毕业论文--草食动物与植物之间协同进化研究

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1、草食动物与植物之间协同进化研究（资源环境学院10级生物科学班晏敏100650136）摘要：动物、植物界面(plant．animal—intetface)上的家畜采食(herbivoreforaging)是草地放牧系统的核心特征。草食动物(herbivores)是影响植物群落组成和生态系统稳定的重要决定者。在环境的选择压力下，草食动物和植物能够相互适应，达到协同进化的目的[1]。。一方面动物为了尽可能多地获得食物和满足营养需求，通过优化采食以提高其适合度；另一方面，植物为了逃避各类草食动物的采食而形成防御性的形态结构以及生理生态适应机制。草食动物与植物

2、之间的适应性实际上也是自然界适者生存的“军备竞赛”，因而对物种进化产生重要影响。本文综述了草食动物与植物之间协同进化的研究进展，分析了产生适应的原因，探讨生物之间协同进化的研究意义，并阐述了植物与草食动物之间协同进化的主要研究对象及其互作关系[2]。关键词：协同进化；动植物互作；草食动物；植物；1.协同进化的概念与研究意义动物与植物之间的关系，表现在它们之间相互制约与相互依存的协同进化[3]。一方面，动物为了获取最大净营养(食物),通过优化采食、增大解剖与生理特征的可塑性，以提高其适合度;另一方面,植物为了逃避各类草食动物的采食而形成防卫性的形态结构

3、，以及生理生态适应机制。大量观察与实验都已表明，动植物之间所表现的互惠特征与相互拮抗是同时出现的，而且随着自然历史的发展，它们之间可能达到一定程度的“默契”，以维系生态系统的稳定与进化。1.1协同进化的概念协同进化这一概念最早是Ehrlich和Raven在研究蝶类与植物之间的作用关系时提出的。Janzen曾给以定义,一个物种的某一特性反应于另一个物种的某一特性而进化,后者的特征同样回应于前者的特征而进化。进一步理解，协同进化是指一个物种（或种群）的遗传结构由于回应于另一个物种（或种群）遗传结构的变化而发生的相应改变。近年来人们对协同进化概念的外延又有

4、扩展理解，即不仅存在物种之间的协同，也有生物与环境之间的协同，那么协同进化又是在生态上密切相关联的进化[4]。1.2协同进化的意义作为生物进化的一个重要方面，协同进化的研究已经成为生物学家们研究的新领域。协同进化的研究内容主要是在生物与生物之间的相互关系上开展，而这种相互关系始终是生态学研究的核心问题之一;同时,说明物种间相互适应、以及共同进化的机制也需要从物种（或种群）的遗传基础上分析解释，因为生物进化的本质是物种遗传结构或生物世代间基因频率随时间而改变的结果；此外，迄今对自然界协同进化现象与过程的观察与实验都表明，物种间协同进化存在于多个生物水平

5、（个体、种群、基因等）。因此，协同进化的研究能将生态学与遗传学有机地密切联系在一起，可能成为生物学中各学科研究的交汇点或结点。物种间协同进化的研究，从生态学角度看具有突出的意义。首先，自然界中的生物种通过协同进化可以导致新的协同物种形成，或者说，物种与基因多样性的形成与保持可以通过协同进化实现，由此能够深入理解和发展生物多样性理论；其次，由于物种间协同进化的形式直接表现为生态系统中物种间生态关系（寄生、竞争、捕食等），那么通过协同进化的研究，可以在明晰物种间作用关系的基础上，分析群落与生态系统的稳定性以及生态功能过程；最后，通过对自然界协同进化过程中

6、物种的适应特征与行为变化分析，可以解释物种在不同环境中（生物与非生物的，具有梯度选择压力的）的生态适应对策[5]。2植食动物与植物之间的协同进化自然界中，二者的关系体现在相互制约与相互依存的协同进化。在环境的选择压力下，一方面植物为了逃避各类草食动物的采食而形成防御性的形态结构，以及生理生态适应机制：另一方面，动物为了尽可能多地获得食物和满足营养需求，通过优化采食以提高其适合度[6]。动物对植物的选择，尽管受到多种因素如种间斗争、天敌作用等的影响，但是起决定作用的是植物的理化性质。在植物的理化性质中，目前认为差异最大，对植食动物产生决定性影响的是植物

7、含有的种类繁多的次生物质。它们具有种属特异性，造成植物种类特有的气味和味道，影响动物或其他有机体的行为和生长。目前对动植物之间协同进化的研究，从研究对象来看，主要集中在下列4个系统。(1)昆虫传粉系统(insectpollinationsystem)传粉是动物获得营养，植物实现繁殖的过程。自然界中80％以上被子植物的传粉是由动物、特别是昆虫完成。(2)昆虫诱导植物反应系统(inducedresponsesysternofplantbyinsect)昆虫采食植物后，可以迅速诱导植物启动其防御机制，使植物产生挥发性化合物或次生物质。(3)种子散布系统(s

8、eeddispersalsystem)被子植物大多以种子进行扩散繁殖，这一过程如果有昆虫、鸟类与大型草食动物