进化论系列讲座(六) 物种与分类

<正>我们人类从很古老的时代开始就能够识别物类,并给以名称,这种行为既是对"物种"的原始认知,也是"分类"的开始。古代中国关于"神农识百草"的信史传说就是这样的实践。到了春秋时代,庄子在《寓言》中则有"万物皆种也,以不同形相禅"这样的论述。到了汉初,《尔雅》把动物分为虫、鱼、鸟、兽4类:虫包括大部分的无脊椎动物;鱼既包括了鱼类、两栖类、爬行类以及鲸等脊椎动物,也包括了虾、蟹、贝类等水生的无脊椎动物;鸟就是鸟类;兽则是绝大     

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。     

丛枝菌根真菌最新分类系统与物种多样性研究概况

丛枝菌根真菌(arbuscular mycorrhizal fungi,AMF)是自然界分布最广泛的一类植物共生真菌,能够与大部分高等植物的根系形成共生关系.由于它们在农林、环境等领域的巨大应用潜力,国内外关于AMF物种多样性的研究一直受到较高的关注.然而,AMF专性共生的特征以及研究方法不够理想等因素长期阻碍了AMF物种多样性的研究进展.近年来,研究方法的改进与新技术的应用为AMF物种多样性的研究提供了极好的机遇.简述了AMF的最新分类系统及全球物种数量、AMF物种多样性影响因素以及AMF物种多样性研究方法三个方面的研究进展,并分析了今后在AMF物种多样性相关领域值得关注的研究方向.     

受威胁物种分类等级最新草案简介

长期以来,由于人类各种生产活动的影响,地球上许多地方的生物资源已陷于枯竭的境地,不少生物所栖息的生境不断恶化,其结果必然导致大量物种的灭绝。据专家们预测,到下个世纪50年代将有四分之一的物种处于严重灭绝的危险之中,因此,对现有的受威胁物种进行保护研究是一项十分迫切的任务,而这项研究的基础就是对现有物种受威胁程度进行评价及划分等级。     

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。     

大兴安岭沟谷冻土湿地植物群落分类、物种多样性和物种分布梯度

应用双向指示种分析法（TWINSPAN）和除趋势对应分析法（DCA）,对大兴安岭不同纬度的12个沟谷的冻土湿地植物群落之间的物种多样性和物种分布的环境梯度变化进行了分析．结果表明：研究区12个沟谷冻土湿地样地可划分为4个群丛组,分别位于不同的纬度范围;TWINSPAN的分类结果很好地反映了研究区沟谷冻土湿地植物群丛组的分布与纬度的关系,并在DCA二维排序图上得到了较好的验证．随着纬度的减小以及年均气温、年均降水量、1月平均气温和干燥度的增加,群落的物种多样性逐渐增大．研究区沟谷冻土湿地植物群落的灌木层和草本层的优势种和共优种多为适应湿地环境的沼生和湿生植物,随着纬度的减小,喜冷湿环境的沼生和湿生植物种类逐渐减少,甚至消失,而耐旱的中生植物的比重则逐渐加大.     

基于ND4基因海南竹叶青蛇物种与亚种分类地位

《中国动物志》与文献记载竹叶青蛇属分类存在矛盾,故本研究探讨了产自海南岛的竹叶青蛇的分类地位。为了研究其分类地位,理清国内外分类系统的矛盾。通过原竹叶青蛇属37个物种91个个体的ND_4基因进行测序,计算遗传距离;以瘤鼻蛇为外群,建立分子发育树。结果显示:所有物种在分子树上明显分为7支;产自海南岛的竹叶青蛇属于两个物种,即白唇竹叶青蛇和福建竹叶青蛇。由此得结论为国际上将原竹叶青蛇属细分为8个属的观点比较合理;支持"福建竹叶青蛇海南亚种"的分类地位。本研究丰富了海南基于分子生物学竹叶青蛇分类研究,完善竹叶青蛇生物信息学理论体系提供理论参考。     

线粒体COⅠ基因在观赏鱼中物种鉴定与分类应用

观赏鱼种类繁多,形态各异,市场上多是以商品名命名,在物种鉴定分类上存在一定的难度。本研究基于线粒体COⅠ基因,探讨其在观赏鱼中物种鉴定与分类应用的可行性。通过PCR扩增,获取18种观赏鱼249个个体的COⅠ基因序列。基于Kimura双参数模型,利用MEGA软件计算18种观赏鱼种间和种内遗传距离,并构建系统进化树。结果显示,观赏鱼类的种间遗传距离明显大于种内遗传距离,线粒体COⅠ基因序列可以用于物种鉴定。在系统进化树中,系统进化关系跟传统分类方法所得数据一致性高。研究表明,观赏鱼线粒体COⅠ基因序列,在物种鉴定与进化分类上具有一定的应用价值。     

论物种与物种的形成过程

达尔文对于物种发展渐进的没有飞跃的理解的错误是不可讳言的。他的这些观点,非常清楚地表现在他的巨著“物种起源”一书中,他写道:“自然界里没有飞跃。”(周建人等译“物种起源”第二分册223页)。又写道:“我认为物种这个名词是为了便利而任意加于一群互相密切类似的个体的,它和变种这个名词本质上并没有区别,变种是指区别较少而徬徨     

物种濒危等级划分与物种保护

介绍了国际与国内濒危物种等级最新标准。探讨了濒危物处等级的划分标准存在的问题和物种的保护优先序。介绍了确定物种保护优先序时的两种不同观点。     

拉萨河谷植物群落分类与排序及物种丰富度与环境的关系

以拉萨河谷区域的植物群落为研究对象,设置30个样地、90个植物样方,运用双向指示种分析法(TWINSPAN)进行群落的分类分析,运用除趋势对应分析法(DCA)进行群落的排序分析,运用广义可加模型(GAM)进行转换后的物种丰富度(TSR)与海拔、覆盖度、纬度、经度的关系分析。TWINSPAN分类将拉萨河谷的植物群落分为8组,即落叶阔叶林、落叶阔叶灌丛、根茎苔草草甸和丛生嵩草草甸、常绿针叶灌丛草甸和落叶阔叶灌丛草甸、落叶阔叶灌丛草原、丛生禾草荒漠、落叶阔叶灌丛荒漠、小半灌木荒漠,很好地反映了群落的间断性;DCA排序的样方排序结果与TWINSPAN数量分类结果基本一致,很好地反映了群落的连续性及其生境的异质性,DCA排序结果表明,湿度是拉萨河谷植物分布的主导因素;GAM拟合模型显示,TSR沿海拔梯度的分布格局为低-高-低-高-低的双峰格局。     

广东省自然保护区尺度陆生脊椎动物物种多样性与高级分类单元的关系

利用广东省自然保护区陆生脊椎动物名录,分析保护区尺度上物种与高级分类单元在数量上的关系.结果表明,属、科在数量上都随着物种数的增加而增加,且具有相似的增长趋势.物种-属、物种-科在数量上呈现出极显著相关关系(P<0.01,r>0.8),在乘幂模型、线性模型、指数模型和对数模型拟合中,乘幂模型拟合最好.结果显示了,保护区...     

广义模型及分类回归树在物种分布模拟中的应用与比较

比较3个应用较广的模拟物种地理分布模型:广义线性模型(GLM)、广义加法模型(GAM)与分类回归树(CART)对中国树种地理分布模拟的优劣,以提出更为合适的模拟物种地理分布模型,并用于预测气候变化对物种地理分布的影响。3个模型对中国15种树种地理分布的模拟研究表明:除对油松、辽东栎分布的模拟精度稍差外,对其余树种分布的模拟精度均较高,其中以GAM模型最好。结合地理信息系统(GIS),比较分析了这3个模型对青冈、木荷、红松和油松4种树种的地理分布模拟效果,结果亦表明:这3个模型均能很好模拟青冈和木荷的地理分布,而GLM模型对红松分布的模拟结果不太理想,3个模型对油松分布的模拟结果均不甚理想,其中以GLM模型最差。基于3个模型对未来气候变化下青冈与蒙古栎地理分布的预测表明:GLM模型与GAM模型对青冈分布的预测结果较为接近,青冈在未来气候变化情景下向西和向北扩展,而CART模型预测青冈在未来气候变化情景下除有向西、向北扩展趋势外,广东和广西南部的青冈分布区将消失;3个模型均预测蒙古栎在未来气候变化情景下向西扩展,扩展面积的大小为:模型的模拟面积>模型>模型。     

亚热带山地亮叶水青冈林的群落分类及物种组成与更新

水青冈属(Fagus)约有11种,我国有5种。亮叶水青冈(Faguslucida)是我国间断分布于亚热带高海拔山地的主要落叶树种。近年来亮叶水青冈林受砍伐严重,为了保护残存的林地,作者采用Braun-Blanquet(1964)、Fujiwara(1987)的植物社会学方法,对分布于中国亚热带山地的南山、梵净山、宽阔水、八大公山4地域的亮叶水青冈林进行了植被的比较研究。根据37个样方调查的资料,区分出3个群丛6个亚群丛。比较3个群丛的物种组成、生活型结构发现,位于南山的毛玉山竹–亮叶水青冈群丛(Yushaniobasihirsuto–Fagetumlucidae)及位于梵净山与宽阔水的大箭竹–亮叶水青冈群丛(Sinarundinariochungii–Fagetumlucidae),其常绿落叶阔叶混交林的特征明显;而八大公山的箭竹–亮叶水青冈群丛(Sinarundinarionitido–Fagetumlucidae),其落叶阔叶林的特征较显著。南山与八大公山的亮叶水青冈林立木结构分析结果表明,前者呈“L”型分布,林窗的存在使亮叶水青冈可以保持更新,密集的竹子是妨碍其自然更新的主要因素;后者呈“Λ”状分布,尽管林下竹子稀疏,自然更新却严重不良,其原因尚待继续定点观测分析。     

丝膜菌属分类系统和物种多样性研究进展

丝膜菌属是具有重要生态和经济价值的外生菌根真菌,其物种多样性丰富、形态复杂,因此物种的界定和分类研究较为困难。近年来,丝膜菌属的分类系统发生了重大的变化,且每年都有大量的新物种被描述。因此,准确理解该属的分类系统和物种多样性,对该类群分类研究的深入开展具有重要的指导意义。在大量文献调查的基础上,对丝膜菌属的分类系统及物种多样性研究现状进行了综述,探讨并展望了该类群今后的分类研究方向及需要重点解决的问题。     

动物分类和物种分化研究中扫描电镜的应用

自70年代以来,扫描电镜技术日益广泛地应用于动物学研究。大量研究报告散见于全球各类刊物,作者从文献的海洋中撷取几片浪花奉献给读者。这难免管中窥豹,但希望窥一斑而见全豹,对大家有所启迪。 (一)光镜与扫描电镜 扫描电镜与光镜相比较,有其独到之处,表现为: 1.高分辨率 理论研究表明,分辨率与照明波长(λ)成比例,只有减小λ值,方能使分辨     

基于多源遥感数据的植物物种分类与识别: 研究进展与展望

物种分类与识别是生物多样性监测的基础, 明确物种的类别及其分布是解决几乎所有生态学问题的前提。为深入了解基于多源遥感数据的植物物种分类与识别相关研究的发展现状和存在的问题, 本文对2000年以来该领域的研究进行了总结分析, 发现: 当前大多数研究集中在欧洲和北美地区的温带或北方森林以及南非的热带稀树草原; 使用最多的遥感数据是机载高光谱数据, 而激光雷达作为补充数据, 通过单木分割及提供单木的三维垂直结构信息, 显著提高了分类精度; 支持向量机和随机森林作为应用最广的非参数分类算法, 平均分类精度达80%; 随着计算机技术及机器学习领域的不断成熟, 人工神经网络在物种识别领域得以迅速发展。基于此, 本文对目前基于遥感数据的植物物种分类与识别中在分类对象复杂性、多源遥感数据整合、植物物候与纹理特征整合和分类算法技术等方面面临的挑战进行了总结, 并建议通过整合多时相监测数据、高光谱和激光雷达数据、短波红外等特定波谱信息、采用深度学习等方法来提高分类精度。     

基于无人机影像与面向对象-深度学习的滨海湿地植物物种分类

明确滨海湿地植物物种类型及其分布状况是实现滨海湿地精细化生物多样性监测的基础,对于滨海湿地的保护管理与生态可持续发展均具有重要意义。本研究以无人机可见光遥感影像为基础数据源,在定量分析最优分割尺度与最优分类特征组合的基础上,应用面向对象-U-net深度学习方法对闽江河口湿地植物物种类型进行分类,并与K最近邻、决策树、随机森林和贝叶斯分类方法进行精度对比分析,以期为滨海湿地植物物种遥感精细分类与生物多样性保护管理提供方法借鉴与科学参考。研究结果表明,利用面向对象-U-net深度学习方法提取不同滨海湿地植物物种类型的分类精度可达95.67%,总体精度较其他分类方法提高6.67%–13.67%, Kappa系数提高0.12–0.31,且分类整体性好。此外,实现植物物种光谱特征、形状特征、纹理特征与高度特征的最优特征选择对于有效提高湿地植物物种信息分类精度具有重要作用,应用最优分割尺度实现影像分割可提高整体分类效率。     

北极生态与物种

正北极生物多样性概貌北极生物多样性,即地球上最北的林线以上的大地,以及北冰洋和毗邻的海区所拥有的物种和生态系统的总量,它在文化、精神、美学、生态学以及经济学等方面具有不可替代的价值。对于北极居民而言,生物多样性是他们数千年来最根本的生活基础,也是显示他们的物质存在和精神存在的重要元素。对世界上其他地区而言,北极的渔业和旅游业具有极高的价值。     

自然选择与物种绝灭

任何事物都是运动和发展的,生物同样如此,它们从发生,发展到空前的繁荣,但最终也必将是灭亡的,代之而起的是新的物种——也是更进化的物种。一切生物都逃脱不了自然选择的作用,并且也只有选择才有进化。两种不同层次的自然选择