地球科學(xué)概論第五章

1、生物圈：是指地球表層由生物及其活動(dòng)地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層。 第一 節(jié) 生物圈的形成 1、生物分類的原則 界(Kingdom)、門(Phylum)、綱(Class)、目(Order)、科(Family)、屬(Genus)、種(Species) 種：是指具有共同起源，相同特征的，并能相互交配繁衍后代的種群。 2、生物圈的組成 （1）原核生物界：沒(méi)有細(xì)胞核生物，4千余種 （2）原生生物界：?jiǎn)渭?xì)胞生物，5萬(wàn)種以上 （3）真菌界：真核細(xì)胞生物，沒(méi)有葉綠素，8萬(wàn)多種 （4）植物界：多細(xì)胞生物，有葉綠素，27萬(wàn)種以上 （5）動(dòng)物界：多細(xì)胞生物，150萬(wàn)種以上Top 第二節(jié) 生命的特征1、生命的定義 生命是指主

2、要由核酸和蛋白質(zhì)組成的具有不斷自我更新能力的多分子體系。 a、組成：碳、氫、氧和氮四種元素為主，以核酸和蛋白質(zhì)的大分子為主體，構(gòu)成細(xì)胞。 b、表現(xiàn)：能記載、傳遞信息，能自我更新和復(fù)制。2、生命的本質(zhì) （1）細(xì)胞 是生命體組成的基本單元，細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)組成。 大小和數(shù)量：一般10100微米，也有大的，如一粒魚(yú)卵、一枚雞蛋，新生嬰兒有2萬(wàn)億個(gè)細(xì)胞。 細(xì)胞的作用：氨基酸、蛋白質(zhì)合成的地方，儲(chǔ)存信息的地方，發(fā)出指令的地方。 （2）DNA與染色體 a、 DNA的構(gòu)成 DNA就是脫氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)，是由脫氧核糖(S)、磷酸鹽和堿基組成。 脫氧核糖和磷酸鹽交替

3、連接形成多核苷酸鏈。 兩條核苷酸鏈通過(guò)堿基配對(duì)連接形成雙螺形結(jié)構(gòu)的DNA分子。 堿基的配對(duì)原則是腺嘌令(A)與胸腺嘧啶(T)，鳥(niǎo)嘌令(G)與胞核嘧啶(C)，即AT、TA、GC、CG。 一條鏈上的三個(gè)相鄰的堿基組成一個(gè)密碼子，控制20種氨基酸的形成。 由于DNA鏈很長(zhǎng)，能組成很多的密碼子。因此，就有千奇百態(tài)的生物。 b、染色體 染色體是DNA是通過(guò)四級(jí)螺旋盤繞形成的桶狀體結(jié)果。其結(jié)果是DNA的長(zhǎng)度幾乎北壓縮了近萬(wàn)倍。 人的一個(gè)染色體中最多可擁有3億對(duì)堿基，由它們構(gòu)成的基因可達(dá)1萬(wàn)個(gè)。 （3）遺傳信息的傳遞 a、 RNA RNA就是核糖核酸(ribonucleic acid)，它與DNA不同在于：

4、 b、 RNA的類型及功能 mRNA：信使核糖核酸，從DNA復(fù)制遺傳信息。 tRNA：轉(zhuǎn)移核糖核酸，運(yùn)輸氨基酸。 rRNA：核糖體核糖核酸，蛋白質(zhì)合成的地方。 c、遺傳的轉(zhuǎn)遞過(guò)程:Top 第三節(jié) 生命的起源、演化和生物圈的形成 1、生命的起源 （1）有機(jī)物的形成 隕石中有有機(jī)物，著名的Miller實(shí)驗(yàn)米勒的實(shí)驗(yàn)（2）從非生命到生命（3）生命產(chǎn)生的環(huán)境 a、水環(huán)境：水是生命產(chǎn)生的必要條件。如奧巴林提出的“ 原始湯”的生命起源。 b、避開(kāi)強(qiáng)烈的紫外線：早期的地球，在大氣和水面都受到強(qiáng)烈的紫外線的照射，水下深處可以避開(kāi)紫外線。因此有人提出“ 海底熱水口”生命起源。 c、能量和缺氧環(huán)境：海底熱水噴口處

5、是缺氧、溫度高，有硫化物。陽(yáng)光。2、生命的演化 （1）最早的生命 在格陵蘭Ishua的變質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)了由生物合成的有機(jī)碳，年代是38億年前，這最早的生命記錄。 在澳大利亞的Warrawoona群和南非的Onverwacht、Fig Tree群中發(fā)現(xiàn)35億年前和32億年前的化石。 （2）生命演化的幾個(gè)重要環(huán)節(jié) a、真核細(xì)胞生物的出現(xiàn)，1920億年前，中國(guó)學(xué)者認(rèn)為2425億年前。 b、多細(xì)胞生物的出現(xiàn)，也稱后生生物。后生植物出現(xiàn)在910億年前，而后生動(dòng)物出現(xiàn)在8億年前。 c、在元古代末寒武紀(jì)早期(7-5.3億年)，出現(xiàn)了一次生物大發(fā)展時(shí)期。如澳大利亞的埃迪卡拉動(dòng)物群、中國(guó)的澄江動(dòng)物群。 d、脊椎動(dòng)物

6、的出現(xiàn)，發(fā)生在5.2億前。 e、動(dòng)、植物的登陸，植物在4.5億前，動(dòng)物在4億年前。 f、人類的出現(xiàn)，34萬(wàn)年前。EONERAPERIODEPOCHMILLION YEARSAPPEARANCE OF Phanerozoic Cenozoic Quaternary Holocene 0.01 1.64 5.2 23.3 35.4 56.5 65 145.6 208 245 290 362.5 417 443 495 545 2500 4000 4500 Humans Mammalstinctiom of dinosaurs Reptiles Amphibians Land plants fish

7、es Shelled organisms First primitive life Age of Earth Pleisfocene Tertiary Pliocene Miocene Oligocene Eocene Paleocene Mesozoic Cretaceous Jurassic riassic Paleozoic Permian Carboniferous Devonian Silurian Ordovician Cambrian Proterozoic Archean前寒武紀(jì)生物前寒武紀(jì)的生命類型(引自張昀，1998；J.W.Schopf,1983;B.J.Skinner

8、等，1994；孫衛(wèi)國(guó)，1986、1993；康育義，1997)澄江化石群復(fù)原圖澄江動(dòng)物群 澄江動(dòng)物群動(dòng)物寒武紀(jì)生物群三葉蟲(chóng)化石奧陶紀(jì)生物群志留紀(jì)生物群泥盆紀(jì)生物群石炭紀(jì)生物群二疊紀(jì)生物群二疊紀(jì)生物群侏羅紀(jì)生物群白堊紀(jì)生物群第三紀(jì)生物群第四紀(jì)生物群3、生物圈的形成和發(fā)展 生物圈形成和發(fā)展，實(shí)質(zhì)上就是生態(tài)系統(tǒng)的形成和發(fā)展。 （1）海底和有光帶生態(tài)系統(tǒng)：重要的生物是藍(lán)綠藻。 （2）海洋生態(tài)系統(tǒng)：重要的生物是藍(lán)綠藻和維管植物。 （3）全球生態(tài)系統(tǒng)：重要的生物是維管植物和人。Top 第四節(jié) 人類的起源和發(fā)展 1、人的定義 首先具有動(dòng)物學(xué)的特征。哺乳、四肢高度分化、兩足行走、大腦容量、前額近直立等。 其二具

9、有社會(huì)行為學(xué)的特征。能制造和使用工具、能創(chuàng)造文化、能從事再生產(chǎn)、很高的思維和自我意識(shí)等。2、人類的起源與演化 （1）人類起源地和環(huán)境 東非裂谷的肯尼亞、埃塞俄比亞、坦桑尼亞是人類起源的重要地點(diǎn)。中國(guó)的西南地區(qū)也是重要的地區(qū)。 從猿進(jìn)化到人的過(guò)程中，自然環(huán)境也起重要的作用。許多研究表明，在人類進(jìn)化的歷程中，環(huán)境惡化起到一定的 推動(dòng)作用。 （2）最早的人類化石 目前發(fā)現(xiàn)最早的人類化石是發(fā)現(xiàn)于奧杜威河谷的南方古猿，時(shí)代約440萬(wàn)年前。 現(xiàn)今的分子生物學(xué)研究表明，猿與人的分化時(shí)間在450萬(wàn)年前。 （3）人類演化的階段 南方古猿 能人 直立人 早期智人 晚期智人 人類的進(jìn)化 從挖掘得到的人類祖先化石中，

10、我們可以了解，人類是由猿猴進(jìn)化而來(lái)的。 Top 第五節(jié) 生命系統(tǒng)及其平衡 1、生態(tài)系統(tǒng) 是指在一定的空間和時(shí)間內(nèi)，生物和非生物的總和，并具有自我調(diào)節(jié)和自我組織的能力。2、生態(tài)系統(tǒng)的組成 生產(chǎn)者、消費(fèi)者、分解者和非生物物質(zhì)3、生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)與物質(zhì)循環(huán) （1）食物鏈 一種生物以另一種生物為食，形成以食物為紐帶的鎖鏈關(guān)系。 食物鏈?zhǔn)亲匀唤?，生物之間相互依存的一種“殘忍”的關(guān)系。 （2）營(yíng)養(yǎng)級(jí) 是指處于食物鏈同一環(huán)節(jié)上所有生物的總和。 Figure 8.1 Flow diagram of a salt-marsh ecosystem in winter. The arrows show how e

11、nergy flows from the sun to producters, consumers, and decomposers. (Food chain after R.L. Smith, E cology and Field Biology, Harper and Row, New York.)4、生態(tài)系統(tǒng)類型及其功能 （1）陸地生態(tài)系統(tǒng) 森林生態(tài)系統(tǒng)、草原生態(tài)系統(tǒng)、沙漠生態(tài)系統(tǒng)、城市生態(tài)系統(tǒng)等。 森林生態(tài)系統(tǒng)：是陸地上非常重要的生態(tài)系統(tǒng)。其功能有固碳制氧、涵養(yǎng)水源、清潔大氣、能量交換、保持水土、調(diào)節(jié)氣候等。 森林生態(tài)系統(tǒng)熱帶雨林中的亞馬孫河世界最大的熱帶雨林位于南美洲的亞馬孫河流域的

12、面積為世界第一。水量多時(shí)，河的寬度可達(dá)50千米。 城市生態(tài)系統(tǒng) 日本東京都新分區(qū)新都心的超高層大廈 246米 163米 110米 130米 114米 200米 210米 216米216米 170米 132米 (11)121米 (12)165米 (13)240米 河川海洋的污染 排放在水中的有害物質(zhì)，毒死了水中生物，或?qū)⒍舅胤e存在體內(nèi)。魚(yú)和鳥(niǎo)吃了后，有害物質(zhì)也會(huì)存留在體內(nèi)，當(dāng)人吃下這些動(dòng)物的同時(shí)，也吃下了這些有害物質(zhì)?？諝獾奈廴?工廠冒出的黑煙、汽車排放的廢氣、波斯灣戰(zhàn)爭(zhēng)油田燃燒的濃煙等，將有害物質(zhì)散布在空氣中。而燃燒時(shí)所產(chǎn)生的二氧化碳，也是造成地球溫室效應(yīng)、氣溫升高的原因之一。燃燒森林、開(kāi)辟農(nóng)

13、田、砍伐木材，這些都將使熱帶雨林消失，生物喪失。消失的熱帶雨林 因大量制造氧氣而被稱為地球之肺的熱帶雨林，由于過(guò)度砍伐和開(kāi)發(fā)，正在逐漸消失之中，很快將成為沙漠?？茖W(xué)家預(yù)測(cè)，熱帶雨林的消失，會(huì)給地球氣候帶來(lái)巨大的影響。大雨及干旱都會(huì)給農(nóng)業(yè)帶來(lái)?yè)p害。而且熱帶雨林孕育了地球上半數(shù)的生物種類，人類曾由其中的植物，發(fā)現(xiàn)了藥的成分，并加以利用?，F(xiàn)在這些都將消失。沙漠生態(tài)系統(tǒng) 沙漠的生物無(wú)水的沙漠中也有生物。為了適應(yīng)惡劣的環(huán)境，植物多具有特殊的構(gòu)造。許多植物還是其他地區(qū)看不到的珍貴品種。為了防止水分蒸發(fā)，有些植物的葉片很小，有些則象仙人掌一般，擁有肥厚的莖。有些動(dòng)物攝食少量的植物或昆蟲(chóng)，并借些吸取水分。此外

14、，蛙或蛇類在干燥期，呈現(xiàn)卵的狀態(tài)，雨季時(shí)期才現(xiàn)身。美洲沙漠中的仙人掌有毒的蝎子糞甲蟲(chóng)以滾動(dòng)糞便充當(dāng)食物棘晰身體上的棘刺能接收到雨水沙漠生活 雖然沙漠環(huán)境非常惡劣，依然有人在沙漠中頑強(qiáng)地生活著。這些人大多為游牧民族，他們飼養(yǎng)了許多牛、駱駝及山羊等動(dòng)物，所以必順終年逐水草而居。此外，商人們也常常經(jīng)過(guò)沙漠地帶。 綠洲 沙漠中有些地區(qū)，會(huì)涌出地下水或聚集著河水，草木因而茂盛繁殖。有引起綠洲的四周甚至能發(fā)展農(nóng)業(yè)。廣闊的沙漠目前，全球各地的沙漠正逐漸擴(kuò)大，據(jù)說(shuō)每年約有600萬(wàn)公頃的土地變成沙漠。有些地區(qū)的田地或民房被沙地掩埋，居民只好移居他地。沙漠?dāng)U大的原因雖然眾說(shuō)紛紜，但人類或許應(yīng)該擔(dān)負(fù)起最大的責(zé)任。例

15、如，人口暴增導(dǎo)致樹(shù)木遭濫伐，連小樹(shù)也不能幸免于難；又如家畜增加，植物成為攝食對(duì)象而日匯報(bào)稀少。土地一旦變成沙漠，將很難恢復(fù)原來(lái)的肥沃狀態(tài)，目前的對(duì)策是進(jìn)行植林挖掘水井。沙土掩埋的民房與田野強(qiáng)風(fēng)吹來(lái)的沙土，掩埋了整個(gè)村落。樹(shù)木的濫伐許多樹(shù)木遭人砍伐，以充當(dāng)燃料或建筑材料。駱駝商隊(duì) 利用駱駝背負(fù)行李，來(lái)往于歐洲、阿拉伯及亞洲其他地區(qū)的商人，也曾擔(dān)任文化交流的任務(wù)。珊瑚礁生態(tài)系統(tǒng)（2）海洋生態(tài)系統(tǒng) 有海岸生態(tài)系統(tǒng)、淺海生態(tài)系統(tǒng)、海底生態(tài)系統(tǒng)等。 海洋生態(tài)系統(tǒng)的功能：調(diào)節(jié)氣候、能量運(yùn)送、凈化污水、生產(chǎn)食物等。（3）淡水生態(tài)系統(tǒng) 有湖泊生態(tài)系統(tǒng)、河流生態(tài)系統(tǒng)、水庫(kù)生態(tài)系統(tǒng)、沼澤生態(tài)系統(tǒng)等。 濕地生態(tài)系統(tǒng)

16、：保持水源、保存物質(zhì)等。沼澤生態(tài)系統(tǒng)Top 第六節(jié) 生物圈對(duì)其它圈層的作用1、對(duì)大氣圈的作用 （1）增氧、減二氧化碳 初始的大氣是缺氧，二氧化碳大量富積的環(huán)境。由于植物光合作用的作用，使大氣中的氧逐漸富積起來(lái)。 （2）大氣污染 人類活動(dòng)是大氣污染的根源，大量排放二氧化碳（60億噸/年）、二氧化硫、氮氧化物、粉塵等。 （3）清潔大氣 灌木和喬木具有減塵的作用。 植物具有吸收有害氣體的作用。2、對(duì)水圈的作用 （1）影響元素在水中的遷移、沉淀過(guò)程 放射蟲(chóng)、硅藻等吸收海水中的二氧化硅，每年沉淀51011kg/a(5億噸)的二氧化硅。 浮游生物使2108kg/a(20萬(wàn)噸)鉛沉淀。 使大量的碳酸鈣沉淀。 有孔蟲(chóng)放射蟲(chóng) （2）濃縮水中的微量元素 一些微生物吸收錳、銅、鈷、鎳等元素，死亡后沉淀到海底形成錳結(jié)核。 一些藻類，如海帶、紫菜等，吸收碘元素，使其富積上萬(wàn)倍。 凈化污水，一些微生物能吸收有害元素。 （3）調(diào)節(jié)水的運(yùn)動(dòng) 植物吸收水的99.9都要蒸騰到大氣中，只有0.1的水用于植物的建造上。因此，具有調(diào)節(jié)大氣濕度和氣溫之功效。 植被減慢地表水的運(yùn)動(dòng)速度和循環(huán)時(shí)間，保護(hù)一個(gè)地區(qū)的水源。3、對(duì)巖石圈的作用 （1）對(duì)巖石圈的破壞作用 生物的風(fēng)