书城科普读物科学新知丛书-拯救生物多样性
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第4章 遗传多样性(1)

遗传多样性主要表现在种内各种不同类型上。种内主要类型有亚种、变种、种群和品种4类,它们组成种下的分类单位。

亚种

什么是亚种

种内个体在地理上充分隔离和形态上有明显差异所形成的群体称为亚种。种内不同的亚种之间,在形态特征或生理特征、染色体结构、基因组成等方面存在差异,而且有不同的地理分布。不同亚种间的个体可以互相交配,产生具有生殖能力的后代。亚种多用于动物的种下分类,但有时也用于植物。

亚种多样性举例

蒙古野驴和西藏野驴

蒙古野驴和西藏野驴(见本书第一部分图),是亚洲野驴的两个亚种。

蒙古野驴在我国分布于内蒙古、新疆、青海、甘肃和宁夏等省区,国外分布于蒙古国。外形似骡,身躯比家驴高大,耳长,前额无额毛,毛色较淡而发灰,背部毛色比腹部的深,二者的界线在腹侧上部。叫声似马嘶,而不像驴叫。

蒙古野驴是一种典型的高原寒漠动物,栖息于海拔3800~5000米的草甸、半荒漠和荒漠地带,在春夏季结成小群,以一头强健的雄驴为领队。到了秋季,便自动聚集成几十头乃至几百头的大群。它们没有固定的栖息地,清晨到水源处饮水,白天大部分时间在水源附近觅食植物和休息。蒙古野驴的迁徙性大,每天能走很多路,行走时排成一行,一般是雄驴领先,雌驴在后,幼驴居中,它们很善跑,能一口气跑40~50千米,最高时速可达64千米。

西藏野驴在我国分布于西藏、青海、新疆、甘肃和四川,国外分布于印度。

西藏野驴体型比蒙古野驴大,肩高可达1.35米,体长可超过2.20米。毛色较深,近于棕红色,下体呈白色,背腹部毛色的界线较低,位于腹侧下部。

西藏野驴的生活习性与蒙古野驴近似。听觉、视觉和嗅觉都很灵敏,一般50米内的动静能很快发觉。它的配偶期多在每年的8~9月,第二年6~7月产仔,每胎产1仔。新出生的小野驴,数小时后就能跟着雌驴跑。

在20世纪50年代末和60年代初的几年内,蒙古野驴和西藏野驴曾遭到无情的滥猎,造成惨重的损失,个体数量剧减。目前已受到国家的严格保护,被定为国家一级重点保护动物。

环颈雉的6个亚种

环颈雉又名山鸡、野鸡,是鸡形目、雉科动物,广泛分布在亚洲各地,在我国的分布几乎遍及全国。雄鸟体长约0.9米,全身羽毛颜色美丽,颈部有一条显著的白色环纹,尾羽很长,足后有距。雌鸟较小,体羽砂褐色,混有黑色和栗红色的色斑,尾羽较短,足后无距。

环颈雉的形态

环颈雉栖息在丘陵、高山和草莽中,平时静伏草丛,一受惊扰便骤然飞走。这种鸟善走而不善飞,常在地面营巢繁殖。主要吃植物种子,兼食昆虫。

在亚洲,环颈雉的亚种很多,如高加索环颈雉、阿尔泰环颈雉、黑龙江环颈雉、穆尔加布河(土库曼)环颈雉、四川环颈雉和日本环颈雉等。

环颈雉的主要亚种

环颈雉的不同亚种,分布区各不相同,上面提到的6个亚种,正如它们各自名称所表示的那样,分布在亚洲的不同地区。

如果我们仔细观察图中所展示的6个亚种雄鸟的形态,可以看出,它们头部、胸部和腹部的形状各不相同,全身的羽毛颜色(图中无法表示颜色)也不一致。这是由环颈雉这个物种在长期进化中,地理环境把它的个体分隔开来,各自接受着不同环境条件的影响,产生了不同的变异,于是逐渐形成了彼此不同的亚种。

在我国,环颈雉一直被作为狩猎鸟看待,肆意捕杀。近年来,由于滥捕滥杀,生境又屡遭毁坏,各亚种的个体数量日益减少,应该引起人们的重视并加以保护。

变种

什么是变种

变种是某些遗传特性已经发生变异,但基本特征仍未超脱原来物种范围的一个群体。变种也常有一定的地理分布,但没有亚种那样明显。

变种和亚种没有本质区别,时常混用,但变种多用于植物分类,在动物分类上用得较少。

变种多样性举例

圆白菜和菜花

圆白菜和菜花是甘蓝的两个变种。

甘蓝是十字花科植物,两年生草本。第一年秋季只进行营养生长,形成大量的基生叶,叶片蓝绿色,光滑带白粉。第二年春季进行生殖生长,抽出地上茎,生出茎生叶,并在茎顶形成花序,开花结实。甘蓝的花序为总状花序,花为两性花。每朵花由4枚萼片、4枚花瓣、6枚雄蕊和1枚雌蕊组成。花瓣黄白色,组成十字形花冠。雌蕊4长2短组成4强雄蕊。甘蓝的果实为长角果,果实先端有喙。

甘蓝

圆白菜又名洋白菜,是甘蓝的一个变种。两年生草本。第一年秋季生长大量基生叶,叶片肥厚,肉质嫩,倒卵形或长圆形,卷心成球状,称为叶球。第二年春季伸出地上茎,生长茎生叶,并形成花序,开花结实。圆白菜叶球的外围叶和茎生叶的形态、花序类型及花果形态,均与其原种甘蓝基本相同,主要区别是形成了发达的叶球。

圆白菜原产欧洲,我国各地普遍栽培,现在已成为我国重要的蔬菜种类。

圆白菜

菜花又名花椰菜,是甘蓝另一个变种。两年生草本。基生叶和茎生叶与原种甘蓝基本相同。它的茎粗壮而短,上生一个密集、畸形的头状体,头状体由许多肉质的花序梗、花梗和未发育的花组成,直径可达30厘米。

菜花

菜花也能生出正常花,进行开花结果。它的叶片、正常花和果实的形态与其原种甘蓝基本相同,主要区别是形成密集畸形的头状体。

菜花原产欧洲,我国各地普遍栽培,也是我国重要蔬菜种类,其头状体供食用。

七姐妹、荷花蔷薇和粉团蔷薇

三者都是多花蔷薇的变种。

多花蔷薇,又名野蔷薇,是蔷薇科、蔷薇属的植物。落叶灌木,高1~2米,枝条细长,上升或蔓生,有皮刺。羽状复叶,小叶5~9枚,倒卵形至长圆形,小叶长2~3厘米,复叶基部生有托叶。花多,组成圆锥状的伞房花序。每朵花的直径有2~3厘米,花为两性花,由5枚萼片、5枚花瓣、多枚雄蕊和多枚雌蕊组成,花瓣白色,具有坛状的花托。果实为聚合瘦果。多花蔷薇野生于我国南北各地,常栽培供观赏。

七组妹又名十姐妹。茎、叶、花、果的形态与原种多花蔷薇基本相同,但叶较大,花瓣深红色,重瓣,常6~7朵组成扁的伞房花序。七姐妹的产地不详,北京、山西、山东和河南等地都有栽培。

七组妹

荷花蔷薇与原种多花蔷薇不同处在于:花淡粉红色,重瓣,许多朵花成簇着生。

粉团蔷薇与原种多花蔷薇不同处在于:花粉红色,单瓣,由数花或多花簇生成扁平的伞房花序。粉团蔷薇在陕西秦岭一带有野生,生于海拔500~1900米的山谷、河岸、林缘和灌丛中。

瓠子、小葫芦和匏瓜

瓠子、小葫芦和匏瓜都是葫芦的变种。

葫芦

葫芦是葫芦科、葫芦属的植物。一年生攀援草本。单叶,互生,叶片心状卵形或肾圆形,长宽均为10~35厘米。花单性,同株。雌雄花都是白色。雄花的花托呈漏斗状,长约2厘米,花萼5裂,花冠5全裂,雄蕊5枚,花药结合成头状。雌花的花萼、花冠与雄花相同,雌蕊1枚,子房下位,子房的中间缢细,密生软毛,花柱粗短,柱头3枚,膨大,二裂。果实为瓠果,中间纤细,下部大于上部,长约数十厘米。

葫芦广泛分布于世界热带和温带地区,我图各地有栽培。

瓠子又名扁蒲(见本书第一部分图),是葫芦的变种。它的茎、叶、花、果形态与原种葫芦基本相同,与葫芦不同处在于:子房圆柱状;果实粗细匀称而呈圆柱状,直伸或稍弯曲,长可达60~80厘米,绿白色,果肉白色。

瓠子在我国各地有栽培,果实嫩时柔软多汁,做蔬菜。

小葫芦(见本书第一部分图),是葫芦的一个变种。它的茎、叶、花、果形态与原种葫芦基本相同。与葫芦不同处在于:植株结实较多,果实形状虽似葫芦,但较小,长仅10厘米左右。

小葫芦在我国多有栽培,果实药用。

匏瓜是葫芦的另一个变种。其茎、叶、花、果也与原种葫芦基本相同。与葫芦的不同处在于:果实扁球形,直径约30厘米,可制作水瓢。

种群

什么是种群

我们知道,每个物种都由许多个体组成,这些个体占据着一定的分布区域。在物种的分布区域内,既有适合它生存的环境,又有不适合它生存的环境,两种环境交替存在。物种就在这些分散的、不连续的适合生存的环境里,形成大大小小的个体群。每一个这样的个体群就是一个种群。也就是说,种群是一种生物栖息在同一个特定区域的全部个体的组合。例如,北京昆明湖中的全部鲫鱼个体,就组成了鲫鱼的一个种群;而玉渊潭里的全部鲫鱼,就组成了鲫鱼的另一个种群。种群是物种的存在形式。

每个种群不仅占据着一定的空间,而且它的个体数量也会随时间变化而发生改变。动物种群在这方面尤为明显。例如,许多昆虫种群具有季节性消长的特点,在一年的有利季节中,个体数量会大量增加,而到了不利季节,个体数量又会大量减少。

种群内的个体之间不是孤立的,它们通过种内关系组成一个有机的整体。这就是说,种群虽然由个体组成,但并不等于个体相加,从个体到种群是一个质的飞跃。例如,个体有生有死,而描述种群生死过程的则是出生率和死亡率,这是群体水平才会出现的新质。属于种群水平的新质还有年龄结构、性比等。此外,动物种群还有社群结构,如灵长类种群中的首领制和等级制,一些个体要服从另一些个体。

动物种群多种多样

根据种群对空间的利用方式,动物种群可以分为经常性集群型、季节性集群型、暂时性集群型和不集群型等4种类型。

经常性集群型

这种类型的种群,大多由社群动物组成。所谓社群动物,是指营社会性群体生活的种类,如蜜蜂、蚂蚁、猿猴等。

在经常性集群型的动物中,蜜蜂、蚂蚁的种群结构最为复杂。

一个蜂巢就是蜜蜂的一个种群。据观察,每个蜜蜂种群,至少有8000多个成员,由蜂王、雄蜂和工蜂3种体型不同的个体组成。

躯体肥大的蜂王由许多工蜂侍奉,它吃的是营养价值极高的蜂王浆,而且全部由工蜂喂饲。蜂王的寿命可长达7~8年,它的职能是不断地产卵。一个蜂群能否增殖和扩大,主要取决于蜂王的繁殖能力。

蜂王(大)在蜂房中产卵,工蜂在储蜜

蜂群中的雄蜂,是好吃不劳的个体,但又是不可缺少的成员,因为它们担负着与蜂王交配之职;一旦交配完成,就会被工蜂处死或被驱除巢外,这样做对节约食粮、维持整个种群的生存是必要的。

工蜂是卵巢发育不全的雌蜂,没有产卵能力,体形最小,吃得最差,“住房”也小。然而它们是影响整个种群能否继续生存的主要成员。工蜂从不休息,忙碌地采集花蜜、哺育幼蜂、侍奉蜂王、打扫卫生和修筑蜂房,天气过冷时,它们还会在巢内振动双翅,释放热能,保持巢室温暖,真是“鞠躬尽瘁,死而后已”。

蚂蚁种群的集群情况与蜜蜂类似,一窝蚂蚁就是一个种群,有蚁王、雄蚁和工蚁的分化。蚁王是种群中的“首领”,主要职能是产卵。雄蚁的职能是与蜂王交配。工蚁的数量最多,担负着筑巢、觅食和御敌的职能。有些蚂蚁种类还从工蚁中分化出兵蚁,专司御敌和攻击的职能。

许多鸟类的经常性集群很是复杂。在种群内的个体中,常常形成主从等级关系。例如,在一个鸡群中,开始时雄性间互相啄击,在啄击中取胜者即获统治地位,并在摄食、营巢和交配等方面都占优势,因此整个种群产卵的数量和质量都比较高。

鸡群的主从等级关系,一般可分为3种模式:

鸡群支配级序的3种模式左:独霸式;中:单线式;右:循环式

独霸式:种群内只有单独一个个体来支配全群,其他个体都为下属。

单线式:种群内的个体形成单线支配级序,即甲支配乙,乙支配丙,丙支配丁,依照顺序从属。这种单线式的支配级序,在小的种群中最为明显。

循环式:这类支配级序多出现在较大的种群,即甲支配乙,乙支配丙,丙支配丁,而丁反过来可能支配甲。这种支配级序不太稳定。

种群内主从等级关系的形式,有利于保持整个种群的稳定,使健壮而优良的个体能在种群中顺利繁衍。