生物进化的方向和速度.ppt

第七章第七章 生物进化的方向和速度生物进化的方向和速度本章重点：讨论适应方式、营养方式的进化规律 、进化的速度及生物进化的动力问题一、进化的方向二、进化的速度三、关于生物进化的动力问题第七章 进化的方向和速度一）1．复式进化（全面、上升进化）这是一种由简单到复杂、由低等到高等的进化方向是生物体形丰收结构、生理机能的综合地、全面地 进化过程，其结果是生物体各个主要方面比原有的水 平都要高级和复杂这类进化的数量并不多，但却十 分重要 一、形态生理上的进化方向2．分化式进化（特异适应）：是由一个物种分化为近似 而不同的物种的进化这类进化包括有形态生理上的 趋异（dirergence）、趋同（convergence），辐射 (radiation)，平行(parallel)、重复(iteration)等 形式它们是指生物对各种不同生海环境的适应，从 而出现的多方向进化但在形态结构、生理功能方面 度没有普遍提高，时代水产属于同一等级所以，分 化式进化是一种从少到多的进化，而复化式进化是一 种从低等到高等的进化，两者是很不相同的一、形态生理上的进化方向3、特化式进化 特化式进化管称特化，它是从一般到特殊的进化方式。

形态生理上的特化是有机体发生局部的变异，以适应于特殊的环境条件，它是分化式进化的一种特殊情况这类进化大大地缩小了原有的适应范围，同时加强了被保留下来的适应性例如，马从多趾向单蹄方向发展，就属于这类情况多趾马的四肢，能跑，也能抓取食物、掘土，甚至爬树它有着广泛发展的可能性但到单趾马时，其单蹄适应于快跑，有利于草原的生活环境在这一点上，单蹄是优越的，但其它方面的适应性则缩小了，甚至消失了一、形态生理上的进化方向一、形态生理上的进化方向4、简化式进化 简化式进化简称退化它是由结构复杂变为结构简单的进化方式形态生理上的退化表现在生物的大多数器官退化、个别器官比较发达，它是生物对寄生和固着生活方式的一种适应它与特化的区别，在于形态结构、生理功能的全面退化简化式进化是一种与复化式进化相反的过程，也可以说，是一种退步性的进化例如，寄生于体内的蛔虫、绦虫、钩虫等，它们既无运动器官（肌肉系统、四肢的骨胳）和感觉器官，甚至连消化器官也消失了但它们的生殖系统则十分发达一条蛔虫每日产卵可达12—20万个有的老熟个体，生殖器官几乎占了它们的整个身体 • 生物体通过各种营养方式向着不同的方向发展，生物界的营养方式可以分为三大类型：1.光合作用 是植物主要的营养方向，也即是植物`获得营养的主要方式。

具体表现在以下几方面：（1）片状的叶，其中充满着叶绿体是吸收光能进行光合作用最适合的器官；（2）叶柄、枝和茎支撑着叶，向四面展开，有利于接受充分的光照；（3）支干和根系使植株固着在一定位置上，并从土壤或水中吸取水分和无机物质，供给光合作用的原料；（4）维管系统是叶、茎、干、根之间物质交流的通道二、营养方式上的进化方向2、吸收 是微生物（细菌、真菌）的营养方向微生物的营养方式相当复杂，但它们获得营养的基本特点是吸收吸收养料的关键在于接触面大相当多微生物的结构与功能，是朝着有利于扩大吸收面这一进化方式发展的：（1）许多的微生物是单个细胞，有的甚至没有细胞结构，体积很小有人估计，一克重的细菌，一般要有1012的个体个体越小，接触面的比值越大；面积越大，吸收的养料就越多有的微生物（如真菌）长有菌丝体，也是一种扩大吸收面的适应构造；（二、营养方式上的进化方向二、营养方式上的进化方向（2）许多微生物都是营腐生或寄生生活同时，它们还具有能利用各种碳水化合物（包括人和动物不能利用的纤维素）以及从分子态的氮到复杂高分子蛋白质的能力，这便于微生物广泛地接触各种寄主，扩大吸收多种养料的幅度；（3）微生物繁殖力强，数量大，分布广。

在适宜的条件下，细菌可以在20分钟内完成一代理论上推算，一天完成72代这一切，也有利于微生物适应各种环境的生活，广泛地吸收自己所需要的各种养料 二、营养方式上的进化方向• 3、摄食 是动物的营养方向动物找寻、争夺食物的 关键在于活动在进化过程中，大多数动物都朝着有 利于活动这一进化方向发展，促进了生物界最高等的 形态结构和生理功能的形成其特点是：（1）具有在 神经系统支配下的复杂的感觉和运动系统，便于发现 和获取食物；（2）具有消化、循环和排泄系统从事 于运输、吸收和排泄的功能与此相联系，在较高等 体型中，又产生了与外界进行气体交换的“外呼吸系 统”；（3）具有以神经系统和内分泌系统所组成的、 复杂的自我调节和自我控制的结构和功能；（4）从细 胞水平分析，动物细胞无细胞壁，因此具有高效的代 谢水平，有利于动物的活动方式• 生物进化，从总的说来是不可逆的已经演变的物种不可能回复祖型；已经灭亡的种类，不能再重新出现也就是说，不论是前进的进化，或是减退的进人，凡进化了的生物，就不会复原了这是一个规律性的现象 三、进化的不可逆规律三、进化的不可逆规律• 这里，很容易产生两个问题：其一，生物既然在不断的进化中，为什么至今仍 有大量的单细胞生物和其他低等生物呢？这是一个比 较复杂的问题，不是三言两语可以讲清楚的。

不过， 今天的单细胞生物与远古时代的单细胞生物（即它们 的远祖）并不完全相同无论在结构与功能方面都有 区别同时，所谓生物的进化，例如鱼类向两栖类的 进化，并不是说现代的两栖类是由现代的鱼类演化而 来而是指远古的鱼类有一支向陆生的方向发展，逐 渐进化为两栖类另一些鱼类则向着原有水生的方向 发展，成为现代的鱼类可见，现代的单细胞生物也 是从极古老的单细胞生物演变来的，它们也仍然在走 着自己特有的进化道路，和现代的多细胞生物平行发 展着三、进化的不可逆规律• 其二，既然生物进化是不可逆的，那么对所谓返祖现 象（alavism）作何解释呢？返祖现象是客观存在的事 实达尔文曾提到，杂种的鸽子可以出现野鸽的形状 ；杂种的鸡可以产生原鸡的羽毛颜色家猪身上可以 发现野猪的毛色；马身上也能发现斑马的皮毛朱洗 在家蚕的混精杂交中也曾发现有野蚕的茧色（树皮色 ，1954）我国辽宁等地多次发现的“毛孩”，也是 一种返祖现象应当承认，这类现象是一种历史的重 演，与进化的不可逆性是不一致的然而这类现象毕 竟是少量的、局部的朱洗对这个现象作了某些说明 ，他认为进化不可逆的理论是相对的因此，他指出 ：对生物进化的不可逆性，我们不能过分强调，而将 它看得太死板。

四、进化的速度四、进化的速度 • 1.进化中的加速度现象生物界进化是加速度发展的，形态愈高，进化愈快 这是一个规律性的现象例如：整个有机界的历史，估计在35亿年以上 澳大利亚等地发现最古老的原核生物化石是35亿年 前，从35亿年到18亿年前这17亿年的漫长岁月中生命 自然界中只是完成了一件大事，即原核生物演化到真 核生物的出现从18亿年前到3亿5千万年前，即从元 古代到古生代的石炭纪，这又是一个14亿年在此期 间真核生物发生了大分化，分化出了植物和动物在 植物中有了藻类、蕨类，实现了早期陆生植物裸蕨类 的登陆；在动物中，有了无脊椎动物、鱼类、两栖类 和昆虫 ， 四、进化的速度四、进化的速度• 从3亿5千万年前（即古生代的石炭纪）一直到现阶 段，这段时间与前面的14亿年相比，则要短得多但 是在生命发展的历史上，却出现了一系列重大的飞跃 ，其速度之快，的确是令人惊异的如在植物方面， 完成了从蕨类植物向裸子植物和被子植物的演化；在 动物方面实现了从爬行类到鸟类、到哺乳类的发展， 一直到我们人类的诞生其中，从爬行类的产生到哺 乳类出现大约经历七八千万年；从原始哺乳类到有胎 盘类大约经历五六千万年，而有胎盘类的历史不过1亿 年，它们主要演化的时代是在新生代的6千7百万年中 。

• • 生物进化的速度，从总体上看具有加速度发展的趋势但对不同生物来说，又显得很不平衡，古生物学 的资料证实，它有慢，有快，也有的是中等速度1、低速进化（bradytelic evolution），在动物界中有腕足纲的海豆芽（Lingula）海豆芽自奥陶纪以 来，一直延续至今，整整5亿年中，没有显著的变化 在植物界中，也有许多古老的类型例如杉科的水杉五、进化的不平衡性五、进化的不平衡性2、中速进化 在这类进化中，马科是比较典型的代表从始新世的始祖马到现代马约有6千万年的历史斯特宾斯认为，马的进化大 约每250万年（或25万代）出一个新种3．高速进化 在动物界中以哺乳类较明显澳洲的有袋类在白垩纪出现以后，大约只经过5千万年的时间，便产生出各种类型，达到 了高度专门化的程度)人类的进化则更快，现代人同200—150万年前的直立人就有显 著的区别（例如，现代人脑量增加、体长增高、吻部缩短等）在植物界中多倍体形成新种，可在较短时间内完成根据斯特 宾斯的意见，如果每1000代产生一个新种，就肯定可以算为高速进 化但是最高速度究竟为多少，还难以估计 思考题• 如何理解上升进化、特化、返祖现象和进化的不可逆 性？ • 分化式进化有哪几种类型？并举例说明。

• 简述营养方式上的进化方向 • 说明进化速度的不平衡性。