生物系统学概论课件

生物圈(biosphere)：为地球上全部的生命和一切适合于生物栖息的场所。它是地球上最大的、接近于自我维持的生态系统（self-sustaining ecosystem）.生物圈的亚层次组织：岩石圈（lithosphere）上层，栖息所有陆生生物。水圈（hydrosphere），到处都有生命，主要集中在表层和底层。大气圈（atmosphere）下层，生命主要集中于与岩石圈交界的最下层。生物的分界（organismal kingdom）：地球上现生生物分为5界：原核生物界（monera）原生生物界（protista）真菌界 （fungi）植物界 （plantae）动物界 （animalia）第一章 生命的特征1.1 生命系统的基本特征：有机的生物界具有无限的多样性及连续性，其间又有不同层次的一致性或统一性。生命的多样性（diversity）、连续性（extensibility）及一致性（consistence）是生命系统（life system）的重要特征。1.2 多样性（diversity）或生物多样性（biodiversity）定义：生物与其环境形成的生态复合体（ecological integrate），以及与其相关的生态学过程（ecological process）的总和；它包括动物、植物、微生物及其基因，以及（它们）与其生物学环境形成的复杂的生态系统（ecosystem）。主要生命层次的多样性基因多样性（gene diversity）或遗传多样性（genetic diversity）生物体内决定性状的遗传因子及其组合的多样性。它决定物种及生态系统两个层次的多样性。物种多样性（species diversity）特定空间物种的丰富度（species richness）及其变化；它包括特定空间生物区系的现状（受威胁及特有性）、形成、演化、分布格局及其维持机制等。同义语：1.生物多样性物种水平的多样性（diversity of species level in biodiversity）物种多样性2.物种水平的分类学多样性（taxonomic diversity of species level）异义语：群落及生态系统水平的生态学物种多样性（species diversity of ecology on community and ecosystem）;特定生物群落或生态系统物种的丰富度及异质性（heterogeneity）(相对密度)或均匀性（equitability）的度量。1.3 连续性（extensibility）地球上各种生命有机体具有自我复制、繁衍和再生的能力。亦即生命的形式从低级到高级、从原始类型到复杂类型，都有繁衍、再生的本能。1.4 一致性（consistency）不同层次生命有机体，在结构和功能上，具有不同程度的共同特征。1.5 多样性与一致性的关系对物种的描述和清列，可构成生物学有关学科发展的基础。而生物种类的多样性，则是生命多样性的特定组分及概括，对生物学的深入发展具有最根本的意义。第二章 系统论、生物系统学及分类学2.1 系统论及系统学系统论（systematic theory）认为：可以而且因该把研究的对象看作为系统来处理。系统（system）是由作为整体组成的要素组成的。系统论是一种科学的方法论，作为一门科学，它是科学的科学，是科学学。系统学（systematics）：广义系统学是关于事物秩序（order）的研究，旨在将事物有序化（ordering）和合理化（rationality），即系统学是研究自然事物和自然过程之间关系的科学。2.2 生物系统及生物系统学生物系统（biological system）：生物有机体种类即其属性的多样性，以及生物体间的全部关系。生物系统学（biosystematics）或系统生物学（systematic biology）定义：生物系统学是系统地分析和综合研究生物及其生物层次系统，建立生物分类系统的系统科学。目标及作用：目标：生物系统学的最终目的是识别并用语言及图解表达生命的次序，以及为生物学的其他研究提供总的参照系。总参照系是表达事物和现象之间多种关系的系统；是以一种关系建立，又可解释其他关系的系统。以及总参照系比最初建立时有更广泛的应用性。作用：通过建立生命种系的发生历史。可揭示生物的共同起源和有序性，从而对其他生物学科的发展提供信息和基础。2.3 分类学（taxonomy）与分类(classification)定义：分类学是分类生命有机体的理论和实践；亦即分类学是分类理论和实践的科学研究。对象：分类学的研究对象是分类。分类学的目的与作用：目的：复原信息是项目分类的主要目的和独特目的。把在确定一项分类之后把未鉴别的对象分配或指定到正确的类别中，亦即鉴订和检索。把所观察的个体放进一个已有的分类阶元之中。提供作为信息学存储和复原系统的索引。即由共同属性最多的客体的类组成的分类，即是存贮信息的检索。系统学与分类学及分类有以下关系:系统生物学是狭义的生物系统学,常常称之为系统学、分类学或分类。生物系统学是生物科学中最古老、最有基础性和最有综合性的分支学科，但它朝气勃勃、任重而道远。系统学是比较生物学的核心组分（比较生物学是关于生物多样性的科学）；分类学是系统学的支柱和基础。分类是分类学的实践部分，受系统学和分类学的理论指导，又能推动系统学和分类学的发展。分类是一种科学活动，分类既指过程又指结果；分类活动的结果是一项分类，一个分类系统。一个分类系统具有总结性、预示性、启示性和可检验性。当代系统学的主要分支有进化系统学（evolutionary systematics），支序系统学（cladistic systematics）和表相分类学（phenetic taxonomy）三大学派。第三章 分类的阶层制和科学依据3.1 分类的形式及阶层制分类的形式大致为阶层制和非阶层制。阶层制亦为等级制（hierachy），是用于分类系统的一个框架，由一系列处于不同层次或水平的类或集合组成。在分类的阶层中，除最低层次的类之外，每类都包括一个或多个从属的类。阶元（category）或类目：为分类阶层的秩级（rank）层次。阶元是类而非个体。一个阶元的成员是处在该层次上的全部类元。阶元系统：阶元系统即等级系统，是有许多层次和等级组成顺序排列的秩级。3.2 林奈（Linnaeus）阶层制对分类的形式，通常采用Linnaeus阶层制;Linnaeus阶层制包括7个基本阶元，其阶梯式排列如下：Kingdom 界 Phylum 门 Class 纲 Order 目 Family 科 Genus 属 Species 种 为精确的表达物种的分类地位，对基础阶元加上前缀super-（总，超）及sub-（亚）和infra-（附）；加缀super-的阶元高于被缀的基本阶元加缀sub-和infra，加缀阶元依次低于被缀的基本阶元，但高于下一基本阶元及其加缀阶元。3.3 分类学的系统原理分类学的核心原理是研究物种的形成或系统发育，建立反映生物进化过程的分类系统。分类学的系统原理是：共同起源、分支发展及阶段发展共同起源(origin)：探索物种间的亲缘关系，研究其共同的祖先和起源，且要求单源系统（monophyletic system），即单源系统原理。分支(clade)发展：每一物种栖息于一定的环境中，在自然选择的作用下，与其生境同步演化，使其宗谱分支，又适应分化，此即分支发展。分支是从少到多的发展过程，即最初的少数祖种，分支分化，由少到多形成一个自然类群。阶段（grade）发展：物种的分支发展是横的展开，阶段发展是纵的上升。进化的主要趋势是从简单到复杂，从低级到高级的阶段发展的过程。Whittaker(1969)以分支发展原理和阶段发展原理提出了生物界级的分类系统。陈世骧的两种界系统简图小结：小结：物种的形成及系统发育包括三个基本过程：A：从无到有（或从旧到新）的起源B：从少到多的分支发展C：从低级到高级的阶段发展一个新物类的起源，开始总是少数，接着是种类数量的增加（分支分化）；然后，随着数量的增加，又出现更新的、更高级的类型（阶段复化）；更新类型的出现又是一个新的起源，一个新的发展。生物的系统发育是分支分化与阶段复化的纵横交错的过程。3.4 种上高级分类阶元的标准目、纲及门是分类阶层中最稳定的阶元。具有一种早就形成的结构基型为其特征，因之，可根据结构基型作为这些高级分类阶元的标准。科是包含一个属或一群在系统发育上具有共同起源的属；科与科之间具有一定的间断或隔离。作为一个阶元，科的分布范围相当广泛，且适应的生境类型也很广泛，科级的主要依据是比较突出且有一定适应性的生态特征。属：属是 一个聚合的分类单元。它包括一个种或一群在系统发育上共同起源的种，并与其他相似阶元之间存在确定的间断。亦即属是一群相似的和相关的种。对属的鉴别主要以形态特征为主。狼及蜜蜂的分类地位 狼 蜜蜂 界 Kingdom 动物界 Animalia 动物界 Animaliia 门 Phylum 脊索动物门 Chordala 节肢动物门 Arthropoda纲 Class 哺乳纲 Mammlia 昆虫纲 Insects目 Order 食肉目 Carnivora 膜翅目 Hymenoptera科 Family 犬科 Canidae 蜜蜂科 Apidae属 Genus 犬属 Canis 蜜蜂属 Apis种 Species 狼 lupus 意大利蜂 mallifera第四章 物种的概念及种下阶元的标准4.1 物种的概念物种是生物基本的分类单元和进化单元，是自然界中真实存在的单元，具有纯粹的客观性。物种是什么是本体论（ontology）问题，而如何识别物种则是一个认识论的问题。物种的本体一个物种的本体是个体，这个个体是由多数同类有机体组成的集合体（collective），其中，每一有机体都是物种的部分和成员，他们之间有独特的发育发生关系；而集合体作为整体与别的集合体有种系发生层次的关系；集合体是一个历史的实体，有相对稳定而 独特的性状，是以别的集合体（物种）相区别，因之，可对集合体进行识别和推断。任何一个物种都是一个由众多的一部分有机体组成的集合体。物种的概念导语：由于物种的问题的复杂性以及在生物学上的重要性。历史上出现众多的物种定义。Tremaue(1985)认为，有多少博物学家就有多少物种的定义。物种定义的不同，引起物种概念内涵的不同，争论异常激烈，旷日持久，今日依然。然而，每次争论对加深了对物种概念的认识。物种概念的 发展阶段Linnaeus(1705-1778)的物种不变概念：18世纪中叶瑞典博物学家Linnaeus在其著作 funna succica(1976)提出，物种是由性态相似的个体组成，同种个体永远属于同一类型：即物种不变。鉴别物种的标准是模式标本（type specimen）的性态。Charles Darwin（18091882）的物种变的概念：19世纪英国博物学家达尔文以进化论的观点，在其巨著物种起源中提出的：物种是变化的，不是不变的，自然界中真实存在的是变种，亦即不承认物种的真实存在，不可能有固定特征和间断分化，从而，不可能有物种的存在。达尔文认为，物种的纯粹是人为地，只是分类学家为方便而设立的单位。陈世骧（1978）的又变又不变、又连续又间断的物种概念：20世纪70年代末期，我国已故分类学家及进化生物学家陈世骧教授提出：又变又不变、不连续又间断的物种概念。此概念为：物种是生命系统线上的基本间断；定义为：物种是生殖单元，又连接又间断的居群组成；物种是进化单元，是生物系统上的基本环节，是分类的基本单元或物种是由居群组成的生殖单元，并与其他单元在生殖上是隔离的，在自然界占有一定的生境，在宗谱线上代表一定的分支。关于物种的存在，以及变不变的概念分析物种“有没有”与“变不变”的关系现代分类系统的物种的概念物种是进化单元，亦是分类的基本单元。物种四变又不变的，是连续的又是 间断的。变是绝对的，是物种发展的依据；不变是相对的，是物种存在的依据。形态相似（特征分明，特征固定）和生殖隔离（杂交不育）是其不变的一面，是借以鉴定物种的根据。现代分类系统有关物种的定义物种是生物界发展的连续性与间断性统一的基本间断形式；在有性生物，物种呈现为统一的繁殖群体，由占有一定空间，具有实际或潜在繁殖能力的种群（居群）所组成，而且与其他群体在生殖上是隔离的。4.2 种下阶元及其标准亚种亚种是地方性居群在地理上划分的集合体，在分类上，与本种中其他的同样集合体互有不同。在鉴定中，它是地方性居群，彼此间在分类上互有差异，且其差异达到居群的75%，即为不同的亚种。标准差异：当居群特征的差异来达到居群的75%时，其特征是呈现连续变异，不能成为亚种。地理亚种：不同地理分布的亚种，亦称地理宗。生态亚种：栖息地及生态习性不同亚种。生理亚种：生理特征不同的亚种。亲缘种（sibling species）二个或 二个以上的居群，彼此间差异甚微，且分布于同一地区而不杂交。主要以分布于同一地区，且不互相交配的居间类型，来加以鉴别。超种（super species）分布区不相重叠，互有接触，但不交配生育的极近似的若干物种。4.3 分类学的阶段与水平第一阶段：称为分类学或 水平，重点是新种描述，并将新种安排在相应的属中。第二阶段；称为分类学或水平，仔细确定种或高级分类阶元水平的关系，重点提出，一项可靠的分类。第三阶段：称为分类学或水平，更注意种下变异，多种多样的进化及多样性的解释。第五章 物种的命名法5.1 分类的方法人为分类法：以易观察及易于鉴别的特征，作为分类的标准。此法以求检索名称的便利，而不重视生物体的基本构造，以及生物体间的相互关系。自然分类法：以生物体构造与发育为分类的依据。其目的不仅鉴别物种间的差异，鉴别物种，还要以异种的相同特征及相同程度，进而探究物种间的亲缘关系，并推测其系谱及其进化。5.2 分类的 程式及步骤分类包括两段程式，又各有两个步骤。程式1：实体判别将分类对象分成易于识别的组群（group of species）（集合）；组群在表现型（phenotype）上适度均一，提出组群间的稳定差异。将表型群（phenotypical group）指定到种，并以命名法规予以命名。程式2：归类（grouping）与定秩（ranking），亦为狭义的分类。将指定的种进行整理，使之有序化。将指定的物种编排为大小不同的高级阶元阵列，并将这些阵列纳入阶层制的阶元框架之中。5.3 物种命名法Lennaeus双名制：以拉丁文或含有拉丁文格式的文字，记载物种的属名及其种名，将此二名连缀；即为物种的学名，亦即前一字为属名，后一字为种名。属名用属格单数名词，第一字母大写；种名用形容词或名词，第一字母不大写；学名之后，还附加当初定名的姓氏。人的学名：Homo sapiens狼的学名：Canis lupus三名制：对亚种及变种，应在种名后加亚种或变种名，构成三名制。麻雀的学名：Passer montanus saturatus双名制的分类意义：双名制突出了属的分类地位，使其成为组合物种，显示出系统关系的基本单元双名制表示的种属关系为：双名制属-共同起源种-分支发展