‘壹’ 系统发生生物地理学的发展
系统发生生物地理学的出现应该归功于以下方面。
1)20世纪70年代中期开始,线粒体标记开始被大量应用于群体遗传学和分子系统学研究,大量的研究发现系统发育分析的概念和方法可以被用于种内水平的研究,并且线粒体基因谱系常呈现明显的地理格局,此类研究的大量积累促进了系统发生生物地理学的出现。
2)群体遗传学中发展的溯祖理论(coalescent theory)为系统发生生物地理学提供了理论根基,并成为系统发生生物地理学统计分析方法的基础。
3)DNA测序技术(1977年)和聚合酶链式反应(PCR,polymerase chain reaction)(1983年)的发明从技术层面促进了线粒体DNA的应用,为系统发生生物地理学提供了技术基础。
‘贰’ 系统发生生物地理学的常见格局及成因
通过对众多生物类群的研究,发现几种常见的系统发生生物地理格局:
1)基因谱系不连续的种群,占据不同地理空间:主要由于地理隔离,造成基因流长期中断和一些过渡类型的逐渐灭绝所造成。
2)基因谱系不连续的种群,分布同一地区:这些同域分布的不同种群由于基因流的长期中断,造成被此之间生殖隔离所造成。
3)基因谱系连续的种群,地理分布不同:遗传距离近的种群由于隔离分化而占据不同地区,但由于分化时间短,种群内突变尚未在种群间散布,由此,占据不同地区种群的遗传距离相差很近,这种结构可理解为传统种群遗传学中的岛屿模型。
4)基因谱系连续的种群,空间分布也连续:种群不存在地理隔离,种群间相互迁移,具广泛的基因交流。
5)基因谱系连续的种群,空间分布部分连续:一些基因型广布,与其具有同源关系的另一基因型占有某特定区域,此格局的形成主要由于地理种群间的中度基因流水平造成。
‘叁’ 生物地理学的研究方法
(2008年6月分类)根据方法的理论基础差异及其产生的历史意义,生物地理学研究方法主要有:扩散生物地理学(Dispersalism);泛生物地理学(Panbiogeography);特有性简约性分析(Parsimony analysis of endemicity);分支生物地理学(Cladistic biogeography);基于事件的方法(Event-based methods);系统发生生物地理学(Phylogeography);实验生物地理学(Experimental biogeography);岛屿生物地理学(Island biogeography);基于地理信息系统的方法(GIS-based methods)等。
‘肆’ “系统”名词解释
系统是指若干部分相互联系、相互作用,形成的具有某些功能的整体。系统的定义应该包含一切系统所共有的特性。系统是普遍存在的,从基本粒子到河外星系,从人类社会到人的思维,从无机界到有机界,从自然科学到社会科学,系统无所不在。
系统是有一定的目的性。系统与外部环境相互联系和相互作用中表现出来的性质、能力、和功能。例如信息系统的功能是进行信息的收集、传递、储存、加工、维护和使用,辅助决策者进行决策,帮助企业实现目标。
(4)什么是系统发生生物地理学扩展阅读:
系统的基本分类
1、人工系统
系统内的个体根据人为的、预先编排好的规则或计划好的方向运作,以实现或完成系统内个体不能单独实现的功能、性能与结果。人工系统包括交通系统、电力系统、计算机系统、教育系统、医疗系统、企业管理系统等等。
2、自然系统
系统内的个体按自然法则存在或演变,产生或形成一种群体的自然现象与特征。自然系统包括生态平衡系统、生命机体系统、天体系统、物质微观结构系统以及社会系统等。
3、复合系统
复合系统是自然系统和人工系统的组合。复合系统包括导航系统、交通管理系统和人一机系统等。
‘伍’ 系统发生生物地理学的研究内容
1)物种生物地理格局演化;
2)种群基因谱系格局;
3)比较系统发生生物地理学;
4)从遗传水平揭示生物保护关键地区。
‘陆’ 生态学和生物地理学是一回事吗
不是一回事,这两个学科有交叉的地方,但更多的是不同。简单地说生态学侧重生物,生物地理学侧重地理。
生态学不能说是生物学和自然地理学之间的边缘学科。生态学是综合了多种学科,而且跨自然科学与人文科学,是一门综合性、交叉性的学科。
生态学(Ecology),是德国生物学家恩斯特·海克尔于1866年定义的一个概念:生态学是研究有机体与其周围环境(包括非生物环境和生物环境)相互关系的科学。
目前已经发展为“研究生物与其环境之间的相互关系的科学”。有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。它们的研究方法经过描述——实验——物质定量三个过程。系统论、控制论、信息论的概念和方法的引入,促进了生态学理论的发展。
生物地理学(biogeography),是生物学和地理学间的边缘学科。研究生物在时间和空间上分布的一门学科。即生物群落及其组成成分,它们在地球表面的分布情况及形成原因。研究生物的地理分布以及和它相关的各种问题的科学。
按其性质可分为描述生物地理学和解释生物地理学,其中,解释地理学可分为生态生物地理学和历史生物地理学。
按其问题和方法分,有生物区系地理学、生物系统地理学、历史生物地理学等涉及植物相和动物相的分布,即生物的区系分布及生物生态地理学这两大分支。此外根据作为对象的生物群来划分,有植物地理学、动物地理学、昆虫地理学等。
(6)什么是系统发生生物地理学扩展阅读:
“生态学”(Ökologie)一词在1865年由勒特(Reiter)合并两个希腊词logos (意即:研究)和oikos (意即:房屋、住所)构成。
1866年德国动物学家海克尔(Ernst Heinrich Haeckel)初次把生态学定义为“研究动物与其有机及无机环境之间相互关系的科学”,特别是动物与其他生物之间的有益和有害关系。从此,揭开了生态学发展的序幕。
在1935年英国的Tansley提出了生态系统的概念之后,美国的年轻学者Lindeman在对Mondota湖生态系统详细考察之后提出了生态金字塔能量转换的“十分之一定律”。由此,生态学成为一门有自己的研究对象、任务和方法的比较完整和独立的学科。
‘柒’ 系统发生生物地理学的线粒体DNA标记的优点和问题
线粒体基因是系统发生生物地理学研究中最常用的分子标记。
其优点是:
1)进化速度快;
2)单拷贝,缺少类似于核基因的重组;
3)具有可用于不同类群的通用引物;
4)线粒体DNA能更有效的揭示单倍型和种群的历史。
虽然线粒体DNA标记在研究中有较多的优点,但仍存在一些问题(同样也是核基因标记的优点):
1)由于线粒体基因组以一个整体遗传,缺少重组,虽然不同的基因可以揭示不同水平的变异,但不能被解释为不同的遗传座位;
2)由于其单倍体特性和母系遗传,mtDNA较核DNA有效种群大小要小,在一个种群中,单个线粒体单倍型频率的波动大于核DNA等位基因,因此线粒体DNA对奠基者效应和小种群更加敏感;
3)由于其母系遗传特性,当用于基因流研究时,雄性扩散所带来的影响往往被忽略。如果雄性和雌性迁移和定居的能力不同时,线粒体DNA的研究结果可能导致对种群迁移历史的错误解释。相反,核DNA可以同时考虑雄性和雌性的影响。
‘捌’ 生态学中什么是phylogeography
系统发生生物地理学
又称“系统地理学”。用种群或者物种的地理分布来预测生物的系统发生并进行比较研究的学科。