昆虫和植物协同进化专题培训课件
6.4协同进化与生物多样性的形成
湿地生态系统
一、协同进化
注意：①生物与生物之间的协同进化仅发生在不同物种之间，同种生物之 间不存在协同进化。 ②无机环境的选择作用可定向改变种群的基因频率，导致生物朝着一定方 向进化；生物的进化反过来又会影响无机环境。
一、协同进化
不同物种之间的协同进化 类型：① 种间互助
② 种间斗争
动物取食花的花蜜， 同时为植物传粉
最早的生物化石－－古细菌（距今35亿年）
34亿年前的古细胞化石
二、生物多样性的形成
早古生代生物 （寒武纪大爆发，至5.0亿年前） 海洋中大量的无脊椎动物如三叶虫、鹦鹉螺等爆发式地迅速形成。形成生态 系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。
二、生物多样性的形成
晚古生代生物 （至2.45亿年前）
理由是兰花的生殖离不开传粉昆虫。如果没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫，
这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在了。
问题探讨
达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距，其底部储 存着花蜜。达尔文推测，这种花的形成绝不是偶然 的，肯定存在这样的昆虫，它们生有同样细长的吸 管似的口器，可以从花距中吸到花蜜。大约50年以 后，研究人员果然发现了这样的蛾类昆虫。
丛林狼捕食老弱兔子，客观 上促进了物种的发展
一、协同进化
不同物种之间的协同进化 类型：③ 寄生
澳大利亚曾引入粘液瘤病毒控制野兔种群数量，第一 年粘液瘤病毒杀死了99.8%的感染兔子，但在下一个感 染季节只杀死了90%，第三次只有40%~60%的病兔死 亡，最终野兔-病毒之间达到了一种平衡，粘液瘤病表 现为一种低危害的流行病。
4亿年前陆地景观想象图
二、生物多样性的形成
生物进化历程中的三个关键点 （1）真核生物出现以后有性生殖方式的出现：生物进化速度明显加快。
环境生态学 第二章 生物与环境PPT课件
• 海洋植物— 光合作用色素对光谱变化具有明显的 适应性:
–海水表层植物色素吸收蓝、红光； –深水植物光合色素有效地利用绿光。
• 高山植物— 对紫外光作用的适应，发展了特殊的 莲座状叶丛。
• 动物— 不同动物发展不同的色觉。
不同光谱成分对植物的生态作用
1、红光的生态作用 （1）光合活性大； （2）促进叶绿素的合成； （3）有利于碳水化合物的合成； （4）促进发芽； （5）增加植物体温度。
假说认为，地球表面的温度和化学组成是受地球 表面的生命总体（生物圈）所主动调节的。
一、光因子的生态作用及生态适应
1. 太阳辐射及其变化规律 2. 光强度变化对生物的影响 3. 光质变化对生物的影响 4. 光周期现象
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２）影响地表太阳辐射的因素
a.大气圈的对太阳辐射的削弱作用 b.太阳高度角对太阳辐射强度的影响 (0°~90°) c. 日照长度的变化 d. 地形因素的影响：朝向、坡度、海拔高度 e. 不同的生境中的太阳辐射：
第一节 地球上的生物
一、生命的产生与进化 （重点） (一)、生命起源的几种学说：
1.神创论 2.从自然发生说到生源论
自然发生说的代表人物：古希腊的哲学家自然 科学家亚里士多德（Aristotle, 384—前322）， 他认为生物的繁殖有三种主要方式： ①自然发生，如通常产生蚤类、蚊虫和各种虱子。 ②无性生殖，像海星、蠕虫、贝类等。 ③有性生殖。
植物与害虫的协同进化
植物与害虫的协同进化是一个令人惊叹的生态系统现象。
这个过程展示了两种生物体之间的独特关系，它们在长时间的进化中互相影响，适应环境并变得更加高效。
这种进化过程又被称为“协同演化”，也就是指两个或更多的生态系统成员相互作用，使它们能够更好地在共同生活的环境中生存下去。
1. 害虫的进化——为了更好的生存在进化的过程中，害虫会不断地改变自己的生态特征来适应它们的环境。
例如，一些害虫会改变自己的食物选择，以适应某种作物。
当作物选择了更高的致命性防御机制时，他们可能会改变自己的口器，以便能够进食。
他们还会学会新的行为模式来规避植物的防御机制，例如两栖动物在被猎物发现时会做出的掩护动作。
害虫还会学习如何选择最优秀的植物宿主。
他们可以通过识别宿主植物中存在的特殊组分，找到适合自己的植物宿主。
这样，在进化的过程中，害虫变得越来越“克制”和“成熟”，他们可以更好地抵御植物的进化进程。
也就是说，这些害虫在进化的过程中会学习如何选择最优秀的宿主，以便最大化自己的生产力。
这些学习过程使害虫变得更加灵活和适应性强，在每个环节上都能找到最好的适应办法。
2. 植物的进化——为了更好的抵御害虫在进化的过程中，植物会开发出多种抵御害虫的机制。
例如，一些植物会生产出自己特有的气味分子，以使害虫远离。
或者植物也会生产出一些有毒的分子，进行主动防御。
其他的植物则会生长出更大的尖刺或具有毒性的刺，以防止害虫的入侵。
植物还会学会如何适度地分配自己的资源，以便对不同种类的害虫都产生足够的防御机制。
对于接受更多的细菌蛋白和氨基酸的害虫，植物将产生更多的防御分子。
这种变化帮助植物在进化的过程中更健康地生存，并保持其充满生机的状态。
3. 植物和害虫之间的协同进化：植物和害虫的互动产生了真正的进化，促进了它们的生存。
当害虫与植物之间的进化间接影响以后，他们变得更加紧密地关联起来了。
在进化的过程中，每个生态系统的成员都被迫发展出最优秀的特征，从而使整个生态系统更加完善和有效。
6.4协同进化与生物多样性的形成(教学课件)高一下学期生物人教版必修2
争议二：间断平衡理论
根据许多物种是在短时间内迅速形成的现 象，有人提物种形成并不都是渐变的过程， 而是物种长期稳定与迅形成新种交替出现 的过程，其原因仍在探索中。
总之，生物的进化是如此复杂，现有的进化 理论所不能解释的问题比已经解释的问题还 要多。在这些理论中，以自然选择学说为核 心的进化理论比其他学说的影响要广泛和深
最早出现的生物是厌氧的单细胞生物，它们 生活在原始海洋中。
2、陆生植物和陆生动物的出现，谁先谁后? 前者为后者提供了什么条件? 植物先登陆，否则动物登陆后就会饿死。
3、同今天你所看到的地球相比，寒武纪时，
地球上的生态系统有什么特点?
当时陆地上还是一片荒芜生物，都生活在海洋
中。
4、恐龙大约是什么时候灭绝的，物种灭绝 对生物多样性会产生怎样的影响?
斯坦利——收割理论
捕食者往往捕食个体数
没有我，你跑不 了这么快!
没有我，你也跑 不了这么快!
量多的物种，这样就会
避免出现一种或几种生
物在生态系统中占绝对 优势的局面，为其他物
▲图6-12猎豹追捕羚羊
种的形成腾出空间，有 利于增加物种多样性。
一 、协同ห้องสมุดไป่ตู้化
概念：不同物种之间、生物与无机环境之间在 相互影响中不断进化和发展 一、不同种生物之间在进化上密切相关 例如：羚羊奔跑的速度在猎豹的选择下越来 越快，所以也只有动作敏捷、跑的快的 猎豹 才能获得食物，从而生存下来，繁育更多的
远，它仍然是以后各个方面研究的基础。同 其他科学理论一样，生物进化理论不会停滞 不前，而是在不断发展。
当堂检测
1.新物种形成最显著的标志是(C ) A.具有一定的形态结构 B.具有一定的生理功能 C.产生了生殖隔离 D.改变了基因频率 人
协同进化昆虫与植物PPT课件
膜翅目昆虫的伪交配现象
兰花有60 %是由蜜蜂授粉的，最特殊的是, 约有1/3 的兰花种类并不产蜜, 而是产生 一种类似针尾蜂属的雌性信息素挥发性成 分,以吸引雄蜂, 花的形状很像雌蜂, 并有 毛茸, 漫游的雄蜂便停在花上产生交配的 动作，这种行为称为伪交配。
这时花粉块附着于蜂体, 蜂带着花粉块飞 到另一花时, 便与此花的柱头相遇而传授 花粉。
为同一种榕树传粉的几种小蜂是否具有较近的亲 缘关系？
一种传粉小蜂能够为几种榕树传粉，这些榕树是 否具有虫丝兰蛾， 就和丝兰之间有着一种特殊而又有趣的互利 关系。
丝兰
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丝兰蛾是一种夜行性昆虫，丝兰开放后，丝兰蛾 先在一朵丝兰花上收集花粉，再把花粉卷成一个 球，藏在颚下。然后飞到另一朵花的雌蕊上，将 细细的管状产卵器插入雌蕊的子房产几粒卵，然 后再给丝兰授粉。丝兰蛾用嘴把花粉推入柱头的 开口， 让花粉接触子房使其受精。幼虫在子房内 孵化时，丝兰种子也成熟了， 幼虫便以种子为食， 但只吃掉种子的一部分。 幼虫长大后，从种子壳 中钻出，钻入地下作茧越冬。那些没被吃完的丝 兰种子也掉到地上， 不久就会长出一株新丝兰。
所以，没有丝兰，丝兰蛾便不能生存；同样，没 有丝兰蛾，丝兰也不能繁殖。
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金合欢属植物的叶端部瘤突的甜蜜分泌物可以 引诱小群体的蚂蚁在其大而中空的刺中做巢， 蚂 蚁也为了获得甜蜜的分泌物而赶跑食植昆虫， 给 植物提供了保护。 如果从植物上 将蚂蚁移走， 这些植物便会 遭受食植昆虫 的损害。
金合欢属
相互性：两个物种的特征都是进化的。 同时性：两个物种的特征必须同时进化。
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然而自然界中极少存在一对一协同进化的 物种关系, 只有寡食性甚至单食性的种类 才有可能通过共生、寄生、共栖、竞争等 形式与其寄主产生成对的协同进化, 所以 各国学者对协同进化的研究普遍倾向于扩 散的协同进化(diffuse coevolution).
6.4协同进化与生物多样性的形成课件(共18张PPT)高中生物 人教版2019必修二
以自然选择学说为核心的现代生物进化理论对自然界的生命史作出了科学的
解释： ① 适应 是自然选择的结果； ② 种群 是生物进化的基本单位； ③ 突变和基因重组 提供进化的原材料， 自然选择 导致种群基因频率 的 定向改变 ，进而通过 隔离 形成新的物种； ④生物进化的过程实际上是 生物与生物、生物与无机环境协同进化 的过程； ⑤生物多样性是 协同进化 的结果。
发展 中性突变理论：决定生物进化的方向是中性突变的逐渐积累，而不是自然选择。 间断平衡学说：物种形成并不都是渐变的结果，而是种群长期稳定与迅 速形成新种交替出现的过程。
提示：特定昆虫给特定的植物传粉,这样可以提高 传粉的效率,并且昆虫也可得到较多的食物或保护。
生命观念——进化与适应观 结构与功能观
协同进化
【情景】：动物学家对非洲大草原奥兰治河两岸的羚羊群进行过研究，发 现东岸羚羊群的繁殖能力比西岸强，奔跑速度也比西岸的快。为何两岸的 羚羊差异如此之大？研究发现，原来东岸羚羊附近生活着一个豹群。
某种兰花和专门给它传粉的蛾
兰花的生殖离不开传粉昆虫。如果没有与这种兰花结构相适应的传粉昆虫（靠细长的口 器获取花距底部的花蜜），这种兰花就难以完成传粉受精，这个物种也就不存在了。
2. 如果后来未发现这样的蛾类昆虫，是否能说达尔文的推测是错误的？
在自然界，一种植物专门由一种昆虫传粉的情形 很常见，昆虫传粉的专门化有什么意义？
生物多样性的形成
➢ 生物多样性的形成经历了漫长的进化历程 时间：前寒武纪（至5.4亿年前）
• 最早的生物化石——35亿年前古细菌
在此之后大约20亿年的漫长岁月中，地球上 的生物主要是海洋中的种类不多的蓝细菌和细菌， 它们都是原核生物。
协同进化——昆虫与植物的关系
参考文献：
李典谟，周立阳 协同进化—昆虫与植物 的关系 昆虫知识 1997 34-1 生物与环境的协同进化/ 徐桂荣, 王永标, 龚淑云, 袁伟编著.—武汉: 中国地质大学 出版社,2005 .4
谢谢！
1.指导抗虫性育种 通过对昆虫与植物的长期协同进化研究，分析植物 或天敌等产生的对昆虫的有毒物质，可以用于植物 的抗虫基因转导研究。
2. 开发新型农药
3. 指导生物防治 由于昆虫与植物的协同进化大多产生于共生、共栖、 寄生、竞争等物种的关系之间，因此通过对昆虫、 植物、天敌等关系的研究，可以很好地指导生物防 治，实施生态调控，包括合理引进天敌、适时应用 生物农药等具体措施，以减少害虫的为害，并减轻 因化学农药而带来的污染。
二、昆虫与植物的协同进化
（1）昆虫的行为与进化 （2）植物的防御系统
三、研究协同进化对害虫治理的意义
扩散的协同进化：
某一或多个物种的特征受到多 个其它物种特征的影响而产生的相 互进化现象。
一、协同进化的定义
（1）一对一协同进化 （2）扩散的协同进化
二、昆虫与植物的协同进化
（1）昆虫的行为与进化 （2）植物的防御系统
三、研究协同进化对害虫治理的意义
新大陆热带雨林中很多兰花完全依赖 某一类蜜蜂传播花粉。兰花不分泌花 蜜，但可以从花瓣分泌细胞中释放香 气。科学家经过研究揭示这种香气被 用作雄蜂触角腺分泌的复杂激素的生 化先遣物，而雄蜂分泌的激素本身则 用于吸引雌性，而每次进入和离开兰 花时，雄蜂就可以为兰花传粉。
它包括三个特性： 特殊性：一个物种个方面
特征的进化是由另一个物种引 起的
相互性：两个物种的特征 必须同时进化。
由于这种定义极为严格、自然界存在一对一协同进化的 物种间的关系比较少见，因此许多学者更倾向于研究范 围比较宽广的被称为扩散的协同进化。
昆虫与植物的协同进化
昆虫与植物的协同进化植物界和昆虫纲在种类丰富程度和生物量大小上在整个生物圈内都是首屈一指的：30余万种植物直接或间接地为100多万种昆虫提供生命活动所需的能量，其中约有一半的昆虫（40多万种）植食性。
由于植物处于生态系统的最底层—生产者的位置上，按照生物量逐级递减的比率，植食性的可取食植物年生物量的10％。
除去藻类、苔藓和蕨类三个门，绝大多数种子植物都是各类植食昆虫的取食对象，其中又以被子植物居多。
重要的植食性类群有鳞翅目、半翅目、直翅目，还有一部分鞘翅目、膜翅目和双翅目的种类。
寄主植物的特化是昆虫在不断进化中选择的。
对于植食性昆虫来说，能否正确的分辨出寄主植物是后代能否存活下来的关键。
狭食性的昆虫通过某种方式能够识别植物的分类关系，这种方式即是按照植物的化学成分来鉴别植物。
昆虫寻找那些与其基因中所要求的相同的化学成分，并根据这些成分找到相应的植物，这些植物常常只局限于一个种或一个属。
植物的相应化学物质—次生物质就是联系植物和昆虫关系的基本因素。
在植物的代谢过程中，一些重要的初生代谢的产物经过一系列耗能的次生代谢过程，产生一些对植物一本身无害或有害的化合物，即为植物次生代谢物。
它又可称为非滋养性化学物质，通常储存在细胞的液泡中，或以前体的形式存在。
这些植物次生化学物质大多是废物、贮藏物、色素、毒素、香素、结构单位或疏水剂等。
协同进化一词最早由Ehrlich和Raven在讨论植物和植食昆虫相互之间的进化影响时提出来的，但他们未给协同进化下定义。
Janzen于1980年作了这样的描述，协同进化是一个物种的性状作为对另一个物种性状的反应而进化，而后一物种的这一性状本身又是作为对前一物种性状的反应而进化，它要求特殊性——每一个性状的进化都是由于另一个性状；相互性——两个性状都必须进化；同时性——两个性状必须同时进化，这被称为一对一协同进化。
一对一协同进化在自然界中比较少见，如虫媒花植物与传粉昆虫等等。
而根据Fox等人的观点，协同进化定义为某一或多个物种的特征受到多个其他物种特征的影响而产生的相互进化现象，此谓之为扩散的协同进化，不具备同时性，表明了物种对生物环境特征的适应。
浅谈动植物协同进化ppt实用资料
（3）利用分子生物学知识研究动植物之间协同进化 的关系，物种的遗传背景、以及表型与遗传型之间 关系的确定。
协同进化 1、（1）植物对大型动物的取食一般采忍耐和抵抗两种对策（2）植物对昆虫等会产生耐虫性和抗虫性 （3）动物也会改变自身一种习
性去适应 4)大型草食动物采食与植物反应系统 （1）增强群落的结构性，有利于物种多样化的进程：有研究表明，生物的进化大多数来自于协同，而竞争并不是主要的。 榕树：榕属是被子植物中最大的属之一, 已鉴：定出约750个物种, 包括乔木、灌木、附生藤本及绞杀植物等多种生活型。 三、协同进化的研究对象 一对多、 多对一或多对多个物种间的协同进化关系称为发散协同进化.
2、 （1）虫瘿 （2）补偿作用 （3） 协同进化的例子
（1）虫瘿
虫瘿 虫瘿
（2）补偿作用
补偿作用是指植物表现出的耐虫性程度，包括超补偿、 等量补偿、不足补偿 。
不
A
同
的
植
物
B
C
时间
植物对虫害的耐受性与补偿能力的关系
（3） 协同进化的例子
下面以榕–传粉榕小蜂间的专一性与协同进化的关系图为例， 讨论一下在生物协同作用的影响下生物进化的过程。
协同成种和宿主转移对榕–传粉小蜂种间专一性的影响
三、协同进化的研究对象
目前人们对动植物之间协同进化的研究，从研究对象上 看主要集中在下列四个系统: 1)昆虫传粉系统 2)昆虫诱导植物反应系统 3)种子散布系统 4)大型草食动物采食与植物反应系统
四、动植物协同进化的意义？
（1）增强群落的结构性，有利于物种多样化的进程： 有研究表明，生物的进化大多数来自于协同，而竞争并 不是主要的。
课件5：6.4 协同进化与生物多样性的形成
课堂小结
练习与应用
概念检测
1．生物多样性是协同进化的结果。判断下列与进化和生物多样性有关的表述 是否正确。
（1）一个物种的形成或绝灭，会影响到若干其他物种的进化。（ √） （2）物种之间的协同进化都是通过物种之间的竞争实现的。（X）
（3）地球上的生态系统从古至今都是由生产者、消费者和分解者组成的。
丰富多彩的基因库，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成 了生物的多样性。
森林生态系统
冻原生态系统
湿地生态系统
二、生物多样性的形成
1、生物多样性形成原因： 协同进化
2、生物多样性主要包括三个层次的内容：
①遗传多样性（基因多样性） 指遗传信息的总和,包括地球上所有动植物、微生物个体的基因。
②物种多样性 地球上生物物种的多样性。
澄江生物群生态复原图
纳罗虫化石及复原图
二、生物多样性的形成 晚古生代生物 （至2.45亿年前）
大约在4亿年前，由于造山运动使海洋缩小，陆地扩大，一些海洋植物，开始 适应陆地生活，形成了原始的陆生植物，主要是蕨类。随后才出现了适应陆地生 活的动物——原始的两栖类。生物的登陆改变着陆地的环境，陆地上复杂的环境 又为生物的进化提供了广阔的舞台复杂多样的陆地生态系统逐渐形成。
水生、简单、低等
陆生、复杂、高等
二、生物多样性的形成 中生代生物 （至6600万年前）
三叠纪生物复苏,开始出现海生爬行动物，脊椎动物得到进一步发展； 侏罗纪是恐龙的天下，发现始祖鸟、中华龙鸟等，昆虫类也开始繁盛；白 垩纪末期也是恐龙的灭绝时期，开始出现被子植物。
中生代板块、气候、生物演化极大，末期已现现代类型生物群的雏形。
海洋中大量的无脊椎动物如三叶虫、鹦鹉螺等爆发式地迅速形成。形成 生态系统的第三极——消费者，生态系统结构更加复杂稳定。
植物与昆虫的共生进化
植物与昆虫的共生进化植物与昆虫之间的关系可以追溯到数亿年前的地球历史。
在这漫长的进化过程中，植物和昆虫相互依存、相互影响，并逐渐形成了一种共生关系。
这种共生进化不仅使植物和昆虫能够相互适应，还为地球生态系统的平衡和多样性做出了重要贡献。
植物通过吸收阳光、水分和二氧化碳进行光合作用，从而制造出自己所需的营养物质。
然而，植物并非孤立地生长，它们需要与其他生物进行交互才能获得更多的优势。
而昆虫则成为了植物最重要的合作伙伴之一。
一方面，昆虫为植物传播花粉，促进了植物的繁殖。
当昆虫从一朵花上采集花粉时，它们会不经意地将一部分花粉带到下一朵花上，从而实现了植物的异花授粉。
这样的共生关系促使了植物的交配方式多样化，增加了植物的遗传变异，有利于物种的演化和适应环境的能力。
另一方面，昆虫也从植物中获得了丰富的食物资源。
植物通过合成各种化学物质来吸引昆虫，例如花朵散发出的香气、叶片上的毛发等。
这些化学物质不仅可以吸引昆虫，还可以引导昆虫在植物体表上行走，帮助昆虫找到适合自己的食物。
昆虫则通过吸食植物的花蜜、果实或叶片来获取能量和营养，满足自身的生存需求。
随着时间的推移，植物和昆虫之间的共生关系逐渐进化出了更加复杂的形式。
一些植物进一步改变了它们的形态和生理特征，以适应特定昆虫的访问和利用。
例如，一些植物的花朵形状和颜色与特定的昆虫形成了互利共生关系。
昆虫通过访问这些花朵获取食物，同时也帮助植物传播花粉。
这种互利共生关系不仅促进了植物的繁殖，还帮助了昆虫的生存和繁衍。
除了花朵形态的进化，植物还通过合成特定的化学物质来吸引昆虫。
一些植物会释放出特定的挥发性物质，吸引特定的昆虫来访问。
这些挥发性物质可以是花香、异味或其他特殊的气味。
昆虫通过这些气味来识别植物，并找到适合自己的食物或产卵的地方。
这种化学信号的共生进化不仅提高了昆虫的定位能力，也为植物吸引了更多的传粉者。
植物与昆虫的共生进化不仅在生物学上具有重要意义，也对人类的生活产生了积极的影响。
协同进化与生物多样性的形成-高一生物课件(人教版2019必修2) (2)
种间互助 不同物种之间
种间斗争Biblioteka 协同进化➢ 生物与无机环境之间的协同进化
环境变化 相互 影响
生物进化
原始大气
最初 无氧
变化
产生氧气 光合生 物出现
有氧
厌氧生物
进化
好氧生物
协同进化
3. 协同进化结果： 通过漫长的协同进化过程，地球上不仅出现了千姿百态的物种，丰富多彩 的基因库，而且形成了多种多样的生态系统，也就是形成了生物的多样性。
第6章 生物的进化
第4节 协同进化 生物多样性的形成
生命观念 初步运用进化与适应观、结构与功能观阐明 协同进化、生物多样性的形成。
科学思维 认同生物进化理论仍然在发展。
社会责任 人和生物和平共处，是一个统一整体，宣传 关爱动物的思想，形成健康意识
协同进化
1. 概念：
不同物种之间、生物与无机环境之间在相互影响中不断进化和发展。
生物进化理论在发展
2. 中性学说 ➢ 内容：大量的基因突变是中性的，自然选择对这些基因突变不起作用，
这些基因突变经过长期积累，导致种群间遗传物质出现较大的差别。 ➢ 争议：更多学者则认为，基因突变并不都是中性的，有些基因突变反
映在个体的性状上，与环境相适应的程度有差异，因此，不能否认自 然选择的作用。 3. 间断平衡说 物种形成并不都是渐变的过程，而是物种长期稳定与迅速形成新种交 替出现的过程，其原因仍在探索中。
彗星兰和长喙天蛾
达尔文曾发现一种兰花长着细长的花距， 其底部储存着花蜜。达尔文推测，这种花的形 成绝不是偶然的，肯定存在这样的昆虫，它们 生有同样细长的吸管似的口器，可以从花距中 吸到花蜜。大约50年以后，研究人员果然发现 了这样的蛾类昆虫。
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• 如番茄和马铃薯, 在其不受损伤时 蛋白酶抑制素含量很低， 当昆虫取食后, 植物体内迅速诱导合成这种物质。
（2）诱导性防御
• 植物是如何感知昆虫的危害并主动地启动诱导防御系统？ • 当昆虫取食时——植物组织细胞被破坏——细胞壁果胶碎片
被水解酶分解为寡聚的半乳糖醛酸片段——激活伤口周围组 织的蛋白酶抑制素基因。与此同时, 内源产生一种“systemin ”的多肽运输于整个植株——激活远离伤口组织的蛋白酶抑制 素基因。从而导致新的大量抑制素mRNA被转录, 并以mRNA 为模板合成抑制素原体。原体经修饰成为蛋白酶抑制素, 贮存 在叶细胞的中央液泡内, 与胞质隔离, 用来阻止昆虫的进一步 侵害。
• 油菜的蜜腺位于花托上,花萼和花瓣把蜜腺围合在花较深的部 位。因此, 只适宜于较长口器的蜜蜂和蝶类取食花蜜。
2.4 化学信息
虫媒植物吸引传粉昆虫，除花的颜色外，花的气味也发挥了 非常重要的作用。
举例：花挥发性化合物对蝴蝶觅食的引诱 • （1）选择合适的挥发性物质： • （2）实验方法：
3
非一对一关系产生原因——宿主转移
• 宿主转移是指一种榕属植物的传粉小蜂在另一榕 属植物上定居, 与原来小蜂种群之间逐渐隔离、分 化, 形成新的物种, 这样在后一榕属植物内即有两 种亲缘关系较远的传粉小蜂共存。
小蜂的转移还可能伴随： • 原有宿主的暂时消失,导致多个传粉小蜂共存于同一种榕树； • 定居小蜂对原有传粉小蜂的排挤,导致两种榕共享传粉小蜂。
• 主要是一些次生性物质，如萜类、酚类、生物碱、单宁、糖 苷等。
• 印楝素，萜类
生物碱，萜类
（1）组成型防御
野生马铃薯，主要天敌为蚜虫，其叶面上有两种绒毛： ①含有挥发性的倍半萜烯和二甲基亚甲基十二碳三烯，蚜虫的
报警信息素，触碰绒毛虫落在叶上，
昆虫和植物协
同进化 1512PPT讲
座
目录
1 协同进化的定义及举例—榕树与榕小蜂 2 虫媒植物吸引昆虫传粉的策略 3 昆虫取食与植物的防御
4 协同进化理论的提出及发展 5 昆虫、植物与人类的关系
1.1 协同进化的定义
• 1964年 Ehrlich 和Raven 根据对粉蝶与其寄主十字花科植物关 系的研究, 首次提出协同进化(coevolution)理论。
绒毛分泌液滴—粘性物质—使蚜虫粘着其上。
（2）诱导性防御
• 是植物最为经济的防御机制, 因为防御物质仅当昆虫取食时才 大量合成。
• 如蛋白酶抑制素，小分子多肽或蛋白质。昆虫消化道内存在 多种蛋白酶，起消化作用。它能与蛋白酶的活性部位或变构 部位结合, 抑制酶的催化活性，消化功能被破坏，生长发育显 著减慢。
• 不断增加的非一对一案例的发现正挑战着榕 与其传粉小蜂在物种水平上高度对应的观点, 也显示出两者间协同进化机制的多元化。
• 榕–传粉小蜂体系既存在严格的协同进化关系, 也存在扩散协同进化模式。
1.5 扩散协同进化与宿主转移
1983年Gilbert等把扩散协同进化（diffuse coevolution）定义为某一或多个 物种的特征受到多个其它物种特征的影响而产生的相互进化现象。自然 界中极少存在一对一协同进化的物种关系,各国学者对协同进化的研究普 遍倾向于扩散协同进化。
2.4 化学信息
（ ） 实 验 结 果
2.4 化学信息
• （4）配制合适的引诱剂，引诱实际效果
3 昆虫取食与植物的防御
• 在昆虫与植物协同进化过程中，它们之间产生了一 种微妙而又复杂的关系——道高一尺，魔高一丈。
3.1 植物对昆虫的化学防御
（1）组成型防御
• 不管昆虫取食与否, 植物体内均保持一定数量的防御物质, 不 因昆虫取食而增加, 但也并非遍株分布、一直不变。
• 榕属，隐头花序，依靠榕小蜂进入花序传粉 传粉榕小蜂，在雌花中产卵，虫瘿，其幼虫 唯一栖息场所和食物来源，典型互利共生体
• Wiebes(1979)通过对榕树及其传粉者的研究 指出, 全世界的榕树约有750种左右,每一种 榕树都专一性地由一种小蜂传粉, 而且每一 种小蜂通常只在其唯一的宿主榕树内生长繁 殖（一对一关系）。
两者关系已发展到一对一、不能互缺的高级阶段，在形态、 生理、行为方面已全面适应。
1.3 两者亲缘关系比较
• 通过榕属及其传粉小蜂的亲缘关系比较发现，当宿主亲缘关 系较近时，对应的传粉小蜂也具有较近的亲缘关系(Ramiraz, 1974; Wiebes, 1979)。
1.4 榕树–传粉小蜂的非一对一关系
• 1980年Janzen给协同进化下了一个严格的定义：一个物种的 个体行为受另一个物种的个体行为影响而产生的两个物种在 进化过程中发生的变化。
• 三个特性：特殊性，相互性，同时性。
1.2 榕树–传粉小蜂共生体系的一对一关系
榕树–传粉小蜂共生体系如此长期稳定存在 与它们间许多高度适应的特征分不开。
• 蛾趋向平置或下坠的花 ,蝶类喜欢 挺起的花
多样性的昆虫与花结构多样性相互选择，互为适应，是对偶 性传粉的又一原因。
2.3 花蜜腺的位置
• 不同植物的蜜腺在花上着生部位不同，与花的其它形态相配 合就与传粉昆虫的类型形成一定的相关性。
• 毛茛的蜜腺外露花瓣基部, 可使蚂蚁、甲虫、 苍蝇、蜜蜂等在取食花蜜时为其传粉。
2 虫媒植物吸引昆虫传粉的策略
2.1 花的颜色 • 大都具有色彩鲜艳的花, 其中以红、黄、白三色最常见。 • 不同类型的传粉昆虫对颜色的辨认能力偏好程度不同，如
蝶类
甲虫
蛾类
蜜蜂
• 在北半球, 植物的花往往是黄、白、紫色或蓝色（蜂类）；
而在靠近热带和亚热带的地方却常为鲜红色（蝶类）。
2.1 花的颜色与昆虫演变相互适应
• 较原始的如木兰属颜色较淡 甲虫类
• 独活属、冬青属等花色浅而无光彩 蝇类
• 蜂类 花的颜色趋于鲜艳（偏黄色和蓝色） • 花的颜色和昆虫的视觉相互选择，互相适应,
导致对偶性传粉的出现。
2.2 花的结构
不同形态的花拥有不同类型的传粉昆虫。 • 如蝇类和蛾 、 蝶类等选择辐射对称的花
• 蜂类选择辐射对称和左右对称的花