第三章种群生态学2
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瓶颈效应（bottle neck effect）
种群数量变化的低值期形成类似瓶颈的 作用，导致基因频率的变化。
种群的命运经过瓶颈作用之后可能有不同的 表现
种群灭绝 种群复苏
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自然选择
1 自然选择模型 3 两种进化动力的比较 4 自然选择类型 5 渐变群
18
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2.物种的遗传变异与选择
2.1 一些基本概念 2.2.自然选择与遗传漂变 2.3.自然选择类型
10
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2.1 一些基本概念
返回
基本概念：基因、基因库、等位基因、 纯合、杂合、显形、隐性、基因频率、 基因型频率、哈—温定律
这些概念是重要的，应该在遗传学中已 经学习过了，所以此处从略
哈代—温伯格定律
A频1率基为因q初0=产1生-p，0，p0=.0001, 则A2基因
W11=m11×l11, 即A1A1基因型个体的适合 度；
m11, l11为A1A1基因型个体的生育率和存活 率；
变化如下：
21
种群增长因子
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2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
0
20
40
60
80
100
奠基者效应（founder effect） 瓶颈效应（bottle neck effect）
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奠基者效应（founder effect）
小种群可能与来源的大种群有不同的基 因频率，这取决于最初形成种群时从大 种群所携带出来的基因频率。 哺乳类由小部分爬行类脱离沼泽所进化 形成一般认为是奠基者效应与地理隔离 作用的结果。
4
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§2. 物种形成与进化
返回
1. 物种的概念 2. 物种的遗传变异与选择 3. 物种形成 4. 生活史对策
5
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1.物种的概念
物种 species 林奈Carolus Linnaeus(1707-1778) 达尔文Charles Darwin(1808-1882) 现代观点
形态学特征 生态学特征 遗传学特征 进化特征
种群生态学2
基础生态学 湖北师范学院生物学系
李今
1
种群生态学
结束
§1. 种群特征及种群动态 §2. 物种形成与变化 §3. 种内关系 §4. 种间关系
2
返回
§1. 种群特征及种群动态
見种群生态学1
3
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§2. 物种形成与进化
返回
种群遗传学是种群生态学的一个重要范 围。
种群中个体在理论上是可以随机配育的， 因而必然表现出生物的遗传与进化的特 征。
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Mayr关于物种的定义
Fra Baidu bibliotek返回
物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他生 殖单元隔离），它在自然界中占有一定的生境 位置。
生物种在自然界是真实存在的，是由生物、生态学、 行为等特征相互认同的一群形态相似的个体
遗传学特征：生殖隔离 形态学特征：相对稳定的形态特征 生态学特征：在生态系统中占据一定的生态位 进化特征：生物的可变化、进化特征
自然选择
自然选择作用：
自然选择作用于个体，从而影响种群的基因频率 对基因频率作用的选择表现在2个方面：
能够生存的个体 能够 留下较多后代的个体
显然，对于小种群，自然选择在物种进化上 （乃至物种形成上）的作用是十分明显的。
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自然选择模型
1 适合度W：表示具有某种基因型的个 体的存活率与其生育能力之乘积。 2 模型：
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物种遗传多样性的一般状况和假说下屏
研究结果（一般状况）
热带物种具有更多的遗传多样性 广生境物种比狭生境物种有更多的遗传多样性 爬行类比鸟类和兽类有更多的遗传多样性
11
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哈-温定律Hardy-Weinberg law
哈-温定律：在大的随机交配的种群中，在没有选
择、突变以及迁移的情况下，种群基因的相对频率保 持恒定。
条件：
1.种群无限大；2.随机交配；3.无干扰因素 （突变、选择、迁移、漂移等）；
结论：
基因频率平衡（各代不变） 基因型频率不变
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世代
A1基因频率
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
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40
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世代
A1A1纯合个体具最高适合度的假设条件下， 种群中A1基因频率和种群指数增长因子随世代的变化22
隐
预测值
性
基
因
频
率
观察值
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 世代
果蝇试验种群的进化。隐形致死基因随时代而逐渐减少
Nt+1=（pt2w11+2ptqtw12+qt2w22）Nt pt+1=（（ptw11+ptw12）pt）/
（pt2w11+2ptqtw12+qt2w22）
3 预测方法：
假设：纯合个体的A1A1适合度最高，A2A2 适合度最低，杂合个体A1A2适合度居中；
20
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预测方法 a
下屏
设：W11=2, W12=1.75, W22=1.5 设：初始种群＝1000,
13
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2.2. 自然选择与遗传漂变
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2.2.1遗传漂变
奠基者效应（founder effect） 瓶颈效应 迁移活动 非随机交配
2.2.2自然选择
渐变群 生态型
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遗传漂变（genetic drift） 下屏
概念：在小种群中，基因频率可因随机 因素而变化（非选择作用）即遗传漂变。 种群大小：大种群随机交配遵循哈温定 律 小种群：
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两种进化动力的比较
最重要的进化动力来自自然选择和遗传漂变 1 自然选择强度取决于适合度（W）
以相对适合度最大差值为选择系数表示这一强度
2 遗传漂变强度取决于种群大小 （population size）;
强度用种群大小倒数表示
3 比较：以相差10倍以上忽略其一。 4 物种的一般状况
基因频率的改变
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根据哈-温定律，显然影响基因频率变化的 因素如下：
① 突变（略） ② 遗传漂变（genetic drift）
种群大小的作用 奠基者效应（founder effect） 瓶颈效应（bottle neck effect）
③ 自然选择 ④ 迁移活动 ⑤ 非随机交配
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林奈物种观点
下屏
物种是形态相似个体组成，同种个体可 自由交配，并产生可育后代。
特点：形态
问题：物种并不是一成不变的。此外， 物种是与其他物种存在着亲缘关系的。
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达尔文观点
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将亲缘关系密切的一群个体统称为物种
特点：物种的可变性
问题：物种是客观存在的，并不是人可 以随意划分的。物种间的亲缘关系不应 过分强调而忽略不同物种间的明显的差 异。
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瓶颈效应（bottle neck effect）
种群数量变化的低值期形成类似瓶颈的 作用，导致基因频率的变化。
种群的命运经过瓶颈作用之后可能有不同的 表现
种群灭绝 种群复苏
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自然选择
1 自然选择模型 3 两种进化动力的比较 4 自然选择类型 5 渐变群
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2.物种的遗传变异与选择
2.1 一些基本概念 2.2.自然选择与遗传漂变 2.3.自然选择类型
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2.1 一些基本概念
返回
基本概念：基因、基因库、等位基因、 纯合、杂合、显形、隐性、基因频率、 基因型频率、哈—温定律
这些概念是重要的，应该在遗传学中已 经学习过了，所以此处从略
哈代—温伯格定律
A频1率基为因q初0=产1生-p，0，p0=.0001, 则A2基因
W11=m11×l11, 即A1A1基因型个体的适合 度；
m11, l11为A1A1基因型个体的生育率和存活 率；
变化如下：
21
种群增长因子
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2.0 1.9 1.8 1.7 1.6 1.5 1.4
0
20
40
60
80
100
奠基者效应（founder effect） 瓶颈效应（bottle neck effect）
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奠基者效应（founder effect）
小种群可能与来源的大种群有不同的基 因频率，这取决于最初形成种群时从大 种群所携带出来的基因频率。 哺乳类由小部分爬行类脱离沼泽所进化 形成一般认为是奠基者效应与地理隔离 作用的结果。
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§2. 物种形成与进化
返回
1. 物种的概念 2. 物种的遗传变异与选择 3. 物种形成 4. 生活史对策
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1.物种的概念
物种 species 林奈Carolus Linnaeus(1707-1778) 达尔文Charles Darwin(1808-1882) 现代观点
形态学特征 生态学特征 遗传学特征 进化特征
种群生态学2
基础生态学 湖北师范学院生物学系
李今
1
种群生态学
结束
§1. 种群特征及种群动态 §2. 物种形成与变化 §3. 种内关系 §4. 种间关系
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§1. 种群特征及种群动态
見种群生态学1
3
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§2. 物种形成与进化
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种群遗传学是种群生态学的一个重要范 围。
种群中个体在理论上是可以随机配育的， 因而必然表现出生物的遗传与进化的特 征。
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Mayr关于物种的定义
Fra Baidu bibliotek返回
物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他生 殖单元隔离），它在自然界中占有一定的生境 位置。
生物种在自然界是真实存在的，是由生物、生态学、 行为等特征相互认同的一群形态相似的个体
遗传学特征：生殖隔离 形态学特征：相对稳定的形态特征 生态学特征：在生态系统中占据一定的生态位 进化特征：生物的可变化、进化特征
自然选择
自然选择作用：
自然选择作用于个体，从而影响种群的基因频率 对基因频率作用的选择表现在2个方面：
能够生存的个体 能够 留下较多后代的个体
显然，对于小种群，自然选择在物种进化上 （乃至物种形成上）的作用是十分明显的。
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自然选择模型
1 适合度W：表示具有某种基因型的个 体的存活率与其生育能力之乘积。 2 模型：
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物种遗传多样性的一般状况和假说下屏
研究结果（一般状况）
热带物种具有更多的遗传多样性 广生境物种比狭生境物种有更多的遗传多样性 爬行类比鸟类和兽类有更多的遗传多样性
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哈-温定律Hardy-Weinberg law
哈-温定律：在大的随机交配的种群中，在没有选
择、突变以及迁移的情况下，种群基因的相对频率保 持恒定。
条件：
1.种群无限大；2.随机交配；3.无干扰因素 （突变、选择、迁移、漂移等）；
结论：
基因频率平衡（各代不变） 基因型频率不变
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世代
A1基因频率
1.0
0.9
0.8
0.7
0.6
0.5
0.4
0.3
0.2
0.1
0
0
20
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60
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100
世代
A1A1纯合个体具最高适合度的假设条件下， 种群中A1基因频率和种群指数增长因子随世代的变化22
隐
预测值
性
基
因
频
率
观察值
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0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 世代
果蝇试验种群的进化。隐形致死基因随时代而逐渐减少
Nt+1=（pt2w11+2ptqtw12+qt2w22）Nt pt+1=（（ptw11+ptw12）pt）/
（pt2w11+2ptqtw12+qt2w22）
3 预测方法：
假设：纯合个体的A1A1适合度最高，A2A2 适合度最低，杂合个体A1A2适合度居中；
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预测方法 a
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设：W11=2, W12=1.75, W22=1.5 设：初始种群＝1000,
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2.2. 自然选择与遗传漂变
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2.2.1遗传漂变
奠基者效应（founder effect） 瓶颈效应 迁移活动 非随机交配
2.2.2自然选择
渐变群 生态型
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遗传漂变（genetic drift） 下屏
概念：在小种群中，基因频率可因随机 因素而变化（非选择作用）即遗传漂变。 种群大小：大种群随机交配遵循哈温定 律 小种群：
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两种进化动力的比较
最重要的进化动力来自自然选择和遗传漂变 1 自然选择强度取决于适合度（W）
以相对适合度最大差值为选择系数表示这一强度
2 遗传漂变强度取决于种群大小 （population size）;
强度用种群大小倒数表示
3 比较：以相差10倍以上忽略其一。 4 物种的一般状况
基因频率的改变
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根据哈-温定律，显然影响基因频率变化的 因素如下：
① 突变（略） ② 遗传漂变（genetic drift）
种群大小的作用 奠基者效应（founder effect） 瓶颈效应（bottle neck effect）
③ 自然选择 ④ 迁移活动 ⑤ 非随机交配
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林奈物种观点
下屏
物种是形态相似个体组成，同种个体可 自由交配，并产生可育后代。
特点：形态
问题：物种并不是一成不变的。此外， 物种是与其他物种存在着亲缘关系的。
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达尔文观点
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将亲缘关系密切的一群个体统称为物种
特点：物种的可变性
问题：物种是客观存在的，并不是人可 以随意划分的。物种间的亲缘关系不应 过分强调而忽略不同物种间的明显的差 异。