05-生物圈

第五章生物圈一、生物圈的组成二、生命的特征三、生命的起源、演化与生物圈的形成四、人类的起源和发展五、生态系统及其平衡生物圈•是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。一、生物圈的组成1、生物分类的原则界(Kingdom)、门(Phylum)、纲(Class)、目(Order)、科(Family)、属(Genus)、种(Species)界：是地球上生物分类的最高层次，根据生物如何获得食料及细胞组成特点。种：是指具有共同起源，相同特征，并能相互交配繁衍后代的种群。2、生物的分类（1）原核生物界：没有细胞核的单细胞生物，主要是细菌和蓝藻。4千余种。（2）原生生物界：有细胞核单细胞生物，包括变形虫、有孔虫、放射虫和甲藻等。5万种以上（3）真菌界：真核细胞生物，没有叶绿素，不能进行光合作用，自己不能制造食物，而是从腐烂的生物体摄取营养，或寄生在别的活体上。包括青霉、蘑菇、木耳等8万多种。（4）植物界：多细胞生物，有叶绿素或其它色素，能够通过光合作用制造其所需要的食物的生物的总称。27万种以上。（5）动物界：多细胞生物，包括一般能自由运动、以（复杂有机物质合成的）碳水化合物和蛋白质为食的所有生物。150万种以上二、生命的特征1、生命的定义生命是指主要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系。a、组成：碳、氢、氧和氮四种元素为主，以核酸和蛋白质的大分子为主体，构成细胞。b、表现：能记载、传递信息，能自我更新和复制。2、生命的本质（1）、细胞是生命体组成的基本单元，由细胞核、细胞膜、细胞质组成。细胞的作用：氨基酸、蛋白质合成的地方，储存信息的地方，发出指令的地方。大小和数量：一般10－100微米，也有大的，如一粒鱼卵、一枚鸡蛋，新生婴儿有2万亿个细胞。(JamesWatson&FrancisCrick,1953)（2）、DNA与染色体a、DNA的构成★DNA就是脱氧核糖核酸(deoxyribonucleicacid)，是由脱氧核糖(S)、磷酸盐（P）和碱基组成。★脱氧核糖和磷酸盐交替连接形成多核苷酸链。★两条核苷酸链通过碱基配对连接形成双螺形结构的DNA分子。腺嘌令(A)、胸腺嘧啶(T)、鸟嘌令(G)、胞核嘧啶(C)★碱基的配对原则是腺嘌呤(A)与胸腺嘧啶(T)，鸟嘌呤(G)与胞核嘧啶(C)，即AT、TA、GC、CG。★一条链上的三个相邻的碱基组成一个密码子，控制20种氨基酸的形成。★由于DNA链很长，能组成很多的密码子。因此，就有千奇百态的生物。b、染色体染色体是DNA是通过四级螺旋盘绕形成的桶状体结果。其结果是DNA的长度几乎被压缩了近万倍。人的一个染色体中最多可拥有3亿对碱基，由它们构成的基因可达1万个。（3）、遗传信息的传递a、RNARNA就是核糖核酸(ribonucleicacid)，它与DNA不同在于：核糖脱氧核糖尿嘧啶胸腺嘧啶RNADNA单链双链b、RNA的类型及功能mRNA：信使核糖核酸，从DNA复制遗传信息。tRNA：转移核糖核酸，运输氨基酸。rRNA：核糖体核糖核酸，蛋白质合成的地方。c、遗传的转递过程DNA基因mRNA蛋白质转录转译三、生命的起源、演化和生物圈的形成38亿年前，水体中出现了生命活动4.5亿年前，开始形成全球的生物圈人类的出现仅有几百万年的历史1、生命的起源（1）有机物的形成奥巴林(1922)：早期的甲醛类、醇类等碳氢化合物在“原始汤”中发生反应，使碳原子链日益增长，形成蛋白质、核酸、类脂等生物大分子，并进一步形成“复合团聚体”，再通过“时间组织化”(进化)过程产生细胞.著名的米勒模拟实验（Miller’ssimulatedexperiment）一种模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物（特别是氨基酸），以论证生命起源的化学进化过程的实验。1953年由美国芝加哥大学研究生米勒（S.L.Miller）在其导师尤利（H.C.Urey）指导下完成。甲烷(CH4)氨(NH3)水(H2O)氢气(H2)氨基酸1953年的Miller（2）从非生命到生命从化学进化到生物学进化的阶梯式过渡模式图解6级阶段代表6个关键性的进化步骤。左上方:所要克服的障碍（危机）右下方:克服障碍的途径（3）生命产生的环境a、水环境：水是生命产生的必要条件。如奥巴林提出的“原始汤”的生命起源。b、避开强烈的紫外线：早期的地球，在大气和水面都受到强烈的紫外线的照射，水下深处可以避开紫外线。因此有人提出“海底热水口”生命起源。c、能量和缺氧环境：海底热水喷口处是缺氧、温度高，有硫化物。阳光。2、生命的演化（1）最早的生命在格陵兰Ishua的变质岩中发现了由生物合成的有机碳，年代是38亿年前，这是最早的生命记录。在在澳大利亚的Warrawoona群和南非的Onverwacht、FigTree群中发现35亿年前和32亿年前的化石。（1）最早的生命在澳大利亚的Warrawoona群中发现34.65亿年前的化石（2）生命演化的几个重要环节a、真核细胞生物的出现。19－20亿年前，中国学者认为24－25亿年前。b、多细胞生物（也称后生生物）的出现。后生植物出现在9－10亿年前，而后生动物出现在8亿年前。c、在元古代末－寒武纪早期(7-5.3亿年)，出现了一次生物大发展时期。如澳大利亚的埃迪卡拉动物群、中国的澄江动物群。d、脊椎动物的出现，发生在5.2亿前。e、动、植物的登陆，植物在4.5亿前，动物在4亿年前。f、人类的出现，300万年前。（2）生命演化的几个重要环节生命演化的重要过程•生命演化的重大事件－－有生命物质的出现真核细胞生物的出现多细胞生物的出现人类的出现寒武纪(约5亿年前)早期水下生物景观图云南虫觅食和栖息景观奇特的海底景观和固著底栖生物群落水母状生物---Eldonia生态景观灰姑娘虫（上）和谜虫（下）复原图浮游双瓣壳节肢动物昆虫远祖的远祖----抚仙湖虫生态景观娜罗虫类（Naraoiids)生态景观奇虾的猎食景观(奇虾是寒武纪早期巨形食肉类动物最重要的代表）三叶虫奥陶纪生物群(无脊椎动物:头足类,三叶虫,腕足类,蜗牛,珊瑚)奥陶纪海洋无脊椎动物:头足类,三叶虫,腕足类,蜗牛,珊瑚志留纪生物群泥盆纪生物群石炭纪生物群三叠纪生物群白垩纪生物群易门龙云南龙第三纪生物群第四纪生物群3、生物的繁衍与灭绝•繁衍后走向绝灭•背景绝灭:在一个稳定的时期内,物种的平均绝灭率维持在一个低水平上,并远低于新生率•集群绝灭:在某个短时期生物大量绝灭,生物演化突然中断,使绝灭率剧升,新生率很低.•绝灭后复苏、繁衍（更高级）顺序灭绝时间规模灭绝的种类导致结果Ⅰ5.5亿年不明埃迪卡拉动物群突然消失寒武纪生命大爆发Ⅱ4.4亿年前的奥陶纪末期Ⅲ约85％的物种灭亡，腕足和苔藓虫1／3的科消失了：牙形刺、三叶虫、笔石中的很多种类也灭绝了，造礁生物受到了沉重打击。总和有超过100个科在这次事件中消失Ⅲ3.7亿年前的泥盆纪末期Ⅳ主要是海生无脊椎动物。受影响最大的是造礁生物，如层孔虫、四射珊瑚、床板珊瑚等。腕足、三叶虫、牙形刺、疑源类、无颌类和盾皮鱼类同时也受到影响鱼类大发展Ⅳ2.5亿年前的二叠纪末期Ⅰ估计地球上有96％的物种灭绝。90％的海洋生物和70％的陆地脊椎动物灭绝爬行动物大发展Ⅴ1.95亿年前的三叠纪末期Ⅴ76％的物种，主要是海洋生物灭绝Ⅵ6500万年前白垩纪末期Ⅱ80％的物种灭绝，包括全部恐龙、翼龙、鱼龙等海洋爬行动物，海洋中的菊石类也一同消失哺乳动物大发展地球历史上的集群灭绝事件4、生物圈的形成和发展生物圈形成和发展，实质上就是生态系统的形成和发展。（3）全球生态系统：重要的生物是维管植物和人。（1）海底和有光带生态系统：重要的生物是蓝绿藻。（2）海洋生态系统：重要的生物是蓝绿藻和维管植物。•生物圈和生态系统演化中三种关键性生物蓝绿藻维管植物人类蓝绿藻可以通过光合作用放出游离氧形成叠层石。单细胞生物，没有细胞核，但细胞中央含有核物质，通常呈颗粒状或网状，染色质和色素均匀的分布在细胞质中。该核物质没有核膜和核仁，但具有核的功能，故称其为原核（或拟核）。维管植物维管植物（vascularplant）具有木质部和韧皮部的植物。现存地维管植物大约有25～3０万种,包括极少部分苔藓植物、蕨类植物（松叶兰类、石松类、木贼类、真蕨类）、裸子植物和被子植物。维管系统（木质部和韧皮部）的发生是植物从水生到陆生长期适应环境的结果。维管系统的有效输导，使维管植物成为最繁茂的陆生植物。人类人的出现标志着生物圈的发展进入它的最高阶段四、人类的起源和发展1、人的定义具有社会行为学的特征。能制造和使用工具、能创造文化、能从事再生产、很高的思维和自我意识等。具有动物学的特征。哺乳、四肢高度分化、两足行走、大脑容量、前额近直立等。2、人类的起源与演化（1）人类起源地和环境东非裂谷的肯尼亚、埃塞俄比亚、坦桑尼亚是人类起源的重要地点。中国的西南地区也是重要的地区。从猿进化到人的过程中，自然环境也起重要的作用。许多研究表明，在人类进化的历程中，环境恶化起到一定的推动作用。（2）最早的人类化石目前发现最早的人类化石是发现于奥杜威河谷（东非，坦桑尼亚）的南方古猿，时代约440万年前。现今的分子生物学研究表明，猿与人的分化时间在450万年前。（3）人类演化的阶段南方古猿能人直立人早期智人晚期智人五、生态系统及其平衡1、生态系统在一定的空间和时间内，由生物和非生物组成的，能进行能量、物质、信息的交换，并具有自我调节和自我组织能力的具有生命力的系统。2、生态系统的组成主要是绿色植物化能合成细菌主要是动物某些寄生生物生产者（自养型）消费者（异养型）分解者（异养型）腐生细菌、真菌动植物群落及其占有的空间中的非生物物质3、生态系统的能量流动与物质循环（1）食物链一种生物以另一种生物为食，形成以食物为纽带的锁链关系。食物链是自然界，生物之间相互依存的一种“残忍”的关系。（2）营养级是指处于食物链同一环节上所有生物的总和。生态系统的组成与食物链生态金字塔4、生态系统类型及其功能（1）陆地生态系统森林生态系统、草原生态系统、沙漠生态系统、城市生态系统等。森林生态系统：是陆地上非常重要的生态系统。其功能有固碳制氧、涵养水源、清洁大气、能量交换、保持水土、调节气候等。热带雨林中的亚马逊河亚马逊雨林是地球上最大的热带雨林，位于南美洲亚马孙盆地的热带雨林，占地700万平方公里(7亿公顷)，占世界雨林面积的一半，森林面积的20%，是全球最大及物种最多的热带雨林。它的主要部分在巴西境内，延伸至圭亚那、委内瑞拉、哥伦比亚、荷属圭亚那、法属圭亚那、厄瓜多尔、秘鲁和玻利维亚境内。（2）海洋生态系统有海岸生态系统、浅海生态系统、海底生态系统等。海洋生态系统的功能：调节气候、能量运送、净化污水、生产食物等。（3）淡水生态系统有湖泊生态系统、河流生态系统、水库生态系统、沼泽生态系统等。湿地生态系统：保持水源、保存物质等。湿地生态系统：保持水源、保存物质等。•生命的形成•生命演化的过程及重大事件•生物圈及生态系统演化中的重要生物•生态系统及生态平衡•生物按其作用的分类•食物链和营养级本章重点名词解释：生态系统、食物链练习题填空:1.生态系统中的生物按其作用可分为、、和。2.森林生态系统的功能主要有（至少列出4个）：、、、。练习题1.适宜珊瑚生长的环境是（）。A.半深海B.浅海C.深海D.滨海2.中生代代表性的生物为（）。A-菌类与蓝绿藻；B-三叶虫、鱼、珊瑚、两栖类动物、蕨类植物；C-恐龙、裸子植物、被子植物；D-人类、猛犸象3.生态系统指的是（）。A.同一物种的总和B.所有生物体的总和C.生物与非生物的总和D.食物链和营养级