协同进化昆虫与植物PPT课件
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昆虫和植物协同进化专题培训课件
• 142种已研究的雌雄同株榕树中，有45种存在多种传粉小蜂 (Cook & Segar, 2010), 甚至在一株F. natalensis上就记录到4种 传粉小蜂，其中3种成功地为榕树传粉(Compton et al., 2009)。 非洲15%的榕属植物存在共享传粉小蜂的现象(Rasplus, 1996)。
• 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。
• 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。
环境生态学 第二章 生物与环境PPT课件
1昆虫与植物间的协同进化2大型草食动物与植物的协同进化3互惠共生物种间的协同进化4协同适应系统二生物多样性一生物多样性的概念p35二生物多样性的四个水平遗传多样性物种多样性生态系统多样性景观多样性当二次电子数最少为一个时可代替初始电子的作用继续不断从阴极发出电子形成不依赖外界因素的初始电子从而产生自持放电
• 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
13
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。
• 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
13
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。
植物与昆虫的相互作用与共同进化
植物与昆虫的相互作用与共同进化相互作用与共同进化是生物界中普遍存在的现象，而在植物和昆虫之间的相互关系尤为显著。
植物和昆虫之间的相互作用可以是互利共生的，也可以是捕食与被捕食的关系。
这种特殊而复杂的互动关系推动了双方的共同进化，在长时间的演化过程中，植物和昆虫相互适应，形成了多样性且精密的关系链。
植物与昆虫的共生关系可以是互利共生。
许多植物依赖昆虫传粉以完成繁殖过程，而昆虫则从植物中获取花蜜等营养物质。
这种共生关系在进化过程中越发紧密，植物逐渐形成了特化的花朵结构和花香来吸引昆虫，而昆虫的触角、嗅觉等感知器官也随之演化出了更精确的识别和定位能力。
因此，植物与昆虫的共生关系不仅在生态学上有重要意义，也在演化生物学领域具有很高的研究价值。
除了互利共生的关系，植物和昆虫之间还存在着捕食和被捕食的关系。
植食性昆虫依赖于植物作为食物来源，并逐渐演化出了适应各种植物防御机制的能力，例如各种口器和消化系统的特化。
而植物则通过产生毒素、刺激性物质或者通过孢子等方式来抵抗昆虫的捕食。
这种被捕食的关系促使植物和昆虫在演化过程中相互适应，不断进行着致命捕食和逃逸技巧的博弈。
在植物与昆虫相互作用的过程中，共同进化扮演着重要的角色。
共同进化是指两个或多个物种因彼此的相互作用而相互影响，进而导致彼此同时演化的过程。
植物和昆虫的相互作用和共同进化不仅在形态上得到了体现，也表现在基因层面的改变上。
例如，一些植物通过产生特定化学物质来吸引天敌与植食性昆虫的天敌，从而保护自身免受昆虫损害。
而昆虫则通过适应这些植物的防御机制来提高生存能力。
这种相互适应和研究是共同进化理论中的关键内容。
总之，植物与昆虫之间的相互作用与共同进化是生物界中一种普遍现象，具有重要的生态学和演化生物学意义。
通过互利共生和捕食被捕食关系，植物和昆虫逐渐形成了多样性且精密的互动网络。
在长时间的博弈和适应过程中，双方相互影响、相互塑造，不断达到动态平衡。
而共同进化理论为我们解释了这种复杂关系的形成和演化过程，也为生物多样性的维持和守恒提供了理论指导。
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。
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。
浅谈动植物协同进化ppt实用资料
（2）有关植物次生物质对植食性哺乳动物的营养和 生理生态效应的研究还所知甚少，应该重视植物次 生物质对植物防御和觅食理论的构建和发展。
（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。
（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。
生物人教版(2019)必修2 6.4协同进化与生物多样性的形成(共45张ppt)
长喙天蛾
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。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
彗星兰和长喙天蛾
兰花的生殖离不开传粉昆虫，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.基于早期地球的特殊环境推测，地球上最早出现的生物是（C ） A.单细胞生物，进行有氧呼吸 B.多细胞生物，进行有氧呼吸 C.单细胞生物，进行无氧呼吸 D.多细胞生物，进行无氧呼吸
二、拓展应用
1.用一位学者的话说，协同进化就是“生态的舞台，进化的表 演”(The ecological theater andevolutionary play)。根据本 节所学内容，谈谈你对这句话的理解。
假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论 来解释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学 就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基 本观点和方法的指导和统领。
3.我国在修建青藏铁路时，不惜耗资修建了许多高架桥和涵洞。 这对保护生物多样性有什么意义?这种做法适合在其他地区推 广吗?请综合运用本章各节所学知识，从基因、物种和生态系 统三个方面来论证。感兴趣的话，你还可以从经济和社会等角 度提出自己的看法。
种群 进化单位 现 核心理论 自然选择学说
全部基因
基因库
代
生 物种形成的标志 物
生殖隔离
突变、基因重组 自然选择
？导致
进 化
种群基因 频率改变
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。
1. 达尔文作出上述推测的理由是什么？
彗星兰和长喙天蛾
兰花的生殖离不开传粉昆虫，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.基于早期地球的特殊环境推测，地球上最早出现的生物是（C ） A.单细胞生物，进行有氧呼吸 B.多细胞生物，进行有氧呼吸 C.单细胞生物，进行无氧呼吸 D.多细胞生物，进行无氧呼吸
二、拓展应用
1.用一位学者的话说，协同进化就是“生态的舞台，进化的表 演”(The ecological theater andevolutionary play)。根据本 节所学内容，谈谈你对这句话的理解。
假如那样，生物界纷繁复杂的现象就很难用统一的观点和理论 来解释，作为生物学基本观点之一的进化观点将难以建立，生物学 就不可能形成现在这样一个科学的框架体系，学习生物学将缺少基 本观点和方法的指导和统领。
3.我国在修建青藏铁路时，不惜耗资修建了许多高架桥和涵洞。 这对保护生物多样性有什么意义?这种做法适合在其他地区推 广吗?请综合运用本章各节所学知识，从基因、物种和生态系 统三个方面来论证。感兴趣的话，你还可以从经济和社会等角 度提出自己的看法。
种群 进化单位 现 核心理论 自然选择学说
全部基因
基因库
代
生 物种形成的标志 物
生殖隔离
突变、基因重组 自然选择
？导致
进 化
种群基因 频率改变
【高中生物】协同进化与生物多样性的形成课件 2022-2023学年高一下学期生物人教版必修2
生物进化理论在发展
内容
自然选择学说为核心的现代生物进化理论 适应是自然选择的结果； 种群是生物进化的基本单位； 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； 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； 生物多样性是协同进化的结果。
研究生物进化 最直接、最重 要的证据：化 石
前寒武纪
30多亿~5.4亿年 前(前寒武纪)，地 球上的主要生物是 海洋中种群不多的 细菌(包括蓝细菌)。 都是原核生物，只 有生产者和分解者 (两极生态系统)。
前寒武纪
30多亿~5.4亿年前 (前寒武纪)，真核 生物出现后，有性 生殖出现一实现了 基因重组，增强了 生物变异的多祥性, 进化速度加快,多 细胞植物和动物的 种类不断增多。
生物多样性的形成
类型
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。
物种多样性：地球上生物物种的多样性。
生态系统多样性：生物圈中生态环境、生物群落和生态过程的多样性。
生物多样性形成的进化历程
长期自然选择、协同进化
地球形成
46亿年前
生命起源
发 现 35 多 亿 年 前 (最早)的生物化 石 —— 古 细 菌 化 石。生命起源。
环境 变化
无氧环境
光合生物
有氧环境
生物 进化
厌氧生物
进化
好氧生物
协同进化发生在什么之间？ 生物与无机环境之间
协同进化
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。
类型
种间互助：昆虫传粉的专门化、鳄鱼和牙签鸟等 不同物种之间
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17
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
13
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。
14
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。
7
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).
体型过大或过小的 蜜蜂种类都不适合 兰花的形状, 因而不 能触及其生殖器官。
兰花
16
更耐人寻味的是, 不同种类的兰花能分泌 不同类型的香气, 而不同种类的蜜蜂则选 择不同的芳香型。 因此, 生活在同一区域 的兰花便能各自吸引与其相对应的蜜蜂来 为自己传粉。
通俗地说, 花的美丽和芬 芳不是为了妆扮大自然, 而是给自己做广告。
这种现象是长期演化中形成的授粉适应 性。
18
有的植物叶片上密生绒毛，在密生毛茸的茎叶上 取食的蚜虫, 其下唇较长, 使口针能接触叶面, 便于刺入植物组织的筛管中吸食;
为了防御蚜虫，有的植物进化出防御策略，例如 有的植物在茎叶表面分泌出大量粘液，使蚜虫无 法行走。
3
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 。
他们认为, 种子植物通过偶然的遗传突变与 基因重组, 产生一系列的次生物质, 使植 物不为昆虫所嗜食, 因此进入新的适应域; 相应地, 昆虫种群通过基因突变或基因重 组, 产生新的适应性而进入新的适应域, 并开始种系分化;成对的交互作用的结果造 成昆虫食性的专一化、形成动植物生态关 系多样性。
1983年Gilbert等把扩散的协同进化定义为 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。
8
榕树及其传粉者为协同进化的研究提供了 丰富的试验材料。
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。
可能伴随原有宿主的暂时消 失, 或定居小蜂对原有传粉 小蜂的排挤, 前者仍导
致多个传粉小蜂共存于同 一种榕, 而后者导致两种榕
共享传粉小蜂的现象。
11
原因之二——亲缘关系
通过榕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(Wiebes, 1963, 1979; Ramiraz, 1974)。
昆虫与植物协同进化
2011 4 18
1
整体概述
概述一
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概述二
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概述三
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2
“无论向哪里看去，我们发现的都是演化” ——普里高京。
比利时物理学家，他把热力学第二定律扩展到研 究非平衡态热力学现象，用于处理远离平衡态的 非线性不可逆过程，提出了著名的"耗散结构"理论， 这是热力学理论发展史上的一个重要里程碑，因 而荣获1977年诺贝尔化学奖。
4
协同进化理论强调植物次生物质在植食性 昆虫与植物相互关系中的重要性
橙粉蝶
十字花科油菜
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定义
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。
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它包括三个特性：
特殊性： 一个物种各方面特征的进化是由 另一个物种引起的。
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在热带雨林中, 有很多兰花完全依赖某一类蜜蜂 传粉。其实兰花不分泌花蜜, 但可以从花瓣的分 泌细胞中释放香气, 雄性蜜蜂喜欢停落在分泌区 “ 沐浴”香气, 并带回自己的巢室中储存起来甚 至让其发生化学反应, 从而促使自己的触角腺分 泌能吸引雌性的激素。颇为有趣的是, 这些兰花 对传粉动物的要求极其细致，
的实例，如非洲15%的 榕属植物存在共享传粉 小蜂的现象(Rasplus, 1996)。
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原因之一——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。小蜂的转移事件还
两者的互惠共生是协 同进化系统中最为特 化的一类。
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榕树–传粉小蜂的非一对一关系
首例传粉小蜂真实共存的实例报道于1985年。 据统计, 在非洲同一种榕属植物内两种或多 种传粉小蜂共存的比例占榕属植物的17%, 澳 洲有13%(Rasplus, 1996); 同时也不乏多种 榕属植物共享同一传粉小蜂
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).
体型过大或过小的 蜜蜂种类都不适合 兰花的形状, 因而不 能触及其生殖器官。
兰花
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更耐人寻味的是, 不同种类的兰花能分泌 不同类型的香气, 而不同种类的蜜蜂则选 择不同的芳香型。 因此, 生活在同一区域 的兰花便能各自吸引与其相对应的蜜蜂来 为自己传粉。
通俗地说, 花的美丽和芬 芳不是为了妆扮大自然, 而是给自己做广告。
这种现象是长期演化中形成的授粉适应 性。
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有的植物叶片上密生绒毛，在密生毛茸的茎叶上 取食的蚜虫, 其下唇较长, 使口针能接触叶面, 便于刺入植物组织的筛管中吸食;
为了防御蚜虫，有的植物进化出防御策略，例如 有的植物在茎叶表面分泌出大量粘液，使蚜虫无 法行走。
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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 。
他们认为, 种子植物通过偶然的遗传突变与 基因重组, 产生一系列的次生物质, 使植 物不为昆虫所嗜食, 因此进入新的适应域; 相应地, 昆虫种群通过基因突变或基因重 组, 产生新的适应性而进入新的适应域, 并开始种系分化;成对的交互作用的结果造 成昆虫食性的专一化、形成动植物生态关 系多样性。
1983年Gilbert等把扩散的协同进化定义为 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。
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榕树及其传粉者为协同进化的研究提供了 丰富的试验材料。
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。
可能伴随原有宿主的暂时消 失, 或定居小蜂对原有传粉 小蜂的排挤, 前者仍导
致多个传粉小蜂共存于同 一种榕, 而后者导致两种榕
共享传粉小蜂的现象。
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原因之二——亲缘关系
通过榕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(Wiebes, 1963, 1979; Ramiraz, 1974)。
昆虫与植物协同进化
2011 4 18
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“无论向哪里看去，我们发现的都是演化” ——普里高京。
比利时物理学家，他把热力学第二定律扩展到研 究非平衡态热力学现象，用于处理远离平衡态的 非线性不可逆过程，提出了著名的"耗散结构"理论， 这是热力学理论发展史上的一个重要里程碑，因 而荣获1977年诺贝尔化学奖。
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协同进化理论强调植物次生物质在植食性 昆虫与植物相互关系中的重要性
橙粉蝶
十字花科油菜
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定义
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。
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它包括三个特性：
特殊性： 一个物种各方面特征的进化是由 另一个物种引起的。
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在热带雨林中, 有很多兰花完全依赖某一类蜜蜂 传粉。其实兰花不分泌花蜜, 但可以从花瓣的分 泌细胞中释放香气, 雄性蜜蜂喜欢停落在分泌区 “ 沐浴”香气, 并带回自己的巢室中储存起来甚 至让其发生化学反应, 从而促使自己的触角腺分 泌能吸引雌性的激素。颇为有趣的是, 这些兰花 对传粉动物的要求极其细致，
的实例，如非洲15%的 榕属植物存在共享传粉 小蜂的现象(Rasplus, 1996)。
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原因之一——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。小蜂的转移事件还
两者的互惠共生是协 同进化系统中最为特 化的一类。
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榕树–传粉小蜂的非一对一关系
首例传粉小蜂真实共存的实例报道于1985年。 据统计, 在非洲同一种榕属植物内两种或多 种传粉小蜂共存的比例占榕属植物的17%, 澳 洲有13%(Rasplus, 1996); 同时也不乏多种 榕属植物共享同一传粉小蜂