生物進(jìn)化與生物多樣性

1、生物進(jìn)化和生物多樣性姓名:盧旭學(xué)號(hào):201109062028 九院三大隊(duì)九隊(duì)網(wǎng)絡(luò)工程專業(yè)摘要:生物多樣性是指地球上所有生物(動(dòng)物、植物、微生物等、它們所包含的基因以及由這些生物與環(huán)境相互作用所構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)的多樣化程度。關(guān)鍵詞:生物進(jìn)化;生物多樣性。Abstract:Biodiversity refers to all life on earth (animals,plants,microorganisms,etc they contain genes as well as by the interaction between those organisms and the environme

2、nt posed by the degree of diversification of ecosystem.Keywords: biodiversity, biological evolution.一、生物多樣性的起源與發(fā)展(一地球上生物演化的歷史地球上迄今已發(fā)現(xiàn)的最古老的巖石,用放射測(cè)定法測(cè)出的年齡是38億年。但是,通過(guò)測(cè)定隕石和月球巖石的年齡以及其他天文學(xué)的證據(jù)表明,地球與太陽(yáng)系的形成大約在46億年前(彭奕欣、黃詩(shī)箋,1997。1、前寒武紀(jì)(5.7億年前通過(guò)對(duì)1978-1980年澳洲西部出土的絲狀化石的研究,表明大約在35億年前,地球上便出現(xiàn)了原核生物。最早的原核生物可能是異養(yǎng)生物。在南

3、非的巖石中所發(fā)現(xiàn)的化石表明,距今31-34億年前藍(lán)藻類(藍(lán)細(xì)菌開(kāi)始形成。藍(lán)藻是能夠進(jìn)行光合作用的原核生物。大約在20億年前,光合作用所釋放出來(lái)的氧氣使大氣層中開(kāi)始含有氧氣,這可能會(huì)導(dǎo)致許多厭氧生物的滅亡,但甲烷細(xì)菌以及它們的近緣種類仍然在無(wú)氧的環(huán)境中存留至今。由藍(lán)藻和其他原核生物占優(yōu)勢(shì)的時(shí)代大約歷時(shí)20億年。最早的真核生物的出現(xiàn)大約在距今14-15億前。真核生物的起源是生物演化史上的一個(gè)重大事件,因?yàn)榘殡S著真核生物的形成,染色體、減數(shù)分裂和有性繁殖開(kāi)始出現(xiàn)。在前寒武紀(jì)(8-6.7億年前, 真核生物中的真菌、原生動(dòng)物以及藻類中的幾個(gè)門便形成了,動(dòng)物與植物開(kāi)始出現(xiàn)分化。到前寒武紀(jì)結(jié)束時(shí),腔腸動(dòng)物、

4、環(huán)節(jié)動(dòng)物或節(jié)肢動(dòng)物等幾個(gè)動(dòng)物的門開(kāi)始形成。2、古生代寒武紀(jì)(5.7-5.05億年前:在大約距今5億9000萬(wàn)年前,類型豐富多樣的無(wú)脊椎動(dòng)物的出現(xiàn)標(biāo)志著寒武紀(jì)的開(kāi)始。在這個(gè)時(shí)期,以三葉蟲(chóng)為代表的節(jié)肢動(dòng)物門以及腕足動(dòng)物門、軟體動(dòng)物門、多孔動(dòng)物門、棘皮動(dòng)物門的許多綱開(kāi)始形成。這些門類存留至今,仍然有一些種類生存下來(lái)。在距今5.1億年前的海相沉積中,發(fā)現(xiàn)了最早的脊椎動(dòng)物的遺跡-甲胄魚(yú)外甲的碎片。在寒武紀(jì)時(shí),所有動(dòng)物的門都已經(jīng)形成了。奧陶紀(jì)(5.05-4.38億年前:許多動(dòng)物的門出現(xiàn)適應(yīng)輻射,形成了大量的綱和目。例如棘皮動(dòng)物形成了21個(gè)綱,腔腸動(dòng)物門中珊瑚綱也開(kāi)始出現(xiàn)了。奧陶紀(jì)時(shí)期,無(wú)頜、無(wú)鰭的甲胄魚(yú)大

5、量出現(xiàn)并留下了完整的化石。志留紀(jì)(距今4.38-4.08億年前:生物多樣性增加,無(wú)頜類出現(xiàn)多樣化。同時(shí),有頜類中的盾皮魚(yú)開(kāi)始出現(xiàn)。維管植物(蕨類和節(jié)肢動(dòng)物(蝎子、多足類開(kāi)始侵入陸地。泥盆紀(jì)(距今4.08-3.60億年前:珊瑚和三葉蟲(chóng)發(fā)生大規(guī)模的適應(yīng)輻射;頭足類出現(xiàn)。無(wú)頜類和盾皮魚(yú)達(dá)到多樣性的高峰。泥盆紀(jì)被稱為"魚(yú)類的時(shí)代",軟骨魚(yú)類和硬骨魚(yú)類陸續(xù)起源并隨后發(fā)生了適應(yīng)輻射。與此同時(shí),兩棲類、苔蘚、維管植物(蕨類、裸子植物和昆蟲(chóng)起源于這個(gè)時(shí)期。石炭紀(jì)(距今3.60-2.86億年前:陸生孢子植物(蕨類繁盛并形成大面積的森林,兩棲動(dòng)物的種類多樣化,并出現(xiàn)最早的爬行類。昆蟲(chóng)發(fā)生適應(yīng)輻

6、射,一些原始的目(直翅目、蜚蠊目、蜉蝣目、同翅目等大量出現(xiàn)。3、中生代二疊紀(jì)(距今2.86-2.48億年前:爬行動(dòng)物出現(xiàn)適應(yīng)輻射,獸孔類成為占優(yōu)勢(shì)的類群;昆蟲(chóng)的各個(gè)類群多樣化,形成了蜻蜓目、半翅目、脈翅目、鞘翅目、雙翅目等類群。菊石大量增殖。三疊紀(jì)(距今2.48-2.13億年前:菊石第二次大規(guī)模增殖,海洋無(wú)脊椎動(dòng)物的一些類群(如雙殼類的多樣性增加。裸子植物開(kāi)始占優(yōu)勢(shì)。爬行類出現(xiàn)適應(yīng)輻射,形成了龜類、魚(yú)龍、蛇頸龍和初龍類(進(jìn)一步形成植龍、鱷類和恐龍。早期哺乳動(dòng)物出現(xiàn)。大陸開(kāi)始漂移。侏羅紀(jì)(距今2.13-1.44億年前:恐龍多樣化,翼龍、雷龍、梁龍、劍龍、三角龍等種類出現(xiàn)。原始鳥(niǎo)類(始祖鳥(niǎo)等出現(xiàn)。

7、古代哺乳動(dòng)物、裸子植物占優(yōu)勢(shì)。大陸繼續(xù)漂移。白堊紀(jì)(距今0.65-1.44億年前:大多數(shù)大陸分隔開(kāi)來(lái),恐龍繼續(xù)適應(yīng)輻射并在本期結(jié)束時(shí)滅絕。最早的蛇類出現(xiàn)并發(fā)生適應(yīng)輻射。具有現(xiàn)代鳥(niǎo)類特征的黃昏鳥(niǎo)出現(xiàn)。被子植物和哺乳類開(kāi)始多樣化,有袋類與有胎盤(pán)類哺乳動(dòng)物開(kāi)始分化。4、新生代第三紀(jì)(距今6500-200萬(wàn)年前:被子植物大規(guī)模的多樣化,并成為在森林中占優(yōu)勢(shì)的組成成分。昆蟲(chóng)發(fā)生適應(yīng)輻射,并形成了大多數(shù)的現(xiàn)代科。脊椎動(dòng)物的許多現(xiàn)代科已經(jīng)形成。第四紀(jì)(距今200萬(wàn)年前到現(xiàn)在:冰川反復(fù)出現(xiàn),大型哺乳動(dòng)物(如劍齒虎、猛犸象、大型的美洲野牛等絕滅,人類出現(xiàn)。(二物種形成(speciation的基本方式從原有的物種

8、中形成一個(gè)新的物種,稱為物種形成。對(duì)于新的物種形成的機(jī)制有不同的假說(shuō),但基因突變、自然選擇是兩個(gè)基本的過(guò)程。在物種形成過(guò)程中,地理隔離和生殖隔離起了十分關(guān)鍵的作用。根據(jù)成種的區(qū)域,大致可以分為異域型、同域型和鄰域型三種。1、異域型的物種形成一個(gè)物種的多個(gè)種群生活在不同的空間范圍內(nèi),由于地理隔絕使這些種群之間的基因交流出現(xiàn)障礙,導(dǎo)致特定的種群積累著不同的遺傳變異并逐漸形成各自特有的基因庫(kù),最終與原種群產(chǎn)生生殖隔離,形成新的物種。2、同域型的物種形成生活在同一區(qū)域內(nèi)的物種,由于資源的限制和種群內(nèi)部的激烈競(jìng)爭(zhēng),導(dǎo)致生態(tài)位出現(xiàn)分化。占據(jù)不同生態(tài)位的群體出現(xiàn)基因交流的障礙,通過(guò)生殖隔離而形成新的物種。3

9、、鄰域型的物種形成有些物種的分布區(qū)很廣但擴(kuò)散能力較差,在其分布區(qū)的邊緣地帶的一些種群,由于棲息地環(huán)境的差別而形成基因交流的阻礙,逐漸建立起自己獨(dú)特的基因庫(kù),并形成生殖隔離,最終形成了新的物種。二、保護(hù)生物多樣性的作用和意義生物多樣性喪失的趨勢(shì)未得到有效控制。全國(guó)有瀕危或接近瀕危的高等植物40005000種,占總數(shù)的15%20%。野生植物如蘇鐵、珙桐、金花茶桫欏等已瀕臨滅絕。上世紀(jì)在我國(guó)已滅絕的野生動(dòng)物有普氏野馬、高鼻羚羊。接近和瀕臨滅絕的有蒙古野驢、野駱駝和普氏原羚等。瀕危野生動(dòng)植物國(guó)際貿(mào)易公約中列出的640種世界瀕危物種中,中國(guó)有156個(gè)物種。保護(hù)野生動(dòng)植物的棲息地和生境,提高自然保護(hù)區(qū)的建

10、設(shè)和管理水平,是我國(guó)生物多樣性保護(hù)需要迫切解決的問(wèn)題之一。(一目前我國(guó)生物多樣性現(xiàn)狀1、生物入侵,威脅國(guó)內(nèi)生物物種的安全,造成生態(tài)環(huán)境的破壞。據(jù)世界自然保護(hù)聯(lián)盟公布的數(shù)據(jù)顯示,世界上100種最壞的外來(lái)入侵物種約有一半入侵中國(guó)。每年全國(guó)因松材線蟲(chóng)、濕地松粉蚧、美國(guó)白蛾等森林害蟲(chóng)入侵危害森林面積達(dá)150萬(wàn)公頃。一些生物學(xué)家指出,一旦某種“生物入侵者”在新的環(huán)境中站穩(wěn)腳跟,開(kāi)始大規(guī)模繁衍后,其數(shù)量將很難控制。即使在科學(xué)技術(shù)高度發(fā)達(dá)的今天,面對(duì)那些適應(yīng)能力和繁殖能力很強(qiáng)的動(dòng)植物,人們?nèi)耘f束手無(wú)策。例如原產(chǎn)南美洲的水葫蘆,上世紀(jì)入侵上海,年年頑強(qiáng)地在黃浦江、蘇州河水面滋長(zhǎng)蔓延,成為上海市改善水質(zhì)和水面環(huán)

11、境的大敵,有關(guān)部門每年都不得不動(dòng)用大量的人力物力打撈水葫蘆。2、生物遺傳資源流失嚴(yán)重。生物遺傳資源是指具有實(shí)用或潛在實(shí)用價(jià)值的任何含有遺傳功能的材料,包括動(dòng)物、植物、微生物的DNA基因、基因組、細(xì)胞、組織、器官等遺傳材料及相關(guān)信息,是生物科學(xué)研究重要基礎(chǔ)、人類生存和社會(huì)可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性資源。國(guó)際上已將對(duì)生物遺傳資源的占有情況作為衡量一個(gè)國(guó)家國(guó)力的重要指標(biāo)之一。近年來(lái),發(fā)達(dá)國(guó)家采取各種手段,不斷從發(fā)展中國(guó)家搜集、掠奪生物遺傳資源,并通過(guò)對(duì)世界生物遺傳資源的控制,進(jìn)而加速對(duì)發(fā)展中國(guó)家的市場(chǎng)占有和經(jīng)濟(jì)壟斷。我國(guó)是世界上生物遺傳資源最豐富的國(guó)家之一,也是發(fā)達(dá)國(guó)家掠取生物遺傳資源的重要地區(qū)。我國(guó)農(nóng)作物

12、種質(zhì)資源保有量居世界首位,我國(guó)擁有高等植物3萬(wàn)余種,脊椎動(dòng)物6千多種,均居世界前列,是世界8個(gè)作物起源中心之一,在漫長(zhǎng)的農(nóng)牧業(yè)發(fā)展過(guò)程中,培育和馴化了大量經(jīng)濟(jì)性狀優(yōu)良的作物、果樹(shù)、家禽、家畜物種和數(shù)以萬(wàn)計(jì)的品種。我國(guó)是大豆的原產(chǎn)地,野生大豆資源占全世界的90%以上,共計(jì)6000多種。但是現(xiàn)在國(guó)外一些國(guó)家作物基因庫(kù)中保存的大豆資源卻達(dá)2萬(wàn)多份,很多原產(chǎn)于我國(guó)的大豆資源已經(jīng)成了外國(guó)的專利產(chǎn)品,我國(guó)已從世界上最大的大豆出口國(guó)變?yōu)樽畲蟮拇蠖惯M(jìn)口國(guó)。我國(guó)生物遺傳資源的引進(jìn)、輸出處于失控階段,非法帶進(jìn)帶出境的生物物種資源量遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)官方渠道交換的進(jìn)出口數(shù)量。3、食用野生動(dòng)物的陋習(xí),后果十分嚴(yán)重。隨著人們經(jīng)濟(jì)

13、條件的改善,食用野生動(dòng)物的情況愈演愈烈。濫食野生動(dòng)物的陋習(xí)促使野生動(dòng)物資源過(guò)度開(kāi)發(fā),是推動(dòng)野生動(dòng)物非法貿(mào)易的原動(dòng)力,已對(duì)我國(guó)及周邊國(guó)家的生物多樣性保護(hù)造成危害。加快野生動(dòng)物管理和可持續(xù)利用的立法進(jìn)程,尤其是完善作為食品的野生動(dòng)物的管理和立法,提倡新的飲食文化和飲食觀念,已經(jīng)刻不容緩。對(duì)轉(zhuǎn)基因作物的政策不明確,影響較大。隨著生物工程技術(shù)的迅速發(fā)展,科學(xué)家研制出越來(lái)越多的基因農(nóng)作物。這些農(nóng)作物可以像普通農(nóng)作物一樣在田地里生長(zhǎng),但是卻能產(chǎn)生普通農(nóng)作物所不能產(chǎn)生的藥品和化學(xué)物質(zhì)。正因?yàn)槿绱?人們十分擔(dān)心這些作物一旦不慎流入食物中,將會(huì)帶來(lái)可怕的災(zāi)難。保護(hù)生物多樣性,是全球共同的大事,最主要的是要行動(dòng),

14、這必須所有締約國(guó)廣泛合作,積極行動(dòng),制定必要的法規(guī),對(duì)生物多樣性造成重大損失的活動(dòng)進(jìn)行打擊和控制,對(duì)瀕臨滅絕的物種、破壞嚴(yán)重的生態(tài)系統(tǒng)和遺傳資源實(shí)行有效的保護(hù)和搶救。多種多樣的生物是全人類共有的寶貴財(cái)富。生物多樣性為人類的生存與發(fā)展提供了豐富的食物、藥物、燃料等生活必需品以及大量的工業(yè)原料。生物多樣性也維護(hù)了自然界的生態(tài)平衡,并為人類的生存提供了良好的環(huán)境條件。同時(shí),生物多樣性是生態(tài)系統(tǒng)不可缺少的組成部分,人們依靠生態(tài)系統(tǒng)凈化空氣、水,并豐腴土壤。自然界的所有生物都是互相依存,互相制約的。每一種物種的絕跡,都預(yù)示著很多物種即將面臨死亡。(二生物多樣性更是人類社會(huì)賴以生存和發(fā)展的基礎(chǔ)。1、生物多

15、樣性為人們提供了食物、纖維、木材、藥材和多種工業(yè)原料。人們的食物全部來(lái)源于自然界,維持生物多樣性,人們的食物品種會(huì)不斷豐富,人民的生活質(zhì)量就會(huì)不斷提高。2、生物多樣性在保持土壤肥力、保證水質(zhì)以及調(diào)節(jié)氣候等方面發(fā)揮了重要作用。我國(guó)的黃河流域曾是中華民族的搖籃,在幾千年以前,那里有著十分富饒的土地,其間樹(shù)木林立,百花芬芳,各種野生動(dòng)物四處出沒(méi)。但由于長(zhǎng)期的戰(zhàn)爭(zhēng)及人類過(guò)度地開(kāi)發(fā)利用,黃河流域已變成生物多樣性十分貧乏的地區(qū)。近年來(lái)由于人工植樹(shù)等措施,生態(tài)環(huán)境才得到不斷改善。3、生物多樣性還在大氣層成分、地球表面溫度、地表沉積層氧化還原電位以及pH值等方面的調(diào)控發(fā)揮著重要作用。例如,地球大氣層中現(xiàn)今的氧氣含量約為21%,這主要應(yīng)歸功于植物的光合作用。在地球早期的歷史中,大氣中氧氣的含量要低很多。據(jù)科學(xué)家估計(jì),如果植物停止了光合作用,大氣層中的氧氣將會(huì)由于氧化反應(yīng)在數(shù)千年內(nèi)消耗殆盡。維持生物多樣性,將有益于一些珍稀瀕危物種的保存。任何一個(gè)物種一旦滅絕,便永遠(yuǎn)不可能再生,那么人類將永遠(yuǎn)喪失這些寶貴的生物資源。而保護(hù)生物多樣性,特別是保護(hù)瀕危物種,對(duì)于人類后代繁衍,對(duì)科學(xué)事業(yè)都具有重大的戰(zhàn)略意義。一個(gè)物種一旦滅絕,它的基因?qū)⒑茈y保存,那么現(xiàn)在的轉(zhuǎn)基因在以后很可能就缺乏很重要的基因