第2章海洋环境与海洋生物类群(海洋环境生态学).ppt

第二章海洋生物与环境第一节地球上的生物第二节海洋环境与海洋生物类群第三节主要海洋环境因子的生态作用第四节生态因子作用的一般规律第一节地球上的生物一、生命的产生与进化二、生物多样性三、地球自我调节理论- Gaia hypothesis 一、生命的产生与进化 1. 生命的起源(1)化学进化阶段?地球表面在生命出现之前(大约在 35亿年前),大气主要由水蒸气、 CO 2、H 2S、N 2、 CH 4、 NH 3及H 2组成,属于还原性大气,大气层薄、缺少 O 2、不存在臭氧层,当时不仅紫外线强烈、而且昼夜温差和季节温差都很大。?在太阳的辐射作用下, 无机环境发生高温骤变,大气中产生了很多有机分子以及小分子氨基酸、核苷酸这类原始生命结构中的复杂有机分子。(2)生物学进化阶段?在大气中形成的这些有机物质积累在海洋中,那时候既没有生物的消耗,也没有氧气的分解,尤其在海洋中层也不会被紫外线破坏。?随着时间的推移, 简单的有机物愈积愈多,有的形成了复杂的化合物,在太阳紫外线辐射作用下,化合物越来越复杂, 原始的生命在原始海洋中得到了发生和发展,逐渐演化产生了光合生物。(这一过程几乎进行了 20亿年。南非斯瓦茨兰的前寒武纪中期岩石中得到最早的光合细菌和蓝绿藻的化石,证明 30亿年前已形成光合生物) ?具有叶绿体的生物在原始海洋中逐渐繁殖、蔓延, CO 2逐渐被消耗、分子氧逐渐增多,此时还原性大气逐渐演化为氧化性大气,臭氧层也逐渐形成,后来,生命的演化又从水生到陆生。一、生命的产生与进化一、生命的产生与进化 2. 生物种的概念(1)物种的概念?早在 17 世纪, Ray 在其《植物史》一书中把种定义为“形态相似的个体之集合”,并认为种具有通过繁殖而永远延续的特点。 1753 年,瑞典植物学家 Linna 出版了《植物种志》,继承了 Ray 的观点,并创立了种的双命名法。?美国现代生物学家 Mayr (1963 ) 从种群遗传学的角度把种定义为“能实际地或潜在地彼此杂交地种群地集合构成一个种”, 而“种群是某一地区具有实际或潜在杂交能力地个体地集群”。?物种是客观存在地实体,不同物种之间存在明显地形态上的不连续性及不同形式的生殖隔离。物种是由内在因素联系起来的个体的集合,是自然界中的一个基本进化单位和功能单位。一、生命的产生与进化(2)种的性状分为基因型与表型。?基因型是种的遗传本质,即生物性状表现所必须具备的内在因素; ?表型为与环境结合后实际表现出的可见性状。一个物种的性状随环境条件而改变的程度称为该种的可塑性。一、生命的产生与进化 3. 生物的协同进化(1)生物的进化生物不断的适应新环境,在环境中不是一成不变的,而是在进化中生存,但这种进化不是通过自身来实现,而是通过自然选择。生物世代中产生遗传变异,出现各种不同特征的生物体,自然选择决定哪些生存,哪些被淘汰。一、生命的产生与进化(2)生物的协同进化指一个物种的进化引起另一物种发生变化,而这些变化反过来又引起相关物种的进一步变化,如此形成了种间相互适应、相互作用的共同的协同适应系统。?协同进化不仅存在于一对物种之间(如竞争物种之间、捕食者- 被食者之间、寄生物- 宿主之间及互利共生物种之间等),而且也存在于同一群落的所有成员之间,并导致群落和生态系统的进化。一、生命的产生与进化(2)生物的协同进化?捕食者和被食者间的协同进化: 导致捕食者狩猎能力(如增加奔跑速度,锐利的爪、牙等)以及被食者逃避能力(如增加隐蔽性、分泌有毒物质、提高感官的敏锐性和奔跑能力等)的共同发展。?寄生物与宿主间的协同进化: 常使有害的“负作用”减弱,甚至演变成为互利共生关系。寄生物若致病力过强,宿主种群将消灭,寄生物也将随之灭亡;同时寄生物的致病力还受宿主自卫能力的作用,如免疫反应。因此,寄生物和宿主的协同进化,导致有害作用逐渐减弱。二、生物多样性 1. 生物多样性的概念“生物中的多样化和变异性以及物种生境的生态复杂性”, 指栖息于一定环境的所有动物、植物和微生物物种、每个物种所拥有的全部基因以及它们与生存环境所组成的生态系统的总称。包括物种多样性、遗传多样性、生态系统多样性和景观多样性四个层次。