在牛群從一塊草地向另一塊草地的遷徙途中,豹等凶殘的家夥總是在一旁窺視,伺機捕殺它們中的掉隊者,一旦得逞,便瘋狂地撕扯、咀嚼。豈不知,此時,禿鷲與鬣狗早就躲在一邊靜靜地等候,待獅豹吃飽離去時,它們就撲上去,啃食殘屍剩肉。
牛群被獅、豹追趕著不得不時時更換地方,從而使草原的每一塊草地從來不致被過分啃食而被保護下來;同時,體弱病殘者被淘汰,穩定了牛群的數量,並保證了牛群的質量。禿鷲和鬣狗為草原清除了腐屍;微生物將殘渣分解;還有那小小的“清潔工”——屎殼螂,清理了糞便並給草原施了底肥。
你看,多麼巧妙的合作。非洲草原就是在這些生物的互相製約、互相依存中維係著生態平衡。
種群與生態
種群的定義
種群(population)是在同一時期內占有一定空間的同種生物個體的集合。自然種群具有三個特征:
(1)空間特征:種群具有一定的分布區域和分存形式。
(2)數量特征:每單位麵積(或空間)上的個體數量(即密度)將隨時間而發生變動。
(3)遺傳特征:種群具有一定的基因組成,即係一個基因庫,以區別於其他物種,但基因組成同樣是處於變動之中的。
種群遺傳學
一、基因和等位基因
1、基因(gene):帶有可產生特定蛋白的遺傳密碼的DNA片段。
2、基因庫(genepool):種群中存在的所有基因組和等位基因。
基因是成對結構,由兩個等位基因構成,每一等位基因來自一條同源染色體。這些等位基因可以相同或不同。
3、多型(Polymorphism):在種群中許多等位基因的存在導致一種群中一種以上的表現型。
4、哈文定律(Hardy-weinberglaw):在一個巨大的隨機交配和沒有幹擾基因平衡因素的種群中,基因型頻率將等代保持穩定不變。
二、變異和遺傳漂變
1、基因突變(genicmutation)某一遺傳密碼中的一個或幾個核苷酸(堿基)的替換以及核苷酸的增加或者丟失。
2、染色體突變(chromosomesmutation)包括染色體形態結構和數目的變化。
3、遺傳漂變(geneticdrift)基因頻率在小的種群裏隨機增減的現象。
遺傳漂變是基因頻率的隨機變化,僅偶然出現,在小種群中似乎更明顯。種群中經曆顯著的遺傳漂變的基因頻率,可觀察到期隨時間“漂離”起始值。由於這種隨機變化是隨機的,不受自然遺傳的影響,頻率會呈現無方向性變化,增加、減少或上下波動。
4、適合度(fitness)
適合度(W)=存活能力(L)×生育能力
適合度綜合了存活能力和生育能力,因此,某一基因型個體的適合度實際上就是它下一代的平均後裔數。
三、自然選擇類型
1、穩定選擇(stabilizingselection):當環境條件對靠近種群的數量性狀正態分布線中間那些個體有利,處淘汰兩側的“極端”個體時,選擇屬於穩定型的。
2、定向選擇(directionalselection):當選擇對一側的“極端”個體有利,從而使種群的平均值向這一側移動,選擇屬定向型。
3、分裂選擇(disreptiveselection):使選擇對兩側的個體有利,而不利於中間的個體,從而使種群分成兩部分。
四、物種形成
物種形成過程大致分為三個步驟:
1、地理隔離:由於地理屏障引起,將兩個種群彼此隔開,阻礙了種群間個體交換,從而使基因交流受阻。
2、獨立進化:兩個地理上和生殖上的隔離的種群各自獨立地進化,適應於各自的特殊環境。
3、生殖隔離機製建立:假如地理隔離屏障消失,兩個種群的個體可以再次相遇和接觸,但由於建立了生殖隔離機製,基因交流已不可能,因而成為兩個種,物種形成過程完成。
形成生殖隔離的機製如下:
(1)交配前或合子前隔離機製
a.生態或生境隔離:相關種群生活在相同綜合地域的不同生境中。
b.季節或時間隔離:交配或花期發生在不同時間。
c.性隔離:不同種間性的相互吸引力很弱或缺乏。