第二章生物多样性 主要内容 前言 Introduction 2.生物多样性及其起源与研究层次? 3.世界生物多样性现状? 4.中国的生物多样性? 5.遗传多样性 Genetic diversity 6.物种多样性 Species diversity 7.生态系统多样性 Ecosystem diversity 生物多样性 Biodiversity 生物多样性( biodiversity)是描述自然界中生命形式多样性程度的一个内容 广泛的概念 生物多样性指地球上所有生物(动物、植物、微生物等)、它们所包含的基 因以及由这些生物与环境相互作用所构成的自然综合体(生态系统)。 通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分 (1)遗传多样性 1何谓遗传多样性? 蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和( McNeely 等,1990); 种内可种间表现在分子、细胞、个体三个水平的遗传变异度(施立明,1990)
第二章 生物多样性 主要内容 1. 前言 Introduction 2. 生物多样性及其起源与研究层次？ 3. 世界生物多样性现状？ 4. 中国的生物多样性？ 5. 遗传多样性 Genetic diversity 6. 物种多样性 Species diversity 7. 生态系统多样性 Ecosystem diversity 生物多样性 Biodiversity 生物多样性（biodiversity）是描述自然界中生命形式多样性程度的一个内容 广泛的概念。 生物多样性指地球上所有生物（动物、植物、微生物等）、它们所包含的基 因以及由这些生物与环境相互作用所构成的自然综合体（生态系统）。 通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。 (1) 遗传多样性 1 何谓遗传多样性？ 蕴藏在地球上植物、动物和微生物个体基因中的遗传信息的总和（McNeely 等，1990）； 种内可种间表现在分子、细胞、个体三个水平的遗传变异度（施立明，1990）；
遗传多样性是指种内基因的变化,包括同种显著不同的群体间或同一群体内 的遗传变异(世界资源研究所(WRI),1992) 请思考:你更倾向于以上三个定义中哪一个,理由是什么? 2遗传多样性的具体内涵 指生物种内的遗传变异 指种内可遗传的变异; 表现形式是多层次的,可以表现在外部形态上、生理代谢上 3遗传多样性的起源 染色体畸变 基因突变 基因重组; 3.1染色体畸变 染色体数目变异 整倍性变异:染色体数目的变化以染色体组为单位而增减 非整倍性变异:细胞核内染色体是染色体组的完整倍数,而是在二倍体染色 体数目的基础上增减; 染色体结构变异 缺失: 重复 倒位: 易位 3.2基因突变:利用基因突变过程中碱基对变化的实例进行讲解 3.3基因重组:讲解方式同上。 一般重组:同源DNA分子之间的重组 位点专一重组:发生在顺序极少同源的DNA分子间 异常重组:顺序不同源的DNA分子间 4遗传多样性的检测
遗传多样性是指种内基因的变化，包括同种显著不同的群体间或同一群体内 的遗传变异（世界资源研究所（WRI），1992）； 请思考：你更倾向于以上三个定义中哪一个，理由是什么？ 2 遗传多样性的具体内涵 指生物种内的遗传变异； 指种内可遗传的变异； 表现形式是多层次的，可以表现在外部形态上、生理代谢上； 3 遗传多样性的起源 染色体畸变； 基因突变； 基因重组； 3.1 染色体畸变 染色体数目变异 整倍性变异：染色体数目的变化以染色体组为单位而增减； 非整倍性变异：细胞核内染色体是染色体组的完整倍数，而是在二倍体染色 体数目的基础上增减； 染色体结构变异 缺失： 重复： 倒位： 易位： 3.2 基因突变：利用基因突变过程中碱基对变化的实例进行讲解。 3.3 基因重组：讲解方式同上。 一般重组：同源 DNA 分子之间的重组； 位点专一重组：发生在顺序极少同源的 DNA 分子间； 异常重组：顺序不同源的 DNA 分子间。 4 遗传多样性的检测
遗传多样性的检测最初是从形态学开始的 本世纪60年代,酶电泳技术以及循异性组织化学染色法应用于群体遗传和 进化研究,使科学家们从分子水平来客观地提示遗传多样性成为可能,并极大地 推动了该领域的发展(Huby等,1996; Ayala等,1984) 进入80年代,分子生物学和分子克隆技术的发展带来了一系列更为直接的 检测遗传多样性的方法,即直接测定遗传物质本身DNA序列的变异( Hillis 等,1990; Avise,1994)。 5遗传多样性的科研价值及意义 有助于进一步探讨生物进化的历史和适应潜力 有助于推动保护生物学研究 有助于生物资源的保存和利用; 6遗传多样性的科研价值与意义——以箭竹种子保存为例 背景简介:2003年,片口自然保护区海拔2700米以上的团竹与缺苞箭竹开 花枯死,严重影响到大熊猫的食物需求。 问题:开花后箭竹枯死的生物学意义? 如果开花后第二年气候恶劣,如何避免箭竹种子因不能按时发育而出现 种群灭绝? 设想1:通过遗传学方法解析箭竹开花的机制,从而有针对性地避免箭竹开 花(1、周期假说;2、气候假说.) 设想2:利用现有转基因技术,改善箭竹的遗传特性 设想3:将部分箭竹种子保存于种子库,从而保存其遗传基因,在条件成熟 的情况下进行播种。 思考与问答 什么是遗传多样性? 遗传多样性有哪起源? 遗传多样性的检测方法有哪些? 研究遗传多样性的意义何在?
遗传多样性的检测最初是从形态学开始的。 本世纪 60 年代，酶电泳技术以及循异性组织化学染色法应用于群体遗传和 进化研究，使科学家们从分子水平来客观地提示遗传多样性成为可能，并极大地 推动了该领域的发展（Hubby 等，1996；Ayala 等，1984） 进入 80 年代，分子生物学和分子克隆技术的发展带来了一系列更为直接的 检测遗传多样性的方法，即直接测定遗传物质本身——DNA 序列的变异（Hillis 等，1990；Avise，1994）。 5 遗传多样性的科研价值及意义 有助于进一步探讨生物进化的历史和适应潜力； 有助于推动保护生物学研究； 有助于生物资源的保存和利用； 6 遗传多样性的科研价值与意义——以箭竹种子保存为例 背景简介：2003 年，片口自然保护区海拔 2700 米以上的团竹与缺苞箭竹开 花枯死，严重影响到大熊猫的食物需求。 问题：开花后箭竹枯死的生物学意义？ 如果开花后第二年气候恶劣，如何避免箭竹种子因不能按时发育而出现 种群灭绝？ 设想 1：通过遗传学方法解析箭竹开花的机制，从而有针对性地避免箭竹开 花（1、周期假说；2、气候假说……） 设想 2：利用现有转基因技术，改善箭竹的遗传特性； 设想 3：将部分箭竹种子保存于种子库，从而保存其遗传基因，在条件成熟 的情况下进行播种。 思考与问答 什么是遗传多样性？ 遗传多样性有哪起源？ 遗传多样性的检测方法有哪些？ 研究遗传多样性的意义何在？
(2)物种多样性 物种多样性( Species diversity):是生物多样性在物种水平上表现形式,是 指一定区域内的物种的多样性化及其变化,包括一定区域内生物的(1)状况(如 受威胁和特有性等)、(2)形成、(3)演化、(4)分布格局及其(5)维持机制等。 区域物种多样性( Regional diversity)、生态物种多样性( Ecological diversity)。 在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时,最常用的指标是区域物种多 样性。区域物种多样性的测量有以下三个指标 ①物种总数,即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目 ②物种密度,指单位面积内的特定类群的物种数目 ③特有种比例,指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比 全球物种多样性概况 物种数目:全世界大约有1300万至1400万个物种,但科学描述过的仅有约 175万种。 全球生物多样性最丰富的国家 全球生物多样性热点地区 全球特有物种最丰富的10个国家 物种多样性在全球的分布格局 时间格局 纬度格局 海拔格局 物种多样性的时间格局 物种多样性的纬度梯度格局 物种多样性的海拔梯度格局
（2） 物种多样性 物种多样性（Species diversity）：是生物多样性在物种水平上表现形式，是 指一定区域内的物种的多样性化及其变化，包括一定区域内生物的(1)状况（如 受威胁和特有性等）、(2)形成、(3)演化、(4)分布格局及其(5)维持机制等。 区域物种多样性（Regional diversity）、生态物种多样性（Ecological diversity）。 在阐述一个国家或地区生物多样性丰富程度时，最常用的指标是区域物种多 样性。区域物种多样性的测量有以下三个指标 ①物种总数，即特定区域内所拥有的特定类群的物种数目 ； ②物种密度，指单位面积内的特定类群的物种数目； ③特有种比例，指在一定区域内某个特定类群特有种占该地区物种总数的比 例。 全球物种多样性概况 物种数目：全世界大约有 1300 万至 1400 万个物种，但科学描述过的仅有约 175 万种。 全球生物多样性最丰富的国家 全球生物多样性热点地区 全球特有物种最丰富的 10 个国家 物种多样性在全球的分布格局 时间格局 纬度格局 海拔格局 物种多样性的时间格局 物种多样性的纬度梯度格局 物种多样性的海拔梯度格局
物种多样性空间格局形成的原因 气候:适宜的气候允许较多的物种生存 气候变率:稳定的气候为物种分化创造了条件; 生境异质性:物理因子或生物因子的复杂性孕育了较多的生态位; 历史因素:进化时间越短,形成新物种越多; 能量:物种丰富性由每个物种所分配到的能量所决定 竞争:竞争有利于减小生态位宽度:竞争排斥减小物种数目 干扰:中等干扰减缓了竞争排斥; 捕食:捕食减缓了竞争排斥。 我国的物种多样性现状 我国特有物种现状 思考与问答 什么是物种多样性,它包括几个层次? 物种多样性在全球的分布格局如何?这些分布格局受哪些因素的影响? (3)生态系统多样性 生态系统的定义 生态系统是生物群落与其环境形成的生态复合体,是生命系统中重要的组织 层次,是自然界的基本单位。 生态系统的分类 1、按系统与外部环境联系程度分: 隔离系统( isolated system) 封闭系统( closed system) 开放系统( opened system) 2、按人类影响程度分: 自然生态系统
物种多样性空间格局形成的原因 气候：适宜的气候允许较多的物种生存； 气候变率：稳定的气候为物种分化创造了条件； 生境异质性：物理因子或生物因子的复杂性孕育了较多的生态位； 历史因素：进化时间越短，形成新物种越多； 能量：物种丰富性由每个物种所分配到的能量所决定； 竞争：竞争有利于减小生态位宽度；竞争排斥减小物种数目； 干扰：中等干扰减缓了竞争排斥； 捕食：捕食减缓了竞争排斥。 我国的物种多样性现状 我国特有物种现状 思考与问答 什么是物种多样性，它包括几个层次？ 物种多样性在全球的分布格局如何？这些分布格局受哪些因素的影响？ （3） 生态系统多样性 生态系统的定义 生态系统是生物群落与其环境形成的生态复合体，是生命系统中重要的组织 层次，是自然界的基本单位。 生态系统的分类 1、按系统与外部环境联系程度分： 隔离系统（isolated system） 封闭系统（closed system） 开放系统（opened system） 2、按人类影响程度分： 自然生态系统