園林植物安全與檢疫：生物遺傳多樣性

Lession7GeneticDiversity生物遺傳多樣性BiologicalDiversityGeneticdiversity

HowBiologicalDiversityEvolves1.DefinitionandtypesofBiodiversity

Biodiversity（生物多樣性）：thevariationoflifeformswithinagivenecosystem,biome,orfortheentireEarth

(指地球上所有生物體及其賴以生存環(huán)境的變異性)。

Itistheresultofbillionsofyearsofevolution,shapedbynaturalprocessesand,increasingly,bytheinfluenceofhumans.

Section1BiodiversityItformstheweboflifeofwhichweareanintegralpartanduponwhichwesofullydepend.2.ThetypesofbiodiversityDividedintofourtypes：——遺傳多樣性geneticdiversity——物種多樣性speciesdiversity——生態(tài)系統(tǒng)多樣性ecosystemdiversity——景觀多樣性landscapediversity遺傳多樣性GeneticDiversity物種多樣性speciesbiodiversity

物種多樣性speciesbiodiversity

物種多樣性物種多樣性Oceanecosystem海洋生態(tài)系統(tǒng)海洋生態(tài)系統(tǒng)森林生態(tài)系統(tǒng)Forestecosystem草原草甸生態(tài)系統(tǒng)meadowecosystem

濕地生態(tài)系統(tǒng)WetlandEcosystem

景觀多樣性landscapebiodiversity

五岳之首，泰山至尊景觀多樣性landscapebiodiversity

景觀多樣性landscapebiodiversity

3.Why

IsBiodiversityImportantForYouAndTheWorld?

Protectingbiodiversityisinourselfinterest,providingthegoodsandservicesthatsustainourlivesincluding:ProvisionofshelterandbuildingmaterialsStabilizationandmoderationoftheEarth'sclimatePurificationofairandwaterProvisionoffood,fuelandfiberCulturalandaestheticbenefitsetc3.生物多樣性的價值及作用直接價值生物多樣性總價值間接價值選擇價值食物藥物能源工業(yè)原料旅游文化科研畜力使用實物價值非實物價值生態(tài)價值潛在價值有機質(zhì)生產(chǎn)調(diào)節(jié)氣候固定CO2釋放O2污染物降解選擇使用保留使用存在價值一個基因可能關系到一種生物的興衰，一個物種可能影響一個國家的經(jīng)濟命脈，一個生態(tài)系統(tǒng)可能改變一個地區(qū)的面貌。保護生物多樣性就是保護人類自己！MacroevolutionEncompassesthemajorbiologicalchangesevidentinthefossilrecordIncludesthemultiplicationofspeciesSpeciationIsthefocalpointofmacroevolutionMayoccurbasedontwocontrastingpatterns..Section3HowBiologicalDiversityEvolvesNonbranching evolution..Innonbranchingevolution,apopulationchangesandbecomesanewspecies1.MacroevolutionInbranchingevolution,oneormorenewspeciesbranchfromaparentspeciesthatmaycontinuetoexist(b) Branching evolution..2.

Speciesandreproductivebarriers(1)

Species:“groupsofinterbreedingnaturalpopulationsthatarereproductivelyisolatedfromothersuchgroups”Thebiologicalspeciesconceptcannotbeappliedinallsituations,forexample,withfossilsandasexualorganisms..Pre-zygoticbarriersimpedematingbetweenspeciesorhinderfertilizationofeggs(2)ReproductiveBarriersBetweenSpeciesIndividualsofdifferentspeciesPre-zygoticbarriersTemporalisolation:MatingorfloweringoccursatdifferentseasonsortimesofdayHabitatisolation:PopulationsliveindifferenthabitatsanddonotmeetBehavioralIsolation:LittleornosexualattractionbetweenmalesandfemalesMatingMechanicalisolation:StructuraldifferencesingenitaliaorflowerspreventcopulationorpollentransferGameticisolation:FemaleandmalegametesfailtouniteinfertilizationFertilization(zygoteforms)Post-zygoticbarriersHybridinviability:HybridzygotesfailtodeveloporfailtoreachsexualmaturityHybridsterility:Hybridsfailtoproducefunctionalgametes..Viable,fertileoffspringAkeyeventinthepotentialoriginofspeciesoccurswhenapopulationissomehowseveredfromotherpopulationsoftheparentspecies3.MechanismsofSpeciationSpeciationoccursonlywiththeevolutionofreproductivebarriersbetweentheisolatedpopulationanditsparentpopulation..AllopatricspeciationSympatricspeciationThetwomodesofspeciationareAllopatricspeciation(b) Sympatricspeciation..Traditionalevolutionarytreesdiagramthedescentofspeciesasgradualdivergence..WhatIstheTempoofSpeciation?ChangeTime(a)GradualistmodelPunctuatedequilibriumIsacontrastingmodelofevolutionStatesthatspeciesmostoftendivergeinspurtsofrelativelyrapidchangeAccountsfortherelativerarityoftransitionalfossils..TimeChange(b)PunctuatedequilibriummodelSystematics4.ClassifyingTheDiversityOfLifeIsthestudyofbiologicaldiversity,pastandpresentTaxonomyIstheidentification,naming,andclassificationofspeciesCarolusLinnaeusSomeBasicsofTaxonomyDevelopedtheformalnamingsystemusedtoday..Genus: PantheraFamily: FelidaeOrder: CarnivoraClass: MammaliaPhylum: ChordataKingdom: AnimaliaDomain: EukaryaThethreedomainsoflifeSpecies: Panthera

pardusArchaeaBacteriaEachspeciesisassignedatwo-partnameconsistingofthegenusandthespeciesNamingSpeciesThetaxonomichierarchy..Thegoalofclassificationistoreflectphylogeny,theevolutionaryhistoryofaspecies..ClassificationandPhylogenySpeciesPantherapardus(leopard)Mephitismephitis(stripedskunk)Lutralutra(Europeanotter)Canisfamiliaris(domesticdog)GenusPantheraMephitisLutraCanisFamilyFelidaeMustelidaeCanidaeOrderCarnivoraCanislupus(wolf)CladisticanalysisIsthescientificsearchforclades,distinctivebranchesinthehistoryoflife..TaxaOut-group(reptiles)In-group(mammals)EasternboxturtleDuck-billedplatypusRedkangarooNorthAmericanbeaverCharacters:LonggestationGestationHair,mammaryglandsVertebralcolumnVertebralcolumnHair,mammaryglands123GestationLonggestationMoneraProtistaPlantaeFungiAnimaliaEarliestorganisms..Thefive-kingdomsystem-arrangeskingdomsbasedonspecificcharacteristicsArrangingLifeintoKingdoms:

AWorkinProgressThethree-domainsystemIsonealternativetothefive-kingdomsystemBacteriaArchaeaEukaryaEarliestorganisms..Section3GeneticDiversity1.Definition：atermtodescribeGeneticdifferencesamongmembersofapopulation.GeneticdiversityisthefoundationforallhigherlevelsofbiodiversityGeneticdiversityprovidestheblueprintforpopulationsandspecieswhichinturnformcommunitiesandecosystems.GeneticvariationenablesevolutionarychangeandartificialselectionGeneticdiversitymayhavedirecteconomicvalue（genesfordiseaseresistance，biologicallyactivecompounds）Buteffectiveconservationforwhateverpurposedependsuponaccurate,thoughtfulassessmentofgeneticdiversity.Pposition種群Population個體Individuals染色體

Chromosomes基因Gene核甘酸Nucleotides3.Allelefrequency:theproportionofallvariants(alleles)thatismadeupofaparticulargenevariant.Inotherwords,itisthenumberofcopiesofaparticularalleledividedbythenumberofcopiesofallallelesatthelocusinapopulation.Itcanbeexpressedforexampleasapercentage.Inpopulationgenetics,allelefrequenciesareusedtodepicttheamountofgeneticdiversityattheindividual,population,andspecieslevel.

4.Whygeneticallydistinctpopulationsexist?DifferentgeneticcombinationsFoundereffect(奠基者效應)Geneticbottleneck（遺傳瓶頸）Barriers（隔離）橄欖背森林知更鳥robin野鴨mallardduck非洲人歐洲人-希特勒亞洲人5.Howgeneticdiversitycomesabout？Mutation基因突變Sexualreproduction有性雜交Migration遷移Populationsize群體大小Selection選擇Assignments

Biodiversityanditstypes.Whichmechanismsdochangegeneticdiversity?Retrieveandreadafewpublicationsonbiologicalgeneticdiversity.Seeyounexttime

（一）生物生境(棲息地)的破壞棲息地的喪失已成為我國一些生物減少、瀕臨滅絕的最主要原因。許多為保護瀕危物種而建立的自然保護區(qū)被大面積的已經(jīng)開發(fā)的土地所包圍，成為“生態(tài)孤島”,物種在被分割為互不相連的保護區(qū)內(nèi)，形成一個個孤立的小種群，其遷移、擴散受到制約。我國瀕危動物大熊貓的保護就是受到棲息地片段化的嚴重障礙，目前我國計劃為大熊貓建設綠色走廊，就為解決這個矛盾，通過建立保護走廊帶，將大熊貓保護區(qū)連成網(wǎng)絡。

4.生物多樣性破壞的主要原因森林的過量開采，漁業(yè)資源的過度捕撈，草地過度放牧和墾殖，野生經(jīng)濟動植物的亂捕濫采等開發(fā)行為嚴重脅著生物多樣性。在瀕臨滅絕的脊椎動物中，許多野生動物因被作為“皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入藥”的開發(fā)利用對象而遭滅頂之災。如象牙、犀牛角、虎皮、熊膽、鳥的羽毛、海龜?shù)牡啊⒑１挠?、藏羚的絨……無不成為人類待價而沽的商品。

（二）生物資源過度開發(fā)利用如今藏羚羊總數(shù)僅存不足5萬頭，而且每年的數(shù)量仍在減少，反盜獵行動僅僅停留在收繳皮張的水平上無法解決藏羚羊仍被獵殺的現(xiàn)實問題。工人串起蟾蜍環(huán)境污染對生物多樣性有巨大的破壞作用?！穸趸蛭廴臼箤ζ涿舾械牡匾聫脑S多城市和近郊森林中減少或消失；●酸雨和酸沉降使等水體和土壤酸化，危害農(nóng)作物、魚類和無脊椎動物的生存；●農(nóng)藥的污染對小型食肉動物、鳥類、兩棲動物等造成了巨大的危害；●人類排放CFC物質(zhì)引起的臭氧層濃度的減少，使紫外線強度過量增加，抑制了浮游植物的光合作用，從而影響了浮游動物、魚類、蝦和藻類的數(shù)量，并因食物鏈的作用，將使整個生態(tài)系統(tǒng)受到嚴重損害。

（三）環(huán)境污染的影響外來生物入侵是指在自然或人為方式下,外來種在傳入地適宜的氣候、食物供應和缺少天敵抑制的條件下，迅速繁衍自己的種群并伴隨著大規(guī)模的個體擴散，同時對傳入地物種的生存構成威脅的現(xiàn)象。研究證明，生物入侵是僅次于生境喪失的導致全球生物樣性喪失、物種瀕危和滅絕的第二大原因。生物入侵主要有自然入侵和人為入侵。由于人為原因?qū)е碌纳锶肭炙斐傻奈：Ω?、更廣，會給自然環(huán)境和社會經(jīng)濟造成巨大的損失。

（四）外來生物入侵的危害據(jù)美國、印度、南非向聯(lián)合國提交的報告，這3個國家每年由生物入侵造成的直接經(jīng)濟損失分別高達1500億美元、1300億美元和80O多億美元，這還不包括外來生物引起人們的傷害和死亡、本地生物物種滅以及環(huán)境景觀美學價值喪失等損失。多樣的生態(tài)系統(tǒng)使中國容易遭受入侵物種的侵害，來自世界各地的大多數(shù)外來種都可能在中國找到合適的棲息地。中國由于生物入侵所導致的直接經(jīng)濟損失每年高達574億元人民幣。目前，全國34個省市自治區(qū)，除極少數(shù)位于青藏高原的保護區(qū)外，幾乎都能找到外來物種。

部分國家生物入侵造成的經(jīng)濟損失我國公布的物種入侵名單圖1.紫莖澤蘭（解放草、破壞草）(Eupatoriumadenophorum)。原產(chǎn)中美州，現(xiàn)分布于我國云南、廣西、貴州、四川、臺灣，排擠本地植物；侵入經(jīng)濟林和農(nóng)田；全株有毒，危害畜牧業(yè)等。圖2.薇甘菊(Mikaniamicrantha)原產(chǎn)中美洲，現(xiàn)廣泛分布于我國香港、澳門和廣東珠江三角洲地區(qū)，嚴重危害6－8米以下的天然次生林、人工速生林、經(jīng)濟林和風景林。圖3.空心蓮子草（水花生）（Alternantheraphiloxeroides)原產(chǎn)南美洲，現(xiàn)幾乎遍及我國黃河流域以南地區(qū)。圖4.豚草(Ambrosiaartemisiifolia

)為一種惡性雜草，原產(chǎn)北美洲，1935年發(fā)現(xiàn)于杭州，在我國見于東北、華北、華東和湖北。圖5.毒麥(Loliumtemulentum)原產(chǎn)歐美洲、地中海地區(qū)，現(xiàn)廣布世界各地，是我國限制檢疫對象，我國除西藏和臺灣外，各省(區(qū)）都曾有過報道。圖6.互花米草(Spartinaalterniflora)原產(chǎn)美國東南部海岸，1979年引入我國，分布于我國上海、浙江、福建、廣東、香港。圖7.飛機草（香澤蘭）(Eupatoriumodoratum)原產(chǎn)中美洲1934年在云南發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)分布于我國臺灣、廣東、香港、澳門等地，危害多種植物和牧場。圖8.鳳眼蓮（水葫蘆）(Eichhorniacrassipes)原產(chǎn)巴西，見于我國華北、華東、華中和華南的19個省（自治區(qū)、直轄市），作為豬飼料推廣后大量繁殖，堵河道、破壞水生態(tài)系統(tǒng)等。圖9.假高梁（石茅、阿拉伯高粱）(Sorghumhalepense)原產(chǎn)地中海地區(qū)，現(xiàn)分布與我國16個?。ㄗ灾螀^(qū)、直轄市），是30多種家作物的雜草。圖10.蔗扁蛾(香蕉蛾)(Opogonasacchari)原產(chǎn)非洲，1987年隨巴西木進入廣州，現(xiàn)傳入我國10余個省、直轄市、威脅農(nóng)作物、果樹、名貴花卉等。圖11.強大小蠧（紅脂大小蠧）(Dendroctonusvalens)原產(chǎn)非洲，現(xiàn)分布于我國山西、陜西、河北、河南等地，嚴重危害松樹。圖12.非洲大蝸牛（褐云瑪瑙螺）(Achatinafulica)原產(chǎn)非洲東西部，20世紀20年代末在福建廈門發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)已擴散到我國香港、臺灣、海南、廣西等地，已成為危害農(nóng)作物、蔬菜和生態(tài)系統(tǒng)的有害生物。圖13.美國白鵝(秋幕毛蟲、秋幕蛾)(Hyphantriacunea)原產(chǎn)北美洲，現(xiàn)分布于我國遼寧、河北、山東、天津、陜西、等地，危害果樹、林木、農(nóng)作物及野生植物等200多種植物。圖14.濕地松粉蚧(Oracellaacuta)原產(chǎn)美國，1988年隨濕地松無性系穗進入我國，廣東、廣西、福建等地有報道，嚴重危害松林。圖15.福壽螺(大瓶螺)(Pomaceacanaliculata)

原產(chǎn)亞馬遜河流域，1981年引入，現(xiàn)廣泛分布