北师大生科保护生物学课件lecture3(XXXX)

（3）小种群发生近亲交配的机会较多，而导致种群的 繁殖成功率下降或死亡率上升。
Hardy-Weinberg定律
• 在一个有性生殖的自然种群中，各等位 基因的频率和等位基因的基因型频率在 一代一代的遗传中是 稳定不变的。
• 要满足的条件： 种群大；随机交配；没 有突变发生；没有新基因的加入。
二、 最小可存活种群
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安全象只弓，不拉它就松，要想保安 全，常 把弓弦 绷。20. 12.1708 :00:500 8:00De c-2017 -Dec-2 0
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加强交通建设管理，确保工程建设质 量。08:00:5008 :00:500 8:00Th ursday , December 17, 2020
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红色皇后假说
• 这个假说的基本思想是，一个物种必须不停 的进化以便与周围不断变化的环境步伐一致， 因为其他的物种都在进化之中，这种进化改 变了资源的可利用性和生物之间相互作用的 格局。
四、物种灭绝的原因
• 长期/大面积的物种灭绝：指物种在一个相对较 长的时间内，在一个面积较大的分布区内出现 灭绝的情形。
由全球气候变冷造成的。大片的冰川使 洋流和大气环流变冷，整个地球的温度 下降， 海平面降低。 结果：原先丰富的沿海生物圈被破坏了， 导致了85%的物种灭绝。50%的动物科 灭绝（三叶虫）
第二次生物大灭绝
• 时间：距今3.65亿年前的泥盆纪后期。 • 原因： 地球气候变冷和海洋退却。 • 事件：海洋生物遭受了灭顶之灾。30%
第五次生物大灭绝
• 时间：6500万年前后，白垩纪晚期
• 事件：是地球史上第二大生物大灭绝事 件，约75%--80%的物种灭绝。长期统 治地球的恐龙灭绝了。海洋中的菊石类 也一同消失。
第六次生物大灭绝
• 时间：更新世（1万年前）开始 • 事件：1600年以来，有记录的高等动物
和植物已灭绝724种。 • 原因：人类活动引起的。
（5）生态灭绝(ecologically extinction)
• 当一个种的数量减少到对群落的其他成 员不足以产生影响时，可算作是生态灭 绝。如现在世界上尚存数量极少的虎， 它们对猎物种群的影响已无多大意义。
2. 历史上的六次物种大灭绝事件
第一次生物大灭绝
时间：为距今4.4亿年前的奥陶纪末期。 原因：古生物学家认为这次物种灭绝是
的动物科灭绝（无颌类、盾皮鱼类）
第三次生物大灭绝
• 时间：距今2.5亿年前的二叠纪末期 • 原因：由气候突变、沙漠范围扩大、火山爆发等一系
列原因造成。 • 事件：导致超过95%的地球生物灭绝。其中90%的海
洋生物和70%的陆地脊椎动物灭绝。三叶虫、海蝎以 及重要珊瑚类群全部消失。许多爬行类也灭绝了。
农业撒药
使用杀虫剂后
工厂排放污水
海洋污染
大气污染
酸雨的危害
滇金丝猴的保护
科学家发现，金丝猴属在系
统发育上，正处于旧大陆猴与 猿之间的特殊分类地位，因此 研究金丝猴对于人们认识和了 解人类自身的进化历程有着特 别重要的意义和极高的学术价 值。
目前全世界范围内共发现金 丝猴属有４个现生物种， 即越 南金丝猴、川金丝猴、 黔金丝 猴和滇金丝猴。它们均被列入了 世界濒危动物红色名单。这４种 金丝猴，除越南金丝猴分布在越 南北部外，其余三种均为我国大 陆所特有分布。
Lecture 3 小种群与物种灭绝
主要内容
一、小种群的形成与自然选择 二、最小可存活种群及其估算方法 三、物种灭绝的方式 四、物种灭绝的原因
一、小种群的形成与自然选择
• 1. 小种群（small population)形成的方式 • （1）一些野生动植物种群在某些生态因子的作用下
数量锐减，最终形成了小的种群。
渡渡鸟
土著的头饰
印尼的天堂鸟
山雀
海鸟的卵
北极鸥
引进物种
• 将物种从一个地区人为引种到另一个新 的地区的行为称为“引入” （introduction).
• 将不属于本地区的动植物物种引入到该 地区，往往会造成本地区动植物区系的 破坏和一些特有种的灭绝。
化学污染
• 剧毒农药的使用 • 水域污染 • 大气污染
• （1）非人为因素
• 天体运动 • 地质活动 • 气候变化 • 物种之间的相互作用
• （2）人为因素
• 栖息地的改变： • 过度狩猎 • 引进物种 • 化学污染
–
栖息地的破坏
• 森林的砍伐 • 湿地被围垦 • 农业耕作制度的改变
毁林开荒
毁坏森林
欧美农作区
过度利用
• 世界上有些物种是由于人类过度利用而 灭绝的。著名的例子：旅鸽、渡渡鸟 。
• 意义：这次大灭绝使得占领海洋近3亿年的主要生物 从此衰败并消失，生态系统也获得了一次最彻底的更 新，为恐龙类等爬行类动物的进化铺平了道路。
第四次生物大灭绝
• 时间：距今2亿年前的三叠纪晚期。
• 事件：估计有76%的物种，其中主要是 海洋生物在这次灭绝中消失。爬行类动 物遭遇重创。
• 海平面下降之后又上升，出现了大面积 缺氧的海水。
整科、整目甚至整纲的生物在可以很短的 时间内彻底消失或仅有极少数残存下来。
大规模的集群灭绝有一定的周期性，大约 6200万年就会发生一次。
（3）野外灭绝
• 如果一分类单元一直仅是在人为控 制状况下存活，而野生个体不存在， 就可认为是野外灭绝。
（4）局部性灭绝
• 一个种若在生活过的某栖息地 不再存在，但在其他地方有发 现，则称为局部性灭绝。
• • 短期/小规模的物种灭绝：指生境岛屿（或狭义
的岛屿）形成的时间较短，而其面积相对较小 的物种灭绝方式。许多物种所出现局域性灭绝 （local extinction）多属于这种方式。
物种灭绝的原因
• 物种的灭绝是一个自然过程。在这个过 程中，有一系列因素在起作用，包括： 内因：造成物种灭绝的根本原因 外因：加速物种的灭绝进程
• 即在正常的生态环境条件下，某个生物 类群因不能适应或者来不及适应环境条 件的变化而逐渐衰落，直至全部死亡。 这种灭绝是生物进化过程中物种更替的 一种正常的现象，自生命起源之后就已 存在。
（2）集群灭绝(mass extinction):
在某些地质时期，由于生态环境发生剧烈 的变化而导致的生物大规模灭绝现象。
• 最小可存活种群 Minimum Viable Population
• 指的是一个能够容忍某种程度的环境冲击而继 续存活一段相当长的时间的最小生物种群。其 种群大小为一阈值（threshold），当种群数量 低于这个阈值时，将有灭绝的危险；而当种群 数量高于这个阈值时，则该种群就可 以安全的 存活一段时间。
•
其中Nt ： t年的平均有效种群大小。
•
三、物种灭绝的过程
• 1. 物种的灭绝 是生物进化 的产物
灭绝的概念
• 一般是指生物物种消失的现象。
• 从对物种保护程度的不同认识， 可把灭绝分为以下5个类型
（1）正常灭绝(normal extinction) 或背景灭绝(background extinction)
•
Ne=1/（2 X 1%）=50
• 结果表明，至少Ne=50时，才能使基因变异度的损 失低于1%，也就是10代以后，该种群仍有原种群 90%的遗传基因变异度存在。因此，种群在短时间内 存活不成问题。
最小可存活种群
• 在保护生物学上，Ne=50可代表一般生物短期“最
小可存活种群”的数量。
• 对于长期存活，还应考虑遗传漂变所造成的基因变异 度的损失。根据有关专家推算，长期存活的“有效种 群数量”Ne至少应在500以上。
及朝鲜一带，估计种群数量约有437--506头。
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4、爪哇虎：分布于印尼爪哇，现已绝种。
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5、华南虎：分布于华中地区南部。
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6、巴厘虎：分布于印尼巴厘岛，现已绝种。
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7、苏门答腊虎：分布于印尼苏门答腊，约有400--500头。
•
8、东南亚虎（又称印支虎）：分布于东南亚大陆地区，约
有1,180--1,790头。
滇金丝猴( Rhinopithecus bieti ) , 又名黑白仰鼻猴, 当 地人称为“雪猴”。属灵 长目(Primates) , 猴科 (Cercopithecidae) ,金丝猴 属(Rhinopithecus) 。是我 国特有珍稀濒危灵长类动 物,保护级别Ⅰ级。世界自 然保护联盟( IUCN) 将其 列为世界高度濒危物种。
成果
群众的保护意识明显提高
保护区的投资和建设尚未到位
问题
人与野生动物的资源竞争
Golden eagle
勺兰与肉苁蓉
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树立质量法制观念、提高全员质量意 识。20. 12.1720 .12.17 Thursday , December 17, 2020
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人生得意须尽欢，莫使金樽空对月。0 8:00:50 08:00:5 008:00 12/17/2 020 8:00:50 AM
滇金丝猴（Rhinopithecus）有着重要 的科学研究价值：
1.世界上海拔分布最高的灵长类 (海拔3800～4300m)
2.为数不多的几种完全分布于温带的灵长 类之一
3.国家一类保护动物，我国特有灵长类之一
分布及现状
这一物种全部现存自然种群只有13个
现存种群数量约为1000~1500只
所有现存自然种群几乎均处在相互隔离 状态，呈岛屿分布，群间不可能进行基 因交流。
物种灭绝的内因
• 物种灭绝的内因在于其本身的生物学习性。
• 一般来说，已灭绝物种或濒于灭绝的动物物 种都具有以下几个特点：
• （1）体型较大
• （2）种群密度较低 • （3）出生率低，死亡率高，导致种群负增长。 • （4）扩散能力较差 • （5）食性出现特化，对环境的适应性较差。
物种灭绝的原因—外因
虎 朱鹮 百山祖冷杉
• （2）通过遗传突变，在原来种群的基础上所形成的 一些新的种群
虎的现状
• Panthera trigus
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1、孟加拉虎：分布于印支半岛，数量约3,060--4,735头。
•
2、西亚虎（又称里海虎）：分布于土耳其、亚洲中部及西
部，现已绝种。
•
3、东北虎（又称西伯利亚虎）：分布于中俄边境的黑龙江
几种特例
• （1）当性比不为1:1时（或婚配为多配制时）
• • Ne=4NmNf/(Nm+Nf)
• Nm和Nf分别为参加繁殖的雄性动物个体数和雌性
个体数。
几种特例
• （2）对于存在世代重叠的种群（如昆虫、两
栖类），种群大小在各世代都不相同时，则
有效种群大小为各世代Ne的调和平均数，即：
• 1/Ne=1/t(1/N1+1/N2+…+1/Nt)
分布图
杨士剑等，2005
造成濒危的原因
分布区人口不断增加 栖息地极度破碎
高山牧场不断扩大 基因交流中断
种群增长率衰退
过度盗猎
濒危
保护措施
就地保护 迁地保护 离体保护
自然保护区 人工驯养繁殖 超低温冷藏技术
白马雪wk.baidu.com国家 自然保护区
来源:中国滇金丝猴网
全家福 昆明市
来源:新华社 动物园
种群数量有所增加
2. 自然选择 Natural Selection
稳定性选择(stabilizing selection)
即淘汰少数极端个体的选择。
定向选择 (directional selection 指有利于某一极端性状的选择。
分裂选择 (disruptive selection) 指淘汰中间值而选择极端值的选择。
MVP 的估算方法
• 因为每一代遗传基因的变异度的损失率（ΔF）均与种群大小
有关，即存在如下公式：ΔF=1/（2Ne）
•
其中，遗传基因变异度的损失率ΔF，在这里是1%
•
Ne为有效种群大小（effective population size)，指的是种
群内可以产生子代的个体数目。将ΔF=1%代入上述公式，则：
3.小种群所面临的问题
（1）小种群因受到环境因子（如天灾、疾病、外来物 种的压力等）的冲击而导致种群数量波动甚至灭绝的 机会要高于数量大的种群。
（2）遗传基因，尤其是那些稀少而特殊基因的丧失， 对种群的存活影响可能很大。**有些稀有而特殊的基 因，尽管在种群中出现的频率不高，但可能具有一些 特殊功能。
3.红色皇后假说
• 一些研究者将生命的进化历史比喻为一场持
久的竞赛。在这场竞赛中永远没有胜者，只 有退出比赛的一方——即那些走向绝灭的物 种。这种观点被 Van Valen （1973）归纳为 一个假说，即Red Queen hypothesis
• “It takes all the running you can do to keep in the same place”）。