物种间的竞争、共存和协同进化 下载本文

物进化、生态、遗传等学科十分关注的问题 ,可能成为生物学中各学科研究的交汇点或结点。作者具体阐述了 :(1)生物之间协同进化的研究意义 ,包括对生物学与生态学的价值 ;(2 )生物之间协同进化研究的限制或困难 ,诸如时间、研究对象、进化等级尺度和研究方法的限制 ;(3)植物与草食动物之间协同进化的主要研究对象 (系统 ) ,即昆虫传粉系统、昆虫诱导植物反应系统、种子散布系统、以及大型草食动物采食与植物反应系统 ;(4 )植物与草食动物之间协同进化的主要研究内容 ,包括适应特征 (性状 )——物种的可塑性 ,以及适应机制——物种适应过程与策略两个方面 ;(5 )植物与草食动物之间协同进化研究的存在问题及研究方向 协同进化的意义

1)促进生物多样性的增加。

例如,很多植食性昆虫和寄主植物的协同进化促进了昆虫多样性的增加;遗传连锁性状有关基因在分子水平上的协同进化促进了遗传隔离并导致物种分化。 2)促进物种的共同适应。

该方面主要体现在众多互惠共生实例中,比如传粉昆虫与植物的关系(昆虫获得食物,而植物获得交配的机会),蚜虫与蚂蚁的关系(蚜虫获得蚂蚁的保护,蚂蚁获得食物—

蚜虫的蜜露),昆虫和内共生菌的关系(两者相互获得生活必须的特殊的营养物质)。 3)基因组进化方面的意义。

例如,细胞中的线粒体基因组的形成可能源于包内内共生菌的协同演化(内共生起源理论),核基因组中“基因横向转移”现象也可能来源于内共生菌协同进化的结果。 4)维持生物群落的稳定性。

众多物种与物种间的协同进化关系促进了生物群落的稳定性。另外,众多并不是互惠共生的协同进化关系,比如寄生关系、猎物-捕食关系的形成等,都维持了生态系统的稳定性。

Jazen 给协同进化下了一个严格的定义:协同进化是一个物种的性状作为对另一个物种性状的反应而进化,而后一物种的这一性状本身又是作为对前一物种性状的反应而进化。

这一定义要求:特定性——每一个性状的进化都是由于另一个性状;

相互性——两个性状都必须进化。

更严格的定义还要求同时性——两个性状必须同时进化。

但在协同进化是扩散型时就不具备同时性的标准,在这种情况下,协同进化只表明了物种对生物环境特征的适应 协同进化的实例

新大陆热带雨林中很多兰花完全依赖某一类蜜蜂传播花粉。兰花不分泌花蜜,但可以从花瓣分泌细胞中释放香气。雄性蜜蜂落在分泌区“沐浴”香气混合物,并带到巢室中储存甚至发生化学反应。科学家经过研究揭示这种香气被用作雄蜂触角腺分泌的复杂激素的生化先遣物,而雄蜂分泌的激素本身则用于吸引雌性。每次进入和离开兰花时,雄蜂落在唇瓣上,头部恰好触到花粉块基部的粘盘上;离开花朵时,便携带着一团胶状物和粘附其上的花粉块。到另一朵花采蜜时,花粉块恰好又触到有粘液的柱头上,于是为兰花完成了授粉作用。颇为有趣的是这些兰花对传粉动物的要求极其细致,体形过大或过小的蜜蜂种类都不适合兰花的形状,因而不能触及其生殖器官。更耐人寻味的是不同种类的兰花分泌不同类型的香气,而不同种类的蜜蜂选择不同的芳香型,因此,生活在同一区域的兰花各自吸引与其相对应的蜜蜂。

这里我们仅从一个侧面来说明动植物协同进化对水果颜色和动物生理特性的影响。热带雨林盛产各种颜色的野果,而黄色水果尤其为许多树栖灵长类动物所偏爱。最近的研究

表明,南美洲许多以水果为食的灵长类动物的视觉系统对黄色特别敏感,科学家目前正在探讨这一现象的生理机制。但人们已经理解了动物的这种特性在动植物生存适应上的意义:它使动物更容易发现点缀在绿叶中的黄色水果。

除了宇宙之外,自然界所有的系统都是开放系统,生态系统就是一种开放系统,但各生态系统的开放程度却有很大不同,例如一个溪流系统开放的程度就比一个池塘系统大得多,因为在溪流系统中,水携带着各种物质不停地流入和流出。

自然界生态系统的一个很重要的特点就是它常常趋向于达到一种稳态或平衡状态,使系统内的所有成分彼此相互协调。这种平衡状态是靠一种自我调节过程来实现的。借助于这种自我调节过程,各个成分都能使自己适应于物质和能量输入和输出的任何变化。例如,某一生境中的动物数量决定于这个生境中的食物数量,最终这两种成分(动物数量和食物数量)将会达到一种平衡。如果因为某种原因(如雨量减少)使食物产量下降,因而只能维持比较少的动物生存,那么这两种成分之间的平衡就被打破了,这时动物种群就不得不借助于饥饿和迁移加以调整,以便使