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。
植物与昆虫的共生进化植物与昆虫之间的关系可以追溯到数亿年前的地球历史。
在这漫长的进化过程中,植物和昆虫相互依存、相互影响,并逐渐形成了一种共生关系。
这种共生进化不仅使植物和昆虫能够相互适应,还为地球生态系统的平衡和多样性做出了重要贡献。
植物通过吸收阳光、水分和二氧化碳进行光合作用,从而制造出自己所需的营养物质。
然而,植物并非孤立地生长,它们需要与其他生物进行交互才能获得更多的优势。
而昆虫则成为了植物最重要的合作伙伴之一。
一方面,昆虫为植物传播花粉,促进了植物的繁殖。
当昆虫从一朵花上采集花粉时,它们会不经意地将一部分花粉带到下一朵花上,从而实现了植物的异花授粉。
这样的共生关系促使了植物的交配方式多样化,增加了植物的遗传变异,有利于物种的演化和适应环境的能力。
另一方面,昆虫也从植物中获得了丰富的食物资源。
植物通过合成各种化学物质来吸引昆虫,例如花朵散发出的香气、叶片上的毛发等。
这些化学物质不仅可以吸引昆虫,还可以引导昆虫在植物体表上行走,帮助昆虫找到适合自己的食物。
昆虫则通过吸食植物的花蜜、果实或叶片来获取能量和营养,满足自身的生存需求。
随着时间的推移,植物和昆虫之间的共生关系逐渐进化出了更加复杂的形式。
一些植物进一步改变了它们的形态和生理特征,以适应特定昆虫的访问和利用。
例如,一些植物的花朵形状和颜色与特定的昆虫形成了互利共生关系。
昆虫通过访问这些花朵获取食物,同时也帮助植物传播花粉。
这种互利共生关系不仅促进了植物的繁殖,还帮助了昆虫的生存和繁衍。
除了花朵形态的进化,植物还通过合成特定的化学物质来吸引昆虫。
一些植物会释放出特定的挥发性物质,吸引特定的昆虫来访问。
这些挥发性物质可以是花香、异味或其他特殊的气味。
昆虫通过这些气味来识别植物,并找到适合自己的食物或产卵的地方。
这种化学信号的共生进化不仅提高了昆虫的定位能力,也为植物吸引了更多的传粉者。
植物与昆虫的共生进化不仅在生物学上具有重要意义,也对人类的生活产生了积极的影响。