物种与物种多样性

本文首先讨论生物物种的科学概念和生物学本质，分析物种客观存在的自然属性和物种概念的局限性，认为物种的生物学属性和物种多样性的科学属性之间有着本质联系。物种多样性研究的实质是研究生物物种的生物学多样性。度量物种多样性程度有多种方法，但物种数目是物种多样性程度最直接、也是最基本的表达，估计物种多样性数目是当前国际上物种多样性研究的核心与热点内容。物种多样性产生的根源是物种形成，物种绝灭速率是维持物种多样性的关键因素。本文简要总结了物种形成与绝灭的基本模式和机制，通过分析生物地理区系与物种多样性研究的密切关系，说明物种的区系成份分析是物种多样性大尺度格局研究的重要内容。     

菌物分类学研究中常见的物种概念

物种是生物多样性与分类学研究的基本单元, 物种识别是生物学研究的基本问题之一。物种的划分一直以来都没有一个明确统一的标准, 这使得分类学多少带有主观的色彩, 并经常被看作艺术而不完全是科学的研究。本文简要概述了菌物分类学研究中常见的3个物种概念, 即形态学种、生物学种和系统发育学种的背景和应用现状, 并通过实例讨论了这3个物种概念的特点及应用中存在的问题, 特别是各个物种概念之间的交错, 以期为菌物分类学研究和物种概念探讨提供参考。     

论物种的客观真实性

关于物种的概念和本质的争论由来已久。大多数学者认为种是自然界客观存在的真实单位,是形态上和生殖上间断的群体体系,与种内连续的群体体系——宗,有着本质的区别。少数学者则认为种是主观意识的产物,是为了分类的目的而任意确定的人为的分类阶元,与宗只有程度的不同而无本质的区别;只有个体才是客观真实的单位。以形态标准为主的分类学种概念和以生殖隔离为标准的生物学种概念只能说代表了自然界有机体类群不连续性的两个不尽相符,但部分一致的侧面,而不能说就是客观物种的反映。自然界的生命有机体有两重性。它们既不是一群乱七八糟的乌合之众,也不是秩然不紊的鳞次栉比,而是以群体的组织形式适应于各自分布区内的生态位,在表型和基因型的变异式样上具有一定规律的遗传多样性。物种的客观本质也有两重性。物种作为有机体组合的单位既存在又不存在。说物种客观存在是因为按形态或生殖的不连续性标准划分的“种”在自然界具有一定的普遍性;说物种并非客观存在是因为至今还没有一个能把所有的生命有机体都划分成统一的生物学单位的不连续性标准。     

浅析物种概念的演变历史

本文是一篇关于物种概念演变的简述。生物学家用不同的方法或标准划分物种, 就形成了不同的物种概念, 如生物学物种、形态学物种、生态学物种、进化物种、系统发生或支序物种, 或它们的组合, 等等。它们都揭示了物种属性的特定侧面, 都是不同物种客观存在的真实反映, 但都无法令所有人满意。对真核生物来说, 无论它们在形态上的差别有多大, 生殖隔离(不能产生可育的后代)应该是两个群体能否真正分化成不同物种的关键, 这种隔离机制可以是地理的、行为的或其他方式; 而生殖隔离总会伴随着一些形态或遗传上的变化, 虽然这些特征可能与生殖隔离本身并无多大关系, 但往往成为分类学家或分子进化生物学家区分种的依据,对已经灭绝的化石物种来说, 生殖隔离的物种划分方式就无能为力了。如何准确定义一个物种依然充满着矛盾, 因为基于生殖隔离的物种概念不实用, 而实用的物种概念(如形态学物种)又被认为是人为的。     

物种概念及其界定

半世纪以来,物种概念的定义备受关注,不同研究方向的生物学家提出24种不同或至少有分歧的物种概念,根据其不同的物种概念,物种的界定和物种的数量会出现很大的差异。人们普遍认同:物种是进化分离的微居群谱系,但把谱系分离过程中获得的特征如生殖隔离、可鉴定性、单系统发生等视为鉴定物种次级特征却有不同的声音。该文提出统一的物种概念,把谱系进化分离作为物种界定的唯一而又必要的特征,把谱系分离过程中获得的次级特征作为界定谱系分离的证据。鉴于此,物种概念间的分歧就会化解。其一,物种概念化与物种界定明显分开,不再混淆;其二,谱系的次级特征只与物种界定有关,在某种程度上为谱系分离提供证据;第三,若能把合理解释的任何一个特征作为某物种客观存在的证据,这样更多的特征更能确定谱系分离;最后最重要的是,统一物种概念使我们解放思想,扬弃传统的物种界定标准,探求物种界定的新思路。     

生物多样性事业需要科学、可操作的物种概念

物种概念(species concept)是生物学家们持续关注的中心问题。物种概念决定物种划分, 而物种划分的合理性关系到生物多样性的研究、保护和可持续利用。本文把现有较流行的物种概念分为6类, 并对它们予以述评后指出: 虽然生物学物种概念、遗传学物种概念、进化物种概念、系统发生物种概念等从不同方面认识了物种的客观真实性和物种的本质, 但在实践中都难以操作。绝大多数物种是由分类学家划分的, 但目前所有的分类学物种概念都包含有不同程度的主观因素, 从而造成物种划分的人为性, 对生物多样性研究造成负面影响。因此, 生物多样性事业需要科学、可操作的物种概念。本文在吸收了生物学物种概念、遗传学物种概念、进化物种概念以及系统发生物种概念等的长处, 也分析了它们的不足和问题的基础上提出一个新的物种概念, 即形态-生物学物种概念。最后, 以芍药属(Paeonia)几个物种的处理为例, 说明这一新的物种概念是可操作的, 划分的物种在形态上区别分明, 易于鉴别。更重要的是, 其结果得到基于25或26个单拷贝或寡拷贝核基因DNA序列所作的系统发生分析的强有力支持。各个物种在系统发生树上形成单系和独立的谱系, 表明其间各自形成独立的基因库, 没有基因交换, 它们独立进化, 有各自的生态位和独立的分布区。因此, 利用这一新的物种概念能够达到预期目标。     

DNA技术在海洋食品物种鉴定中的应用

随着分子生物学技术的发展, 海洋食品物种鉴定方法由原来的蛋白质水平深入到了DNA水平。目前应用于海洋食品物种鉴定的DNA技术主要是FINS(Forensically informative nucleotide sequencing)、PCR-RFLP和物种特异性PCR标记技术等, 能够实现对新鲜、冰冻、腌制或灌装食品物种进行鉴定, 而对混合样本的鉴定及量化分析是尚待解决的一个问题。基因数据库对物种鉴定的影响也越来越大, 是海洋加工食品物种鉴定可利用的另一种重要信息资源。文章综述了DNA技术在海洋食品物种鉴定中的应用研究进展, 并展望DNA技术在海洋食品检测中的发展趋势。     

DNA条形码：物种分类和鉴定技术

当前,一项称为“生命的条形码”计划正在欧美等国展开,其目的是实现对地球上现存的约1000万物种进行快速和准确的鉴定。DNA条形码是一种利用短的DNA序列对物种进行鉴定的技术。对DNA条形码的概念和原理进行了介绍,举例说明了其在物种分类、遗传多样性及物种鉴定研究中广泛的利用价值,阐述了当前该领域的研究现状,对未来的发展方向进行了展望。     

中国植物分类学中的物种问题

Nooteboom和Peter Raven都认为中国的分类学家往往持有狭隘的物种概念,而这是由于他们缺 少足够的标本,尤其是模式标本,因而不能充分研究种的变异性。Raven说这使他相信中国植物分类学 中真正的物种概念颇有模式概念的色彩。他们的说法不无道理。的确,中国的植物区系中可能有大量 的种其真实身份还有讨论的余地。根据单个性状或完全按营养器官性状来命名新种是常有的事。有些 学者甚至把发表新种作为其分类工作的主要目标。现有的、为数非常有限的关于中国植物变异式样研 究的证据证明有些“种”实际上是生态宗(Clinopodium)、地理宗(Cunninghamia和Indigofera)或呈地形 梯度变异式样的分类群(Lespedeza和Rhododendron)而已。根据表型的可塑性变化而命名的种曾经或 仍然被作为“好种”对待(Rorippa)。具各种不同叶形特性的种间杂种的分离系被命名为不同的种 (Ilex)。分类学上本来就已经很复杂的无融合生殖复合体由于新种的不断增加而变得更加复杂 (Malus)。对一个具有复杂变异式样的种的精心研究导致对25个种名的归并,其中有10个是80年代 由中国分类学家发表的(Clematoclethra)。诸如此类的例子随着研究工作的扩大而势必大量增加。传统 植物分类学主要或完全以形态性状为依据。外部形态性状具有比较容易观察和记录的优点。分类学种 概念能满足多种用途分类的需要。但如果把分类学种概念说成是完全凭分类学家个人的主观判断或甚 至偏爱而很难有是非之分就颇成问题了。现在比过去任何时候都有条件对种这个分类阶元作客观的解 释。正确的物种概念来自对植物变异式样及其分类学价值的正确和充分的理解。因此,作为标本室分 类学家,首先要研究尽可能多的标本。其次,尽可能收编来自其他方面的证据是十分可取的。这些证据 即使不是很有用的分类性状,对更好地了解或解释类群的变异式样往往具有重要的意义。分类学家可 借以发现他所寻找的分类群在表型或基因型变异上的间断。对这两种间断的合理应用将导致在许多属内种级水平的更加合理的分类。     

物种——老问题新看法

简要回顾了物种概念争论的历史.根据来源将这些争论划分为4个阶段:第一阶段是在达尔文《物种起源》发表前,争论的主导概念是模式种概念;第二阶段从《物种起源》发表到综合进化论期间,争论的主导概念是形态种概念;第三阶段从综合进化论到Hennig的分支分类时代,以Mayr的生物学种概念为代表从机制上阐明了物种存在的生物学原因;第四阶段,分支分类以来,以系统发育种的概念为代表.在分析物种关键问题的基础上,结合物种研究新的进展,提出物种是由特定机制所维系的具有一定属性表现的优良基因组合的保存单元.基于植物演化的特点,提出认识植物物种的3个阶段:形态识别阶段、多学科证据积累和检验阶段与优良基因组合保存机制阐明阶段.     

物种濒危的机制与保护对策

本文以生物多样性和保护生物学的若干基础理论为依据,分析了物种濒危的现状,论述了濒危物种的概念和特征、易于濒危和灭绝的类型,阐明了物种濒危的机制,并由此提出了濒危物种种质资源的保护对策。     

基于层次分析法的旗舰物种遴选方法

旗舰物种是保护生物学中一个广泛应用的概念, 用于获得公众对保护行为的支持, 在生物多样性保护领域发挥着重要作用。但目前尚未见量化分析遴选和确定旗舰物种的公开报道, 致使学术界对旗舰物种的定义和使用相对主观, 缺乏科学依据。本文对旗舰物种的定义进行了梳理, 探讨了旗舰物种的内涵, 确定了旗舰物种的属性, 制定了遴选标准和量化遴选方法, 以便读者更好地理解和运用这一概念。目前旗舰物种的定义仍然局限在其社会学属性, 作者建议今后应加强其生物生态学属性。作者认为除了公众的关注度和认可度之外, 旗舰物种还应具备以下3个生态生物学和社会文化特征: (1)物种在当地的濒危程度及生存现状; (2)物种在当地生态系统中的重要性; (3)物种在当地民众中的影响力和认可度。基于此, 本文确定了表征旗舰物种社会文化属性和生态生物学属性的8个要素, 基于层次分析法提出了一种量化的旗舰物种遴选方法。该方法综合上述8个要素进行评判和计算分值, 以塔吉克斯坦境内分布的14种大型濒危哺乳动物的生态生物学属性和社会文化影响力为基础, 描述基于层次分析法遴选塔吉克斯坦哺乳类旗舰物种的方法和过程, 最终依据每个备选物种所得分值高低排序, 得到塔吉克斯坦旗舰物种的优先备选物种。本文首次提出了一种量化遴选旗舰物种的方法, 期望今后可基于该方法开发更加合理的旗舰物种遴选模型和算法。     

“整合物种概念”和“分化路上的物种”

已有的各个物种概念对物种的认识类似盲人摸象, 只包含了物种的某一个方面; 而一个分化后期的成熟物种应涵盖了所有的物种概念。但是, 尚未到达分化后期的物种往往又已开始新一轮的物种分化; 自然中存在的多数“物种”处于分化路上。这种循环往复连续分化产生的物种, 存在种间生殖隔离不彻底、基因流频繁发生、网状进化突出等现象。此外, 对于不同的物种对, 最早开始分化的基因以及不同物种概念所要求的条件的分化顺序不是统一的, 而是随机的。定义一个适合所有“分化路上的物种”概念存在较大困难。但是, 应采用尽可能多的物种概念来界定分化路上的物种、发表新种和进行分类处理; 也应承认种间可能广泛存在不完全的生殖隔离和有限的基因流, 即有不属于两个物种群体的杂交或回交个体的存在。这样划分的物种比只依据一个物种概念认定的物种具有更高的客观性和科学性。     

基于系统发育分析的DNA条形码技术在澄清芍药属牡丹组物种问题中的应用

清晰的物种概念是材料正确鉴定的基础,是DNA条形码技术应用的前提.本文通过芍药属牡丹组植物DNA条形码数据的系统发育分析,揭示牡丹组植物的进化谱系及其与分类上“物种”的关系.在此基础上分析DNA条形码技术在牡丹组植物中应用的可能性.同时,以芍药科芍药属牡丹组植物为例,讨论DNA条形码技术在应用中存在的问题与解决方案.研究材料包括牡丹组植物目前已知的几乎所有的变异类型（种或种下分类群）共40份.DNA序列来自叶绿体基因组ndhF,rps16-trnQ,trnL-F和trnS-G4个基因,共有（含插入/缺失）5040个位点,包含96个变异位点,其中信息位点69个;核基因组GPAT基因2093~2197bp,变异位点（含插入/缺失）总数279个,其中信息位点148个.叶绿体基因组与核基因组所揭示的包括四川牡丹、矮牡丹、卵叶牡丹和紫斑牡丹在内的进化线与根据形态所建立的物种限定不吻合：（ⅰ）叶绿体基因分化明显但核基因没有明显分化——四川牡丹和紫斑牡丹的各居群系统;（ⅱ）核基因分化显著而叶绿体基因分化很小——矮牡丹和卵叶牡丹.因为这些居群系统之间存在一定程度的地理隔离,但不存在生殖隔离,出现这种两个基因组数据背离的现象可能是由于不同居群系统在进化历史中捕获了其他居群系统的叶绿体基因组.这些基因作为牡丹组植物DNA条形码的适合性分析显示,叶绿体基因在种间或居群系统之间的变异是种或居群系统内变异的4.82倍,GPAT基因在种间或居群系统之间的变异是种或居群系统内变异的2.21倍,说明这些基因可作为牡丹组植物的DNA条形码.种间或居群系统之间完全分化位点的统计结果表明,这些种或居群系统之间存在相互区别所必需的位点.通过牡丹组植物DNA条形码分析,认为：（ⅰ）物种概念对DNA条形码技术能否成功应用有十分重要的影响,拟应用DNA条形码的类?     

基因流介导的种间渐渗与物种界定

物种界定是生物学中最基本的问题之一。近年来随着分子生物学技术的进步如分子条形码的发展,物种界定也越来越引起人们的兴趣。界定一个物种或相似的一组物种时最重要的一个原则就是选择适合的分子标记。然而,植物中广泛存在的不完全谱系筛选与种间渐渗却常常会阻碍准确鉴定物种。最近,有关基因流介导的种间渗入和物种界定在理论和实验研究中都取得了重大进展。本文综述了基因流介导的物种形成;评价了种间渐渗与不完全谱系筛选的区别;最后总结出应该利用基因流速度较快的分子标记去鉴定物种。     

景观物种的理论与实践

结合保护生物学和景观生态学的理论发展起来的景观物种的理论,为更有效地保护物种及其生境开拓了新的视角。本文就景观物种的概念及其相关理论作一初步的介绍,并概括了对其实施保护的具体步骤。     

滇南片断热带雨林植物物种多样性变化趋势

采用群落样方（５０×５０ｍ）调查分析法,探讨滇南西双版纳曼仰广龙山片断热带雨林群落中木本植物物种多样性１９５９～１９９１年间的变化趋势。结果表明,该片断森林经３０多年的演化,物种数变化不大,但物种多样性指数降低２４％。在片断热带雨林中,物种的消失率与新增率虽相对平衡,但由于物种的生物学、生态学特性不同,呈现明显的消长变化趋势,即：在群落的不同层次中,物种消失率和新增率都是乔木（Ａ．Ｂ．Ｃ）＜灌木（Ｄ）,在乔木层中则是Ａ＜Ｂ＜Ｃ;就物种的不同确限度而言,消失率和新增率都是特征种＜适宜种＜随遇种＞外来种。此外,本研究认为群落内小气候由“凉湿效应”向“干暖效应”转化,是片断热带雨林物种多样性变化的一个重要环境因素。     

利用SSR标记对垂穗披碱草和老芒麦进行物种鉴定和遗传变异分析

垂穗披碱草(Elymus nutans)和老芒麦(Elymus sibiricus)皆为花序下垂类披碱草属物种,高海拔地区的E.sibiricus的部分变异类型也具有小穗紧密排列等特征,与E.nutans在形态学性状上具有较多的交叉,造成野外种质资源采集时进行直接的田间鉴定存在困难。本研究利用12对小麦族SSR引物对8份垂穗披碱草和10份老芒麦种质进行遗传变异和物种鉴定分析,UPGMA聚类分析表明供试材料明显可依据物种差异划分成两大类,主向量分析(PCo A)与聚类分析的结果保持一致。种质间遗传相似系数分析和分子方差分析(AMOVA)也表明种间变异远高于种内。另外,本研究筛选出3对引物,ESGS79和ESGS155能够在垂穗披碱草材料中扩增出特异性条带,Xgwm311能够在老芒麦材料中扩增出特异性条带,这3对引物能够作为区分垂穗披碱草和老芒麦的依据,为野外种质资源的收集以及田间育种工作提供指导。     

蚂蚁对不同土地利用的物种响应及生物指示——以云南为例

为了揭示不同土地利用状态下蚂蚁群落在物种层面的变化,采用陷阱法调查了云南省绿春县天然次生林、桉树林、紫胶林、紫胶-玉米混农林、橡胶林、旱地和农田7种类型样地地表蚂蚁群落。共采集地表蚂蚁16704头,隶属于8亚科44属106种。不同类型样地地表蚂蚁群落结构有差异(ANOSIM Global R=0.786,P=0.01),桉树林、紫胶林和紫胶玉米混农林地表蚂蚁群落结构与天然次生林相似,与橡胶林和农田不相似。不同样地具有各自的特有种,旱地和农田中各为1种,其余样地有5-8种。在多个样地中均有出现的物种在不同类型样地中的多度变化明显。对群落结构相似性贡献率≥5%的特征物种分析显示,天然次生林中的特征物种明显与旱地和农田不同。天然次生林中的指示物种为毛发铺道蚁Tetramorium ciliatum,桉树林中为亮褐举腹蚁Crematogaster contemta,紫胶林中为飘细长蚁Tetraponera allaborans,旱地中为伊大头蚁Pheidole yeensis。不同特征物种及指示物种的生物学特性与不同样地特征相关联。地表蚂蚁通过物种组成及多度变化响应土地利用变化,蚂蚁特征物种可以作为指示物种的补充。     

物种多样性研究的进展

物种多样性是生物多样性研究的一个重要层次。为适应资源与环境可发展的要求,物种多样性的研究受到了广泛的重视。文章阐述了物种多样性的概念、研究方法等,分析了当今物种多样性研究的几个热点问题。