第五章 生物圈

第五章生物圈本章重點(diǎn)：生物圈的組成，生態(tài)系統(tǒng)。本章難點(diǎn)：生命的起源和演化。第一節(jié)生物圈的組成生物圈：是指地球表層由生物及其生命活動(dòng)的地帶所構(gòu)成的連續(xù)圈層，是地球上所有生物及其生存環(huán)境的總稱。在大氣圈10km的高空、地下3km的深處和深海底也仍然有生物存在。生物圈的范圍：大氣圈的底部、水圈大部、巖石圈表面。生物圈是行星地球特有的圈層。它也是人類誕生和生存的空間。生物圈是地球上最大的生態(tài)系統(tǒng)。生物的分類：現(xiàn)在采用的分類原則首先由瑞典科學(xué)家林奈1753年提出，后經(jīng)補(bǔ)充完善，現(xiàn)在采用的分類單位依次是界、門、綱、目、科、屬、種，如現(xiàn)代人：屬動(dòng)物界，脊椎動(dòng)物門，哺乳綱，靈長目，人科，人屬，智人種。

根據(jù)如何取得食料及細(xì)胞組成特點(diǎn)，界分為原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界、動(dòng)物界。五界系統(tǒng)：1原核生物界：沒有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物。從分解其他生物尸體獲得營養(yǎng)和能量。主要是細(xì)菌和藍(lán)（綠）藻。

原核：細(xì)胞中央含有核物質(zhì)，通常呈顆粒狀或網(wǎng)狀，染色質(zhì)和色素均勻的分布在細(xì)胞質(zhì)中。該核物質(zhì)沒有核膜和核仁，但具有核的功能。藍(lán)藻草履蟲結(jié)構(gòu)2原生生物界：有細(xì)胞核的單細(xì)胞生物，構(gòu)造較原核生物復(fù)雜，包括某些細(xì)菌、藻和原生動(dòng)物，如草履蟲、變形蟲等。3真菌界：低等的真核生物，沒有葉綠素，不能進(jìn)行光合作用。自己不能制造食物，從死亡腐爛的生物體上攝取營養(yǎng)，或寄生在活的生物體上。如青霉素、蘑菇、木耳、靈芝等。蕨類靈芝4植物界：多細(xì)胞生物，有葉綠素或其他色素，能進(jìn)行光合作用，營自養(yǎng)生活。蕨類植物：桫欏等裸子植物：松、柏等種子植物被子植物：水稻等5動(dòng)物界：均為多細(xì)胞生物。其演化有一個(gè)從單細(xì)胞到多細(xì)胞，從無脊椎到脊椎，從低等到高等，從簡單到復(fù)雜的過程。

無脊椎動(dòng)物：棘皮動(dòng)物、軟體動(dòng)物、腔腸動(dòng)物、節(jié)肢動(dòng)物、海綿動(dòng)物、線形動(dòng)物等。

脊椎動(dòng)物：魚類、兩棲類、爬行類、鳥類、哺乳類。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。海星水母第二節(jié)生命的特征

1、生命的定義

生命是指主要由核酸和蛋白質(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，以細(xì)胞的形態(tài)在生物體中出現(xiàn)。

b、表現(xiàn)：能記載、傳遞和表達(dá)信息，并不斷地與外界進(jìn)行物質(zhì)交換，進(jìn)行新陳代謝和自我更新和復(fù)制。2、生命的本質(zhì)

（1）細(xì)胞

是生命體組成的基本單元，由細(xì)胞核、細(xì)胞膜、細(xì)胞質(zhì)組成。

大小和數(shù)量：一般10－100微米，也有大的，如一粒魚卵、一枚雞蛋。新生嬰兒有2萬億個(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，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連接形成多核苷酸鏈。兩條核苷酸鏈通過堿基配對(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)，鳥嘌令(G)與胞核嘧啶(C)各自配對(duì)，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（基因），控制20種氨基酸的形成。

由于DNA鏈很長，能組成很多的密碼子，形成千奇百態(tài)的生物。DNA的分子結(jié)構(gòu)b、染色體

染色體是由DNA通過四級(jí)螺旋盤繞形成的桶狀體。使DNA的長度幾乎被壓縮了近萬倍。

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)1萬個(gè)。（3）遺傳信息的傳遞a、RNA就是核糖核酸，它與DNA不同在于：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)遞過程:第三節(jié)

生命的起源、演化和生物圈的形成一、生命的起源自然發(fā)生說神創(chuàng)說化學(xué)起源說熱泉生態(tài)系統(tǒng)宇生說1有機(jī)物的形成：生命的起源首先必須由無機(jī)物變成有機(jī)物，建立能自我復(fù)制的生命大分子系統(tǒng)—DNA與RNA，然后才形成細(xì)胞，呈現(xiàn)原始的生命現(xiàn)象。米勒（Miller）實(shí)驗(yàn)證明生命起源的第一步—從無機(jī)小分子物質(zhì)形成有機(jī)小分子物質(zhì)，在原始地球的條件下是完全可能實(shí)現(xiàn)的。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。

b、避開強(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，水下深處可以避開紫外線。有人提出“海底熱水口”生命起源。

c、能量和缺氧環(huán)境：海底熱水噴口處缺氧、溫度高，有硫化物。二、生命的演化

（1）最早的生命物質(zhì)的出現(xiàn)

在格陵蘭的變質(zhì)巖中發(fā)現(xiàn)了由生物合成的有機(jī)碳，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、FigTree群中發(fā)現(xiàn)35億年前和32億年前的化石。（2）生命演化過程中的幾個(gè)重大事件

a、真核細(xì)胞生物的出現(xiàn)，發(fā)生在19－20億年前，中國學(xué)者認(rèn)為24－25億年前。

b、多細(xì)胞生物的出現(xiàn)。多細(xì)胞植物出現(xiàn)在9－10億年前，而多細(xì)胞動(dòng)物（后生動(dòng)物）出現(xiàn)在8億年前，主要是無硬殼的軟軀體動(dòng)物。

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（“寒武紀(jì)生物大爆發(fā)”）。以中國的澄江動(dòng)物群化石為代表。

d、脊椎動(dòng)物的出現(xiàn)，發(fā)生在5.2億前。

e、動(dòng)、植物的登陸，植物（裸厥植物）在4.5億前，動(dòng)物在4億年前。

f、人類的出現(xiàn)，3－4百萬年前。生命演化進(jìn)程三、生物圈的形成：在生物圈和生態(tài)系統(tǒng)的演化過程中，先后有三種生物起到了關(guān)鍵性作用。第一種是藍(lán)綠藻：30億年前出現(xiàn)，約7億年前海水表層生命出現(xiàn)，藍(lán)藻才退居次位。通過生物圈發(fā)展的第一階段，在海洋中建立了一個(gè)由淺海海底的微生物構(gòu)成的生態(tài)系統(tǒng)。通過其光合作用，使大氣圈中CO2濃度降低、O2增加，逐漸形成臭氧層，減少到達(dá)地表的紫外線。生物圈的發(fā)展進(jìn)入海水表層及濱海帶，出現(xiàn)浮游生物和濱海底棲生物。第二種是維管植物，包括厥類植物、裸子植物、被子植物。他們所構(gòu)成的陸地生態(tài)系統(tǒng)生產(chǎn)力、能力和物質(zhì)利用效率、自身和對(duì)周圍環(huán)境的調(diào)控能力要比藍(lán)藻生態(tài)系統(tǒng)強(qiáng)得多。適應(yīng)了陸地環(huán)境，并創(chuàng)造了各種小生態(tài)環(huán)境，陸生生物隨之繁盛。隨著大氣環(huán)境的改善，陸地面積的增加，到古生代早期，生命從海洋登上陸地，建立了陸地生態(tài)系統(tǒng)。完整的生物圈才最終形成。第三種是人類。標(biāo)志著生物圈進(jìn)入了最高發(fā)展階段。人類對(duì)生物圈的影響是主動(dòng)積極的，隨著隨著科技的發(fā)展，人類的影響越來越強(qiáng)。物種絕滅（背景絕滅、集群絕滅）第四節(jié)人類的由來中西方的“神創(chuàng)造人”的傳說。17世紀(jì)工業(yè)革命以后，科學(xué)技術(shù)以前所未有的速度向前發(fā)展，物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、地質(zhì)學(xué)等學(xué)科取得了突破性的進(jìn)展，人們對(duì)自然界的認(rèn)識(shí)也開始轉(zhuǎn)變，“上帝造人”的神話開始被人們懷疑。19世紀(jì)中葉，英國的達(dá)爾文在其《人類的由來》一書中，提出了“從猿到人”的進(jìn)化模式。在“從猿到人”的進(jìn)化歷程中，人類發(fā)展大致經(jīng)歷了六個(gè)階段，即臘瑪古猿（距今1400萬年至700萬年）、南方古猿（距今400萬年至100萬年）、能人（距今260萬至150萬）、直立人（距今200萬年至20萬年）、早期智人（距今25萬年至4萬年）、晚期智人（距今5萬年至現(xiàn)代）。第五節(jié)生態(tài)系統(tǒng)一、概念生態(tài)系統(tǒng)：在一定的時(shí)間和空間范圍內(nèi)，生物之間，生物與環(huán)境之間通過不斷地物質(zhì)循環(huán)、能量流動(dòng)和信息傳遞，能自我調(diào)節(jié)和自我組織的系統(tǒng)。陸地生態(tài)系統(tǒng)、淡水生態(tài)系統(tǒng)、海洋生態(tài)系統(tǒng)。二、生態(tài)系統(tǒng)的特點(diǎn)：1生態(tài)系統(tǒng)是生態(tài)學(xué)上的基本結(jié)構(gòu)和功能單位；2生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)同構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)的物種的多樣性有