趨異

趨異

趨異是指同源生物進化成多種不同類的後代,以適應不同環境的現象。例如,古代一種具有五趾的短腿食蟲性哺乳動物,由於適應不同環境而進化成當今各種哺乳動物,如能奔跑的斑馬、能滑翔的鼯鼠蝙蝠、能打洞的犰狳、能游泳的等。

在生物進化過程中,起源於同一始祖的生物,為適應不同的生態條件而發生分化,產生新的生物類群。在漫長的地質時期中,正是由於生物的不斷趨異,才能形成當前的生物界

趨異是生物進化的一種模式,即由一個譜系分支為兩個形態各異的譜系。

基本介紹

  • 中文名:趨異
  • 外文名:divergence
  • 又稱適應輻射
  • 定義:指特化式進化的一種現象
  • 發生情況:物種進入新環境、獲得空生態位
  • 特點:表現出多分支,多物種或地理變種
概念,發生原因,特點,研究與運用,

概念

趨異又稱“適應輻射”。指同一類生物產生很多生理和形態的分化,以適應不同生活環境的分歧現象。如中生代爬行動物中的恐龍魚龍翼龍,分別生活於大陸海洋空中,其體形、器官產生明顯的差異,恐龍為雙足或四足行走的陸的陸生爬行動物;魚龍體形似魚,四肢槳狀,適於游泳;翼龍前肢成翼,骨骼中空,利於飛翔,這些便是趨異進化的結果。

發生原因

趨異的發生有以下三種原因:
①一個物種或多個物種獲得具有進化潛能的新適應環境之後,才能發生大的趨異。例如,元古宙末期一些異養和自養的生物完成了從單細胞向多細胞體制的進化過渡之後,很快出現了後生動物與後生植物的第一次趨異。
②大規模的物種絕滅之後,種間競爭壓力減小,空的生態位出現,導致快速的種形成和趨異。地史上多次大的種群絕滅之後,都有不同規模的趨異發生。
③當一個物種遷移到一個分散的、隔離的環境,例如大陸物種遷移到群島或地形地貌複雜的環境,有湖泊河流交錯的地區,地形起伏的地區,形成許多隔離的小種群,由於分異選擇以及隨機因素髮生適應輻射。有如達爾文描述的加拉巴戈斯群島的地雀有13種,它們是過去大約100~500萬年期間從美洲大陸遷移來的一個種,即是同一祖先。

特點

趨異是指特化式進化的一種現象。同一類群的生物分化為多種不同的類型,以適應於各種不同的環境條件。例如,哺乳動物大部分適於陸上生活,但有的適於空中生活如蝙蝠,有的適於地下生活如鼴鼠鼢鼠,有的的適於水中生活如海豹。植物方面如毛莨屬的植物,有適於水中生活的水毛莨,有適於河岸或草地潮濕土壤生活的松葉毛莨,有適於生長在相當乾燥的草原上的金毛毛莨等。
實際上,從時間角度看,生命的整個遞進進化就是一個趨異的過程。從複製分子開始,到有膜細胞的形成、多細胞生物的產生、溫血性的出現以及大而複雜的中樞神經系統的進化,每一個階段都使得生物可以利用不同的環境資源,也就是說,趨異使得生物占據了不同的適應區。
各類生物的趨異進化還會表現出多種多樣的分支,多個物種或地理變種,這個過程叫做分支進化。例如,脊椎動物從爬行動物進入陸地,為二疊紀三疊紀之間,距今約3萬~2.5萬年前,開始了哺乳動物的一次大的趨異。當時陸地上沒有大的與之競爭的動物,選擇壓低,登入的脊椎動物紛紛占領各自的棲息地而極大發展。原始哺乳類出現時距今約2億年前,體型較小,短足,以四肢陸上奔走,胎生,哺乳,當時先發生了爬行類的趨異。自恐龍大絕滅後,到了新生代第三紀則真正出現了一次哺乳類的大趨異,遍及海陸空各界,成為各類生態環境中的佼佼者。

研究與運用

遺傳距離是衡量種群間遺傳分化程度和差異大小的數量指標。近年來,不僅在生物進化物種形成方面,而且在分類學生態學人類學等很多領域都有廣泛的套用。同時,在人類遺傳研究中也受到越來越普遍的注意。研究者闡述遺傳距離的概念、估算原理及其套用,並將其與蛋白質變異有關的等位基因差異聯繫起來。在此基礎上討論最小遺傳距離Dmin、標準距離D和最大距離Dmax的概念與公式。並結合實例進行分析與釋義。
羊草是多年生根莖型禾草,具有耐乾旱、耐貧瘠、耐鹽鹼等生物生態學特性。羊草適應性強,具有廣泛的生態可塑性,能適應複雜的生境條件,在羊草分布區內,經常可以見到灰綠色和黃綠色兩種葉片顏色明顯不同的羊草呈小斑塊狀鑲嵌分布。在以往有關的研究中,有些學者把這兩種葉色的羊草稱為生態型,有些學者稱為趨異類型,但並未提出其生態型分化的充分證據及其分化的主導因子,因此並不能證明兩個葉色的羊草已經分化成為生態型。
在分類學上,兩個葉色的羊草為一個種,過去也不曾有人將其明確地再劃分為變種或變型。本論文通過在個體和種群兩個水平的、生理生態和種群生態兩個方面的研究證明兩個葉色羊草種群發展採取了相同策略,存在生理趨異分化,首次明確提出了產生分化的主導因子是土壤中的鹽鹼,把葉色為灰綠色和黃綠色的羊草定義為灰綠生態型和黃綠生態型,簡稱灰綠型和黃綠型,屬於土壤生態型,為確定兩個生態型羊草提出了有力的理論證據。 個體和種群水平的生理生態學研究證實兩個生態型的生理特徵已產生明顯趨異適應性分化,並且具有遺傳特性。兩者都具有一定適應能力,灰綠型羊草的強耐鹽鹼、耐旱性和黃綠型羊草的弱耐鹽鹼、耐旱性都是長期適應不同生境(鹽鹼)條件而產生的相應的適應性反應。
在同一生境條件下,兩個生態型羊草能正常生長繁殖且穩定遺傳,而在這同一生境的氣候條件是完全相同的,而不同的地方是其所處的土壤條件。兩個生態型羊草種群產生分化是由諸多環境因子綜合作用的結果,但主導因子是土壤因子中的鹽鹼,兩個生態型屬於土壤生態型,羊草生態型的劃分反映出此物種的生態適應及其進化意義。在種群特徵、年齡結構、繁殖規律、有性生殖特性、構件生長規律等種群生態學研究中,兩個生態型之間差異不明顯,在不同生境間數量上的大小變化主要是對不同生境生態適應的結果,屬於生態可塑性的範圍之內,種群在生存與發展上採取了相同的策略。

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