科普:植物種群的進(jìn)化和選擇
種群數(shù)量動態(tài)是種群動態(tài)過程的一個方面,另一方面便是種群的質(zhì)量變化,它們之間具有密切的關(guān)系。種群質(zhì)量即種群內(nèi)個體質(zhì)的特征,一般用表現(xiàn)型和基因型表示。隨著種群大小的變動,選擇壓力也隨之變化,對基因型和表現(xiàn)型頻率的變化產(chǎn)生影響。
種群是由彼此可進(jìn)行雜交的個體組成的,因此種群是一個遺傳單位。種群中每個個體都攜帶著一定的基因組合,它是種群總基因庫的一部分。進(jìn)化過程包括基因庫的變化和遺傳基因組成表達(dá)的變化。引起這些變化的原因是環(huán)境的選擇壓力對于種群內(nèi)個體的作用。自然選擇使適者生存,不適者淘汰。適應(yīng)能力強(qiáng)的個體有更多后裔,其基因?qū)σ院蟮姆N群基因庫貢獻(xiàn)大,反之亦然。種群的基因頻率從一個世代到另一個世代的連續(xù)變化過程就是進(jìn)化過程的具體表現(xiàn)。因此,種群的進(jìn)化是世世代代種群個體的適應(yīng)性的累積過程。因?yàn)榄h(huán)境的變化是永恒的,所以種群通過某些個體的存活,其適應(yīng)性特征也在不斷變化著。新的物種形成是進(jìn)化過程的決定性階段,而物種進(jìn)化通過種群表現(xiàn)出來,所以種群也是進(jìn)化單位。
?。?)種群的遺傳結(jié)構(gòu)植物種群中每一個體的基因組合稱為基因型(genotype)。基因庫(genepool)是指種群中全部個體的所有基因的總和?;颍╣ene)、基因型和基因庫是種群的遺傳結(jié)構(gòu)中的重要成分?;蛲ㄟ^表達(dá)的調(diào)控,形成人可以直接觀察感受到的植物個體的表現(xiàn)型,它在個體的一生中不斷地變化著。每個基因型在整個植物種群中所占的比例稱為基因型頻率。不同基因在種群中所占的比例為基因頻率(genefrequency)。基因頻率是決定一個種群性質(zhì)的基本因素。影響基因頻率變化的因素主要有基因突變、自然選擇、遺傳漂移和遷移等,主要是前兩者。突變提供了自然選擇的原始材料,同時又是影響基因頻率的一種力量。自然選擇通過不均等的死亡率,使適應(yīng)能力弱的個體所擁有的基因在種群中所占頻率降低,從而保存和改進(jìn)植物對自然的適應(yīng)性,達(dá)到進(jìn)化的效果。遺傳漂移是指在小的種群里基因頻率隨機(jī)增減的現(xiàn)象,種群越小往往遺傳漂移的作用越大。種群內(nèi)個體之間在結(jié)構(gòu)和功能等方面的差異稱為變異。變異是自然選擇的基礎(chǔ),它包括種群的變異和遺傳物質(zhì)的變異。種群變異主要有環(huán)境飾變、生態(tài)的遺傳變異和多態(tài)現(xiàn)象等;遺傳物質(zhì)發(fā)生變異也叫突變,可分為基因突變和染色體突變兩類。在物種進(jìn)化過程中,突變和選擇是互相不可替代的兩個方面,它們從兩個水平上影響著基因頻率的變化。
?。?)植物的生態(tài)型生長在不同環(huán)境條件下的同一種群的植物可能會有不同的形態(tài)、生理和生態(tài)特征,并且這些變異在遺傳上被固定下來,在一個種內(nèi)分化成為不同的生態(tài)型(ecotype)。生態(tài)型與分類學(xué)中的亞種是不同的概念,一個亞種可以包含一至多個生態(tài)型。一般生態(tài)幅越廣的植物,其產(chǎn)生的生態(tài)型也越多。種群是生態(tài)型的構(gòu)成單位,遺傳變異是生態(tài)型形成的基礎(chǔ),環(huán)境因子的選擇是生態(tài)型分化的條件。生態(tài)型根據(jù)形成的主導(dǎo)因子不同分為氣候生態(tài)型、土壤生態(tài)型和生物生態(tài)型等類型。以水稻為例,秈、粳稻是溫度生態(tài)型分化,晚、中、早稻是光照生態(tài)型分化,水、陸稻屬土壤生態(tài)型變化。
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