生态位与进化 当生物进入新地区，如果那里条件比较优越，必然会迅速发展。 绿色植物出现，O2 ，改变原有生态位性质，加速生物进化； 生物登陆，进入全新的各种生态位，物种空前繁胜； 中生代恐龙灭绝，空出许多生
3、态位，促使哺乳动物在新生代的大发展。,生物对新环境的适应是生物与环境长期相互作用而形成的一种新的平衡。,4. 食物链（food chain）：群落中各种生物彼此之间由于取食关系而形成的一种锁链现象。,任何生物都需要合适的环境条件，因此生态位和食物链对生物进化至关重要。,二、生态系统的进化 生态系统（ecosystem），是生物群落与其环境之间不断进行能量流动、物质循环和信息传递的统一整体。 是生态学领域的一个主要结构和功能单位，属于生态学研究的最高层次。,（一）物质循环,1） 碳循环（carbon cycle）,整个碳循环过程二氧化碳的固定速度与生成速度保持平衡，大致相等,2 ）氮循环（nit
4、rogen cycle）,（Nitrifying bacteria）,（Denitrifying bacteria）,3 ）硫循环（sulfur cycle）,特点：有一个长期的沉积阶段和一个较短的气体型循环阶段,（二）信息传递 物理信息（physical information）：物理信息指通过物理过程传递的信息，它来自无机环境或生物群落。主要有：声、光、温度、湿度、磁力、机械振动等。 眼、耳、皮肤等器官能接受物理信息并进行处理；植物开花属于物理信息。 化学信息（chemical information）：许多化学物质能够参与信息传递，包括：生物碱、有机酸及代谢产物等。 鼻及其它特殊器官能够
5、接受化学信息。 行为信息（behavior information） ：行为信息可以在同种和一种生物间传递。 蜜蜂的“圆圈舞”以及鸟类的“求偶炫耀”。,生态系统是开放系统，为了维系自身稳定，需要不断输入能量，否则就有崩溃的危险。 构成：无机环境、生产者（producer） 、消费者（consumer） 、分解者（decomposer） 4部分,2.生态系统进化的基础：生态演替,是指随着时间的推移，一种生态系统类型（或阶段）被另一种生态系统类型（或阶段）替代的顺序过程。,生态演替的原因： 内因、外因,生态演替的方向：正向、逆向,生态演替是生态系自我调节、自我修复、不断更新的过程。 如果没有巨大压
6、力，一般会长期保持下去。,3 生态系统进化的过程（地质时间尺度上）,原始地球 水域生态系统 陆地生态系统 森林生态系统 （热带雨林生态系统、亚热带长绿阔叶林、温带落叶阔叶林、针叶林、草原、荒漠）,全球生态系统分布图,农田生态系统、 城市生态系统,陆地生态系统 水域生态系统,澳大利亚昆士兰州的热带雨林,布斯基纳法索境内的稀疏大草原,陆地生态系统,水域生态系统,农田生态系统,城市生态系统,二、生 物 圈,地球上全部生物和适于生物生存的环境组成的圈层；是地球上一切生物和其生存环境的复合体。,生 物 圈 的 范 围,以海平面为标准划分，生物圈向上可到达约10千米的高度，向下可深入约10千米的深处，整个
7、厚度约为20千米。,大气圈位于生物圈的最顶部，是由多种气体组成的：有氮气（78%）、氧气（21%）、二氧化碳（0.03%）等等。,大气圈,大气圈中生活的生物,水圈,水圈主要包括地球上的全部海洋和江河湖泊,水圈,水圈中生活的生物,岩石圈：是地球表层的固体部分。它的表面大多覆盖着土壤 ，是一切陆生生物的“立足点”。,岩石圈,生物圈是生物与非生物之间不断进行物质循环、能量流动，并能调控和保持自身相对平衡的生态系统。（水圈、大气圈、岩石圈）,盖亚假说(Gaia hypothesis):由英国大气学家拉伍洛克(James Lovelock) 和美国生物学家马古利斯( Lynn Margulis)共同提出
8、。,盖亚：以生物圈为中心的地球表层系统。,一、认为地球上的各种生物能有效地调节大气组成和地表温度; 二、地球上的各种生物影响着生物环境，而环境又反过来影响生物进化过程，两者共同进化; 三、各种生物与自然界之间主要由负反馈环（negative feedback）连接，从而保持地球生态的稳定状态; 四、认为大气能保持在稳定状态不仅取决于生物圈，而且在一定意义上为了生物圈; 五、认为各种生物调节其物质环境，以便创造各类生物优化的生存条件。,盖亚假说(Gaia hypothesis):,喜马拉雅地区的发现,喜马拉雅地区发现了海洋生物的化石,三 海陆变动与生物地理区系分布,1 大陆漂移学说,韦格纳，19
9、15年海陆的起源提出：大陆在石炭纪以前是一个整体，中生代开始泛大陆分裂并漂移逐渐达到现在的位置。,大陆漂移的证据,大陆拼合图,从地图上得到的启示,大西洋两岸明显的对应性,是地质学家经过长期研究，在20世纪60年代提出的。 学说观点： 1、全球岩石圈分为六大板块，每个大板块又可分为 若干小板块； 2、这些板块在以每年1cm-10cm的速度移动。 3、板块内部比较稳定，板块交界处活动比较剧烈， 多火山、地震。,2、板块构造学说,世界六大板块,板块的运动,东非大裂谷的扩张与红海的变迁,东非大裂谷卫星图片,生物地理区系,是指不同的动、植物，在漫长的历史演变过程中，在一定的地理条件下，由于分布区相同而组
10、成一定的生物区系。 区系性反映生物彼此间的亲缘关系，一个生物区系中，特有类群愈多，分类等级愈高，说明它们愈古老，地理隔离愈久，即区系性愈强。 根据这种区系性规律，按特有种或特有类群的组合情况，将地球上的动、植物区系分为许多区。,3 世界地理分布区,包括澳洲和新几内亚、巴布亚等区域。 本区特有种：针鼹及鸭嘴兽等单孔类；袋鼠、袋鼬、袋鼹等有袋类。,澳洲区（Australian region）,树袋熊（Koala ）,新热带区 包括南美次大陆与中美洲，西印度群岛和墨西哥南部。因在长期的地质时期，南美是一个孤岛，世界动物地理区中最具特色。 代表：贫齿类和有袋类,树懒：行动缓慢； “倒悬术”；“睡眠术”
11、； “隐蔽术”,食蚁兽,舌头能伸到60厘米长，以150次/min频率伸缩。舌头上遍布小刺并有大量的粘液，蚂蚁被粘住后将无法逃脱。,埃塞俄比亚区 古热带区动物地理亚区之一，包括撒哈拉沙漠以南整个非洲大陆。 哺乳类中固有种占23，有蹄类中的长颈鹿、河马；灵长类的黑猩猩、大猩猩；食肉类的狮子为著名的特产种。 鸟类固有种占35，除最有名的驼鸟外，尚有秃鹫、食蛇鹫、苍鹰等许多食肉鸟类。,驼 鸟,秃 鹫,苍 鹰,食蛇鹫,东洋区 又称印度-马来西亚区，包括中国秦岭山脉以南、印度、中南半岛、菲律宾群岛。 特有种类：猩猩、长臂猿、印度象、大（小）熊猫、虎、黑豹、树鼩、猫猴等。,树鼩：介于食虫目和灵长之间的代表。
12、 胆小。,哺乳动物。体大如猫，从颈部前臂后足至尾端有披毛的飞膜，能在树间滑翔。栖息热带树林中，日间倒悬在树上，夜间活动，以树叶和果实为食。,猫猴是灵长类动物最亲近的现有亲戚，大约在8600万年前的白垩纪末期从灵长类动物中分离出来的，从而形成一种新物种。,新北区： 包括墨西哥北部高原以北的北美洲广大地区。 特有种：叉角羚、浣熊、臭鼬、负鼠等。,美国羚羊,浣熊科,臭鼬：醒目的黑白相间毛皮； 遇到威胁时释放奇臭的气味,有袋目，负鼠科，是一种比较原始的有袋类动物。动物界的“刹车手”,古北区（Palearctic）： 包括欧洲和亚洲北部、非洲北部; 本区特有的属：鼹鼠、金丝猴、貉、獾、骆驼、獐、狍及山鹑
13、、鸨、沙鸡、百灵、地鸦、沙雀等。,鼹鼠：前肢5爪，强大，掌心外翻，是掘土的器官，地下洞穴生活,貉,獾,獾,大鸨,白尾地鸦,沙鸡,分布区的形成原因： 区系动物类群发生中心、地理隔离。,一个新种形成以后，只要它的原始分布区周围存在着适宜该种发展的有利条件，它就可以向分布区以外迁移，扩展自己的分布范围。 种群大量繁殖后，个体压力增大或环境不适宜，也要由发生中心向周围迁移，找到适宜的栖息地就定居下来 由于各种生物的生物学、生态学特性的不同，它们侵移或扩展的速度也不同，因此形成的分布区大小、形状也不同。 通常，分布区的大小与种的繁殖能力和年龄呈正比关系。,4 中国陆地动物区系 我国所产动物种类，目前难以详确统计，就陆栖脊椎动物来说，大概在2000种以上，约占世界种数的10。 张荣祖、郑作新(1959)将我国陆栖脊椎动物分为两个界、七个区、十九个亚区。,中国陆地动物区划分属于世界动物地理分区的古北界与东洋界。根据陆栖脊椎动物特别是哺乳类和鸟类的分布情况，分七个区：,河狸科、月鼠科、跳鼠科、睡鼠科、鼹形鼠,树鼩科、刺山鼠科、眼镜猴科、大熊猫、小熊猫,东北区、华北区、蒙新区、青藏区,西南区、华中区、华南区,古北区和东洋区在我国境内的分界线西起横断山脉北部，经过川北的岷山与陕南的秦岭，向东至淮河南岸。,