重构符合自然历史的演化树是系统生物学的终极目标

从自然历史的角度,对单系群、特征、系统发育和自然分类系统的概念做出了澄清和解释。自然分类是仅包含单系群全体成员和它们之间亲缘发育关系和自然演化过程的分类。只有包括所有成员在内的单系群才能称为一个自然分类系统。目前生物系统学主要使用分支分析方法重建自然历史演化过程。在编写算法语言和程序时,作者常将注意力集中在形态和分子数据的获得、运算过程和算法的改进,而忽略了支序分类学的简约原则等假设前提和它的理论缺陷。由此在系统发育重建的过程中存在2个常见的误区:(1)在一个单系类群中包括的成员不完全却声称是一个自然系统;(2)将通过数学和程序运算出来的"简约"或最"似然"的亲缘发育关系当作自然系统。自然单系类群往往具有漫长的演化历史,人类无法直接观察和在实验室中重复。利用支序分类原理构建的单系类群的发育关系只是一个单系类群之间的最"简约"或最"似然"的亲缘发育关系,并不能真正反映自然历史的本来面目。古生物学虽然有较好的时空框架,但可提供的特征数量和精度不够。现生生物的各种特征和遗传数据虽然相对充分,但对于具有较长演化历史的类群,由于缺失了大量关键成员,推导出的系统发育关系可能都是并系或复系,无法构成一个自然系统。因此只用现生生物宏观和基因组信息重构具有较长演化历史的生物类群的自然系统是无法实现的。只有利用分子和形态的全证据,从宏观和微观两个层面、古代和现代相结合,采用多种技术和研究手段对一个单系类群的全体成员进行研究,才能真正做到自然分类。在这个过程中可以利用6个原则对分类系统是否符合自然历史发展进行检验。     

裸藻类植物的分支系统学研究

本文选取了裸藻类的33个属级分类单位,以及它们的35个性状,利用分支系统学的原理和方法,对性状的演化极性进行了分析,同时对性状间的极性关系进行了和谐性分析,使性状间极性关系处在较为合理的状态,然后建立了分支分析的数据矩阵。应用徐克学建立的“演化极端结合法”进行微机运算．得简约系数远小于1(o．2159)的分支谱系图。根据分支诺系图对裸藻类的系统发育关系进行了探讨,井与已有的关于裸藻类分类系统和演化假设进行了比较。在此基础上按照裸藻类的亲缘关系及单系原则,对裸藻类的分类等级进行了划分,初步提出了建立1门1纲5目的分类系统。按照在分支谱系中的演化地位,认为裸藻属的5个亚属,明显地都应是独立的属。同时对裸藻类的共生起源与演化的关系也进行了讨论。     

蒿属腺毛蒿组和白苞蒿组的分支分类、生物地理和亲缘关系的研究

菊科蒿属Artemisia的腺毛蒿组和白苞蒿组共有26种8变种,为亚洲特有植物。前者主产我国西南中、高海拔地区,后者主产秦岭以南横断山脉以东各省区的中、低海拔地区,少数种在亚洲南部、东南部也有分布。除泰国艾 A.boreali-siamensis外,其余国内均产。它们在蒿属蒿亚属中进化程度较高,且与其它组有明显的区别。选择亲缘关系最近的艾组为外类群。在外类群比较原则和形态演化原则的基础上,对大量性状进行分析,包括茎,叶、花序、雌花、两性花和瘦果等性状,加之花粉形态、化学成分等,构成由55个性状演化系列组成数据矩阵,使用程序Hennig 86,version 1．5在微机上运算,得到最简约的分支图。结论如下：(1)分支图表明;腺毛蒿组和白苞蒿组各为一单系类群,且互为姐妹关系。(2)经谱系分支分析,获得该类群修正的分类系统。分析结果支持林有润(1992,1991,1982)将中国腺毛蒿组分为腺毛蒿系、二郎山蒿系、多花蒿系及白苞蒿组分为白苞蒿系、垂叶蒿系和奇蒿系的观点,但少数种的位置有所变化,如白苞蒿组侧蒿 A．deversa、腺毛蒿组吉塘蒿A.gyitangensis、泰国艾A. boreali-siamensis、察隅蒿A.zayuensis和亚东蒿A.yadongensis。另建议将甘青蒿A．tangutica从腺毛蒿系分出,独立为甘青蒿系Ser．Tanguticae。(3)我国西南地区是该类群植物的“次生的起源中心”和现代分布区的”第二个密集中心”。(4)产于泰国北部的A．boreali-siamensis在分类学及生物地理学上颇为独特,它与主要分布在川西藏东地区的腺毛蒿系亲缘关系密切,而与分布区稍广(我国西南及南亚、东南亚)的多花蒿系种类的亲缘关系甚远。     

龙胆属的系统发育分析

本文运用支序分类的原理和方法,对龙胆科龙胆属的属下等级进行了重新归类和系统发育分析。龙胆属是一个单系群,以3项近裔共性为归类依据。性状分析作了性状同源性分析和性状极性分析。性状极化主要以外类群比较、性状相关性及染色体资料为依据,其它方法,如生物重演律原则、地理递进原则以及孢粉形态等也被结合使用。分析结果,双蝴蝶属和蔓龙胆属被选择为外类群,71个性状被选择作为建立数据矩阵的基本资料。使用PAUP程序对矩阵进行了运算,得到4个最简约的谱系分支图,它们均具一致性系数0.637,支序长度为160步,f-比值范围为0.179～0.189,其中具最低f-比值的图被选作为类群归类和讨论亲缘关系的基础。在支序图上龙胆属归为15个组;其中5个组又划分为系,共包括23个系,其余组为单型组,故共有33个属下类群。一个严格的一致性谱系分支图总结了所有的一致点,从而支持了支序分析的结果。     

论山毛榉科植物的系统发育

本文运用分支分类学方法,对山毛榉科植物进行了系统发育的分析。山毛榉科作为单元发生群包括柯属、锥属、粟属、三棱栎属、水青冈属和栎属。桦木科和南山毛榉属被选择作为外类群。对大量的性状进行评估之后,选择了25对性状作为建立数据矩阵的基本资料。性状极化以外类群比较为主,同时也采用了化石证据和通行的形态演化的基本原则。数据矩阵由7个分类群、2个外类群和25个性状组成。采用最大同步法、演化极端结合法和综合分析法对该数据矩阵进行了分析。在得到的3个树状分支图中按照最简约的原则,选出演化长度最短的谱系分支图作为本文讨论山毛榉科属间的系统演化关系的基础。关于山毛榉科植物的系统发育,作者的观点如下：(A)现存的山毛榉科的6个属形成了4条平行进化的分支路线,它们分别被处理作4个亚科,即：栗亚科,三棱栎亚科,水青冈亚科和栎亚科;(B)平行进化是山毛榉科植物系统发育过程中的主要形式。生殖过程中的一些特征,如：果实第二年成熟,胚珠通常败育等,是影响山毛榉科植物属间基因交流的主要原因。在现存的山毛榉科植物中,柯属是最原始的类群。三棱栎属和锥属的起源也较早,而栗属、水青冈属和栎属是特化的类群。     

天南星属的系统发育分析

运用分支分类学方法对天南星属进行了系统发育分析,以天南星属13个组为13个分支分类单位,选择菖蒲属作为外类群,从天南星属植物特征中选取13个性状作为建立数据矩阵的基本资料,并以外类群比较和通行的形态演化规律为依据这些性状进行极化,采用改进后的最大同步法和最小平行进化法进行分类运算,按照最简约的原则,选出演化长度较短的最大同步法谱分支图,作为本文讨论的基础,并在此基础上,探讨了天南星属各组的系统关系。     

中国植物区系地理学研究的回顾和展望

植物区系地理学是研究世界或某一地区植物种类的组成、现代和过去的分布以及它们的起源和演化历史的科学。植物区系地理学的研究内容包括广义植物地理学中的植物科属地理学、植物分布学和植物历史地理学３个部分。植物区系地理学是生物地理学的一个分支,是植物学和地理学...     

鲤科鲴亚科鱼类的系统发育及动物地理学

以雅罗鱼亚科为外群,采用分支系统学的原理和方法对鲐亚科17个属(须鳊属除外)进行了系统发育和动物地理学的分析。结果表明,(1)鲴亚科这17个属为一个单系群,并由4个较小的单系群组成;(2)鲴亚科现在的地理分布格局除源自离散事件外,主要源于扩散事件。鲐亚科的特征演化还表明,东亚地区地质历史的反转演化和平行演化可能在鲴亚科系统发育过程中起了重要的作用。     

海菜花属的分支学研究

本文选取了与海菜花属系统发育有重要关系的19个性状,采用分支分析方法,研究了代表中国海菜花属全部已知分类群的18个居群的系统发育关系;根据简约性原则,构建了18个居群的分支图。结果表明,18个居群可划分为4类,它们分别对应于现知的4个分类学种,而与数值分类学研究中的Q分析结果基本一致;在分类群的划分上,分支分析与Q分析一样有效,并能反映系统发育关系。本文最后对海菜花属的起源和演化作了探索性推测,认为本属可能最迟在白垩纪末起源于冈瓦纳古陆的热带湖沼地区,此后分化成沉水叶多花支、沉水叶单花支和浮水叶单花支繁衍演化。     

羊蹄甲属的系统与生物地理学：1．厚盘组的分支分析

羊蹄甲属厚盘组作为一个分类实体包含有约１８个种,本组植物主要分布于中国南部及中南半岛等地,其中很多种类在其分布区内地理替代现象相当明显。对此组的分支系统学研究,一方面有助于对本组种类系统进化关系的理解,另一方面又为对热带亚热带亚洲大陆各区系之间关系。的理解提供帮助,为本地区的分支生物地理学研究提供材料．本文用３０个形态及叶脉脉序性状对厚盘组进行了分支分析．云南羊蹄甲被选作外类群,内类。群包括龙须藤亚组及攀援羊蹄甲亚组的所有１８个种。分析产生了８个最简约的分支图。分析还表明攀援羊蹄甲单独作为一个亚组是不可取的,厚盘组的分类及生物地理学需要进一步的研究．     

从形态分类到准分支系统分类——修订版Treatise双壳纲卷分类系统简介

修订版Treatise双壳纲卷首卷即将正式出版,其分类系统的纲要已提前公开发表。在古生物学家、现代生物学家和分子生物学家的共同努力下,终于顺利地实现了化石和现生双壳类分类系统的初步融合,与1969版的形态分类相比,整个分类系统已经面目全非。为此,有必要全面介绍其分类方法和原则,介绍新分类系统带来的种种重大变化。新分类系统将进化学派的系统发育概念与分支系统分析方法的合理内核有机结合,发挥后者在方法论方面的优势,摒弃其系统发育即分岐演化的错误概念和某些不合理的分类学原则,如拒绝接受并系群和姐妹群必须具有相同级序等;充分发挥林奈系统的长处并加以改进,形成由共同衍征主导同时也考虑前进演化的林奈式级序体系,准分支系统分类方法由此形成。新方法兼顾分支发生和进化级这两个不同的方面,注重恢复可能的祖-裔关系;主要根据系统树但借鉴分支图方法来确定级序格架,将级序与系统树的分枝点对应,即与衍征的分歧时间对应,使级序的划分不再主观任意;一般将姐妹分类单元置于同一级序,必要时将并系群与其后裔类群置于同一级序,而姐妹群则可能被置于不同的级序。采用近亲单元和准近亲单元分别作为无级序的单系群和并系群的标识,解决了将化石分类群融入现代生物分类系统的技术难题,可简化并有效地保持分类系统的稳定性。新方法使双壳纲完成从形态分类向准分支系统分类的转变,这代表着分类学未来发展的新趋势,而林奈式级序体系则为林奈系统今后的改革提供了新的范例。     

替代学派生物地理学几种研究方法简介

历史生物地理学就其基本原理、概念和研究方法可大致分为以过程为导向的传播学派和以式样为导向的替代学派。本文简要介绍替代学派的一些基本原理和概念,对最近半个世纪以来发展的几种替代学派生物地理学方法：泛生物地理学、更新世森林避难所理论、分支生物地理学以及特有性的简约性分析法的原理、方法作了简要的介绍和评论。     

生物地理学（二）

三、生物地理学的数种研究方法 分支图解(cladogram) 要分析生物地理学的模式必需先确定:有哪几类生物,以及这几类生物之间的亲缘关系。这可以用一个分支图解(图4)来表示。假设有     

全国第一次藻类学专业学术会議将于今年7、8月間在青島举行

中国植物学会和中国海洋湖沼学会将于今年7—8月间在青岛联合召开全国第一次藻类学专业学术讨论会。会议中除宣读论文以外,将讨论藻类学各分支学科(包括分类学、地理学、生态学、形态学、遗传学、生理学、化学等)的学术问题。同时,还将讨论以下专题报告:(1)我国藻类学现状及今后任务;(2)海带、紫菜及其他海藻的养殖和新品种的培育;(5)淡水藻类的培养及利用;(4)海藻化学及利用;(5)     

生物分类学中的方法论——浅谈三大生物系统学派

<正> 60年代以来,在生物分类学坛上掀起了一场以方法论为主题的大论战,争鸣的焦点是何为自然的分类系统,如何利用特征进行分类。在争鸣中形成了表征系统学派(Phenetic Sy-stematic School)、分支系统学派(Cladistic     

动物分类学的研究现状和趋势

动物分类学始终是严格的动物学范畴内的一个学科,它的发展是早期自然史中的重要组成部分。分类学从种类鉴定,模式概念到种群概念已有很大的发展。分类学(Taxonomy)或称系统生物学(Systematic Biology)的范围不仅仅是编目和命名,而且还阐明生物间的演化关系,以及现生生物和过去不同时间生存过的生物的多样性。分类学是生物学各分支中最普遍存在的一门科学,生物科学中每一篇论文都要首先鉴别他们所研究的对象。但据调查在过去10～20年中分类学的教学和研究有所削弱。英国自然环境研究会组织的一个专家委员会提出的报告,认为这种情况的产生主要由于列下两方面的原因。     

柳属的分支系统学分析

基于61个广义的形态学性状,以杨属为外类群对柳属进行了分支系统学分析.经简约性分析,得到了21个同等简约的分支树,其严格一致树支持柳属为一个自然的分类群,但不支持将钻天柳属和心叶柳属从柳属中划分出去独立成属,也不支持对柳属进行属级水平上的细分,后两个结果得到孢粉学和分子系统学研究的支持.柳亚属为一个单系分支,皱纹柳亚属和黄花柳亚属也形成了一个单系分支.根据本研究的结果,建议将柳属划分为钻天柳亚属、柳亚属及黄花柳亚属3个亚属.由于较低的靴带支持率,其系统发育关系难于探讨.鉴于分支分析的一致性指数、保持性指数、各分支内部的支持率均不高,柳属的属下分类系统的划分有待进一步的研究.     

历史生物地理学进展

生物地理学研究动植物的地理分布。历史生物地理学重建生物区系历史。分替理论的复兴动摇了散布理论的上百年统治。最近10年主要是分替理论推动了历史生物地理学,出现了多个途径——种系发生物地理学、分支分替生物地理学、特有性的俭吝分析和泛生物地理学。岛屿生物地理学理论有了改进和严格的实验检验;庇所学说产生了新的模型。最后就我国如何发展生物地理学提出了对策措施。     

评亨尼希《系统发育分类学》

本世纪六十年代后期,在生物分类学(或系统学)界兴起了一个新的学派。现在一般都称之为“分支系统学派”(Cladistics)。创导人是德国的昆虫学家和分类学家,威里·享尼希(Willi Hennig)。早在1950年亨尼希就写了一本名为“一种系统发育分类理论的基础”(Grundzuge einer Theorie derphylogenetischen Systematik)的书。书中的观点与当时盛行的综合系统学(Synthetic Systematics)颇多抵触,又是用德文写的,所以并没有引起很多人的重视。     

斑龙芋属植物的系统发育分析

运用分支分类分析方法对斑龙芋属及其近缘属进行系统发育分析,以4个属的15个种作为15个分支分类单位,选择菖蒲科的菖蒲作为外类群,从斑龙芋属植物特征中选取了14个性状作为建立数据矩阵的基本资料,并以外类群比较和通行的形态演化规律,及核型演化规律为依据对这些性状进行极化,采用改进的最大同步法和最小平行法进行分类运算,按照最简约的原则,运用演化长度较短的最大同步法谱系分支图,作为讨论的基础,讨论了斑龙芋属及其近缘属的系统关系。