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趋异

趋异是指同源生物进化成多种不同类的后代,以适应不同环境的现象。例如,古代一种具有五趾的短腿食虫性哺乳动物,由于适应不同环境而进化成当今各种哺乳动物,如能奔跑的斑马、能滑翔的鼯鼠和蝙蝠、能打洞的犰狳、能游泳的鲸等。 [1]

在生物进化过程中,起源于同一始祖的生物,为适应不同的生态条件而发生分化,产生新的生物类群。在漫长的地质时期中,正是由于生物的不断趋异,才能形成当前的生物界。

趋异是生物进化的一种模式,即由一个谱系分支为两个形态各异的谱系。

趋异又称“适应辐射”。指同一类生物产生很多生理和形态的分化,以适应不同生活环境的分歧现象。如中生代爬行动物中的恐龙、鱼龙及翼龙,分别生活于大陆、海洋及空中,其体形、器官产生明显的差异,恐龙为双足或四足行走的陆的陆生爬行动物;鱼龙体形似鱼,四肢桨状,适于游泳;翼龙前肢成翼,骨骼中空,利于飞翔,这些便是趋异进化的结果。 [2]

趋异的发生有以下三种原因:

①一个物种或多个物种获得具有进化潜能的新适应环境之后,才能发生大的趋异。例如,元古宙末期一些异养和自养的生物完成了从单细胞向多细胞体制的进化过渡之后,很快出现了后生动物与后生植物的第一次趋异。

②大规模的物种绝灭之后,种间竞争压力减小,空的生态位出现,导致快速的种形成和趋异。地史上多次大的种群绝灭之后,都有不同规模的趋异发生。

③当一个物种迁移到一个分散的、隔离的环境,例如大陆物种迁移到群岛或地形地貌复杂的环境,有湖泊河流交错的地区,地形起伏的地区,形成许多隔离的小种群,由于分异选择以及随机因素发生适应辐射。有如达尔文描述的加拉巴戈斯群岛的地雀有13种,它们是过去大约100~500万年期间从美洲大陆迁移来的一个种,即是同一祖先。 [3]

趋异是指特化式进化的一种现象。同一类群的生物分化为多种不同的类型,以适应于各种不同的环境条件。例如,哺乳动物大部分适于陆上生活,但有的适于空中生活如蝙蝠,有的适于地下生活如鼹鼠和鼢鼠,有的的适于水中生活如鲸和海豹。植物方面如毛莨属的植物,有适于水中生活的水毛莨,有适于河岸或草地潮湿土壤生活的松叶毛莨,有适于生长在相当干燥的草原上的金毛毛莨等。 [4]

实际上,从时间角度看,生命的整个递进进化就是一个趋异的过程。从复制分子开始,到有膜细胞的形成、多细胞生物的产生、温血性的出现以及大而复杂的中枢神经系统的进化,每一个阶段都使得生物可以利用不同的环境资源,也就是说,趋异使得生物占据了不同的适应区。 [5]

各类生物的趋异进化还会表现出多种多样的分支,多个物种或地理变种,这个过程叫做分支进化。例如,脊椎动物从爬行动物进入陆地,为二叠纪和三叠纪之间,距今约3万~2.5万年前,开始了哺乳动物的一次大的趋异。当时陆地上没有大的与之竞争的动物,选择压低,登陆的脊椎动物纷纷占领各自的栖息地而极大发展。原始哺乳类出现时距今约2亿年前,体型较小,短足,以四肢陆上奔走,胎生,哺乳,当时先发生了爬行类的趋异。自恐龙大绝灭后,到了新生代第三纪则真正出现了一次哺乳类的大趋异,遍及海陆空各界,成为各类生态环境中的佼佼者。 [3]

①遗传距离是衡量种群间遗传分化程度和差异大小的数量指标。近年来,不仅在生物进化与物种形成方面,而且在分类学、生态学、人类学等很多领域都有广泛的应用。同时,在人类遗传研究中也受到越来越普遍的注意。研究者阐述遗传距离的概念、估算原理及其应用,并将其与蛋白质变异有关的等位基因差异联系起来。在此基础上讨论最小遗传距离Dmin、标准距离D和最大距离Dmax的概念与公式。并结合实例进行分析与释义。 [6]

②羊草是多年生根茎型禾草,具有耐干旱、耐贫瘠、耐盐碱等生物生态学特性。羊草适应性强,具有广泛的生态可塑性,能适应复杂的生境条件,在羊草分布区内,经常可以见到灰绿色和黄绿色两种叶片颜色明显不同的羊草呈小斑块状镶嵌分布。在以往有关的研究中,有些学者把这两种叶色的羊草称为生态型,有些学者称为趋异类型,但并未提出其生态型分化的充分证据及其分化的主导因子,因此并不能证明两个叶色的羊草已经分化成为生态型。

在分类学上,两个叶色的羊草为一个种,过去也不曾有人将其明确地再划分为变种或变型。本论文通过在个体和种群两个水平的、生理生态和种群生态两个方面的研究证明两个叶色羊草种群发展采取了相同策略,存在生理趋异分化,首次明确提出了产生分化的主导因子是土壤中的盐碱,把叶色为灰绿色和黄绿色的羊草定义为灰绿生态型和黄绿生态型,简称灰绿型和黄绿型,属于土壤生态型,为确定两个生态型羊草提出了有力的理论证据。 个体和种群水平的生理生态学研究证实两个生态型的生理特征已产生明显趋异适应性分化,并且具有遗传特性。两者都具有一定适应能力,灰绿型羊草的强耐盐碱、耐旱性和黄绿型羊草的弱耐盐碱、耐旱性都是长期适应不同生境(盐碱)条件而产生的相应的适应性反应。

在同一生境条件下,两个生态型羊草能正常生长繁殖且稳定遗传,而在这同一生境的气候条件是完全相同的,而不同的地方是其所处的土壤条件。两个生态型羊草种群产生分化是由诸多环境因子综合作用的结果,但主导因子是土壤因子中的盐碱,两个生态型属于土壤生态型,羊草生态型的划分反映出此物种的生态适应及其进化意义。在种群特征、年龄结构、繁殖规律、有性生殖特性、构件生长规律等种群生态学研究中,两个生态型之间差异不明显,在不同生境间数量上的大小变化主要是对不同生境生态适应的结果,属于生态可塑性的范围之内,种群在生存与发展上采取了相同的策略。 [7]


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