鸟类生态能量学的几个基本问题

生态能量学是在种群和群落水平上寻求能量与进化适合度之间的关系。本文从能量运行的最适化原理、能量与适合度之间的关系、能量与生活史进化、能量的摄入与需求是如何调节的、能量与有机体结构与功能的联系、能量和觅食理论以及能量分配与性选择等7个方面介绍了鸟类能量学的研究进展,并指出进化的最适化原理是认识能量运行模式的重要理论手段。     

动物生活史进化理论研究进展

综述了生活史性状、生活史对策、权衡、适合度及进化种群统计学等动物生活史进化领域的进展。权衡是生活史性状之间相互联系的纽带,分为生理权衡与进化权衡。适合度是相对的,与个体所处的特定环境条件有关,性状进化与适合度之间关系紧密。适合度是生活史进化理论研究的焦点。探讨动物生活史对策的理论很多,影响最大的是MacArthur和Wilson提出的r对策及K对策理论。随年龄的增长,动物存活率及繁殖率逐步下降的过程,称为衰老;解释衰老的进化理论主要有突变-选择平衡假设和多效对抗假设。进化种群统计学将种群统计学应用于生活史进化研究,为探讨表型适合度的进化提供了有效的手段。将进化种群统计学、数量遗传学及特定种系效应理论进行整合,建立完整的动物生活史进化综合理论体系,是当代此领域的最大挑战。     

种子萌发对策:理论与实验

植物种子的萌发／休眠现象有复杂的原因和机制,综述了理论生态学家的研究结果。应用的理论基础是最优化理论和进化稳定对策(Ess)理论。当环境条件随机波动,种群受非密度依赖因素调节时,采用最优化理论的两头下注对策预测休眠一定会得到进化且萌发率与环境条件直接相关。环境条件稳定时采用进化稳定对策理论可得到在亲属竞争,种子扩散,基因冲突等等因素影响下的进化稳定休眠／萌发率,预测了休眠／萌发与它们之间的相互关系。以上各种环境条件影响种子萌发行为的方式可以表述为若种子立即萌发会遭遇到不良环境使适合度下降,那么就会推迟萌发,出现休眠,形成土壤种子库。萌发率应使种群适合度最优或具有进化稳定性。一些实验也部分验证了理论预测。     

昆虫抗药性与适合度

昆虫抗药性的产生常伴有适合度劣势(即适合度代价),即抗性个体常表现出发育速率较慢、存活率和生殖力较低。文章主要阐述害虫抗药性与生物适合度和适合度代价的关系以及适合度代价产生的机制、特性及影响因素。并从生态学角度论述害虫抗药性的进化,为探索抗性发展规律及害虫抗性治理提供理论依据。     

蜜蜂科和显花植物的关系以及对苜蓿的授粉作用

一 昆虫对被子植物进化方面的意义是特别重大的、众所周知的,它们之间的相互依赖的进化关系,是现代进化学说里最光辉、最卓越的一页。 现代的研究者们,在对昆虫和高等植物之间的相互依赖的进化关系以及该进化关系对植物界和动物界演化的影响的看法上都是一致的。有关这一进化最初阶段的可能情景现在正在逐渐建立,这一进化的发生原因也正在阐明中。     

鱼类的特殊动力作用的研究进展

鱼类能量学的中心问题是阐明鱼体能量收支各组分之间的定量关系,以及各种生态因子对这些关系的作用,探讨鱼类调节其能量分配的生理生态学机制,并从资源利用对策的角度阐明物种在进化中的适应性问题。       

数量遗传学理论框架下的进化生态学研究：以动物模型的运用为例

目前,生态学家越来越关注深入的生物学问题,例如,1)理解生态和进化过程的互作和关系;2)种群中一个重要的表型特征,受遗传基因影响多大?即其可遗传程度,表示该性状的进化潜能;3)基因是怎样影响表型性状,及其对应的个体适合度以及种群动态?4)决定多个重要表型性状的基因之间关系和互作如何?随着生物统计软件尤其是线性混合模型的发展,结合经典数量遗传学的理论,发展出了针对上述问题的动物模型(Animal Model),使得我们可以对野外种群进行上述研究。本文首先介绍了经典数量遗传学的重要概念,随后在其理论框架下,举例介绍了动物模型的操作和使用,最后探讨和展望了利用数量遗传学方法进行进化生态学研究的前景。     

代谢速率调控物种丰富度格局的研究进展

提出生物多样性分布格局的普适性理论和探索其内在形成机制一直是生态学家们研究的焦点之一.到目前为止,已有很多假说被用来解释生物多样性分布规律,但是这些假说的普适性均受到学者们的质疑.最新理论--代谢速率假说以能量相当法则和代谢分形分配网络模型为基础,定量预测了个体及种群生态进化动态过程与群落生物多样性分布格局之间的关系,以及物种丰富度和环境因子之间的关系.代谢速率假说解释了生物多样性的起源问题,也回答了生物多样性如何维持的问题.该文重点综述了代谢生物多样性理论的发展及其相关研究进展.通过和其他假说比较、分析,我们认为随着代谢理论假说的不断发展和完善,代谢生物多样性理论将更具有普适性.同时我们也提出了进一步完善该假说需要解决的一些科学问题.     

《生态学》简介

现代生态学的中心就是探讨生物有机体在地球上的分布和数量规律,它既具有环境科学的特征,同时又具备进化生物学的特征。近二十年来,生态学中最重要的进展之一当推进化生态学的掘起。因为生物有机体的最基本特征之一就是在同环境的生存斗争中竭尽全力保持种的生存和繁衍,因此生物的适应、进化是生态学研究的核心问题之一。美国著名动物生态学家Paul Colinuaux教授编著的《生态学,(《Ecology》)一书就是以进化生态学为主线的一本优秀的普通生态学教科书,该书内容极为丰富,几乎涉及了现代生态学的所有领域,书中阐述的一些内容,如:生物能量学与生物适应性、生态系统与社会系统,生态系统能量学、     

不同进化类型大肠杆菌的适合度频率依赖性

进化实验中使用竞争实验测量两个物种或基因型的相对适合度时, 通常假定两者的适合度差异是恒定的。然而竞争双方的相互作用可能导致适合度差异受到初始相对频率的影响。本研究通过测量两种进化株系的大肠杆菌(Escherichia coli)在不同初始相对频率下的相对适合度, 分析了初始相对频率对相对适合度的影响。结果发现高氮进化株系相对低氮进化株系的相对适合度随其初始相对频率的减小而增加, 表现出显著的负频率依赖。两种株系在培养高氮株系的滤出液中均没有显著的生长, 在培养低氮株系的滤出液中均有生长, 但高氮株系的细胞加倍次数是低氮株系的3倍, 说明导致适合度出现负频率依赖的原因可能是低氮株系的竞争能力较低, 不能完全利用培养基中的资源; 也可能是低氮株系的代谢产物能被高氮株系利用, 产生互养作用。不同的相互作用可能导致不同的初始相对频率与相对适合度间的关系, 因此, 为了更准确地衡量适合度, 进化实验中需要考虑初始相对频率对相对适合度的影响。     

食果动物与被取食植物的相互关系:协同进化?

在种子传播过程中动植物是否存在协同进化关系一直是争论的焦点。有观点认为,植物通过食果动物对其种子的传播可能获得逃避种子捕食者、占据新的生境斑块和基因流动等好处,而动物通过消化果肉获得营养和能量作为回报,动植物彼此相互作用,进而可能建立协同进化关系。动植物之间还可能发生在种、属或科水平以上的多物种的多配协同进化,或者通过关键种的协同进化来带动其他食果动物和植物相关性状的进化。“果肉防御假说”则认为果肉原本是保护种子的防御组织,后来才进化成为吸引食果动物以促进种子传播的物质。然而,食果动物和植物一对一的协同进化的例证并不多见;适合种子萌发和生长的环境在时空上难以确定;食果动物和植物的进化速度不一致;植物与种子传播者的选择压力存在着高度的不对称和不平衡,加上环境因素的重要影响,这种选择压力受到极大的限制而有可能变得不显著。种子传播中动植物在进化意义上的关系尚需进一步研究。未来研究应对食果动物和植物关系的复杂性和多样性有足够的认识。通过对系统发育中相联系的不同种的动植物关系的比较研究来揭示动植物关系对物种分化的影响,有可能为检验食果动物和植物之间的协同进化关系提供新的证据。食果动物传播种子对植物群落动态变化的影响、动植物关系和生物多样性保护等仍将是该领域研究的热点。     

花寿命的进化生态学意义

花寿命 (Floral longevity) 是指一朵花保持开放并具有功能的持续时间, 它作为一种重要的繁殖策略影响着植物的繁殖, 在植物繁殖策略的进化生态学研究中具有非常重要的意义。近年来, 进化生态学家开始重视花寿命的研究, 在传粉与非传粉因素对花寿命的影响、花展示和繁殖成功与花寿命的关系等方面取得了长足的进展。生活史进化模型表明, 最优花寿命取决于开花成本和两性适合度实现速率之间的权衡。大量的实验研究支持此模型。实验研究表明:授粉可导致某些植物的花寿命显著缩短, 但是, 花粉移除对花寿命一般没有显著影响;部分植物的花具有最短花寿命, 这可能是一种保证植物雄性适合度的机制;温度和水分等非传粉因素的变化, 因改变开花成本而影响到花寿命;在花的群体水平上, 植物根据传粉状况和资源状况, 会调节花序上不同花的开放时间, 进而改变花展示的结构和功能;长的花寿命是保障植物繁殖成功的重要机制之一, 但可能要付出一定的适合度代价。该文概述了花寿命进化生态学的理论和实验研究进展, 最后指出:在理论研究上, 雌雄利益冲突为理解花寿命的进化提供了新的视角。在实验研究中, 需要重视植物通过优化花寿命而增强雄性适合度的研究思路。对花寿命的成本-收益分析, 需要考虑单花与花展示的功能关系。     

不同寄主植物对美洲斑潜蝇的适合度及其与叶片结构的关系

应用选择指数法和适合性指数法定量测定了山西省 14种常见寄主植物对美洲斑潜蝇 (Liriomyzasati vaeBlanchard)的适合度。根据其适合度将寄主植物划分为 3个类型 ,即适宜寄主、较适宜寄主和次要寄主。在此基础上 ,进一步研究了不同寄主植物对美洲斑潜蝇的适合度与叶片表面结构和解剖结构的关系。结果表明 :适合度与叶片上表皮毛数、毛长度、上表皮厚度、栅栏组织厚度和叶片厚度之间均无显著相关性 (r r0 0 5)。其结果为美洲斑潜蝇的持续控制奠定了理论基础     

物种丰富度的垂直分布格局及其形成机制

物种丰富度海拔梯度格局及其形成机制一直是宏观生态学研究的重要议题。物种丰富度沿海拔梯度呈4种分布格局,其中单峰分布格局最为普遍。人们提出各种假设从不同角度解释物种丰富度的海拔梯度格局,这些假设主要以气候、空间效应、物种间相互作用及其进化历史为出发点,提出的假设主要有水分-能量动态假设、生物多样性代谢理论、生产力假设、种-面积关系、中域效应、栖息地异质性假设及静态进化模型。本文系统介绍了物种丰富度的海拔格局及影响其格局的生态过程。目前,物种丰富度的海拔格局主要集中在现代气候对物种丰富度海拔格局的形成过程的作用,但这些现代气候的参数之间具有显著共线性,难以分辨具体的某种环境因子对其的绝对贡献。结合现代气候和物种的谱系进化过程,系统比较不同海拔区域物种的系统发育特征有助于进一步理解物种丰富度的海拔分布格局及其成因机制,同时有助于理解现代环境的波动对植被群落的影响。     

雌雄同花植物的性分配

性分配理论假定雌雄功能之间存在着trade-off,对一种性别的投入增多必然会减少对另一性别的投入。雌雄功能投入的适合度曲线的形状决定了哪种繁育系统是进化稳定的。因此,性分配理论可以解释植物繁育系统的进化,尤其被认为是雌雄异株进化的选择机制之一。目前的实验研究分别在物种间、种群间、个体间及花间四个层次上进行:自交率的程度对物种和种群的性分配都有影响;虫媒和风媒植物的性分配是个体大小依赖的;而且花序内花的性分配模式受昆虫访花行为的影响。相对于理论,性分配的实验研究明显滞后,随着分子标记技术的普及,性分配理论将会获得更大的发展。繁殖分配需要进一步与性分配理论结合,尤其在空间尺度上资源分配与繁育系统变化的研究是很有意义的。     

动物觅食行为对捕食风险的反应

动物进行任何活动时均面临被捕食的风险 ,分析捕食风险与猎物觅食行为的关系 ,有助于揭示捕食者与猎物的协同进化机制。捕食风险具有限制或调节猎物种群数量的功能。在进化时间内 ,对猎物形态和行为特征的进化是潜在的选择压力之一 ,可利用环境因子作为信息源估测食物可利用性和捕食风险大小的动物 ,具有更大的适合度。信息源可分为包括视觉的、听觉的和化学的。动物进行觅食活动时 ,依据信息源的变化确定环境中捕食风险的大小 ,并根据自身的质量在捕食风险的大小之间做出权衡 ,通过食物选择、活动格局和栖息地利用等行为的变化降低捕食风险     

企业群落与企业群落学

根据自然生物群落学的原理,通过分析企业群落的形态和机能特征、群落演替和生命周期等规律,证明了企业群落也是自然生物群落。从而提出了“企业群落学是研究企业群落形态结构和功能、群落内部、群落之间、群落与宏观经济系统以及群落与其他环境之间相互作用的生态关系的学科”这一新的概念。企业群落学是自然科学——生物群落学向社会科学的拓展,是社会科学与自然科学原理相互融合的新探索。     

企业群落与企业群落学

根据自然生物群落学的原理,通过分析企业群落的形态和机能特征、群落演替和生命周期等规律,证明了企业群落也是自然生物群落。从而提出了“企业群落学是研究企业群落形态结构和功能、群落内部、群落之间、群落与宏观经济系统以及群落与其他环境之间相互作用的生态关系的学科”这一新的概念。企业群落学是自然科学——生物群落学向社会科学的拓展,是社会科学与自然科学原理相互融合的新探索。     

路径依赖下的物种形成机制

生物科学几乎所有研究都需要物种概念作为基础, 生物多样性研究亦需要可操作的物种概念, 但现有物种概念存在不同程度的人为因素或难操作性, 对物种划分造成不利影响。本文引入“进化路径”这一概念, 说明适合度景观时刻变化着, 物种在每个进化时间点上依据瞬时适合度选择下一时刻的进化状态, 且总是沿着动态适合度景观中适合度增加的方向进化。基于演化博弈的方法, 以随机过程为例模拟物种的进化过程。进而提出路径依赖下的物种形成机制, 并在此基础上给出可操作的物种定义, 即: 针对基因、性状、生态过程等任一状态下两个群体内个体的多个变量做统计分析, 若群体之间同时在两个或多个维度状态下呈现出的不连续性d大于群体内变量呈现出的差异性σ_k, 则拥有相应变量的个体属于不同物种。     

分子进化研究：Ⅱ.5SrRNA序列的分形与分子进化的关系

本文根据分形理论的原理和方法,在对现行的计算核酸序列分维的方法进行修改的基础上,对各类生物的80余种5SrRNA序列的分维进行了计算,并结合耗散结构理论就其分维与分子进化的关系问题进行了研究和探讨。作者认为,5SrRNA序列的分维与其分子进化间的关系是一种复杂的非线性关系,在分子进化的过程中,序列的分维表现为随机涨落。