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上传者: 梦_足以致命 2017-09-18 评分 5 0 203 28 923 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《普通生物学doc-普通生物学教案doc》,可适用于自然科学领域,主题内容包含普通生物学doc普通生物学教案普通生物学提要生命的化学基础自然界中的生命形态多种多样从肉眼看不见的细菌、原生生物到真菌、动物和植物。抛开千奇百怪的形符等。

普通生物学doc普通生物学教案普通生物学提要生命的化学基础自然界中的生命形态多种多样从肉眼看不见的细菌、原生生物到真菌、动物和植物。抛开千奇百怪的形态特征和生活方式组成生物的基本化学成分几乎完全相同。所有的生物都是由水、无数不多的无机盐和有机分子糖类、蛋白质、脂类、核酸和维生素等组成呈现初均一性。构成生命的元素生命的特征之一是化学组成的均一性。生物体的外部形态千差万别生活习性各不相同组成生物体的细胞也是各种各样功能迥异但他们的化学成分却基本相同。在地球上自然存在的种元素当中在生物体中含量大于痕量存在的只有种(大于等于)。这种元素的原子序数均小于相应的原子质量均较小。这里面C、H、O、N、P、S、Ca占了细胞总重量的以上而其中C、H、O、N四种元素就占了他们是有机分子的主要组成成分。生物之所以能够表现出生命的特征关键在于构成生命的有机分子。有机分子有多种最主要的是四种糖类、蛋白质、脂类和核酸。其中蛋白质、多糖和核酸分别是由相似的结构单元通过缩水化合连接起来的巨大分子称为生物大分子。糖类生物学上的糖不但包括我们日常生活中糖的概念还包括淀粉、纤维素等。他们大部分是绿色植光合作用的产物主要由碳、氢和氧组成。他们的结构通式是Cn(HO)n所以过去又称碳水化合物。但并非组成如此的都是糖如甲醛、乙酸等。糖类的功能:、提供能量:葡萄糖、结构成分:纤维素的细胞壁、几丁质、生物合成的原料:光合作用合成的糖进一步合成蛋白质、核酸、维生素等、识别作用:血型物质糖类物质根据水解情况分类:凡不能够水解成更小分子的糖叫单糖水解成少数几个单体的糖叫寡糖以双糖最重要蔗糖、麦芽糖、乳糖能够水解成多个单糖分子的叫多糖如淀粉、纤维素、糖原。单糖多羟基醛或多羟基酮旋光异构:甘油醛不对称碳原子镜像对称手性分子D型L型与甘油醛对比与实际上的旋光无关。天然存在的葡萄糖都是D型的。重要的醛糖:核糖和脱氧核糖葡萄糖、甘露糖(植物粘质)、半乳糖(乳糖、琼脂中)重要的酮糖:核酮糖果糖(最甜的糖存在于果实、蜂蜜中)糖的环式结构:经测定或碳糖在溶液中大多以环式结构存在链状的很少。这样又产生了一个后果第一位上本来对称的碳原子变成不对称的了有的羟基向上称β型葡萄糖有的羟基向下称为α型葡萄糖(都是D型)。双糖糖苷键:单糖的半缩醛基与醇或酚的羟基反应形成的键叫糖苷键。糖本身也可以提供羟基所以单糖之间可以依靠糖苷键连接起来形成聚合物始的RNA担负着遗传信息的载体和酶功能的双重任务应该是最早出现的生物分子。这就解决了生命进化过程中蛋白质与核酸谁先出现即“鸡和蛋”的悖论。RNA不但在内含子的剪切中发挥重要的酶功能而且能够自我复制。由此生物学家认为第一批出现的酶,基因复合物应该是RNA的类似物然后是一个更加高效的RNA世界。由于RNA本身突变率高而且无修复系统因此不断产生大量的突变体为自然选择提供了物质基础使那些更适应的核酶保留了下来。翻译系统的起源可以说是生命起源过程中最难以解释的步骤。从现存生物的遗传信息表达体系的比较中我们能够得到这个过程的一些线索:首先遗传密码具有通用性说明遗传密码在生命史上仅起源了一次其次遗传密码在漫长的细胞进化过程中的变化如此之小使人们有理由相信决定某种密码和某种氨基酸相对应的决不是偶然因素。一定是某种化学机理(虽然我们不清楚是什么)决定了氨基酸与碱基之间的对应关系使得原始小体在“生殖”过程中更加精确地复制在代谢过程中更加精确地调控化学反应。这些小体中少数具有更优性状的经过自然选择终于形成了原始的细胞。二、地球的生命史现存最古老的岩石非常稀少他们的年龄是亿岁。而就在这些岩石中人们发现了生命活动的迹象生物碳。地球上的生命在亿年前就存在了虽然我们不知道他们以什么状态存在。最早的细胞发现于亿年前的岩石中其形态类似于原核生物。距此不久(,亿年之间)能进行光合作用的细胞古老的蓝藻也出现了他们的化石形态与现代的蓝藻基本相同。自养细胞的产生:最初的细胞都是异养的直接从外界吸收化学进化过程中积累的有机物自然选择使它们对有机物的利用越来越有效和多样。但有机物总有被消耗完毕的一天如果所有细胞指进行异养则生命最终会消亡。生命并没有消亡唯一原因是某些异养的原始细胞在发生有机物短缺的危机时进化出了自养的代谢途径即利用无机物来合成有机物。几乎可以肯定最早的自养方式是化能自养利用氢分子氧化的能量来合成有机物。这种营养方式现在仍然在某些细菌中存在。下一步的自养方式是环式光合磷酸化利用光能合成ATP。现在的厌氧细菌是它们的直系后代。最后进化出非环式的光合作用这种细胞就是原始蓝藻。从这时起地球上生命的延续主要依赖于光合自养生物的活动。因为光合作用需要十分复杂的细胞结构和酶系统所以人们曾经认为能够进行光合作用的生物应该出现得很晚而事实正好相反蓝藻几乎与最早的细胞同时出现。他们的出现对地球生命的演化十分重要。光合作用以水为氢供体同时产生了一种及其重要的副产品氧。氧首先进入水体使原始海洋中的铁氧化成红色的FeO沉淀下来形成有红色条带的沉积层这是生命活动的结果因为细菌代谢以铁作为氧的受体。铁氧化完成后氧进入大气层氧化了还原性气体这样大规模的非生物有机合成停止了。氧的积累在紫外线的作用下使臭氧(ozone)层形成生命终于可以离开幽暗的深水水底到达浅滩最终于亿年前登陆。真核生物的起源内共生假说:下面是地球生命演化过程中发生的重要事件:见课件盖雅(Gaia)假说:盖雅指的是一个由地球生物圈、大气圈、海洋和土壤等各部分组成的反馈系统或控制系统这个系统通过自身的调节和控制而逐渐达到一个适合于大多数生物生存的物理,化学环境条件即以生物圈为中心的地球表层系统。在盖雅形成过程中蓝藻起了极其重要的作用。三、进化的机制•从拉马克(JeanBaptisteLamarck,)到达尔文(CDarwin,)(一)达尔文学说:~年达尔文作为博物学家参加了英国皇家海军“贝格尔”号的环球考察。他考察了各种环境下生存的各种生物发现物种是可变的。考察结束后他花费了大量的时间来整理资料在这个过程中他越来越明确生物是进化的。与他同时代的博物学家华莱士通过对马来群岛生物的考察得出了与达尔文相同的结论这也极大地鼓舞了达尔文。年达尔文的划时代巨著《物种起源》出版书中列举了大量证据表明生物是可变的并提出“自然选择”学说来解释进化的机制。自然选择学说的内容包括:•遗传和变异•繁殖过剩•生存竞争•自然选择和适者生存。(二)现代综合论:也称现代达尔文主义是近代进化论中最有影响的理论。随着现代遗传学的发展世纪~年代科学家们开始利用现代遗传学特别是群体遗传学成就对达尔文学说进行重新解释这就是现代综合论其代表人物是杜布赞斯基他于年出版的《遗传学和物种起源》一书标志着这个理论的成熟。现代综合论认为:•选择作用的对象不是个体而是种群。个体无所谓进化因为个体总会死去个体拥有再适应的基因如果不能将它传递下去也是没有意义的。对个体不利而对种群有利的性状将会被选择。•一个地域中一个物种全体成员构成一个种群它们全部个体拥有的全部基因称为基因库基因库中的每种等位基因往往有多种形式即基因的分异(genevariation)。对于某一特定基因A它的某种等位形式所占的百分比叫做改等位基因的基因频率(allelefrequency)。•适者留下相对较多的后代使种群基因库的组成改变。适应与不适应关乎繁殖能力的大小而不是个体生与死的问题。•种群基因频率的改变就是进化不仅局限于适应力的提高。哈迪(Hardy),温伯格(Weinberg)定律:既然种群基因频率的改变就是进化那么基因频率在什么情况下会改变呢,英国遗传学家哈迪与德国数学家温伯格首先研究了这个问题并提出了以他们的名字命名的定律。该定律认为:在下列五个条件下基因频率在一代一代的遗传中保持不变:•种群足够大•个体交配随机•没有突变•没有新基因加入•没有选择。在这种条件下假设某基因有两种等位基因A(频率p)和A(频率q)pq,。随机交配所产生的下一代中AA,pAA,pqAA,q则这一代A的频率为:p,pxpq,p(pq),pA的频率为:q,qxpq=q(qp)=q。基因频率与上一代相同。哈迪,温伯格平衡的改变:实际上这五个条件都很难满足所以自然界中种群的基因频率常常在发生变化也就是说生物都处于进化过程中。)基因漂移:哈迪,温伯格定律是统计学的定律只有种群足够大时才有效。种群过小则不符合统计学定律基因频率受偶然因素的影响而发生大的改变这就是遗传漂变(Geneticdrift)这种改变是随机的。定殖者效应(Foundereffect)是遗传漂变的一种形式。如果一个种群是由少数祖先繁衍而来的那么种群的基因频率是由少数祖先决定与祖先来源原种群形成差异。瓶颈效应(Bottleneckeffect):也是遗传漂变的一种形式。有些种群由于某种原因大量减员。减员的原因消失后新种群由少数幸存者繁衍而来其基因频率是由幸存者决定的与减员前的大种群有差异。)非随机交配:)基因流动:种群迁徙中经常发生外来种群加入的情况。两个种群的基因频率一定有所差别这样就改变了新种群的遗传结构。)选择:一个种群具有遗传多样性导致表型多样性。自然选择使那些具有更适应表型的个体获得更多机会留下自己的后代从而改变了下一代的基因频率。自然选择有三种主要类型:()定向选择(directionalselection):选择向极端类型倾斜一般发生于环境发生变化或种群迁入新环境时。如抗性选择、工业黑化。()稳定选择(stabilizingselection):选择中间类型淘汰极端类型。这是最常见的选择方式。物种生活在一个相对稳定的环境下就受到这种选择作用结果使物种保持一个相对的稳定状态。如人类婴儿出生体重在,公斤左右鸟产卵也在中等大小。()中断选择(disruptiveselection):淘汰中间类型选择极端类型。如生活在由黑色土壤和浅色岩石构成的地表的鼠皮毛颜色要么深要么浅中间类型易于被天敌发现。生活在海岛上的昆虫飞翔能力或者极强或者干脆不能飞以免被风刮进海里。)突变:基因突变是遗传物质的固有性质始终都存在。但基因突变频率很低如果没有自然选择或基因漂移的作用突变基因无法在种群中扩散。(三)分子进化的中性学说分子水平的进化即DNA和蛋白质序列的变化不能用自然选择学说来解释。年日本木村资生提出“中性学说”来解释分子水平的进化。中性学说认为大多数或绝大多数突变都是中性的即无所谓有利或不利因而对于这些中性突变不会发生自然选择和适者生存的情况。生物的进化主要是中性突变在自然群体中进行随机的“遗传漂变”的结果而与选择无关。可以看出中性学说是非达尔文主义的学说。中性突变经过随机的遗传漂变在群体中固定下来或消失。分子进化速率是恒定的:由突变速率决定。对某种蛋白质或基因来说其氨基酸或核苷酸每个位点上每年的突变率对所有生物都是相同的像钟一样准确。物种在表型上的进化速率有快慢之分甚至相差悬殊。如人类在万年的时间里完成了从猿到人的进化而鲨鱼在亿年的时间里几乎没有变化。但在分子水平上各个物种的进化速度是相同的。如血红蛋白的每个氨基酸每亿年替换一次细胞色素c则每亿年替换一次各种生物都一样与物种的世代长短、群体大小和环境无关。不同大分子以及大分子的不同部分的进化速率不同。功能少的分子或分子局部进化比功能强的快。血纤蛋白肽比血红蛋白快倍胰岛素C肽的进化速率倍于胰岛素。小进化与大进化年遗传学家哥德施密特(R。Goldschmidt)在其著作《进化的物质基础》中把进化理论的研究分为两个领域小进化(microevolution)和大进化(macroevolution)这也得到古生物学家辛普森的支持。•小进化:种内个体和种群层次上的进化改变考察种内性状维持或变异的规律包括个体与群体的遗传突变、自然选择、随机漂变等•大进化:物种以上的分类群在长的时间尺度上的变化过程包括分类单元的起源、进化的因素、进化型式、进化速度和灭绝规律及原因等大进化的特点:()进化是跳越式的快速进化与进化停滞相间发生:基于化石记录的事实年埃德里奇(NEldredge)和古尔德(SGould)提出了间断平衡进化学说(punctuatedequilibriumevolution)进化是一种在短时间内的爆发式产生的进化与在长时间稳定状态下一系列渐变进化之间交替进行的过程。物种可以在几百万年内保持稳定状态在表型上不见明显变化然后是短时间内迅速改变此后又是长时间的稳定如此交替进行。()寒武纪爆发与物种绝灭:大爆发现象,寒武纪爆发:元古宙之前生命几乎都是单细胞的亿年前的寒武纪在万年的时间里产生了几乎所有后生动物门类包括现在已经灭绝的门类和现存门动物中的门(苔藓动物门发现于奥陶纪)其中有原始的脊索动物。动物的门反应动物的基本躯体设计寒武纪完成了几乎所有多细胞动物的躯体设计寒武纪后的发展只是在这些基本设计框架内的变异和创新。集群绝灭和灾变:在漫长的生命进化过程中既有新物种的产生也有旧物种的消失。有时一些高级分类群所属的大部分或全部物种会在短时间内消失这就是集群绝灭(massextinction)。集群绝灭导致生物多样性显著降低往往继之出现适应辐射和生态系统重建。古生物学的研究展示每万,万年生物界就会发生一次大规模的绝灭。集群绝灭的原因是多方面的高级分类群间的竞争是可能的原因但并未得到很多化石证据的证明。生态系统中某物种快速适应并改变种群间的关系或生存环境也是一个可能原因如人类的兴起造成空前规模的物种绝灭。生命之外的因素也是重要原因如气候变冷、海平面下降、火山爆发、板块活动等。新灾变说与恐龙的绝灭年阿尔瓦雷兹(LuisAlvarez,WalterAlvarez)和同事发现晚白垩纪地层上界即白垩纪第三纪(CretaceousTertiaryKT)界线上粘土层的铱(Ir)含量异常高同时不同地点的铱异常是同时的。他们据此推论铱异常是地外天体撞击地球造成的。根据铱沉积量推算撞击地球的天体直径为公里左右撞击引起的热浪、烟尘、降温等环境灾难是恐龙和其他大型陆生动物集群绝灭的原因。由此人们第一次把目光从地球投向宇宙。地球生命的进化过程并非只是由地球决定更非由生物决定外太空有时起到了主导作用。集群绝灭中常常有一些高级分类群(科或科以上)整体消失属于一个分类群的具有不同生态习性和适应特征的所有物种都绝灭了显示出大灾之前无优劣“幸者生存”。仅在不同生态系统和不同地理区域上有所差别。大进化可能有自身的特殊机制。()进化与个体发育:个体表型不是静止的而是随个体发育过程而变化。一定特征的出现、器官的形成都是通过基因调控而有序实现的。发育过程的表型变化与进化有某些相似性那么发育与进化间有什么联系呢,这是生物学的一个古老问题。海克尔很早就提出了重演律(recapitulation)认为个体发育是系统发生的重演。如哺乳动物胚胎期的鳃裂是生活于水中的祖先的特征。为什么有重演发生呢,因为进化过程的每一个改变都被记录在遗传系统之中并附加在遗传系统调控的个体发育过程的末端称为发育的新阶段。这样进化的进程(系统发生)的各个阶段就被顺序地附加到个体发育过程中。但许多进化改变并不一定附加自尊发育末端而是加在发育的中间阶段。如发育的异时性(heterochrony)造成幼态持续(neoteny)。()大突变:从遗传学角度来说导致大的表型改变的大突变是存在的。比如调控发育的基因发生突变会产生发育异时。同源异形基因突变导致果蝇出现两对翅等等。大突变也很好地解释了新的适应器官的产生。大进化不是小进化的简单累加不能简单地还原为小进化。人类的起源与进化一、从猿到人的进化过程:、最早的人科化石:古人类学家曾经认为年在印度(现巴基斯坦)发现的腊玛古猿(Ramapithecus)和后来发现的西瓦古猿(Sivapithecus)是人科的最早化石。它们生活于距今,万年前。后来人们发现它们不是人的直系祖先而是人和黑猩猩的共同祖先。、南方古猿(australopithecines))南方古猿的发现最古老的一块人科化石于年被南非约翰内斯堡大学解剖系教授达特(RaymondDart)发现。这是一个岁男孩的头骨仍然带着乳牙。它具有很多猿的特征比如面部前突脑小但毫无疑问它是人它的颌骨是圆的不是尖的枕骨大孔在颅骨下方。达特认定它是人类的祖先。最令达特注意的是头骨的年龄。埋藏头骨的岩石年龄已经有几百万年(现在测定为万年)当时已知的最早人类化石少于万年。达特很谨慎地给它取名Australopithecus(拉丁文australo是南方的意思希腊文pithecus是猿的意思总的意思是南africanus部非洲的猿)昵称汤恩男孩因为其发现地在汤恩采石场。后来又发现南猿粗壮种(A。robustus)、南猿鲍氏种(Aboisei)和南猿阿法种(Aafarensis)昵称Lucy即著名的露西少女)。南猿仅发现于非洲。在人类起源进程中直立行走和脑量增加是两个最重要的事件关于两者发生时间的先后人们一直争论不休现在大多数人认为直立行走宣告了人类的诞生。、人属起源于非洲)能人年利基在发现南猿鲍氏种的地点附近(奥杜维峡谷)发现了制作粗糙的石器接着发现了头骨碎片。经过艰苦的拼接后发现它的脑量为cc。因为它能制造工具所以命名为Homohabilis(handyman)。)直立人()爪哇(Java)人:荷兰医生和解剖学家杜布瓦(EugeneDubois)在爪哇岛发现化石年龄约万年。)北京人(Pekingman):s开始经过多年的挖掘在周口店龙骨山一共挖掘到块头盖骨大量石器并发现篝火痕迹从而肯定了人类进化过程中一个重要环节直立人Homoerectus的存在。裴文中(,)河北丰南人年毕业于北大地质学系。年月日下午时在龙骨山的一个洞口内发现了近乎完整的头盖骨化石。贾兰坡(,河北玉田人)。年月连续发现三块头盖骨。年月日前后负责转移北京人和山顶洞人头盖骨化石的美军成为日本俘虏化石从此失踪至今下落不明。)现代人的起源:()现代人的分类:现代人包括海德堡人、尼安德特人和智人也有学者主张把全部现代人分为一种智人,前两者称为早期智人后者称为晚期智人。现代人最早出现于万年前的非洲在埃塞俄比亚发现的海德堡人(Hheidelbergensis)它与直立人共存比直立人更像现代人脑量更大。万年前直立人更没落现代人从非洲迁往欧洲形成尼安德特人(Hneanderthalensis)。尼人从现代人的主干上分支应该在万年前。它们矮小、粗壮、结实。最早的智人(Homosapiens)化石距今万年发现于埃塞俄比亚以色列也发现有,万年前的化石。()走出非洲:北京人是不是我们的祖先,尼安德特人是不是欧洲人的祖先,历来众说纷纭。一个明显的事实是除了非洲和中东没有任何智人化石早于万年所以有些人认为智人是从非洲迁移来的。相反的观点认为智人是在不同地点由当地的直立人进化而来。近年来对线粒体DNA序列的测定为这个问题的解决提供了可能。因为DNA上的突变随时间积累所以越老的种群序列差别越大。线粒体不会同源重组因而忠实地保留了突变的信息。通过分析随机抽取的来源于不同种族的个个体的线粒体DNA序列发现现代智人都来自于万年前的一个共同祖先智人就是在这个时候起源于非洲。结果还显示年前非非洲人与非洲人分开沿着万年前直立人的路线向世界各地迁徙。除线粒体外Y染色体也可用来研究人类的家系(据估计中亚有超过万人带有成吉思汗的Y染色体)。对多个欧洲男性的研究表明,的欧洲人有一个共同祖先生活于万,万年前。人类是单起源的。人种:晚期智人是人属中唯一的现存种。在欧洲克罗马农(Cro,Magnons)人(首先发现于法国克村)在万年前完全取代了尼人它们是欧洲人的祖先。现代人属于同一个种但地理隔离和文化隔离使人类种内分异明显。早期的一些学者根据肤色、毛发颜色和形状、鼻子形状、眼睛颜色和形态等把人类划分为若干种族:白(高加索)、黄(蒙古)、黑(埃塞)、红(印第安)和棕(马来)。现在最常用族。()人类的迁徙:距今年代发现人发现地点发现时间脑容量(ml)备注(万年)腊玛古猿和西瓦古猿(,万年)南方古猿Australopithecus(,万年)DJohanson埃塞、坦南猿阿法种,LucyDart南非南猿非洲种LeakeyBroom东非大裂谷一带s南猿纤细种HowellJohanson南猿粗壮种能人Homohabilis(,万年)Leakeys坦(奥杜韦)制造石器直立人Homoerectus(万年)Dubois印尼爪哇,,DBlack北京周口店s用火裴文中,贾兰坡智人Homosapiens(万年,现在),德国尼安德特人,现在法国克罗马农人生命的多样性(biodiversity)地球上生命多种多样现在已经命名的物种就有,,多种其中动物,,种植物,多种细菌,种真菌,种。每年还都有新的物种被发现所以自然界实际存在的物种远远不止此数估计有,,,万种。正是如此多样性的物种形成了多姿多彩的生物圈。一、分类学的发展物种之间是相互联系的他们具有或多或少的相似性或进或远的亲缘关系。人们可以依据某些标准将物种进行分类这就是分类学(taxonomy)。历史上曾经出现过许多种分类系统根据分类的标准可以分为人为分类系统和自然分类系统。一、人为分类系统早期的分类主要是根据生物表面上的相似与不同、生物生存的地点以及对人类的用途。人为分类系统的集大成者是瑞典植物学家林奈(KarlvonLinné,)。他在年出版了《自然系统》(《SystemaNaturae》)一书建立了新的动、植物分类系统并制定了统一的生物命名法二名法(binomialnomenclature)。、二名法:以二名法为生物命名即为该物种的学名。它由两部分组成:前面一个为属名后面为种名。属名是名词第一个字母要大写种名是形容词小写。有时在后面还要加定名者的名字。学名采用拉丁文书写因为拉丁文是当时欧洲文化界的书面语是死文字变化少并易于为欧洲各国科学家接受。为了与其他文字区分开字母用斜体书写。二名法很快被广泛接受用来给物种命名并一直沿用至今。如人的学名是:Homosapiens。人为分类主要是比较生物形态与解剖学上的相似性如同源器官的比较。发育过程中出现越早的结构其分类学地位越高出现越晚的结构分类学地位越低。这种分类的理论根据明显是受到“重演律”的影响个体发育是系统发生的再现。这种人为分类法在区分大的分类群的时候是行之有效的但仍然有明显的人为痕迹如比较哪些性状发育中同时出现的性状的加权如何确定仍然凭借人的经验。二、自然分类系统按照物种的亲缘关系和进化水平把他们安排到进化系统中适当的位置上还历史的本来面目。这就是自然分类系统。要实现自然分类必需比较能够反映物种亲缘关系的性状如同源器官的比较而这些也正是人为分类法所作的。为了不加人为的痕迹有人提出应比较物种间的所有性状而不以人的标准作取舍。这实际是行不通的不仅我们无法得到物种的所有性状而且不分主次地比较本身也是不科学的。自然分类法除了利用现存物种的性状进行比较外还从种系发生的角度比较化石种与现存种使分类更接近真实。自然分类法得出的结果大部分与人为分类法一致但有时也有差别。例如在鳄鱼的分类上传统的方法根据有无羽毛和骨是否中空将鸟类与鳄鱼分开鳄与龟、蛇及蜥蜴分为一类即爬行类按照自然分类法龟、蛇及蜥蜴分别是由他们原始的祖先进化而来鳄与鸟类都是恐龙的后代应该归为一类。三、生化和分子生物学分类生物化学、免疫学、遗传学和分子生物学的成就被引入分类学研究作为分类的重要标准使分类更客观、更细致。如人们可以根据免疫交叉反应的强弱、同源生物大分子序列的同源性。免疫交叉反应越强的物种一般而言亲缘关系越近。同源蛋白质或核酸序列越接近的物种亲缘关系越近。分类的等级林奈的分类系统包括纲、目、属、种四个等级现在分类学增加为六级加上界成为级他们是:界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species)。一、物种种即物种是分类等级的最低一级也是客观存在的分类等级其他等级是人们根据亲缘关系远近而人为规定的。、对物种的定义是分类学和进化研究当中最基础的但直到今天海没有一个大家都能够接受的定义每种定义都存在争论。人们有两点共识:)一个物种的成员有区别于它物种的共同特色)由地理分隔的同一物种间存在联系。这两点都是由一个共同的原因造成的这也是物种描述中最核心的因素:一个物种的任何成员只能与本物种内的成员之间交换遗传物质进行生殖活动。从这一点物种可以定义为具有互配能力并产生可育后代的个体总和。反之不具有互配能力或无法产生可育后代的个体属于不同的物种它们之间存在生殖隔离(reproductiveisolation)。、生殖隔离:物种依靠生殖隔离保持其遗传的特质。生殖隔离分为两种:合子前生殖隔离和合子后生殖隔离。)合子前生殖隔离使合子无法形成:生态隔离:两个物种生活于同一区域但栖息地不同无法相遇。行为隔离:相近的物种间如鸟类往往采用不同的求偶仪式。时间隔离:植物花期不同、动物繁殖期不同。器质性隔离:相近动物物种交配器官无法适合使交配不可能。)合子后隔离使形成的合子无法发挥功能:分类学上的物种主要是根据形态和解剖学上的相似性把种定义为形态结构相似的个体群遗传学上把拥有共同的基因库与其他类群的生物有生殖隔离的生殖群体定义为物种生态学上认为物种是生态系统的功能单位不同物种占有不同的生态位。可见分类学的种的定义是根据表明形态难免混杂有人为因素遗传学的种和生态学的种更加突出了种的本质但在实际的分类当中可操作性不强尤其对于化石种来说无法根据生殖隔离和生态位来定种只能根据形态。二、生物的分界界是分类的最高等级分界是对生物的总体把握。对生物分界的认识经历了一个历史过程从简单到复杂从直观到科学越来越接近真实。、三主干六界系统:年以前人们普遍人为生命分为两种形式原核生物与真核生物。美国进化学家CarlRWoese通过对srRNA序列的系统发育学分析发现原核生物中的一类细菌主要是超嗜热菌、极端嗜盐菌、厌氧产甲烷菌和无细胞壁的嗜等在某些大分子结构和遗传上与普通细菌有明显不同而与真核生物更相似所以应另列为一界即古细菌界(Archaebacteria)。年Woese建议把bacteria这个后缀去掉称之为Arcgaea,古核生物。古核生物受极端环境所限进化及其缓慢是三种生物中最慢的。今天大多数分类学家和生物学家都倾向于将生物分为上述的三大类即三个主干原核生物、古核生物和真核生物。前两个主干中个包含一个生物界即原核生物界和古核生物界真核生物主干中分为四个界即原生生物界、植物界、真菌界和动物界。这就是三主干、六界系统。表:三类细胞的比较原核生物古核生物真核生物细胞壁肽聚糖蛋白质或假肽聚多糖、几丁质糖环状DNA有质粒环状DNA有质粒线形DNA基因组结构DNA与类组蛋白形具有染色质结成类似染色质的结构构DNA复制DNA聚合酶的氨基酸序列介于二者之间RNA转录RNA聚合酶可在体RNA聚合酶靠转录转录因子帮助外转录因子帮助以识别启动以识别启动子子转录起点前有序列与真核生物TATAbox结构更相似有TATAbox结构基因结构具有操纵子结构具有操纵子结构蛋白质序列更类似于真核生物基因中没有内含子rRNA和tRNA基因基因中存在内中有内含子含子mRNA’与smRNA’与s蛋白质翻译rRNA’互补rRNA’互补起始氨基酸为甲酰起始氨基酸为甲起始氨基酸为甲硫氨酸硫氨酸甲硫氨酸生物类群概述病毒(Virus)年俄国生物学家伊凡诺夫斯基(DimitriIwanovsky)发现引起烟草花叶病的病原体能够通过细菌滤器保持其感染力和繁殖能力。年人们用化学方法把这种小“细菌”结晶出来称之为烟草花叶病毒(tobaccomosaicvirus,TMV)。病毒的结构:经深入研究发现病毒与已知的生物完全不同它仅由核酸和包裹着核酸的蛋白质衣壳组成有的外面还有一层脂质膜囊膜不具备细胞形态所以无法归入三个主干中的任何一个。甚至连病毒是不是生物都一直存在争议因为病毒都是严格的活细胞寄生只有在活细胞中才表现出生命的特征代谢与增殖。在细胞外病毒只是由核酸和蛋白质组成的大分子复合物并且与普通的化学分子一样可以结晶。因为病毒不是细胞所以抑制细菌的抗生素对病毒不起作用。病毒的遗传物质核酸也与细胞不同。绝大多数病毒只有DNA或只有RNA而不是像细胞一样既有DNA又有RNA。只有少数病毒例外。病毒的大小介于nm之间一般为几十nm所以很容易通过细菌滤器。DNA病毒:RNA病毒:病毒的形状:病毒的性状分为三大类杆状、线状和多面体。多面体病毒的衣壳为正二十面体结构每面为正三角形。T噬菌体则具有复合结构由正二十面体的头和杆状尾组成。病毒的复制:病毒只能在或细胞里面才能完成增殖。病毒的增殖方式与细胞完全不同他们不是二分分裂的方式而是装配的方式。原核生物界原核生物界包括细菌、放线菌、支原体、衣原体、立克次体、蓝藻和原绿藻等没有细胞核膜的生物。细菌是其中最具代表性的生物。细菌的结构特征:细菌的形态可以分为球状、杆状和螺旋(或弧)状。球菌直径一般为微米左右杆菌长度一般几个微米。细菌细胞结构一般包括细胞壁、细胞膜、细胞质和核区有些细菌有鞭毛、荚膜有的形成芽孢。革兰氏染色:革兰氏染色法是年由丹麦人革兰(ChristianGram)发明的其染色程序是:)用结晶紫染液对细菌染色染色过程中加入碘液作为媒染剂使细菌着色)用乙醇洗涤脱色)用复染液(沙黄或番红)复染。这样处理后呈红色的是革兰氏阴性菌呈紫色的是革兰氏阳性菌。着色性质的不同是因为细胞壁结构的不同。革兰氏阳性菌的细胞壁的主要成分是肽聚糖厚,nm所以能够防止结晶紫染料的丢失细胞呈紫色革兰氏阴性菌的细胞壁主要成分是脂多糖肽聚糖层仅,nm厚乙醇可以将脂类溶解结晶紫随之被抽提所以复染时呈红色。革兰氏阳性菌的细胞壁还含有特有成分磷壁酸(teichoicacid)。由于G和G的细胞壁结构不同所以他们对抗生素的敏感性也不同。抗生素的作用对象有一定的范围这个范围就是抗生素的抗菌谱。一般来说抑制细胞壁合成的抗生素如青霉素对G效果好对G效果较差抑制细胞膜功能的抗生素如多黏菌素等多肽类抗生素对G有较强的作用。以上两类是窄谱抗生素。卡那霉素、链霉素、庆大霉素(以上作用于s)、氯霉素、红霉素(s)等作用于细菌的核糖体抑制其蛋白质的合成所以对G和G同样有效为广谱抗生素。真菌界,KingdomFungi•真菌大多由分支或不分支的菌丝、菌丝体构成异养腐生。细胞有细胞壁由几丁质(低等是纤维素)组成。•真菌界分为四个门:藻菌门:如根霉、毛霉子囊菌门:如酵母、红色面包霉、虫草担子菌门:如各种蘑菇、木耳、锈病菌半知菌门:如青霉、曲霉、癣和灰指甲的病原体地衣门,Lichens,,地衣是真菌中的子囊菌和绿藻或蓝藻的共生体。植物界,KingdomPlantae低等植物(无胚植物):藻类植物高等植物(有胚植物)苔藓植物门Bryophyta维管植物Tracheophyta蕨类植物门Pteridophyta种子植物门Spermatophyta裸子植物亚门Gymnospermae被子植物亚门Angiospermae双子叶植物单子叶植物维管系统(vascularsystem)由木质部和韧皮部组成。木质部中含有运输水分的管胞(蕨类和裸子植物)或导管(被子植物)韧皮部中含有运输无机盐和养料的筛胞或筛管。被子植物是植物界最高级的类群有万多属多万种。它具有显著的进化特征:)具有真正的花)有雌蕊由心皮组成包括子房、花柱和柱头。胚珠包含在子房内)具有双受精现象)有果实。被子植物分为双子叶植物纲(Dicotyledoneae)和单子叶植物纲(Monocotyledoneae)。动物界,animalia原生动物亚界,Protozoa后生动物亚界,Metozoa海绵动物门,Spongia腔肠动物门,Coelenterata扁形动物门,Platyhelminthes进化特征:)两侧对称有背腹、前后之分)三胚层出现)有器官和系统的分化线形动物门,Nemathelminthes进化特征:出现了原始的体腔假体腔(primarycoelom)软体动物门,Mollusca环节动物门,Annelida进化特征:)身体出现分节现象为形态构造和生理机能向高级进化创造了条件)出现真体腔(coelom))器官系统较为完善具有闭管循环系统、后肾管、链状神经系统。节肢动物门,Arthropoda•节肢动物是无脊椎动物发展的最高峰也是动物界最兴旺的家族具有成员万种占动物总数万种的其中昆虫有万种占节肢动物的。棘皮动物门,Echinodermata棘皮动物虽然种类、数量不多但在进化上有着独特的意义:)首次出现了中胚层起源的内骨骼包被在外胚层的表皮下(常向外突出成棘故称此类动物为棘皮动物))它们是后口动物)真体腔发达)幼体两侧对称成体五辐对称)幼虫阶段与半索动物幼虫相似表明它们是向着脊索动物进化的无脊椎动物。棘皮动物分为海星纲、海蛇尾纲、海胆纲、海参纲和海百合纲。脊索动物门,Chordata•脊索动物是动物界最高级的类群它们的共同特征包括,)脊索)背神经管)鳃裂)心脏在腹面闭管式循环•脊索动物包括三个亚门,尾索动物亚门(Urochordata)头索动物亚门(Cephalochordata)脊椎动物亚门(Vertebrata)脊椎动物的分类,圆口纲,Cyclostomata七鳃鳗和盲鳗为本纲代表。它们的骨骼为软骨脊索终生保存无上、下颌之分无典型脊椎骨。软骨鱼纲,Chondrichthyes硬骨鱼纲,Osteichthyes两栖纲,Amphibia爬行纲,Reptilia羊膜卵,amnioticegg,鸟纲,Aves鸟纲是在爬行纲基础上特化的适应飞翔生活的高级脊椎动物。它们具有恒定的体温、完全的双循环和特殊的双重呼吸。哺乳纲,Mammalia•哺乳动物是脊椎动物中最高等的类群它们具有发达的神经系统,尤其是大脑,和感觉器官、完善的运动装置和内脏器官。•哺乳动物现存约种分为个亚纲,原兽亚纲:卵生如鸭嘴兽后兽亚纲:有袋胎生无胎盘如大袋鼠真兽亚纲:有胎盘现存大部分哺乳类生物与环境生态学生态学是研究生物与环境之间相互作用的科学。由定义来看生态学的研究领域包括三个方面:同种生物个体间种群生态学群落间群落生态学生物与非生物间生态系统生态学种群生态学种群与环境之间相互关系一、什么是种群,居住于同一地区内同一物种的个体构成一个种群他们有潜在的互配能力即有基因交流。二、描述种群特征的参量:种群虽然由个体组成但种群具有个体所不具备的许多特征他们大多是具有统计性质的特征。有三个参量是基本参量:种群的分布幅度、该幅度内种群个体的分散状态和种群数量(或密度即单位空间内个体数量)。(一)种群的分布:没有任何一个种群包括人类能够分布于世界上所有的栖息地大部分种群都有一个有限的地理分布区域。(二)组成种群的个体的分布:有三种类型:集群的分布、均匀分布和随机分布。(集群分布:最常见对生境差异发生反应的结果受气候、季节、生殖方式和社会行为影响如人类分布、非洲草原狮子和大型食草动物的分布等有利于捕食或对抗捕食游泳或飞行中减少能量消耗知识的个体间的传播。(均匀分布:经常发生于匀质环境中因种内竞争引起。如沙漠植物争夺水分森林树木争夺空间动物常常由于行为如一些鸟、兽划分领地(以保有足够的食物、水、掩蔽所、交配机会)而呈现均匀分布。(随机分布:个体间相互作用很弱时或与环境中不均一的因素关系不大时会呈随机分布较罕见。仅当环境均一种内成员既不吸引也不排斥时发生。如森林中某些树种森林中无脊排动物、玉米田中玉米螟。(三)种群数量的变化种群的数量是种群最重要的参量对种群的生存至关重要。小的种群比大的种群易于灭绝易于变异种群的个体间相互作用的强度也与种群数量有关。种群数量的变化受到多种因素制约主要有出生率、死亡率、迁入和迁出等。出生率分为生理出生率和生态出生率生理出生率又叫最大出生率指在理想条件下生物所能达到最大的出生数量。一般不会达到。生态出生率又叫实际出生率指种群在特定时期内一定条件下实际繁殖的个体数量。出生率一般用单位时间内(如每年)每个个体生育后代的数目来表示。死亡率同样可以用生理死亡率和生态死亡率来表示。生理死亡率指生物生活在最适条件下所有个体都因衰老而死亡即每个个体都能活到其生理寿命。对野生动物生理死亡率是难以实现的。生态死亡率(实际死亡率)指一定条件下的死亡率某些个体可能活到生理寿命但多数个体会因为饥饿、疾病、竞争、被捕食、被寄生、恶劣气候或意外事故等中途死亡。死亡率一般也是用单位时间内(如每年)每个个体的死亡数来表示。出生率减去死亡率就是种群增长率。种群的性别比例和年龄分布是决定出生率和死亡率的两个最重要的因素。、性别比例:种群的出生率在大多数情况下与种群中雌性个体的数量直接相关。与雄性数量的关系依不同物种而定。代间距(generationtime)即个体开始生殖的时间与其后代开始生殖的时间之间的平均差距简单地说就是某个体在多大年龄开始生育。其他因素相同的情况下代间距越短种群增长越快。、年龄结构:()生存曲线:不同年龄个体的死亡概率可以用生存曲线(survivorshipcurve)来表示。生存率是指活到某一年龄的个体占同一批出生的总个体数的比例。以个体数量的对数为纵坐标以年龄为横坐标可以画出生存曲线。生存曲线有三种基本类型:上凹型:幼时大是死亡一旦活到某一年龄死亡率维持低水平。该类生物都有很高的死亡率寿命短对后代缺乏照料同时有很高的出生率。直线形(对角线型):各年龄组成员的死亡率基本相同如水螅小型哺乳类(松鼠)和某些多年生草本植物。凸型:绝大多数可以活到生理年龄但到达生理年龄后短期内几乎全部死亡如人类和大型哺乳类。这类生物出生率和死亡率都较低对后代照料好。()年龄金字塔:任何种群都是由不同年龄的个体组成的各个年龄组的成员在种群中都占有一定的比例形成一定的年龄结构。种群分为三个年龄组:生殖前期生殖期生殖后期。种群的年龄结构常用年龄金字塔表示。金字塔底部代表年轻的年龄组顶部代表年老的年龄组金字塔宽度代表各年龄组的相对数量。年龄组结构类型分三种增长型稳定型、衰退型。种群数量的增长受环境因素的制约很多种群经常维持一个比较恒定的数量无论有多少新生个体为什么,一、指数增长:如果不考虑环境因素按照种群所具有的生物潜力增长则种群的增长可以表示为:r,(b,d)(i,e)r增长率b出生率d死亡率I迁入率e迁出率。用数学公式表示种群数量随时间的变化为:dNdt,riN其中N为种群数量t为时间ri是种群的生物增长潜力又叫内禀增rt长率。可以很容易得到种群数量N,Ne这是一个指数增长曲线。开始增长很慢但随t着种群基数加大增长会越来越快每单位时间都按种群基数的一定百分数或倍数增长。这是生物的最大增长率。要满足指数增长则种群必须生活在无限环境中不受任何限制食物和空间可以充分满足。、指数增长的几个特例:指数增长不可能在自然条件下长期存在下去因为生存空间食物等有限。随着种群数量的增加种内竞争趋于激烈天敌捕食变得容易疫病流行也越来越厉害这些因素会使种群增长受到抑制。所以指数增长仅在特殊情况下存在并且无法持久。()爆发毁灭循环:一些短命繁殖快的物种如藻类、昆虫等一年一循环。旅鼠年一次循环。()由于捕食者消失食物增加(如迁入新的栖息地)但后果常常是灾难性的。()雪兔(snowshoehare)的种群循环:呈现年周期三循环种群数量变化在,倍甚至可达倍。这个循环受两个因素制约食物(柳树和桦树叶)和天敌(山猫Canadalynx)。有,的物种(包括鸟类、哺乳类、鱼类)存在这种循环。二、逻辑斯蒂(Logistic)增长种群数量的增长受到环境承载力(carryingcapacity)的影响其增长方式一般不是指数形式的增长而是以logistic形式增长。设环境承载力为K每增加一个个体承载力减少K若有N个个体承载力为NK则dNdt=rN(KN)K指数增长曲线又叫“J”曲线Logistic增长曲线又叫“S”曲线。两条曲线在环境承载力线下就存在差别J线增长比S线快。J线和S线之间的区域就是环境阻力的影响。环境阻力包括两类:密度依赖性的:资源、天敌、传染病、社会行为改变非密度依赖性的:如天气因素(雨水冲掉蚜虫严冬对玉米螟多雨不利于蝗虫干旱伴随蝗灾)、杀虫剂二者常联合作用:如干旱(非密)树生长弱虫害(密)侵袭树木死亡寄生虫(密)兔体弱冬天(非密)兔冻死对大型动物密度依赖性因子往往对种群数量起决定作用(如大型食草动物的数量很大程度上依赖于其天敌的数量。)对于小型动物尤其是昆虫由于他们对气候变化相当敏感因此非密度因子往往起决定作用。人口的增长:群落(community)生态学群落就是生活在一定区域内的多种生物种群构成的集合体一般包含植物、动物和微生物等层次。由于地球上自然环境千差万别所以生活在各地的生物种类也不同形成了地球上多种多样的群落。群落有大有小非洲大草原的生物可以构成一个群落树洞中的积水也能构成一个群落。有时群落可以指某一分类单元的总和如植物群落、动物群落和微生物群落。群落具有一定的结构、组成和种间关系。群落中各种生物对环境(如土壤、温度、湿度、光照和营养物质)的适应以及生物之间的相互作用(竞争、捕食、共生和寄生等)决定了群落的性质。I、群落中的种群间相互作用:组成群落的生物之间的相互作用包括竞争、捕食、共生、共栖和寄生等。一、竞争:生活在同一地区的两个物种由于利用相同的资源而引起。生态位(niche):每种生物都在某种生态条件下生活某种生物单位生存条件的总和就是它的生态位。它既包括生物开拓和利用环境的能力也包括生物与环境相互作用的各种方式。生态位的内容不仅函盖了生物的栖息地还包括维生的食物、温度范围、湿度要求、交配环境等等因素。、竞争排除法则(principleofcompetitiveexclusion)不同种群占有不同的生态位但物种间的生态位有时会发生重叠这时不同物种会利用相同的、并不富裕的资源就会产生种间竞争。竞争强度的大小取决于生态位的重叠程度。如果生态位重叠过多甚至完全重叠竞争的结果往往导致一个物种的灭绝这就是竞争排除法则。、竞争使生态位减少:两个物种的生态位发生部分重叠时竞争的结果使其中之一或两者的生态位减少。因为竞争对种群生存不利所以种群在长期的进化过程中总是最大可能地减少竞争。减少生态位的重叠是减少竞争的唯一方式。二、捕食:一个物种的成员以另一个物种的成员为食被食者常常会被杀死。狭义的捕食只包括动物吃动物的情况而广义的捕食还包括植食、拟寄生(一种昆虫把卵产在另一种昆虫体内卵孵化后以该昆虫为食)。在自然选择的作用下捕食者与被捕食者间存在协同进化因为捕食者必须捕到食物才能生存被捕食者必须逃避捕食者的猎捕才能生存。、植物与动物的协进化:、动物间的协进化:动物为逃避捕食发展出各种各样的适应特征。动物为逃避捕食的适应:)保护色crypticcoloration:欺骗色(deceptivecoloration)也是保护色的一种。某些蛾子后翅上具有类似大动物眼睛的斑点遇到捕食者时突然张开使捕食者瞬间震惊自己争取到逃跑的时间。)警戒色warningcoloration:)化学防卫:蜜蜂、马蜂、蜘蛛、蝎子等等靠各自不同的化学物质保护自己甚至帮助取食。脊椎动物同样利用多种化学物质如某些蛇、蜥蜴、鸟类。某些毒蛙利用生物碱(多种的混合物)几个微克即可致人死命。)拟态(mimicry):在进化过程中一些物种形成了与另外一些有毒或有异味的物种相似的颜色或形态。三、种群间的合作关系:在长期的相处过程中物种之间发生协进化使它们适合于生活在一起产生合作关系。合作关系包括三种:共栖(commensalism)、互利共生(mutualism)和寄生(parasitism)。)共栖:如果两个物种生活在一起对其中之一有利对另外一种既无利也无害或者利益很小。)互利共生:两种或两种以上的生物生活在一起对彼此都有利。互利共生中物种分开后对彼此造成很大危害甚至一方或双方无法继续生存下去。)寄生:对一方有利对另一方有害。四、生态进程间的相互作用:生物群落间有各种各样的相互作用而且经常几种相互作用同时发挥功能这时某种作用由于其他作用的存在就会受到修饰甚至完全逆转。、捕食导致竞争减弱:、寄生可以抵消竞争:、间接作用:两个物种不直接作用通过第三者发生联系。沙漠中鼠与蚂蚁都以种子为食很容易想到它们存在竞争。当鼠被转移走蚂蚁数量先上升后又下降。为什么,因为鼠取食大的种子蚂蚁取食小的。大种子植物与小种子植物间存在竞争。鼠的移去使大种子植物增加小种子植物减少于是蚂蚁的食物减少。、关键物种(keystonespecies):对群落的构成产生重大影响的物种。如海星控制双壳软体动物的大种群数量避免小种群因竞争灭亡增加海滨物种多样性。河狸在河道打洞形成很多小水塘为其他物种通过栖息地鳄鱼在湖底打出深洞使水族动物在季节性干旱时免于灭绝。II、群落演替(succession):群落是动态变化的即使气候不变群落本身也会随时间发生变化这就是演替。如果演替是由于原有的群落发生破坏(如树木被砍伐)而引起这种演替叫做次级生演替(secondarysuccession)。如果演替发生在无生命的地方如岩石、冰川消退形成的湖泊、露出的陆地、海中火山爆发形成的小岛称为初生演替(primarysuccession)。比如在冰川消退后留下的大片岩石上地衣生长侵蚀岩石形成少量土壤苔藓开始生长积累了更多的营养和土壤于是灌木开始生长。经过几百年制造的土壤和养分终于可共大型乔木(如云杉)生长逐渐取代灌木形成森林。不同的地点只要气候条件相同都会逐渐形成相同的植被这就是顶级群落(climaxcommunity)。生态系统生态系统指在一定空间中共同栖居着的所有生物与环境之间由于不断地进行物质循环和能量流动过程而形成的统一整体。一、生态系统组成成分:非生物环境、生产者、消费者和分解者。其中非生物环境:提供能量和物质营养级(trophic):生产者(autotrophs):进行光合作用的绿色植物消费者(consumers):以活的动、植物为食物一级消费者:植食动物二级消费者:以植食动物为食的动物三级消费者:一般是大型食肉动物杂食消费者腐食消费者(detritivores):蟹、秃鹫、豺(可归入分解者)分解者(decomposers):以动、植物死亡后的残体为食二、食物链生态系统的各个成员之间通过食物关系联系起来构成食物链。生态系统各个成份间的联系是通过营养关系实现的“螳螂捕蝉黄雀在后”。食物链长度不同。在自然界几乎没有生物只取食另外某一种生物这就使食物链相互交叉成为食物网:因为生物食性多样同种生物往往又被多种动物取食使得食物链相互交叉成为食物网。食物网的存在使食物链上出现缺环时上级消费者可用其他食源补充免于种群甚至系统遭受重大损失。如当鼠大量死亡时草生长良好野兔增多猫头鹰可以取食野兔以替代鼠。三、食物链中的能量:生态系统的任何一级所摄取的能量一部分用来维持生命如运动、信号转导等等一部分以热的形式散发一部分合成生物大分子只有,或更少被储存下来。只有约,(,食肉动物,,食草动物)的能量能够从上一个营养级流到下一个。一个地区的初级生成量是有限的这就决定了食物链不能太长一般级不会超过级。保护物种的多样性是保持生态系统稳定性的关键。物种的多样性受到两个严重威胁一是生境的破坏和破碎化二是生物入侵。污染:污染物的生物放大效应:随着食物链层层富集。生物入侵对生态系统的影响生物入侵(biologicalinvasion):生物离开其原产地传播到另外一个环境中损害该环境的生态系统、生物多样性、生产活动或人类健康而造成经济损失和生态灾难的过程。生物入侵的途径:(一)自然入侵:借助风力、水流、鸟类和动物的迁徙。(二)人为不恰当引种:(三)国际旅游贸易:多属无意引入生物入侵造成的危害(一)对生态系统造成破坏造成生物多样性丧失:入侵植物因生长或繁殖迅速缺乏天敌与其它物种争夺空间和其它资源入侵动物有时对其他动物有很强的捕食能力所以往往造成一些物种的数量减少甚至绝灭。(二)爆发生物灾害主要是农业、林业和牧业受到损失。(三)对人类健康构成威胁豚草花粉过敏枯草热日本杉树花粉过敏分子生态学转基因生物可能带来的生态安全问题:生态学与人类社会发展人类在发展了高度的物质文明的同时也极大地破坏了自然环境。这种破坏所造成的后果正越来越清楚地显示出来。它不仅严重影响了经济的发展降低了人类的生活质量而且直接威胁到人类的生存。学会和自然和平相处实现可持续发展是全人类面临的最紧迫的问题。正确认识自己实现可持续发展今天人类居住的环境是地球上生命长期作用结果人类的文明是埋藏于生态系统之中人类应当回归自然与自然协同进
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