生物界及其進化

第一章生物界及其進化目前一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點第一章生物界及其進化第一節(jié)“進化”及其發(fā)展第二節(jié)生命的起源與早期演化第三節(jié)生物與環(huán)境2目前二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點形形色色的生物界——“五界”（Whittacker,1969）原核生物界（Monera）原生生物界（Protista）植物界（Plantae）真菌界（Fungi）動物界（Animalia）第一節(jié)“進化”及其發(fā)展目前三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點4目前四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點一、進化學說的發(fā)展5目前五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點一、進化學說的發(fā)展進化（evolution）

——進步性發(fā)展少→多簡單→復雜低級→高級（不可逆性）進化思想的先驅(qū)(18世紀，法國學者布豐G.Buffon）早期系統(tǒng)進化學說的創(chuàng)立（19世紀，生物學家拉馬克）近代進化論的奠基者—達爾文

《物種起源》，1859，C.Darwin突變論和新達爾文主義突變論—荷蘭植物學、遺傳學家德佛底弗里斯DeVries

新達爾文主義（“現(xiàn)代綜合論”）—德國學者魏斯曼（A.Weismann）

⑤隨機論和間斷平衡論

《機會與必然性》（ChanceandNecessity）（J．Monod，1972）《禍從天降》（許靖華，1989年，西北大學出版社）——“幸者生存”

punctuatedprogression——（N.EldredgeS.J.Gould，1972）較長期的緩慢漸進←交替→瞬時的快速突變6目前六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點小進化——種內(nèi)個體和居群層次上的進化大進化——種及種以上分類群的進化1.小進化的機制

突變（mutation）

遷移（migration）遺傳漂變（geneticdrift）

適應(yīng)（adaptation）

自然選擇（naturalselection）

2.大進化的型式

適應(yīng)輻射（adaptiveradiation）

生物進化過程中，由于適應(yīng)不同的生態(tài)條：生物進化過程中，由于適應(yīng)不同的生態(tài)條件或地理條件而發(fā)生物各分化

趨同（convergence）與平行演化（parallelevolution）

親緣關(guān)系疏遠的生物，由于適應(yīng)相似的生：親緣關(guān)系疏遠的生物，由于適應(yīng)相似的生活環(huán)境而在形體上變得相似

線系漸變（phyleticgradualism）與間斷平衡（punctuatedequilibrium）生物逐代的微小變化可以隨時間積累導致主要的進化二、小進化和大進化7目前七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點適應(yīng)輻射（一）8目前八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點適應(yīng)輻射（二）9目前九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點適應(yīng)趨同（一）10目前十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點適應(yīng)趨同（二）11目前十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點二、小進化和大進化3.大爆發(fā)（explosion）與大滅絕（massextinction）

寒武紀生命大爆發(fā)12目前十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點13目前十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點14目前十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物新生與絕滅地史上的生物大規(guī)模絕滅：1、前寒武紀埃迪卡拉動物群消失2、寒武紀—奧陶紀之交3、奧陶紀—志留紀之交4、晚泥盆世法門期—法拉期之交5、二疊紀—三疊紀之交6、三疊紀—侏羅紀之交7、白堊紀—第三紀之交15目前十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點1.物種的概念生物種（biospecies

）形態(tài)種（morphologicalspecies）化石種（fossilspecies）2.成種作用異地種形成（allopatricspeciation）同地種形成（sympatricspeciation）

鄰地種形成（parapatricspeciation）

成種作用模式：漸進的成種作用（gradualspeciation）

量子式成種作用（quantumspeciation）

三、物種及其種的形成16目前十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物史中的重大事件17目前十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點顯生宙生物進化重大事件18目前十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點第二節(jié)生命的起源和早期演化19目前十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物是如何起源的?

UFO,Egypt金字塔（公元前27世紀）15種星際有機分子的發(fā)現(xiàn)，隕石中分析出氨基酸、嘧啶、脂肪酸“人是太空人的后代”？

銀河系別的星球上的生命（細菌或孢子）傳到地球上

→生命地外起源

（extraterrestrial）20目前二十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點“勇氣”號拍到外形似女性“火星人”？

——英國《每日郵報21目前二十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點火星上有外星人“笑臉”打招呼？

美國天文學家日宣布，他們首次在太陽系外一顆行星的大氣中發(fā)現(xiàn)了甲烷，這是科學家首次在太陽系外行星探測到有機分子，從而增加了確認太陽系外存在生命的希望。該小組還證實了先前的猜測，即這顆名叫HD189733b的行星的大氣中有水。直徑3公里的“笑臉”出現(xiàn)在一個隕石坑（美國環(huán)繞衛(wèi)星攝，2008.02）22目前二十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物是如何起源的?

S.Miller(1953)的氨基酸合成實驗

Fox的生物小分子合成生物大分子(類蛋白proteinoids

)化石記錄表明的生物進化過程

地球上的無機物在特定的物理化學條件下形成的各種有機化合物，經(jīng)過一系列轉(zhuǎn)變?yōu)橛袡C體

→生命地內(nèi)起源

（terrestrial

）23目前二十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生命起源的假設(shè)模式“原始湯”假說

(primordialsoup)

20世紀30年代，前蘇聯(lián)生物化學家奧巴林

(А.И.Опарин),英遺傳學家荷爾登(

J.B.S.Haldane)，米勒（StanleyL.Miller）——實驗論證宇宙胚種論(cosmozoism)

瑞典化學家阿列紐斯（SvandteArrhenius）

(1903年諾貝爾化學獎獲得者),

《宇宙的形成》(1907)生命的熱泉起源假說

(hotspringorblackchimney)

1967年，美國學者布萊克，在黃石公園的熱泉中發(fā)現(xiàn)了大量嗜熱生物，

1992年，美國生物學家詹姆斯·萊克在大洋底“煙囪”附近找到了在黃石公園熱泉里生存的嗜硫細菌，

1985年，美國古生物學家斯坦利(StanleySM)——深海煙囪起源

生命的起源24目前二十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點深海煙囪起源在黑煙囪口附近，在溫度超過300℃，壓力達到數(shù)百個大氣壓的熱水中發(fā)現(xiàn)有一類活的微生物，它們是嗜熱古細菌。而此類微生物在常溫下并不能很好生存。同時，黑煙囪熱水中還發(fā)現(xiàn)了CH4、CN－等有機分子，這一特殊環(huán)境與地質(zhì)學家描述的地球在40億年左右的情形非常類似。25目前二十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點

生命的起源26目前二十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物是何時起源的?

27目前二十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點（三）生命起源的過程—生命起源的化學演化學說20世紀70-80年代，澳大利亞西部地區(qū)發(fā)現(xiàn)距今35億年的疊層石,其中含有絲狀藍綠藻微化石。推測，原始生命誕生的時間可能在距今37-38億年前后。在此之前是生命起源的化學演化階段，之后為生物學進化階段。46億383735302010現(xiàn)在生物進化化學演化28目前二十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生命的起源與地球早期生命的演化29目前二十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點早期生物的發(fā)生和演化—最具挑戰(zhàn)性課題早期生物演化四大飛躍：

1.從非生物的化學進化到生物進化2.生物的分異3.原核生物向真核生物的演變4.后生動物的出現(xiàn)30目前三十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點1.從非生物的化學進化到生物進化31目前三十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點2.生物的分異——多樣性地點：加拿大Ontario西部蘇比利湖沿岸地層：

Gunflint組年代：

20億年前

古生物：8屬12種微體化石

32目前三十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點3.原核生物演變出真核生物一、澳大利亞北方Amadens盆地

BitterSprings組燧石

10億年

4屬微化石二、華北霧迷山組的黑色燧石

12~14億年綠藻綱管藻目多毛藻科（多核體型藻類）真核生物出現(xiàn)于18億年前，繁盛于10億年前33目前三十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點34目前三十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點35目前三十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點4.后生動物的出現(xiàn)36目前三十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點37目前三十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點后生動物的出現(xiàn)38目前三十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點動物界的第一次大發(fā)展甕安動物群→埃迪卡拉動物群←小殼動物群→澄江動物群

動物界從無殼有殼的飛躍39目前三十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點40目前四十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點41目前四十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點42目前四十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點43目前四十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點44目前四十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點45目前四十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點46目前四十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點6.32億歲動物的休眠期有多長？2006年底，美國學者拜雷等在《自然》雜志上發(fā)表文章，指出“甕安生物群”中被認為是動物胚胎的化石與非洲納米比亞灣發(fā)現(xiàn)的一種巨大的氧化硫細菌一樣，并不是動物胚胎化石。2007年4月,南古所尹磊明等，發(fā)現(xiàn)“甕安生物群”里罕見的“休眠卵”——具有顯著刺狀突起的休眠囊胞——迄今最古老的動物化石（6.32億歲）。47目前四十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點早期生物的演化48目前四十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點寒武紀生物大爆發(fā)49目前四十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點寒武紀生物大爆發(fā)50目前五十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點51目前五十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點52目前五十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點“牛蹄塘組生物群”—最早的布爾吉斯頁巖型生物群

“世界三大頁巖型生物群”凱里生物群、加拿大布爾吉斯生物群、云南澄江生物群加拿大落基山脈的布爾吉斯山—聯(lián)合國教科文組織“世界文化遺產(chǎn)遺址”（1981）“布爾吉斯生物群”（1909，維爾卡特）

優(yōu)勢種群—節(jié)肢動物，另外還有海綿、蠕蟲、腕足、棘皮、甚至脊索動物等的軟體——生物的輻射！寒武紀生物大爆發(fā)53目前五十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點牛蹄塘組生物群最早的寒武紀海綿化石(5.43年)寒武紀生命大爆發(fā)的見證者海綿首次爆發(fā)或輻射的先驅(qū)54目前五十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點臺江凱里生物群（2

）——僅次于布爾吉斯動物群、澄江動物群居世界第三位的布爾吉斯頁巖型動物群棘皮動物、三葉蟲及非三葉蟲節(jié)肢動物、水母狀化石、海綿、葉足類等12個大門類、300余屬、500余種，幾乎代表現(xiàn)生動物門類、已經(jīng)滅絕或分類不明的動物門類的祖先。

寒武紀生物大爆發(fā)55目前五十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點我國寒武紀地層首次發(fā)現(xiàn)的始海百合化石

核心組成：棘皮動物、非三葉蟲節(jié)肢動物、軟軀體化石等，以含大量棘皮動物為自身特色。寒武紀生物大爆發(fā)后生物多樣化的證據(jù)，在寒武紀生物演化上起承前啟后作用——凱里生物群（2）烏溜坡—曾家崖剖面、苗板坡剖面

最早發(fā)現(xiàn)者：凱里四中一群學生！

“凱里杷榔生物群”

56目前五十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點第三節(jié)生物與環(huán)境動物生態(tài)57目前五十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物與環(huán)境環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系生物的環(huán)境分區(qū)海洋生物的生活方式影響生物生活的主要環(huán)境因素居群與群落分析環(huán)境的古生物學分析方法58目前五十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系59目前五十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點一個簡單的食物鏈60目前六十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物與環(huán)境的關(guān)系61目前六十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點62目前六十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點一人一湖一山……

“西山是我爹，滇池是我媽”—張正祥

63目前六十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物與環(huán)境環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系生物的環(huán)境分區(qū)海洋生物的生活方式影響生物生活的主要環(huán)境因素居群與群落分析環(huán)境的古生物學分析方法64目前六十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物的環(huán)境分區(qū)65目前六十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物的環(huán)境分區(qū)大陸生物環(huán)境分區(qū)緯度、溫度和濕度及水體性質(zhì)對大陸環(huán)境分區(qū)最重要陸地環(huán)境生物區(qū)河流環(huán)境生物區(qū)沼澤環(huán)境生物區(qū)湖泊環(huán)境生物區(qū)66目前六十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點大陸生物環(huán)境分區(qū)陸地環(huán)境生物區(qū)包括山嶺、丘陵、平原、內(nèi)陸盆地等，主體為受剝蝕區(qū)常見化石為植物、孢子花粉、哺乳動物骨骼、腹足動物等67目前六十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點大陸生物環(huán)境分區(qū)河流環(huán)境生物區(qū)包括各個水系的主干及支流河床、河岸和河口三角洲等、丘陵、平原、內(nèi)陸盆地等，化石主要產(chǎn)于山麓附近的水流沉積及河道形成的河床和沙灘沉積物中常見化石主要為硅藻、輪藻、孢粉、介形蟲、軟體動物、魚類和哺乳動物等68目前六十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點大陸生物環(huán)境分區(qū)沼澤環(huán)境生物區(qū)是陸地上的低洼潮濕地段植物叢生，常有泥炭堆積沼澤沉積一般以黑色泥巖為主，夾煤層，含大量植物化石69目前六十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物的環(huán)境分區(qū)海洋生物環(huán)境分區(qū)主要根據(jù)海水的深度和海底地形來劃分濱海生物區(qū)淺海生物區(qū)半深海生物區(qū)深海生物區(qū)遠洋生物區(qū)70目前七十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點

生物的環(huán)境分區(qū)1、濱海生物區(qū)：高潮線與浪基面之間——潮間帶2、淺海生物區(qū)：浪基面至大陸架與大陸斜坡的交界處（200m）3、半深?；虼紊詈Ｉ飬^(qū)：陸棚邊緣至深海盆地的地區(qū)—大陸斜坡帶(200~1000m)4、深海生物區(qū)：大陸斜坡以下的深海底部（＞1000m）71目前七十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物的環(huán)境分區(qū)1、濱海生物區(qū)：波浪和潮汐、高能動蕩環(huán)境、鹽溫光變化大生物貧乏，雙殼類或后殼的螺類，牡蠣及藤壺（附著在巖石上）潛穴生活或鉆孔生活

2、淺海生物區(qū)：鹽度變化不大，含氧量充足，相對穩(wěn)定環(huán)境

50m以上—陽光充足，藻類繁盛；50m以下—藻類極少生物分異度高，底棲爬行或底棲固著生活，肉食類和草食性動物，如頭足類、棘皮動物（海星）

3、半深?；虼紊詈Ｉ飬^(qū)：平靜、溫度鹽度較穩(wěn)定，含氧量稍低底棲生物以食腐類生物為主72目前七十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物的環(huán)境分區(qū)4、深海生物區(qū)

黑暗、寒冷動物群數(shù)量銳減，以浮游及游泳生物為主，底棲生物少見

5、遠洋生物區(qū)為遠洋浮游生物和游泳生物的主要生活場所浮游生物是海洋生物的主要食源，它們死亡后殼體沉入海底常形成硅藻、放射蟲、或有孔蟲軟泥73目前七十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物與環(huán)境環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系生物的環(huán)境分區(qū)海洋生物的生活方式影響生物生活的主要環(huán)境因素居群與群落分析環(huán)境的古生物學分析方法74目前七十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式

75目前七十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點趨同進化hesperornis76目前七十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式77目前七十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式78目前七十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式79目前七十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式80目前八十頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式81目前八十一頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式82目前八十二頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式83目前八十三頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點海洋生物的生活方式84目前八十四頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物與環(huán)境環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系生物的環(huán)境分區(qū)海洋生物的生活方式影響生物生活的主要環(huán)境因素居群與群落分析環(huán)境的古生物學分析方法85目前八十五頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點影響生物生活的主要環(huán)境因素溫度、水深、光線、鹽度、底質(zhì)、氣體、海拔、生物因素1、溫度控制生物的分異度和分區(qū)，分異度最高的地方—生物礁（溫暖、清澈、正常鹽度的熱帶、亞熱帶淺海）現(xiàn)代生物礁——南北緯28°之間的熱帶淺海2、水深（水壓、透光度、鹽分、溫度、溶解氧、食物供應(yīng)）植物的垂直分布↓草食性動物↓肉食性動物86目前八十六頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點影響生物生活的主要環(huán)境因素3、光線（與水深及水體的清澈度有關(guān)）強光帶（水面—80m）弱光帶（80-200m）無光帶（200m以下）海生藻類化石——淺海4、鹽度窄鹽性生物——造礁珊瑚、具鉸綱腕足類、頭足類、棘皮動物廣鹽性生物——

雙殼類、腹足類及苔蘚動物87目前八十七頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點影響生物生活的主要環(huán)境因素5、底質(zhì)硬底質(zhì)：巖石、貝殼、堅硬的物體沿岸巖石和貝殼上附著的藻類和具有固著能力的無脊椎動物潮間帶——鉆孔生物軟底質(zhì)：砂礫、細紗和淤泥的沉積物砂質(zhì)軟底—潛穴生物泥質(zhì)軟底—軟體動物、節(jié)肢動物的甲殼類6、氣體

氧、氮、二氧化碳硫化氫、甲烷及氨滯流深水和閉塞海灣——僅在上部水層中可有浮游或游泳生物黑色筆石頁巖（黃鐵礦+浮游型筆石）7、海拔植物：針葉→細葉類→闊葉類8、生物因素共生（mutualism）、共棲（commensalism）、寄生伴生——獲取食物的相互關(guān)系88目前八十八頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點生物與環(huán)境環(huán)境的定義及生物與環(huán)境的關(guān)系生物的環(huán)境分區(qū)海洋生物的生活方式影響生物生活的主要環(huán)境因素居群與群落分析環(huán)境的古生物學分析方法89目前八十九頁\總數(shù)九十四頁\編于二十點居群與群落分析居群（population）←→生物群落（bioticcommunity）居群：某一物種的所有個體的總和群落：生活在一定的生態(tài)領(lǐng)域內(nèi)的所有物種的總和，由居群組成→

特征種、優(yōu)勢種、次要種化石群落與群落結(jié)構(gòu)

形態(tài)結(jié)構(gòu)

①化石群落的識別與組成②物種多樣性

生態(tài)結(jié)構(gòu)①優(yōu)勢種②物種相對豐度

③種間關(guān)聯(lián)

營養(yǎng)結(jié)構(gòu)