在自然界中生物进化或生存竞争有着共同的方向,这方向表现在进化形态对各种变异的适应。
谢维尔错夫《形态学进化的规律性》
除永恒变化着,永恒运动着的物质及这一物质运动和变化所依据的规律外,再也没有什么永恒的东西。
恩格斯《自然辨证法》
生物的进化规律第一节 生物进化方向的规律一、适应方向的进化规律
(一)复化式进化
(二)分化式进化
(三)特化式进化
(四)简化式进化(退化)
二、营养方向的进化规律(略)
(一)代谢机制
(二)光合作用
(三)趋避机制三、繁殖方向的进化规律(略)
(一)起源
(二)无性生殖
(三)有性生殖
(四)动物的生殖
(五)植物的生殖第二节 生物进化历程的规律一、进化的波浪式规律二,进化的不可逆规律三、进化的兼容性规律第三节 生物进化速度的规律一、进化的加速度规律二、进化的不平衡规律
(一)进化速度极端的种群
(二)进化速度不同的各种情况
(三)进化速度的理论
Ⅰ 进化方向的规律生物进化的规律:支配生物产生,发展的内在的本质的联系称为生物进化的规律。
一、适应方式的进化规律生物通过各种不同的适应方式和不同方向发展个体数量增加分布区扩大 只要有一发生,即为进化广泛的分歧 (或称为生物学上的繁荣)
通过适应方式来达到进化
1、复化式进化(全面进化、上升进化 )
概念:生物体形态结构与生理机能全面的复杂化、高级化。
特点:纵向的,水平的提高是由简单到复杂,低等到高等的进化,进化的数量并不多,是进化的主干。
结果:使生物体的各个主要方面比原有水平更高级复杂脊椎动物的呼吸器官是由消化管前部分分化出来的。
圆口类,鱼类用鳃呼吸,鳃裂的数目由多到少,腮盖从无到有。肺鱼和总鳍鱼不但用鳃,而且产生了有呼吸机能的鳔。陆栖脊椎动物鳃退化代之以肺。
动物由单细胞发展为多细胞;由两胚层发展为三胚层;由原体腔,不分节发展到真体腔有体节;
由原口发展到后口;由无脊索发展为脊索;由外骨骼发展到内骨骼等。
动物多细胞进化脊椎动物心脏的发展举例鱼类一心室一心耳两栖类两心耳一心室两个血液循环回道爬行类心室中开始有了隔膜如鳄已具四腔脏器鸟类和哺乳类完全的四腔脏器
2,分化式进化 (特异进化)
定义:由一个物种分化为近似而不同的物种的进化特点:横向的,从 少到多 的进化结果:物种数开始增加生物出现多方向的分化,但在形态结构、生理功能等组织水平并未改变。
这类进化包括形态生理上的 趋异、趋同、辐射、平行、重复等形式。
图:
① 趋异,分歧,由一个共同祖先适应不同的环境条件向 2个或 2个以上的方向发展,这种变化随时随地都可能发生。(产生同源器官)
如:我国的虎,由于分布地区不同,
而形成 东北虎 和与 华南虎 两个亚种。
普通小麦由于适应不同的生态条件而形成冬型和春型。
东北虎:分布于黑龙江、吉林一带的深山密林中。属于国家一类保护动物。
白虎:印度孟加拉虎(我国称华南虎)的变种,属于国家一类保护动物。 1951年在印度首次发现,是印度国宝。
华南虎是我国特有的虎亚种,为世界上所有其他老虎亚种的祖先,名列当今世界十大濒危动物之首。目前,其野外数量不超过 30只,养殖在动物园里的数量也仅有 60只,比大熊猫还要稀少。
国际自然与自然资源保护联盟
( IUCN) 将华南虎列为世界最为濒危物种和第一需要保护虎种。
东北虎与华南虎的区别东北虎和华南虎的区别很明显。如果动物园里两者都养,游人也不难一眼看穿。( 1)体形大小的差别。
( 2)东北虎的毛色淡得多,冬季呈淡黄色,夏季黄色较浓。华南虎的毛色呈桔黄色,甚至略带赤色。( 3)
东北虎的胸腹部和四肢内侧纯白,白色的范围较广,
华南虎则杂有较多的乳白色。( 4)东北虎的冬毛比华南虎长得多,背毛长约 45- 55毫米,腹毛长 55- 65毫米,尾毛尤其丰满,使尾巴显得又粗又肥,成为东北虎最明显的一个标志。( 5)华南虎的斑纹较深较宽,
体侧还常出现菱形纹(由两条纹上下两端相接连而形成),东北虎的花纹较疏较淡,常常不是黑色而是赤褐色。
水稻分化适应不同纬度的籼稻、粳稻适应不同季节的早稻、晚稻适应不同水分条件的水稻、陆稻、深水稻适应不同盐分的普通稻、碱水稻适应不同气候的热带水稻、冷水稻
② 辐射,多方向的分歧如果某一类群的趋异向着辐射状的多种不同方向发展,适应于各种不同的环境条件,这种多方向的分歧叫辐射或适应辐射。
有胎盘类的辐射适应毛茛属植物生态环境不同而辐射进化
1.水毛茛
2.披叶毛茛
3.普通毛茛
4.石龙芮
5.回回蒜毛茛
6.宽瓣毛茛
③趋同,与趋异相反。两个不同的或亲缘较远的物种由于适应了相同的环境条件,
而产生了相似的特征。
例如:仙人掌和仙人鞭(相似,但非同科)
海豚(哺乳)
和鲨鱼(软骨鱼)
产生 同功器官 。爬行类与哺乳类的趋同进化对飞行、食草、食肉与水中生活的适应高山草甸的垫状植物类型 点地梅
1.赫尔维细亚点地梅
2.虎耳草属的各个种
3.无茎麦瓶草
4,3较老植株
5.高山点地梅
6.坚实苔的幼龄植株趋同热带雨林中的 老茎生花 与结果 现象
1000种以上植物,包括:可可属、木菠萝属、
柿属、榕属等。
老茎生花与结果神奇的 老茎生花,在水筒木、
青果榕等桑科榕属植物,以及水东哥,杨桃,木菠萝的树干上,出现了开花结果的奇特现象。其实,老茎生花的植物多数为雌雄异株,将自己鲜艳的花朵显露于昆虫最易触及的位置,显示了植物对昆虫传粉的一种特殊适应。至此,你不得不惊叹自然界的博大精深。
趋同举例海洋和陆生植物的趋同现象趋同是一种表观现象,它只涉及到体形和某些同外界环境最直接联系的器官,没有进化上的系统联系。
墨角藻 蟹爪兰水云 印度橡胶树裙带菜 迦兰菜褐藻大概在中生代北半球的广大古极区内产生的,它们在那里获得了所特有的孢子体形态多样性,后来从那里分布到全球的海洋中。
被子植物也是在此时此地大发生的,环境变迁的一致性,造成植物界两个年轻环节系统发育的趋同性。
如何理解?
④平行,最初由一个共同祖先发展而来,适应不同环境条件产生了分歧,以后由于适应了相同的环境条件而产生了相似的适应性状。
例如:鸥(尖)、鸭(扁嘴,后腿后移)
这是一种特殊的趋异。
举例:有袋类的辐射适应及与有胎盘类的结构平行性
⑤重复,由一个共同祖先在不同时期分别分化出相似的物种。
各类群中无附肢的重复
3、特化式进化 (特化)
定义:有机体发生局部变异,以适应特殊的环境条件,是分化式进化的一种特殊形式又称特化。
从一般到特殊的进化。特化生物容易成为进化上的盲忮。因为特化了的生物只能适应于某种特定的生活环境,并且还具有高度的稳定性,当外界环境突然改变时,一般都无法适应。
一是向局部增长方向发展:马的四肢特化成单趾。
二是向局部退化方向发展:无毛的兽类,无鳞的鱼类等。
三是向新创方向发展:龟板(真皮上长骨板)。
特点:性状不分歧,向一个方向发展是由一般到特殊的进化。
结果:缩小了原有的适应范围,加强了被保留下来的适应性。
向极端的方向进化例如:仙人掌的刺,马的四肢;
啄木鸟的趾,舌喙,尾羽羽轴挺起;
深海鱼的大眼睛。
保证生物对特殊环境的适应,一旦环境改变,特化的生物多为进化的侧枝。
啄木鸟的趾啄木鸟属鴷形目,这一目的鸟类绝大多数为中型攀禽。它们嘴强如凿,趾壮如钩,特别适合在树干上穿凿、攀援。
这类鸟脚为对趾型,2,3趾向前,1,4趾在后,为典型的攀禽脚型。鴷形目鸟类种类多、分布广,除澳洲和南极地区外,全世界约有 400个种,鸟类学家将它们分为两个亚目共六个科,即鹟鴷亚目和鴷亚目。
大斑啄木鸟左为有,森林医生,之称的黑枕绿啄木鸟,右为象牙啄木鸟。
4、简化式进化定义:又叫退化,由结构复杂变为简单的进化。
特点:生物的大多数器官退化,个别器官较发达,
是对寄生或固着生活的一种适应。
结果:形态、结构、生理机能全面退化,
与复化式进化相反。
例如:绦虫(运动、消化,N系统均退化)
海鞘(运动,N系统退化)
4种进化在进化过程中缺一不可,相互联系、相互作用。
绦虫(运动、消化,N系统均退化)
海鞘(运动,N系统退化)
东南亚雨林中生长的植物盛开着世界上最大的花朵。
大花草大花草是一种奇怪的物种。作为热带藤本植物的寄生植物,大约20种大花草都缺乏根部、茎部,或者枝叶。
通常它们都是静静地生长在寄主植物的组织当中。只有当繁殖的季节到来时,大花草才会展露出花朵。然而这又是什么样的花朵呀!它们有1米宽、
7公斤重,并且散发着腐烂的恶臭,
用以吸引那些对腐肉感兴趣的苍蝇进行授粉。在接下来的几天中,它们将衰败成一堆黑色的浆状物。
世界上最大的花,是生长在印度尼西亚苏门答腊森林里的大花草的花,直径达 1.4米,
几乎象我们吃饭的圆桌一样大。它有 5片又厚又大的花瓣,外面带有浅红色的斑点,
每片花瓣长 30- 40厘米。一朵花有 6- 7公斤重,花心象个面盆,可以盛 5- 6升水。
大花草 寄生在象葡萄一类的白粉藤根茎上。这种古怪的植物,本身没有茎,也没有叶,一生只开一朵花。
花刚开的时候,有一点儿香味,不到几天就臭不可闻。
在自然界里香花能招引昆虫传粉,象大花草那样的臭花也同样能引诱某些蝇类和甲虫为它传粉。
寄生鱼光棒魚、雄魚寄生在雌魚的身上二、营养方式的进化规律
1、光合作用 —— 植物的营养方式片状叶充满叶绿素
2、吸收 —— 微生物的营养方式个体小,繁殖速度快,
(生物体菌丝有些为丝状,接受面积大)
可利用的营养物的分布范围很广。
3、摄食 —— 动物的营养方式例如:高度发达的 N系统、运动、感官;能自我调节。
动物细胞无细胞壁,在代谢过程中少了一个障碍。
植物 —— 抓光微生物 —— 抓面动物 —— 抓食三、生物进化的不可逆规律生物的进化是不可逆的,退化或消失的器官不再重新出现,已经演变的物种不可能再回复到祖先类型
———— 进化的总规律。
返祖现象是极罕见的,
例如:大熊猫的食性,肉食 —— 植食。
Ⅱ 进化速度的规律一、进化的加速度规律生物的进化是加速发展的,越来越快,
尤其形态结构越高级进化,速度越快。
38— 18亿,只完成了原核 —— 真核;
18— 3.5亿,动物和植物的分化;
3.5— 各种分化完成。
保护自然,生物多样性。
近 2000年,有 139种鸟,110种兽灭绝;
白鳍豚仅有 150头;
黑龙江、吉林两省有东北虎 9— 11头。
二、进化的不平衡规律进化速度不完全一致
1、低速进化:
例如:海豆芽 5亿年历史无明显变化,
矛尾鱼 1.4亿年无明显变化,
水杉、银杏、大熊猫、肺鱼。
2、高速进化:
例如:几百万年 猿 —— 人;
进化速度快的退化的也多;
哺乳动物、有袋类、多倍体新种的形成。
3、中速进化:
例如:始祖马 —— 马( 6千万年)
每 250万年出现一个新类型。
谢维尔错夫《形态学进化的规律性》
除永恒变化着,永恒运动着的物质及这一物质运动和变化所依据的规律外,再也没有什么永恒的东西。
恩格斯《自然辨证法》
生物的进化规律第一节 生物进化方向的规律一、适应方向的进化规律
(一)复化式进化
(二)分化式进化
(三)特化式进化
(四)简化式进化(退化)
二、营养方向的进化规律(略)
(一)代谢机制
(二)光合作用
(三)趋避机制三、繁殖方向的进化规律(略)
(一)起源
(二)无性生殖
(三)有性生殖
(四)动物的生殖
(五)植物的生殖第二节 生物进化历程的规律一、进化的波浪式规律二,进化的不可逆规律三、进化的兼容性规律第三节 生物进化速度的规律一、进化的加速度规律二、进化的不平衡规律
(一)进化速度极端的种群
(二)进化速度不同的各种情况
(三)进化速度的理论
Ⅰ 进化方向的规律生物进化的规律:支配生物产生,发展的内在的本质的联系称为生物进化的规律。
一、适应方式的进化规律生物通过各种不同的适应方式和不同方向发展个体数量增加分布区扩大 只要有一发生,即为进化广泛的分歧 (或称为生物学上的繁荣)
通过适应方式来达到进化
1、复化式进化(全面进化、上升进化 )
概念:生物体形态结构与生理机能全面的复杂化、高级化。
特点:纵向的,水平的提高是由简单到复杂,低等到高等的进化,进化的数量并不多,是进化的主干。
结果:使生物体的各个主要方面比原有水平更高级复杂脊椎动物的呼吸器官是由消化管前部分分化出来的。
圆口类,鱼类用鳃呼吸,鳃裂的数目由多到少,腮盖从无到有。肺鱼和总鳍鱼不但用鳃,而且产生了有呼吸机能的鳔。陆栖脊椎动物鳃退化代之以肺。
动物由单细胞发展为多细胞;由两胚层发展为三胚层;由原体腔,不分节发展到真体腔有体节;
由原口发展到后口;由无脊索发展为脊索;由外骨骼发展到内骨骼等。
动物多细胞进化脊椎动物心脏的发展举例鱼类一心室一心耳两栖类两心耳一心室两个血液循环回道爬行类心室中开始有了隔膜如鳄已具四腔脏器鸟类和哺乳类完全的四腔脏器
2,分化式进化 (特异进化)
定义:由一个物种分化为近似而不同的物种的进化特点:横向的,从 少到多 的进化结果:物种数开始增加生物出现多方向的分化,但在形态结构、生理功能等组织水平并未改变。
这类进化包括形态生理上的 趋异、趋同、辐射、平行、重复等形式。
图:
① 趋异,分歧,由一个共同祖先适应不同的环境条件向 2个或 2个以上的方向发展,这种变化随时随地都可能发生。(产生同源器官)
如:我国的虎,由于分布地区不同,
而形成 东北虎 和与 华南虎 两个亚种。
普通小麦由于适应不同的生态条件而形成冬型和春型。
东北虎:分布于黑龙江、吉林一带的深山密林中。属于国家一类保护动物。
白虎:印度孟加拉虎(我国称华南虎)的变种,属于国家一类保护动物。 1951年在印度首次发现,是印度国宝。
华南虎是我国特有的虎亚种,为世界上所有其他老虎亚种的祖先,名列当今世界十大濒危动物之首。目前,其野外数量不超过 30只,养殖在动物园里的数量也仅有 60只,比大熊猫还要稀少。
国际自然与自然资源保护联盟
( IUCN) 将华南虎列为世界最为濒危物种和第一需要保护虎种。
东北虎与华南虎的区别东北虎和华南虎的区别很明显。如果动物园里两者都养,游人也不难一眼看穿。( 1)体形大小的差别。
( 2)东北虎的毛色淡得多,冬季呈淡黄色,夏季黄色较浓。华南虎的毛色呈桔黄色,甚至略带赤色。( 3)
东北虎的胸腹部和四肢内侧纯白,白色的范围较广,
华南虎则杂有较多的乳白色。( 4)东北虎的冬毛比华南虎长得多,背毛长约 45- 55毫米,腹毛长 55- 65毫米,尾毛尤其丰满,使尾巴显得又粗又肥,成为东北虎最明显的一个标志。( 5)华南虎的斑纹较深较宽,
体侧还常出现菱形纹(由两条纹上下两端相接连而形成),东北虎的花纹较疏较淡,常常不是黑色而是赤褐色。
水稻分化适应不同纬度的籼稻、粳稻适应不同季节的早稻、晚稻适应不同水分条件的水稻、陆稻、深水稻适应不同盐分的普通稻、碱水稻适应不同气候的热带水稻、冷水稻
② 辐射,多方向的分歧如果某一类群的趋异向着辐射状的多种不同方向发展,适应于各种不同的环境条件,这种多方向的分歧叫辐射或适应辐射。
有胎盘类的辐射适应毛茛属植物生态环境不同而辐射进化
1.水毛茛
2.披叶毛茛
3.普通毛茛
4.石龙芮
5.回回蒜毛茛
6.宽瓣毛茛
③趋同,与趋异相反。两个不同的或亲缘较远的物种由于适应了相同的环境条件,
而产生了相似的特征。
例如:仙人掌和仙人鞭(相似,但非同科)
海豚(哺乳)
和鲨鱼(软骨鱼)
产生 同功器官 。爬行类与哺乳类的趋同进化对飞行、食草、食肉与水中生活的适应高山草甸的垫状植物类型 点地梅
1.赫尔维细亚点地梅
2.虎耳草属的各个种
3.无茎麦瓶草
4,3较老植株
5.高山点地梅
6.坚实苔的幼龄植株趋同热带雨林中的 老茎生花 与结果 现象
1000种以上植物,包括:可可属、木菠萝属、
柿属、榕属等。
老茎生花与结果神奇的 老茎生花,在水筒木、
青果榕等桑科榕属植物,以及水东哥,杨桃,木菠萝的树干上,出现了开花结果的奇特现象。其实,老茎生花的植物多数为雌雄异株,将自己鲜艳的花朵显露于昆虫最易触及的位置,显示了植物对昆虫传粉的一种特殊适应。至此,你不得不惊叹自然界的博大精深。
趋同举例海洋和陆生植物的趋同现象趋同是一种表观现象,它只涉及到体形和某些同外界环境最直接联系的器官,没有进化上的系统联系。
墨角藻 蟹爪兰水云 印度橡胶树裙带菜 迦兰菜褐藻大概在中生代北半球的广大古极区内产生的,它们在那里获得了所特有的孢子体形态多样性,后来从那里分布到全球的海洋中。
被子植物也是在此时此地大发生的,环境变迁的一致性,造成植物界两个年轻环节系统发育的趋同性。
如何理解?
④平行,最初由一个共同祖先发展而来,适应不同环境条件产生了分歧,以后由于适应了相同的环境条件而产生了相似的适应性状。
例如:鸥(尖)、鸭(扁嘴,后腿后移)
这是一种特殊的趋异。
举例:有袋类的辐射适应及与有胎盘类的结构平行性
⑤重复,由一个共同祖先在不同时期分别分化出相似的物种。
各类群中无附肢的重复
3、特化式进化 (特化)
定义:有机体发生局部变异,以适应特殊的环境条件,是分化式进化的一种特殊形式又称特化。
从一般到特殊的进化。特化生物容易成为进化上的盲忮。因为特化了的生物只能适应于某种特定的生活环境,并且还具有高度的稳定性,当外界环境突然改变时,一般都无法适应。
一是向局部增长方向发展:马的四肢特化成单趾。
二是向局部退化方向发展:无毛的兽类,无鳞的鱼类等。
三是向新创方向发展:龟板(真皮上长骨板)。
特点:性状不分歧,向一个方向发展是由一般到特殊的进化。
结果:缩小了原有的适应范围,加强了被保留下来的适应性。
向极端的方向进化例如:仙人掌的刺,马的四肢;
啄木鸟的趾,舌喙,尾羽羽轴挺起;
深海鱼的大眼睛。
保证生物对特殊环境的适应,一旦环境改变,特化的生物多为进化的侧枝。
啄木鸟的趾啄木鸟属鴷形目,这一目的鸟类绝大多数为中型攀禽。它们嘴强如凿,趾壮如钩,特别适合在树干上穿凿、攀援。
这类鸟脚为对趾型,2,3趾向前,1,4趾在后,为典型的攀禽脚型。鴷形目鸟类种类多、分布广,除澳洲和南极地区外,全世界约有 400个种,鸟类学家将它们分为两个亚目共六个科,即鹟鴷亚目和鴷亚目。
大斑啄木鸟左为有,森林医生,之称的黑枕绿啄木鸟,右为象牙啄木鸟。
4、简化式进化定义:又叫退化,由结构复杂变为简单的进化。
特点:生物的大多数器官退化,个别器官较发达,
是对寄生或固着生活的一种适应。
结果:形态、结构、生理机能全面退化,
与复化式进化相反。
例如:绦虫(运动、消化,N系统均退化)
海鞘(运动,N系统退化)
4种进化在进化过程中缺一不可,相互联系、相互作用。
绦虫(运动、消化,N系统均退化)
海鞘(运动,N系统退化)
东南亚雨林中生长的植物盛开着世界上最大的花朵。
大花草大花草是一种奇怪的物种。作为热带藤本植物的寄生植物,大约20种大花草都缺乏根部、茎部,或者枝叶。
通常它们都是静静地生长在寄主植物的组织当中。只有当繁殖的季节到来时,大花草才会展露出花朵。然而这又是什么样的花朵呀!它们有1米宽、
7公斤重,并且散发着腐烂的恶臭,
用以吸引那些对腐肉感兴趣的苍蝇进行授粉。在接下来的几天中,它们将衰败成一堆黑色的浆状物。
世界上最大的花,是生长在印度尼西亚苏门答腊森林里的大花草的花,直径达 1.4米,
几乎象我们吃饭的圆桌一样大。它有 5片又厚又大的花瓣,外面带有浅红色的斑点,
每片花瓣长 30- 40厘米。一朵花有 6- 7公斤重,花心象个面盆,可以盛 5- 6升水。
大花草 寄生在象葡萄一类的白粉藤根茎上。这种古怪的植物,本身没有茎,也没有叶,一生只开一朵花。
花刚开的时候,有一点儿香味,不到几天就臭不可闻。
在自然界里香花能招引昆虫传粉,象大花草那样的臭花也同样能引诱某些蝇类和甲虫为它传粉。
寄生鱼光棒魚、雄魚寄生在雌魚的身上二、营养方式的进化规律
1、光合作用 —— 植物的营养方式片状叶充满叶绿素
2、吸收 —— 微生物的营养方式个体小,繁殖速度快,
(生物体菌丝有些为丝状,接受面积大)
可利用的营养物的分布范围很广。
3、摄食 —— 动物的营养方式例如:高度发达的 N系统、运动、感官;能自我调节。
动物细胞无细胞壁,在代谢过程中少了一个障碍。
植物 —— 抓光微生物 —— 抓面动物 —— 抓食三、生物进化的不可逆规律生物的进化是不可逆的,退化或消失的器官不再重新出现,已经演变的物种不可能再回复到祖先类型
———— 进化的总规律。
返祖现象是极罕见的,
例如:大熊猫的食性,肉食 —— 植食。
Ⅱ 进化速度的规律一、进化的加速度规律生物的进化是加速发展的,越来越快,
尤其形态结构越高级进化,速度越快。
38— 18亿,只完成了原核 —— 真核;
18— 3.5亿,动物和植物的分化;
3.5— 各种分化完成。
保护自然,生物多样性。
近 2000年,有 139种鸟,110种兽灭绝;
白鳍豚仅有 150头;
黑龙江、吉林两省有东北虎 9— 11头。
二、进化的不平衡规律进化速度不完全一致
1、低速进化:
例如:海豆芽 5亿年历史无明显变化,
矛尾鱼 1.4亿年无明显变化,
水杉、银杏、大熊猫、肺鱼。
2、高速进化:
例如:几百万年 猿 —— 人;
进化速度快的退化的也多;
哺乳动物、有袋类、多倍体新种的形成。
3、中速进化:
例如:始祖马 —— 马( 6千万年)
每 250万年出现一个新类型。