昆虫和植物协同进化专题培训课件
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植物与害虫的协同进化是一个令人惊叹的生态系统现象。
这个过程展示了两种生物体之间的独特关系,它们在长时间的进化中互相影响,适应环境并变得更加高效。
这种进化过程又被称为“协同演化”,也就是指两个或更多的生态系统成员相互作用,使它们能够更好地在共同生活的环境中生存下去。
1. 害虫的进化——为了更好的生存在进化的过程中,害虫会不断地改变自己的生态特征来适应它们的环境。
例如,一些害虫会改变自己的食物选择,以适应某种作物。
当作物选择了更高的致命性防御机制时,他们可能会改变自己的口器,以便能够进食。
他们还会学会新的行为模式来规避植物的防御机制,例如两栖动物在被猎物发现时会做出的掩护动作。
害虫还会学习如何选择最优秀的植物宿主。
他们可以通过识别宿主植物中存在的特殊组分,找到适合自己的植物宿主。
这样,在进化的过程中,害虫变得越来越“克制”和“成熟”,他们可以更好地抵御植物的进化进程。
也就是说,这些害虫在进化的过程中会学习如何选择最优秀的宿主,以便最大化自己的生产力。
这些学习过程使害虫变得更加灵活和适应性强,在每个环节上都能找到最好的适应办法。
2. 植物的进化——为了更好的抵御害虫在进化的过程中,植物会开发出多种抵御害虫的机制。
例如,一些植物会生产出自己特有的气味分子,以使害虫远离。
或者植物也会生产出一些有毒的分子,进行主动防御。
其他的植物则会生长出更大的尖刺或具有毒性的刺,以防止害虫的入侵。
植物还会学会如何适度地分配自己的资源,以便对不同种类的害虫都产生足够的防御机制。
对于接受更多的细菌蛋白和氨基酸的害虫,植物将产生更多的防御分子。
这种变化帮助植物在进化的过程中更健康地生存,并保持其充满生机的状态。
3. 植物和害虫之间的协同进化:植物和害虫的互动产生了真正的进化,促进了它们的生存。
当害虫与植物之间的进化间接影响以后,他们变得更加紧密地关联起来了。
在进化的过程中,每个生态系统的成员都被迫发展出最优秀的特征,从而使整个生态系统更加完善和有效。
昆虫与植物的协同进化植物界和昆虫纲在种类丰富程度和生物量大小上在整个生物圈内都是首屈一指的:30余万种植物直接或间接地为100多万种昆虫提供生命活动所需的能量,其中约有一半的昆虫(40多万种)植食性。
由于植物处于生态系统的最底层—生产者的位置上,按照生物量逐级递减的比率,植食性的可取食植物年生物量的10%。
除去藻类、苔藓和蕨类三个门,绝大多数种子植物都是各类植食昆虫的取食对象,其中又以被子植物居多。
重要的植食性类群有鳞翅目、半翅目、直翅目,还有一部分鞘翅目、膜翅目和双翅目的种类。
寄主植物的特化是昆虫在不断进化中选择的。
对于植食性昆虫来说,能否正确的分辨出寄主植物是后代能否存活下来的关键。
狭食性的昆虫通过某种方式能够识别植物的分类关系,这种方式即是按照植物的化学成分来鉴别植物。
昆虫寻找那些与其基因中所要求的相同的化学成分,并根据这些成分找到相应的植物,这些植物常常只局限于一个种或一个属。
植物的相应化学物质—次生物质就是联系植物和昆虫关系的基本因素。
在植物的代谢过程中,一些重要的初生代谢的产物经过一系列耗能的次生代谢过程,产生一些对植物一本身无害或有害的化合物,即为植物次生代谢物。
它又可称为非滋养性化学物质,通常储存在细胞的液泡中,或以前体的形式存在。
这些植物次生化学物质大多是废物、贮藏物、色素、毒素、香素、结构单位或疏水剂等。
协同进化一词最早由Ehrlich和Raven在讨论植物和植食昆虫相互之间的进化影响时提出来的,但他们未给协同进化下定义。
Janzen于1980年作了这样的描述,协同进化是一个物种的性状作为对另一个物种性状的反应而进化,而后一物种的这一性状本身又是作为对前一物种性状的反应而进化,它要求特殊性——每一个性状的进化都是由于另一个性状;相互性——两个性状都必须进化;同时性——两个性状必须同时进化,这被称为一对一协同进化。
一对一协同进化在自然界中比较少见,如虫媒花植物与传粉昆虫等等。
而根据Fox等人的观点,协同进化定义为某一或多个物种的特征受到多个其他物种特征的影响而产生的相互进化现象,此谓之为扩散的协同进化,不具备同时性,表明了物种对生物环境特征的适应。