第七章生物的进化
第一节生命在地球上的起源
一、生命起源的假说
1．特创论；2．自生论；3，生生论；4．宇宙生命论；5化学进化论。
二、生命起源的化学进化过程
无机小分子物质有机小分子物质生物大分子物质多分子体系原始生命
三、真核细胞的起源
细胞起源的原始次序，大致如下：核苷酸和氨基酸→原型核酸和原型蛋白质→原型核蛋白体（生命前体）→原始生命体（原生体）→原型细胞→原型细胞的增生和选择→细胞（原核细胞）→细胞的增生与选择→真核细胞。
内共生学说认为：真核生物体内的许多细胞器不是渐进的进化过程产生，而是质膜的内陷和内共生作用产生的。许多科学家深信，真核细胞含有的线粒体和叶绿体是分别通过吞噬原核生物细菌和蓝藻及内共生作用产生出来的共生体。
此外，还有人认为真核细胞不是来自原核细胞，而是和原核细胞一同起源于原始生命。
第二节生物进化的机制
一、进化的证据
1．古生物学研究提供的证据——化石
化石是指经过自然界的作用，保存于地层中的古生物遗体、遗物和它们的生活遗迹。化石大多数是生物体的坚硬部分，有动物的骨骼、贝壳、植物的茎、叶等。它们经过矿质的填充和交替作用，形成仅保持原来形状、结构以至印模的石化（包括钙化、碳化、硅化、矿化）了的遗体、遗物和遗迹。也有少量是指未经改变的完整的古生物遗体。
地质年代的测定：现在主要运用放射性元素的方法。放射性元素以自己恒定的速度进行衰变，不受外界温度和压力的影响。
2．比较解剖学研究提供的证据——同源器官、痕迹器官
同源器官的存在说明生物有共同的原始祖先。痕迹器官的存在可以追溯某些生物之间的亲缘关系。
3．胚胎学对生物胚胎形成和发育过程的研究
通过对高等动物和人的胚胎发育比较，①说明高等动物起源于低等的单细胞动物。②显示了各种脊椎动物之间有一定的亲缘关系，说明它们有共同的原始祖先。③显示了生物在个体发育中重演了该物种生物的系统发育或进化过程。
4．生物学对动物血清鉴别的研究
利用接受狗血清的家兔体内产生的抗体，实际上利用兔子的抗血清来检验狗和其他动物的血清反应。据血清反应沉淀多少说明血清蛋白在结构和性质上差别程度，沉淀越多，说明其差别程度越小，两者的亲缘关系越近；反之，就越远。利用含抗人血清抗体的家兔的抗血清来检验人和黑猩猩、狒狒和猪等动物的血清，得出类似的结果。
5．生物化学对蛋白质、核酸的研究
①分析不同物种的同一种蛋白质的氨基酸组成，可以看出各种生物之间的亲缘关系，如细胞色素C。②利用DNA分子杂交技术来证明生物之间的亲缘关系。③总的趋势是愈是高等的动物，DNA的含量高，但是DNA含量不一定总是跟生物的复杂程度成正比，如肺鱼的一个种的DNA含量几乎是哺乳类的40倍。但要形成一个复杂的生物，基因组中含有足够数目的不同基因是必需的。
6．生物地理学对生物地理分布的研究
古代生物的地理分布说明生物的进化过程。
二、生物进化的机制
1．拉马克的“用进废退”和“获得性遗传”的法则
他认为环境变化是物种变化的原因。
2．达尔文的“自然选择学说”为核心的进化理论
他认为生物遗传和变异是生物进化的内在因素，生存斗争是生物进化的动力，定向的自然选择决定着生物进化的方向。其要点图件如下：
三、现代进化论的观点
这一观点继承了达尔文学说的自然选择的理论，并弥补了它的不足。认为基因突变和染色体结构变异是进化的原材料，生物群体通过突变、选择和隔离等过程而逐渐分化形成亚种，而后发展为新种。
这一观点还认为：种的形成和生物进化的基本单位不是个体，而是种群，种群是种的基本结构单位，种群遗传是有个体的高度杂合性和种群的极端异质性的特点，进化是群体在遗传成分上的变化。
四、基因频率和基因型频率
基因频率＝某染色体上某基因的数目∕该基因的等位基因的总数
基因型频率＝特定基因型的个体∕总个体数
五、哈迪一温伯格定律
哈迪一温伯格定律的概念是指在一个大群体随机交配的群体里，其基因频率和基因型频率在没有突变、选择和迁移的条件下，世代相传下发生变化，并且基因型频率是由基因频率决定的，此定律称为遗传平衡定律或基因平衡定律。由于该定律是年分别由Handy和Weinberg首先提出的，所以又称为哈迪一温伯格定律。遗传平衡时，基因频率和基因型频率有如下关系：即遗传平衡公式。
〔p（A）＋q（a）〕2＝p2（AA）＋2pq（Aa）＋q2（aa）
哈迪一温伯格定律的应用：当完全显性的情况下无法从表现型统计中直接计算各基因型频率时，可假定群体处于“遗传平衡状态”，据遗传平衡公式来推算基因型频率。如调查得知，隐性性状个体（aa）为16％，q2＝0.16，再据p和q计算出各基因型频率。
六、生物亚化的因素
1．突变是进化的关键
基因突变增加了等位基因，进而增加了自然种群的杂合体。染色体畸变引起遗传基础的深刻变化，基因重组也产生丰富的遗传变异。
2．选择的作用
通过自然选择，使有害的基因突变消除，保存有利的基因突变。而群体的遗传性的定向变异是由选择作用造成的，而不是由个体的定向变异造成的。
3．隔离在新种形成中的作用
从突变和选择得到多样的物种，经过隔离将其固定下来，否则，就没有种群的分化，新种不可能形成。隔离的方式有：
（1）地理隔离地理隔离在物种形成中起着促进性状分歧的作用，是生殖隔离必要的先决条件。
（2）生殖隔离物种之间相互生殖隔离的种群。由于物种群体间在基因型上所造成的差异，而使其基因交换受到限制，生殖隔离包括几个方面的内容：a．生态隔离；b．季节隔离；c．性别隔离、心理隔离或行为隔离；d．机械隔离；e．不亲合性；f．杂种不活；g．杂种不育。
总之，由地理隔离发展到生殖隔离是大多数物种形成的基本因素。
七、物种形成的途径和方式
1．渐变式
主要通过变异的逐渐积累而成亚种，再由亚种形成一个或多个新种，其分为两种类型，即继承式新种形成和分化式新种形成。
2．爆发式
不通过亚种这一阶梯而迅速形成新的物种，其分为三种类型，即杂交产生新种，染色体结构变化形成新种和多倍体化的新种形成。
第三节人类的起源和发展
一、人类起源于动物的证据
人类是由动物界分化出来的，又超出动物界，在分类学上，人的分类地位是：
脊索动物门/脊椎动物亚门/哺乳纲/灵长目/类人猿亚目/人科/人属
人类起源于动物的证据：①胚胎发育方面的；②解剖学方面的；③分子水平方面的；④人类与类人猿的比较方面的。
二、从猿到人的过渡
从猿到人的发展过程尚无定论，比较普遍和肯定的看法是：
森林古猿→拉玛古猿→南方古猿→现代人。
三、人类发展的基本阶段
一般认为，制造工具可看作是人类在地球上出现的标志。人类发展分为四个基本阶段：即早期猿人（或能人阶段）、晚期猿人（或直立人）、早期智人（古人）、晚期智人（新人）等基本阶段。在从猿到人的转变和人类的发展过程中，劳动起着特别重要的作用。一方面，劳动是一种创造因素；另一方面，劳动是一种选择因素。
第八章生物的多样性
一、生物的分类系统
现代分类系统是根据生物所有性状的异同，综合起来分门别类，称为自然分类法，它采用了阶梯从属的等级，分为界、门、纲、目、科、属、种七个等级。如果某一等级内种类繁多，还可划分出中间等级如亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、亚种等。通过分类系统，可以了解各物种之间的亲缘关系和每一个物种在生物界中的地位。
二、生物的界级分类
随着生物科学的发展，对生物的分界产生了不同的观点，出现了不同的分界方法，如两界说、三界说、五界说、六界说等。
在显微镜发明以前，由林奈提出了两界说，把生物分为植物界和动物界。三界说是在用显微镜发现单细胞生物后产生的，在年由赫克尔提倡，把生物分成单细胞的原生生物界和植物界、动物界。五界说是年由惠特克提出的，把生物分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界五界，此说更完善地反映出生物的进化历程，得到大多数生物学家的承认。也有一些学者主张，将现在生活在地球上的生物，分为六大类群：病毒界、原核生物界、真核原生生物界、植物界、真菌界和动物界。
第一节植物界的主要类群
地球上的植物，目前已知的有40多万种，它们组成了整个植物界。植物界的主要类群归纳如下：
我国的植物资源非常丰富，有许多世界珍稀的和特有的种类。我国的一级保护植物有熊类植物中的桫椤，裸子植物中的银杉、水杉、秃杉和被子植物中的金花茶、珙桐、人参和望大树。
一、藻类植物
藻类植物属于低等植物，其主要特征是一般具有光合色素，能进行光合作用，自养。生殖器官为单细胞构造，植物体结构简单，有单细胞、群体和多细胞三类，没有根、茎、叶分化。绝大多数生活在水中。
现存的藻类植物约2万多种。按细胞所含色素以及贮存养分的不同，可把藻类分为绿藻门、轮藻门、红藻门、褐藻门等。绿藻门、红藻门和褐藻门的比较见下表。
绿藻门、红藻门和褐藻门的比较
名称
光合色素种类
贮存的养分
常见植物
绿藻门
叶绿素a和b，α和β胡萝卜素，四种叶黄素
淀粉、油类
衣藻、团藻、水绵、石莼
红藻门
叶绿素a、d，胡萝卜素，叶黄素和藻红素，有的含藻蓝素
红藻淀粉、红藻糖
紫菜、石花菜、江蓠、海萝
褐藻门
叶绿素a和c，β胡萝卜素，六种藻黄素
藻淀粉、甘露醇、油类、还原糖、碘
海带、裙带菜、网地藻、鹿角菜
藻类植物的生殖方式有营养生殖、无性生殖、有性生殖三种。
藻类植物有重要的自然和经济意义，地球上90％的光合作用是由海洋和淡水中的藻类植物完成的。藻类植物不仅为水生植物提供食物，而且也是水和大气中氧气的重要来源。
二、地衣植物
地衣是一类多年生的低等植物，是藻类和真菌共生的复合体。地衣没有根、茎、叶的分化，由真菌菌丝缠绕藻细胞，并从外面包围藻类，藻类光合作用制造的有机物大部分被菌类夺取，藻类与外界隔绝，所需水分、无机盐和二氧化碳依靠菌类从外界吸收供给。
地衣按生长型分为壳状、叶状、枝状三类。地衣的生殖方式主要有营养生殖和有性生殖。地衣抵抗干旱、寒冷等不良环境的能力十分强。
地衣植物约有余种，一般分为三纲：子囊衣纲、担子衣纲和藻状菌衣纲。常见的有石蕊、松萝、石耳、冰岛衣、梅衣等。
三、苔藓植物
苔鲜植物是一类原始陆生植物，多生于阴湿的环境中。苔藓植物的配子体发达，孢子体退化。配子体为叶状体或有茎叶分化的茎叶状体，没有真正的根，只有假根、茎、叶无维管束，吸水和保水能力差，因此，个体较低矮，孢子体不能独立生活，依附在配子体上。配子体能形成多细胞雌、雄生殖器官，受精作用必须在有水条件下进行，植物界从苔藓植物开始有胚的构造。
苔药植物约有多种，通常分为苔纲和藓纲。苔纲常见植物有地钱、大羽苔、平叉苔、角苔等。藓纲常见植物有葫芦藓、泥炭藓、黑藓等。
四．蕨类植物
藓类植物是最原始的维管植物。具有独立生活的配子体和孢子体。孢子体占优势，有根、茎、叶器官和维管系统的分化，根通常是不定根，茎多是根状茎，叶分小型叶和大型叶，孢子体产生孢子囊。配子体简单，产有颈卵器和精子器，受精作用必须在有水条件下进行。
现存的藏类植物约有种，分为五纲：石松纲、水韭纲、松叶蕨纲、木贼纲和真蕨纲。前四个纲都是小型叶，是比较原始古老的蕨类，真蕨纲具大型叶是最进化的一个类群。石松纲常见植物有石松、卷柏、翠云草等。水韭纲常见植物有中华水韭，松叶藏纲植物我国仅有松叶蕨一种。木贼纲常见的有节节草、水贼、问荆等。真蕨纲常见的有蕨、瓶尔小草、紫萁、海金沙、水龙骨、桫椤、贯众、槐叶苹、满江红等。
五、裸子植物
裸子植物是具有颈卵器和维管束、能产生种子的一类高等植物。裸子植物能形成种子，但不形成子房和果实，因此，胚珠和种子都是裸露的。配子体寄生在抱子体上。传粉时花粉萌发形成花粉管，直达胚珠，使受精作用摆脱了水的限制。孢子体特别发达，多为高大乔木，木质部中大多具有管胞而无导管，韧皮部中有筛管而无伴胞。具有多胚现象。
裸子植物现仅存多种。我国是裸子植物种类最多、资源最丰富的国家，约有种和48变种，其中不少是第三纪孑遗植物，称为“活化石”植物。裸子植物通常分为苏铁纲、银杏纲、松柏纲、红豆杉纲（紫杉纲）和买麻藤纲等五纲。苏铁纲是现代裸子植物最原始的类群，常见植物有苏铁、华南苏铁等。银杏纲现代仅残存银杏，是著名的孑遗植物。松柏纲是现代最繁荣、最进化的裸子植物类群，常见的如银杉、云杉、金钱松、落叶松、红松、油松、马尾松、黄山松、杉木、水杉、水松、丝杉、巨杉、侧柏、圆柏等，其中许多为我国特产树种，红豆杉纲常见的有罗汉松、红豆杉、香榧等。买麻藤纲是现代裸子植物完全孤立的一群，如草麻黄、买麻黄、百岁兰等。
六、被子植物
1．主要特征和分类
被子植物是现代植物界中最高级、最繁盛和分布最广的一个类群被子植物显著的特征是具有真正的花，花的形态结构多种多样，适应于虫媒、风媒、鸟媒、水媒等各种传粉方式；胚珠包被在子房内，种子包被在果实内，果实的形成，对于保护种子和种子散播有特殊意义；出现双受精和胚乳组织；孢子体高度发达，组织分化精细，输导组织结构、功能交加完善，配子体进一步简化。
现已知的被子植物约20多万种，种数占植物界的一半以上。被子植物分为两纲：双子叶植物纲和单子叶植物纲，两者的主要区别见下表。
双子叶植物纲和单子叶植物纲的区别
双子叶植物纲
单子叶植物纲
草木、灌木或乔木
草本或稀为木本
主根发达，多为直根系
主根不明显，多为须根系
维管束环形排列，有形成层和次生组织，是无限维管束
维管束呈散形排列，没有形成层和次生组织，是有限维管束
叶具网状脉
叶具平行脉或弧形脉
花的基数是5或4
花的基数是3
胚具2片子叶
胚具1片子叶
2．花程式和花图式
被子植物的分类是以形态学特征为主要标准，尤其是以花和果实的形态特征作为标准的最为普遍。为了简单地说明一朵花的结构，可以用一种公式或图案把一朵花的各部分表示出来，前者称花程式，后者称花图式。
3．花序
被子植物的花，有的是单独一朵花生在茎技顶上，称为单生花。绝大多数植物的花按一定排列顺序着生在特殊的总花柄上。花在总花柄上有规律地排列方式，称为花序。总花柄又称花轴或花序轴。花序种类归纳如下。
花序分为无限花序和有限花序。无限花序又分为简单花序和复合花序。简单花序包括：总状花序、伞房花序、伞形花序、穗状花序、葇荑花序、肉穗花序、头状花序、隐头花序。复合花序包括：圆锥花序（复总状花序）、复穗状花序、复伞形花序、复伞房花序、复头状花序。有限花序分为单歧聚伞花序、二歧聚伞花序和多歧聚伞花序。多歧聚伞花序包括密伞花序和轮伞花序。
第二节动物类群的多样性
一、无脊椎动物主要门的基本特征
无脊椎动物的主要特点是身体的中轴没有由脊椎骨组成的脊柱，这类动物各主要门的基本特征如下表所示。
无脊椎动物主要门的基本特征
门
种的数量
分布
体制
主要特点
胚层
体腔
对称
分节
肛门
腔肠动物
约l万
水生，大部海产
2
无
辐射对称
－
－
有刺细胞，中胶层
扁形动物
1.2万
水生、寄生、少数陆生
3
无
两侧对称
－
－
有焰细胞
线形动物
约1.7万
水生，土壤中
3
固体腔
两侧对称
－
＋
只有纵肌，周期性蜕皮
环节动物
约1.3万
水生、土壤中
3
体腔
两侧对称
＋
＋
有刚毛
棘皮动物
约
水生、全为海产
3
体腔
幼虫两侧对称，成体次生性两侧对称
－
＋
有管足和水管系
软体动物
10余万
水生、部分陆生
3
体腔
两侧对称
－
＋
身体分头、足、躯干和外套膜，有外套膜分泌的壳
节肢动物
余万
水生、陆生，土壤中
3
体腔
两侧对称
＋
＋
有头、胸、腹的分化，有甲壳质外骨骼和分节的附肢
1．腔肠动物门——水螅
水螅是腔肠动物的代表，是营淡水生活的水螅纲动物。水熄的外胚层特别是触手上，分布有刺细胞，这是腔肠动物所特有的。刺细胞有刺丝囊，囊内有毒液和蜷曲的刺丝，上端有触觉刺针。在内胚层里，有很多腺细胞。腺细胞能分泌蛋白质酶到消化腔，将捕获物初步消化，即细胞外消化。此外，内皮肌细胞还能用鞭毛卷住初步消化的食物颗粒，并伸出伪足吞噬到细胞里消化，即细胞内消化。水螅兼营无性和有性生殖。生活条件良好时，经常进行无性出芽繁殖，秋后进行有性生殖。水螅大多数是雌雄异体，少数雌雄同体。精巢在靠口的体壁上，卵巢生在下半部。它们不同时成熟，因此是异体受精。腔肠动物靠神经网传导刺激。其他腔肠动物有珊瑚、水母等。
2．扇形动物门——涡虫
涡虫是扁形动物的代表，属涡虫纲。涡虫的身体两侧对称，有前后、左右、腹背的区别。涡虫的身体除内胚层和外胚层外，出现了中胚层，这是重大的进化。涡虫有排泄系统，呈两条带分支的网络状排泄管。分支的末端被扇形动物所特有的焰细胞封闭，焰细胞中空，由焰细胞向着排泄管的方向伸出一束纤毛，不断摆动犹如火焰。焰细胞除了排泄废物外，也调节体内水分的平衡。涡虫具有梯状神经系统。涡虫是雌雄同体、异体受精的动物。涡虫具有极强的再生能力。其他的扁形动物有猪肉绦虫、血吸虫，它们都属于寄生的扁形动物。
3．线形动物门——人蛔虫
人蛔虫是线形动物的代表，属线形纲、蛔虫科。蛔虫外胚层发育成体表的上皮组织，能分泌一层有弹性的角质膜，起保护作用，角质膜只能随着身体的生长有限增长，因此蛔虫和其他线形动物都有周期性的蜕皮现象。蛔虫和其他线形动物都只有纵肌，没有环肌。该门动物有了口与肛门的分化。线形动物在体壁和消化管之间，从前到后发展了一个空腔，以容纳发达的生殖器官，这就是假体腔。这种体腔，是中胚层跟内胚层之间的空腔，实质相当于胚胎时期的囊胚胜，与高等动物在中胚层中发育的体腔有区别，因此叫初生体腔（假体胶）。假体腔是线形动物所特有的。其他线形动物有钩虫等。
4．环节动物门——蚯蚓
蚯蚓即环毛蚓，属环节动物门、寡毛纲。蚯蚓的体胶是中胚层发育出来的空腔，四周被体壁内侧和消化道外侧的体腔膜所包围，体壁和消化道壁都有发达的肌肉层，各个环节之间都有隔膜，是一切高等动物的次生体腔，即真体腔。蚯蚓体壁的肌肉层有环肌和纵肌，每一体节的表面都有一圈粗而短的刚毛。蚯蚓有专门的循环系统，它由心脏、血管和微血管组成，是封闭式循环系统。蚯蚓的排泄系统是分布在每一体节里的小肾管。蚯蚓的中枢神经系统呈链状，它由咽上神经节、围咽神经节、咽下神经节和腹神经素组成。蚯蚓雌雄同体，异体受精。其他环节动物有蛙、沙蚕等。
5．软体动物门——河蚌
河蚌是软体动物门的代表，属瓣鳃纲。河蚌的循环系统是开放式的循环系统。河蚌的神经系统有脑神经节、内脏神经节和足神经节，神经节之间有神经链。河蚌是雌雄异体的动物。其他软体动物有腹足纲的蜗牛、头足纲的乌贼等。
6．节肢动物门
节肢动物是数量和种类最多的一个门。节肢动物身体两侧对称，分节，有三胚层和真体腔，体节进一步分化成头、胸、腹等部，附肢高度特化，肢体被有甲壳质外骨骼，这种外骨骼不能随身体生长，要借助于周期性蜕壳，节肢动物神经系统比较发达，在感觉器官中值得注意的是眼的发展。呼吸器官有鳃、气管、书肺，也有身体表皮具有呼吸能力的。生殖方式大都是雌雄异体，卵生，也有卵胎生、孤雌生殖和幼体生殖的。
7．棘皮动物门——海星
海星属海星纲，体形辐射对称，由中央体盘发出5个或5个以上的腕。海星体表有许多棘状突起，这是中胚层产生的钙质骨骼与外胚层产生的体表结合形成的，所以叫棘皮。海星体内有棘皮动物特有的水管系。管足末端靠水管系的液压起到吸盘作用，能吸住物体。海星雌雄异体，卵在水中受精，并发育成幼虫，幼虫两侧对称，营浮游生活。成熟后，沉入水底固着生活、经变态，发育成辐射对称的小海星。其他棘皮动物有海胆、海参等。
二、脊椎动物亚门的主要特征
脊椎动物是脊索动物门的一个亚门，而脊索动物门则是动物界最高等的一门动物。
脊索动物有脊索、背神经管和鳃裂。它们可分为半索动物亚门（常见的有柱头虫）、尾索动物亚门（常见的有柄海鞘）、头索动物亚门（常见的有文昌鱼）和脊索动物亚门四个门。
脊椎动物体内有由脊椎骨相连的脊柱，体形左右对称，一般分头、躯干和尾三部分，躯干有附肢，水生动物有鳍，有发达的头骨。这类动物进化最高等，和人类关系最密切，主要包括鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。它们的主要特征如下表所示。
鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲的特征比较
三、脊椎动物身体的主要结构和功能
1．脊椎动物的体态对环境的适应
脊椎动物的身体表现为两侧对称，在典型的种类，身体可分为四部分，即头部、颈部、躯干部和尾部。头部明显，为脑、感觉器官（眼、耳、鼻等）和摄食器官（上下颌）的所在地，有利于捕食或逃避敌害。颈部是陆生脊椎动物的特征。尾部紧接在躯干部之后，这两部的分界处就是肛门。肛后尾是脊索动物的特征之一。
2．脊椎动物的皮肤
皮肤系统有保护、调节体温、呼吸、感觉、运动、排泄和分泌等功能。现存的圆口纲，皮肤裸露，在表皮细胞之间有一些单细胞腺体，能分泌粘液，保持身体粘滑，有利于游动。
软骨鱼的循鳞是最原始的鳞片，由真皮和表皮共同衍生。一般硬骨鱼则具有真皮性的骨质鳞片。
两栖纲皮肤裸露，粘液腺也多，既可保持体表的润湿，又有助于皮肤的呼吸，两栖类的皮肤中大多有毒腺。
爬行纲是第一类真正适应陆生的脊椎动物。爬行类的表皮性角质鳞甲对于防止体内水分的散失起重要作用。
鸟类的羽毛和哺乳类的毛都是表皮的衍生物，在鸟类还有少量的角质鳞，在哺乳类还有鳞、爪、角、蹄、趾甲等。
3．脊椎动物的骨骼系统
脊椎动物的骨骼主要是指它的内骨骼而言，和软体动物及节肢动物的骨骼，在特性上完全相反。第一，节肢动物等的骨骼在身体的外部，把身体包着，所以叫外骨骼；脊椎动物的骨骼则在身体的内部，所以叫内骨骼。第二，节肢动物等的外骨骼，由细胞的分泌物构成，其中没有活物质，是死物；脊椎动物的内骨骼，由活细胞构成，是活的物质。
脊椎动物的内骨骼可以分为软骨和硬骨。软骨是低等脊椎动物（圆口类、软骨鱼类等）的骨骼组织。硬骨是绝大部分脊椎动物骨骼的主要部分。脊椎动物的骨骼系统可分中轴骨骼和附肢骨骼，中轴骨骼包括头骨、脊柱、肋骨和胸骨；附肢骨骼包括带骨和肢骨。头骨包括脑颅和咽颅两部分，咽颅由一系列咽弓组成，咽弓数目一般为七对，在进化过程中趋向减少。脊柱由脊椎组成，一个典型的脊椎由椎体、横突、椎弓、推棘、关节突起等五部分组成。鱼类的脊柱只包含体椎和尾椎两种，两栖类脊柱包含颈、体、荐、尾椎四种。爬行类脊柱的种类为颈、胸、腰、荐、尾椎五种。鸟类脊椎高度特化，颈椎呈鞍状椎骨型，最后一个胸椎又与腰椎、荐椎、部分尾推一起愈合起来构成鸟特有的愈合荐骨，是后肢的强有力的支持物。哺乳类的脊椎也是五种。鱼类没有胸骨，从两栖类开始才有胸骨出现。
4．脊椎动物的消化系统
鱼类、两栖类和爬行类的口中，一般都有许多小而尖锐的牙齿，形态构造简单。现存的鸟类都没有牙齿，用角质的喙啄取食物。哺乳动物的牙齿为异形齿，并且各种哺乳动物的齿式是恒定不变的。可作为哺乳类分类的依据之一。
鸟类的胃分为两部分：位置在前的称腺胃（前胃），位置在后的称肌胃（砂囊）。腺胃分泌消化液，肌胃借助鸟类的砂粒来磨碎食物。哺乳动物的反刍类，具有复胃，如牛胃可分为瘤胃、蜂巢胃（网胃）、瓣胃和皱胃，其中皱胃才是真正的胃。
5．脊椎动物的呼吸系统
脊椎动物的呼吸器官有两种类型：水生的种类是鳃，陆生的种类肺。不论是鳃或肺或某些辅助结构，作为一个呼吸器官，至少必须具两个基本条件：一是要有一层总面积比较大的薄膜，经常保持湿润，呼吸的气体（氧和二氧化碳）得以顺畅地在膜间通过；二是要有丰富的血管网，保证气体交换的充分进行。
鱼类的鳃位于咽部，发生于咽部的鳃裂。鳃裂的前后壁表皮形成许多鳃丝，组成鳃瓣，其间充满了微血管。
低等两栖类（如某些有尾目）和蝌蚪（无尾目的幼体）也都用鳃呼吸，两栖类的肺构造极为简单。从爬行类开始出现了胸廓，爬行类的肺较两栖类的肺有更大的进步。肺内隔层增多，面积增大。鸟类和哺乳类的肺，发达程度更高。鸟类的肺与鸟类特有的适应飞翔的薄膜结构——气囊相通连，完成鸟类所特有的“双重呼吸”。哺乳类的肺结构最复杂，与鼻、鼻咽、咽、喉、声门、气管、支气管、细支气管、肺泡等组成标准的陆生脊椎动物的呼吸系统。哺乳类的胸腔中出现了肌肉质的横膈膜，这是哺乳类动物的特征之一。
6．脊椎动物的循环系统
鱼类的心脏有一心房和一心室。连接心房的有一个静脉窦，连接心室的有一个动脉圆锥或动脉球。心脏的血完全是缺氧血，循环途径只有一条，是单循环。两栖动物的幼体蝌蚪，在没有发生变态以前，其循环系统也和水生的鳃呼吸脊椎动物相似。
从两栖类开始，陆生脊椎动物的血液循环为双循环（包括体循环和肺循环）。两栖类和爬行类的血液循环属于不完全的双循环。鸟类和哺乳类属于完全的双循环。
脊椎动物的血管系统包括两部分：一部分是动脉系统，把血液从心脏运至各器官组织，总的流向是离心的；另一部分是静脉系统，把血液从各器官组织运回心脏，总的流向是向心的。动脉系统中最显著的变化是动脉弓。一般的软骨鱼类如鲨鱼，腹大动脉前行，分出五对动脉弓，每对都有入鳃和出鳃动脉。硬骨鱼类为四对，两栖类的蝌蚪时期仍四对动脉引到变态为成体蛙时，第一对动脉弓转变为颈动脉，第二对转变为背大动脉，第三对消失，第四对转变为肺皮动脉。爬行类的四对动脉弓的转变与两栖类基本相同。鸟类的左侧体动脉弓完全退化，哺乳类的右侧体动脉弓完全退化。静脉系统中，两栖类与爬行类的静脉系统相似，但爬行类的肾门静脉显示退化。肾门静脉在鸟类更加退化，在哺乳类则完全消失。
7．脊椎动物的排泄系统
脊椎动物的排泄系统，其主要部分为一对发达的肾脏。从低等种类到高等种类，肾脏可分为三种类型：
（l）前肾脊椎动物在胚胎期间都有前肾出现，但只在鱼类和两栖类的胚胎中，前肾才有作用。圆口纲的盲鳗仍用此种肾脏作为排泄器官。前肾位于身体前端，由许多排泄小管的一端开口于体腔，在开口处小管膨大为漏斗状，其上有纤毛，就是肾口，可以直接收集体腔内的排泄物。在肾口的附近具有由血管丛形成的血管球，它们用滤过血液的方法，把血中废物排出。排泄小管的另一端与一总管相通，这个总管称为前肾导管，管末通体外。
（2）中肾它是鱼类和两栖类胚胎期以后的排泄器官，位于前肾的前方。排泄小管的肾口显出退化，一部分肾口甚至完全退化，不能直接与体腔相通。靠近肾口的排泄小管壁，膨大内陷，成为一个双层的囊状构造，称为肾球囊，把血管球包人其中，共同形成一个肾小体。肾小体和它的排泄管一起构成泌尿机能的一个基本结构，称为肾单位。在中肾阶段，原来的前肾导管纵裂为二，其一为中肾导管，在雄性动物体内兼有输精的作用；另一管在雄体内已退化，在雌体内则演化为输卵管（或称牟勒氏管）。
（3）后肾是羊膜动物胚胎期以后的排泄器官，其位置在体腔的后部。后肾的排泄小管前端只有肾小体，肾口已完全消失。各排泄小管汇集尿液一起通入后肾导管（也常称输导管）。此管是由中肾导管基部生出的突起，向前延伸，各和一个后肾连接而成。后肾发生后，中肾和中肾导管都失去了泌尿的功能。中肾导管完全成为输精管，一部分遗留下来的中肾排泄小管则形成附睾等构造。
8．脊椎动物的生殖
脊椎动物一般都是雌雄异体，雌体生殖系统主要包括卵巢和输卵管。卵巢和输卵管不直接相连（除硬骨鱼外），在哺乳动物输卵管分化为喇叭管、子宫和阴道等部分。鸟类的卵巢和输卵管一般只是左侧的特别发达，右侧的已退化。雄性生殖系统主要包括精巢（睾丸）和输精管。
动物的受精卵在母体外发育的现象，称为卵生；受精卵在母体内发育兼从母体获得养料的现象，称为胎生；受精卵只在母体内发育，并不从母体组织吸收养料，则称为卵胎生。
圆口类、鱼类及两栖类这三纲动物，在胚胎的腹面有数量较多的卵黄，包在卵黄囊中。爬行类、鸟类和哺乳类的胚胎除具有卵黄囊之外，还有尿膜及羊膜，所以被称为羊膜动物。羊膜包着胚胎，使之生活于羊水之中，这样既保持了胚胎发育所需要的水环境，又能防止震荡。同时，羊膜动物能用羊水代替天然水，就使爬行类以上的动物的种族繁殖摆脱了水的限制，为陆生脊椎动物适应陆地环境创造了良好条件，增强了陆地生活的能力。
第三节微生物类群的多样性
一、原核微生物的类群
原核微生物主要是细菌和放线菌，此外还有立克次氏体、衣原体、支原体和蓝细菌等。
1．细菌形态有三型，细菌细胞由细胞壁（主要成分为肽聚糖）、细胞膜、细胞质（核糖体为70S），遗传物质DNA所在的核区等构成。有的细菌有荚膜，有的细菌有鞭毛和纤毛，有的细菌能形成芽饱和伴孢晶体。细菌多为异养型，营腐生或寄生生活，少数为光能或化能自养型；主要通过二分裂法进行繁殖；在自然界物质循环中起重要作用，有于人类有利，有些有害。
2．放线菌是介于细菌与丝状真菌之间、与细菌相类似的一类单细胞原核生物，它的菌体是由分枝的菌丝组成。链霉菌的菌丝有气生菌丝和基质菌丝之分。放线菌多营腐生生活。进行有氧呼吸；主要通过无性孢子进行繁殖；是抗菌素的主要产生菌，与人类关系密切。
3．立克次氏体是介于细菌和病毒之间的一类微生物，专性细胞内寄生。有细胞结构，具有DNA和RNA两种核酸。与细菌结构相似。为二分裂法进行繁殖。在立克次氏体中有不少病原菌，通过媒介感染人和动物，与人类关系较密切。
4．衣原体是介于立克次氏体与病毒之间的、属性能量寄生的微生物。有细胞结构，含DNA和RNA两种核酸。衣原体不通过媒介可直接侵入宿主细胞。感染鸟类、哺乳动物和人类。行二分裂法繁殖。
5．支原体是介于细菌与立克次氏体之间的微生物。是已知的可以自由生活的最小的生物。它有细胞结构，但无细胞壁，却对渗透具有抗性。含有DNA和RNA两种核酸。行分裂生殖成出芽生殖。肺炎支原体能引起人的非典型性肺炎。
6．蓝藻又称蓝细菌，它是含有叶绿素a，能进行放氧性的光合作用的原核生物，主要行分裂生殖。
二、真核微生物的类群
真核微生物包括真菌、单细胞藻类和原生生物。
1．真菌在形态结构上除少数为单细胞外，都是由菌丝（无隔或有隔）相互交错形成的菌丝体。细胞都有细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核、细胞器和内含物，细胞壁中无肽聚糖；细胞膜常有固醇；核糖体为80S；细胞核中有染色体；代谢类型多为腐生，以无性或有性孢子生殖为主。与人类关系密切，如酵母菌、霉菌、蘑菇、木耳和灵芝等。
2．单细胞藻类为真核生物中最低等的类群，一般分为四门：甲藻门、金藻门、裸藻门、粘菌门。其中：甲藻细胞壁由纤维素组成。DNA不与组蛋白相结合，有细胞核。硅藻细胞壁不含纤维素，通常含硅化物，眼虫藻细胞无细胞壁，兼自养和异养两种方式。
3．原生动物是一群营异养方式的单细胞动物，分三纲：肉足虫纲、纤毛虫纲和孢子虫纲。
三、病毒和类病毒
1．病毒是一类只含DNA或RNA的分子生物，具有高度的寄生性，只能在活细胞内以核酸复制的方式增殖，没有细胞结构，没有核糖体，不含与能量代谢有关的酶，在活体外没有生命特征。病毒的核酸结构多样，有DNA或RNA，单链或双链，线状或环状，侵染性或非浸染性等多种。大部分病毒的遗传信息贮存在DNA中，但也有些病毒以DNA为遗传物质。
病毒转录mRNA的途径随病毒核酸结构而异，共有下列6种：
（l）含双链DNA的病毒直接转录mRNA：
（±）DNA→mRNA
（2）含单链（＋）DNA的病毒先合成双链DNA后再转录成mRNA：
（＋）DNA→（±）DNA→mRNA
（3）含双链RNA的病毒可直接转录。RNA：
（±）RNA→mRNA
（4）含单链（＋）RNA的病毒先合成单链（－）RNA后再转录mRNA：
（＋）RNA→（－）RNA→mRNA
（5）含单链（－）RNA的病毒直接转录mRNA：
（－）RNA→mRNA
（6）含单链（＋）RNA的反转录病毒先复制成（－）DNA，后合成（±）DNA再转录成mRNA：
（＋）RNA→（－）DNA→（±）DNA→mRNA
2．类病毒是一类裸露的浸染性核酸分子，是迄今人类发现的最小生命体。
第九章生物与环境第一节生物与环境的相互关系
一、生态因素对生物的影响
1．生态因素的概念
环境中影响生物的形态、生理和分布等的因素叫做生态因素。生态因素包括非生物因素和生物因素。
2．非生物因素对生物的影响
（1）阳光
①阳光是绿色植物进行光合作用的必要条件。
②光照强度影响植物的生长。
③不同波长的光对植物的意义不同。
波长0.4μm～0.7μm的光是绿色植物的光合作用能够吸收的光波范围，也是一般动物视觉器官所能感受的光波范围。波长0.7μm以上的红外光能够产生热量，以提高环境的温度。波长0.4μm以下的紫外光对生物具有杀伤作用，并可诱发突变和畸形。但紫外光是动物和人合成维生素D的动力。
④日照时间的长短能够影响动物的繁殖活动和生活节律。
（2）温度
生物体的新陈代谢需要在适宜的温度范围内进行；极端温度对生物的分布有着重要影响；极端温度能够影响生物的生长和发育；生命所能忍受的温度范围：有些原生动物能够忍受－℃的低温，有些细菌和蓝绿藻能抵抗℃的高温，北极鱼能终年在l℃～2℃冰水中生活。
温度系数（Q10定律）动物的新陈代谢（生化反应）速度，随温度上升而加快，这种温度与反应速度的关系称做温度系数，它可以用下面的公式来表示：
Q10＝（V2/V1）10/（t
Q10即温度系数，表示温度每增高10℃，反应速度增加的倍数。
V1、V2为反应速度，t1、t2为相对温度。
（3）水
①水是一切生命活动和生化过程的基本物质。
②水分多或少都会对生物的生长发育有明显的影响。
③在一定地区，一年中的降水总量和雨季的分布，是限制陆地生物分布的主要因素。
④湿度常用的三种指标。
绝对湿度：在单位体积容器中，水蒸气所含的实际量。通常用g/rn3表示。
相对湿度：容器中水蒸气的实际含量和同一湿度下饱和含量之比。通常用百分率来表示。
饱和差：某一温度下的饱和湿度和实际的绝对湿度之差。
3．生物因素对生物的影响
（1）种内关系：同种生物的不同个体或群体之间的关系。
①种内互助。
②种内斗争：同种个体之间由于食物、栖所或其他生活条件的矛盾而发生斗争的现象。
（2）种间关系：不同种生物之间的关系。
①互利共生：两种生物共同生活在一起相互依赖，彼此有利。
②寄生：一种生物生活于另一种生物体内或体表，并从后者获得养物及生活条件的现象。
③竞争：两种生物生活在一起，相互争夺资源、空间以及其他生存条件的现象。
④捕食：一种生物以另一种生物为食物的现象。
二、生物对环境的适应与影响
l．适应的普遍性
（1）植物的根、茎、叶、花、果实和种子等器官都具有明显的适应性特征。
（2）动物在形态、结构、生理和行为等方面有许多适应性特征。
（3）生物在外形上具有明显的适应环境的特征：
保护色：动物适应栖息环境而具有的与环境色彩相似的体色。
警戒色：某些有恶臭或毒刺的动物所具有的鲜艳色彩和斑纹。
拟态：某些生物的外表形态或色泽斑，与其他生物或非生物异常似的状态。
2．适应的相对性
（1）生物对环境的适应只是在一定程度上的适应。
（2）环境条件的不断变化对生物的适应性也有影响。
3．生物对环境的影响
（1）某种生物的数量和分布等对环境中其他生物产生的影响。
（2）生物的生命活动对无机环境有影响。
第二节种群和生物群落
一.种群
自然种群是一定的时间和空间内的同种个体的集合群或自然组合。
1．种群密度
种群密度是指单位空间内某个种群个体总数或生物量。它的统计可有两类方法：
（1）实际密度的测定方法
单位面积的个体数即实际密度。可以用总数调查和取样调查等不同的方法进行测定。
总数调查普查法：是计算某地段中某种生物的全部存活个体数的方法。如鸟、鼠可采取数巢穴的方法，人的总数统计则进行人口普查。
取样调查法：是通过计算某地段中（样方）的生物，从而估计整体数的一种方法。
（2）相对密度的估计方法
相对密度表示的是相对数量。动物的调查中常用的有粪堆、鸣叫声、动物活动所形成的土丘、洞穴、巢、蛹等进行估计，也可根据毛皮收购数量、拖网的捕捞量进行数目估计。在植物的调查中用频率、丰度、盖度等进行种群数量的估计。
2．种群的空间分布格局
种群的空间分布格局是种内个体在其生存环境空间中的配置方式。主要有均匀分布、随机分布和集群分布等形式。
（1）均匀分布：均匀分布是种群内各个体的分布是等距离的。这主要是由于种群的成员之间激烈竞争所引起的。如肥水池塘开始培肥时条件一致，浮游生物的分布是均匀分布；植物中，森林树木为争夺树冠、报部空间所进行的激烈竞争常导致均匀分布。
（2）随机分布：种群中每个个体在任一空间的分布概率相等的现象是随机分布。随机分布的现象在自然界中是十分罕见的，只有在资源，如食物、空间都分布均匀时，成员间相互作用并不导致任何形式的吸引和排斥时才会有随机分布。如面粉内拟谷盗的分布是随机分布，森林底层中一些脊椎动物的分布是随机分布。
（3）集群分布：种群的个体集中于一特定区的几个点上是集群分布。自然界中生物的空间分布大多属于集群分布。它是动植物对付环境差异的结果，造成这种分布的原因可能有资源分布不均，以母体为扩散中心等。
3．自然种群的数量变动与对策
种群研究的核心问题是种群的数量变动。种群中的个体有出生和死亡、迁入和迁出，因此，种群的数量是经常变化的。下面主要分析存活曲线、种群的增长等问题。
（1）存活曲线：存活曲线是表示一个种群在一定时期内的存活量的指标，也是衡量种群增长的基本参数。存活曲线一般有三种类型（如下图所示）。
第Ⅰ型存活曲线所代表的生物，它们早年活动期死亡率极低，晚年在达到生理年龄的最大值时，在很短的期限内一齐死亡。人类和许多哺乳动物的存活曲线很接近这一类。
第Ⅱ型存活曲线代表的一类生物，它在整个生命周期内，死亡率基本稳定，如水螅、某些鸟类及小型哺乳动物较接近这一类。
第Ⅲ型存活曲线代表的的生物，它们在幼龄阶段有极高的死亡率，一旦过了危险期，死亡率变得很低，而且稳定，许多无脊椎动物和低等脊椎动物属于这一型。如青蛙一次产卵很多，卵在早期发育中的死亡和蝌蚪大量被捕食，曲线迅速下降。一些蝌蚪闯过早期，变成成蛙，就能存活多年。
根据存活曲线的研究，可以看出各种动物种群最易受害的年龄。通过人为的控制这一阶段，就能达到有效控制种群数量的目的。
存活曲线图“J”形曲线
Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ表示三种类型曲线
（2）种群的增长（见上图所示）①种群增长的“J”型（又称指数增长）曲线
在食物（养料）和空间条件充裕、气候适宜、没有敌害等理想条件下，种群的数量往往会连续增长。以某种动物为例，假定种群的数量为N0，年增长率（指第二年的种群数量除以第一年的种群数量所得的倍数）为λ，该种群每年的增长率都保持不变，那么，一年后该种群的数量应为：
N1＝N0λ；
二年后该种群的数量应为
N2＝N1λ＝N0λ2；
n年后则应为Nn＝N0λn。
如果绘成曲线图，种群的增长就会呈“J”型曲。线种群迁入一个新环境后，常常在一定时期内出现“J”增长。但更多的时候，它并不是种群增长的实际状况，而是反映了种群增长的潜力。
②种群增长的“S”型（又称阻滞增长或逻辑斯蒂增长）曲线
在自然界中，环境条件是有限的，因此，种群不可能按照“J”型曲线无限增长。当种群在一个有限的环境中增长时，随着种群密度的上升，个体间对有限的空间、食物和其他生活条件的种内竞争必将加剧，以该种群为食的抗食者的数量也会增加，这就会使这个种群的出生率降低，死亡率增高，从而使种群数量的增长率下降。当种群数量达到环境条件所允许的最大值时，种群数量将停止增长，有时会在这个水平保持相对稳定。这种增长方式用坐标图表示出来就会呈“S”型曲线（见下图所示）。
“S”形曲线
两种生长曲线的差异说明，在种群生长的环境中存在着限制种群增长的因素，即存在一种阻力，称为环境阻力。这些因素可能是有限的食物、可能是废物的积累、可能是环境条件的变化，也可能是种内或种间的相互作用等。
影响种群个体数量的因素是很多的。某些能限制或控制种群数量的因素，其作用强度随种群密度而变化，称为密度制约因素。如物种的竞争在密度大的种群中程度比较强大，对种群数量的影响也较大，反之则较小。有些因素在种群达到一定水平时起限制种群数量的作用，但它的作用强度和种群密度无关。气候因素就是这样，如刮风、下雨、降雪、气温都会对种群的数量产生影响，但这些因素起多大作用与种群密度无关。无论是密度制约因素还是非密度制约因素，它们都通过单个地或联合地影响种群的出生率、死亡率或迁移率而起控制种群数量的作用。
（3）种群对数量变动的适应对策
种群的适应对策是种群适应生存环境而表现出来的生态生物学特性。根据适应方式可分为形态对策、生殖对策、生理对策和生态对策。这里主要介绍生态对策，包括两类：K对策和r对策。
K一对策：气候稳定的系统，如热带雨林，物种数量接近于环境容纳量的水平，与逻辑斯蒂增长模型中K值接近，故称K对策。其特点是：寿命长，个体大死亡率较低，生殖力弱，亲代对子代有效地保护，但缺乏有效的散布方式。K对策种群的死亡率主要由与种群密度相关的因素引起。K对策生物在新环境中定居能力较差，它常出现在群落演替的晚期。大部分脊椎动物属于K对策者。
r一对策：气候条件多变的系统中，种群密度常处于增长状态，是高增长率（r）的，故称r一对策。其特点是寿命短，个体小，死亡率高，生育时间早且生殖率高，发有快。往往是临时性生态环境的占据者，常常出现在群落演替的早期。其种群的死亡率主要由环境变化引起，与种群密度无关。绝大部分无脊椎动物属r对策者
二、生物群落的结构
1．空间结构：垂直结构和水平结构。
2．时间格局：昼夜相、季节相。
三、生物群落的演替
1．演替的类型
（1）按发生的地方分
①初级演替：在一个起初没有生命的地方开始发生的演替。
②次级演替：在原来有生物群落存在，后来由于多种原因使原有群落消亡或受到严重破坏的地方开始的演替。
（2）按代谢特征分
①自养性演替②异养性演替
2．演替的过程
（1）裸岩上发生的演替：裸岩→地衣→苔藓→草本植物→灌木→森林
（2）弃耕农田上发生的演替：l年生杂草→多年生杂草→灌木→乔木林
第三节生态系统
一、生态系统的概念生物群落与它的无机环境相互作用而形成有机整体。
二、生态系统的类型
三、生物圈与人类
生物圈是指地球上的全部生物和它们的无机环境的总和。在空间位置上包括大气圈的底部、水圈的全部和岩石圈的上部。
整个生物圈在结构和功能上是一个整体，它是地球上最大的生态系统。
人类是生物圈中的成员，人类对自然环境的破坏威胁着生物圈的稳定和繁荣。年联合国教科文组织制定了“人与生物圈”的研究计划。我国是“人与生物圈”组织的理事国，在研究和保护生物圈方面做了大量工作。
四、生态系统的成分
1．非生物的物质和能量：阳光、热能、空气、水分和无机盐等。
2．生产者植物、硝化细菌
3．消费者
（1）初级消费者：直接以绿色植物为食的植食性动物。
（2）次级消费者：以植食性动物为食的肉食性动物。
（3）三级消费者：以次级消费者为食的肉食性动物。
4．分解者：腐生细菌和真菌。
五、生态系统的营养结构
1．食物链
在生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
腐食食物链是专门以死亡生物为营养对象所形成的食物链，如植物的枯枝、败叶→纤维分解细菌→氨化细菌。
捕食食物链又叫活食链。如草→蚱蜢→田鼠→猫头鹰。其中草是生产者，蚱蜢是一级消费者，田鼠是二级消费者，猫头鹰是三级消费者。能量沿着食物链途径流动。
寄生食物链，如哺乳动物和鸟类→跳虱→原生动物→细菌→病毒，由于相互关系，形成了五个等级的食物链。
2．营养级
生物链中的生产者是第一营养级，初级消费者是第二营养级，次级消费者是第三营养级或更高营养级。
3．食物网
在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系叫做食物网。
生态系统的营养关系结构愈复杂，生态系统愈稳定。
六、生态环境的能量流动
1．能量流动的过程
2．能量流动的方向
生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面各营养级，既不能够逆向流动，也不能够循环流动。
3．能量流动的效率
能量流动过程中，逐级减少，能量在相邻两个营养级间的传递效率大约是10％～20％。
4．能量金字塔
单位时间内各营养级的能量值绘成的能量锥体呈金字塔形，叫做能量金字塔。在一个生态系统中，营养级越多，能量流动过程中消耗的能量越多。
5．研究能量流动的意义
合理地调整生态系统中的能量流动关系，使能量持续高效地流向对人类有益的部分。
七、生态系统中的物质循环
1．物质循环的概念
生态系统中的物质循环是指组成生物体的碳、氢、氧、氮、磷、硫等化学元素，在生态系统的生物群落与无机环境之间所形成的反复的循环运动。主要有碳循环、水循环、氮循环。
（1）水循环
地球上的水是通过气体形式而循环的，循环动力是太阳能，大气是全球水循环的关键因素。水循环的主要途径有三条：①由于阳光照射，江、河、湖、海和土壤中的一部分水变成水蒸气，进入大气。②植物的蒸腾作用和动物体表蒸发出来的水分进入大气中。③大气中的水蒸气遇冷，以雨、雪等形式回到地面。
（2）碳循环
碳是一切有机物的基本成分，没有碳就没有生命。碳在无机环境与生物群落之间以二氧化碳的形式进行循环。碳循环的主要途径为：①绿色植物通过光合作用固定大气中的CO2。②绿色植物合成碳有机物通过食物链转移到食草动物和食肉动物体内。③动、植物通过呼吸作用，把CO2放回大气中。④动物的排泄物、动植物的遗体被分解者利用，分解后产生的O飞也返回大气。⑤人类燃烧化石燃料，使大量地进人大气，从而使贮存于地层中的碳加入到碳循环中。
（3）氮循环
氮是构成蛋白质的基本元素之一。在大气中，氮的含量约占79％，但绝大多数生物不能直接利用大气中的氮。只有通过固氮作用，即把氮和氧结合成硝酸盐和亚硝酸盐，或使氮和氢结合成氨，才能被植物利用。固氮作用通常有三条途径：
①大气固氮：氮的化学性质很不活泼，但在闪电和宇宙射线产生的高能作用下可分别与氧和红结合成硝酸盐和氨，并随着雨水降到地面。
②生物固氮：与豆科植物共生的根瘤菌有固氮功能，某些种类的蓝绿藻也能固氮。
③工业固氮：通过工业生产而固氮是人类开辟的固氮途径。氮循环的基本过程（如下图所示）。
2．物质循环和能量流动的关系
两者同时进行相互依存、不可分割。物质作为能量的载体，使能量沿着食物链（网）流动；能量作为动力，使物质能够不断地在生物群落和无机环境之间循环往返。
第十章生态环境的保护第一节野生生物资源及保护
一、野生生物资源的价值
1．野生生物在维系生态系统的稳定性方面有重要作用。
2．野生生物体的各种器官和生理功能，可以给科学技术的发明创造以重要启示。
3．野生生物资源是培育农作物和家畜、家禽新品种不可缺少的基因库。
4．不少野生生物都可以入药。
5．许多野生生物是重要的工业原料。
6．许多野生生物有很高的观赏价值。
二、野生生物资源的现状
1．野生生物资源的生存面临着威胁
到年时世界上可能每年就有一种鸟灭绝。
到20世纪末全世界有50万至上百万个物种将要灭绝。
我国某地的野生稻种群在年到80年代末的二十多年间从24个种群减少到1个种群。
我国现有占总物种15％～20％的动植物生存受到威胁。
2．野生生物资源减少的原因
（1）野生生物生存环境的改变和破坏
森林超量砍伐，草原过度放牧，草原大量开垦，不合理的围湖造田等都是导致野生生物生存环境遭到破坏，从而影响他们的生存。
（2）掠夺式的开发利用
滥捕乱猎和滥砍乱伐使野生生物资源明显减少。
（3）环境污染
三、野生生物资源的保护
1．加强法制管理
（1）我国相继颁布了《中华人民共和国森林法》、《中华人民共和国草原法》、《中华人民共和国渔业法》、《中华人民共和国野生动物保护法》和《中国自然保护纲要》等。
（2）公布我国一、二类保护动、植物名录。
2．建立自然保护区
（1）自然保护区的概念
自然保护区是指为了自然保护的目的，把包含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来进行特殊保护和管理的区域。
（2）我国著名的自然保护区
①为了保护大熊猫和金丝猴等珍稀动物和它们的生存环境，在四川省建立了卧龙自然保护区和王朗自然保护区。
②为了保护斑头雁和棕头鸥等鸟类和它们的生存环境，在青海省建立了青海湖鸟岛自然保护区。
③为了保护被誉为“欧亚大陆从温带到寒极各种植被类型的缩影”的长白山温带山地系统，在吉林省建立了长白山自然保护区。
④为了保护堪称“世界罕见的物种基因库”的武夷山地区，在福建省建立了武夷山自然保护区。
（3）自然保护区的主要功能
①能够保存许多物种、各种类型的生物群落和它们赖以生存的环境。
②为开展生物科学研究提供良好的基地。
③是向人们普及生物学知识和宣传自然保护的重要场所。
四、野生生物资源的合理利用
适时地、有计划地对森林进行合理的采伐，不仅能够收取林木产品，而且有利于森林生态系统的更新；适时地、适量地捕捞海洋成鱼，不仅能够收到经济效益而且有利于鱼苗的生长发育，长久地实现渔业的高产稳产。
第二节生态系统的保护
一、生态平衡及其保持
1．生态系统稳定性的概念
生态系统的稳定性是指生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
2．抵抗力稳定性
抵抗力稳定性是指生态系统抵抗外界干扰并使自身的结构和功能保持原状的能力。
生态系统中各个营养级的生物种类越多，营养结构越复杂，自动调节能力就越大，抵抗力稳定性就越高。
3．恢复力稳定性
恢复力稳定性是指生态系统遭到外界干扰因素的破坏以后，恢复原状的能力。
恢复力稳定性与抵抗力稳定性相反，抵抗力稳定性较高的生态系统，恢复力稳定性就较低。
4．生态平衡的概念
生态系统发展到一定阶段，它的生产者、消费者和分解者之间的能量流动和物质循环能够较长时间地保持着一种动态的平衡，这种平衡状态叫生态平衡。
5．保持生态平衡的意义
只有保持生态系统的生态平衡，才能从生态系统中获得持续稳定的产量，才能使人与自然和谐地发展。
二、森林生态系统的作用及保护
1．森林生态系统的特点
森林生态系统分布在潮湿或较湿润的地区，动植物种类繁多、种群密度较稳定、群落的结构复杂且长期处于稳定状态。
2．森林生态系统的作用
能够为人类提供大量的木材和许多林副业产品，对维持大气中CO2和O2含量的平衡具有重要意义。在调节气候、涵养水源、防风固沙、保持水土方面起着重要作用。
3．我国的森林资源
据第四次全国森林资源清查，我国有森林面积1.×km2，森林蓄积量1.01×m3，森林覆盖率为13.92％。
4．森林生态系统的保护
对自然林区进行合理采伐并及时进行更新；加快防护林体系建设，对疏林地进行封山育林；加强对次生林抚育改造；重视森林防火和森林病虫害的防治工作。
三、草原生态系统的作用及保护
1．草原生态系统的特点
草原生态系统分布在干旱地区，动植物种类较少，种群密度常发生剧烈变化，群落的结构不够复杂且不太稳定。
2．草原生态系统的作用
草原是畜牧业的重要生产基地，能为人们提供大量的肉、奶和皮；草原还能调节气候，防治土地被风沙侵蚀。
3．草原生态系统的保护
建立合理放牧制度，兴修草原水利，营造基本草场，种植防护林、防治草原的鼠害、虫害。
四、海洋生态系统的作用及保护
1．海洋生态系统的特点
海洋可看作是一个巨大的生态系统。海洋中的植物绝大部分是微小的浮游植物，海洋中的动物大都能在水中游动；影响海洋生物的非生物因素主要是阳光、温度和盐度。
2．海洋生态系统的作用
海洋中蕴含着丰富的资源和能源，海洋在调节全球气候方面起着重要作用。
3．海洋生态系统的保护
控制工业污水向海洋排放，不得在禁渔期捕捞，不得在禁渔区捕捞，不得以禁用渔具捕捞。
五、农田生态系统与发展生态农业
1．农田生态系统的特点
农田生态系统是人工建立的生态系统，农田中的动植物种类较少，群落的结构单一，在一定程度上需人工控制。
2．生态农业
（1）生态农业的概念
生态农业是指运用生态学原理，在环境与经济协调发展的思想指导下，应用现代科学技术建立起来的多层次、多功能的综合农业生态体系。
（2）生态农业理论根据
通过对农业生态系统中物质的多级利用，使农业生产相互依存，相互促进，形成良性循环。
（3）生态农业的基本模式
（4）生态农业的优点
减少化肥用量，降低农业投入；收获多种产品，增加经济效益；净化环境，降低人和家畜的发病率。
六、城市生态系统及保护
1．城市生态系统的特点
城市是以人为中心的系统，城市是一个典型的人工生态系统；城市的能量和物质代谢强度都很高；城市生态的维持和生存，必须依赖于周围的多种生态系统，现代城市不能自我维持、自我调节，不是独立的生态系统。
2．城市生态系统的结构
（1）社会生态亚系统：以人口为中心，为经济系统提供劳力和智力，该系统的特征是高密度运转。能量从低质向高质的高度集中，信息从低序向高序的连续积累。
（2）经济生态亚系统：以资源为核心，该系统的特征是，物资从分散向集中的高密度运转，能量从低质向高质的高度集聚，信息从低序向高序的连续累积。
（3）自然生态亚系统：以生物结构和物理结构为中心，该系统的特征是生物与环境的协调共生，环境对城市活动的支持容纳、缓冲、净化。
3．城市生态系统的功能
（1）生产功能：为社会提供丰富的物质和信息产品；
（2）生活功能：为市民提供方便的生活条件和舒适的栖息环境；
（3）还原功能：保证城乡自然资源的持续利用和社会、经济、环境的平衡发展。
4．城市生态系统的保护
（1）限制城市人口的迅速增长
（2）控制工业三废（废气、废水、废渣）的排放
（3）解决城市缺水和水污染问题
（4）降低噪声污染
第三节环境污染的危害和防治
一、环境污染对生物的不利影响
1．酸雨对生物的危害及预防
（1）酸雨的危害
①酸雨落在植物体上直接危害植物的茎和叶片；
②酸雨污染的水体，严重威胁着鱼、虾和贝类的生存；
③使土壤溶液中的金属离子增加，从而毒害植物和土壤动物；
④酸雨抑止土壤中有机物的分解。
（2）控制酸雨的措施
二氧化硫是形成酸雨的主要污染物，治理产生二氧化硫等污染物的源头是控制酸雨的根本措施。
2．有害化学药品对生物的危害及预防
（1）富集作用的概念：是指化学农药和重金属等有毒物质，经过食物链在生物体内大量浓缩的过程。
（2）危害：化学农药被植物吸收并在植物体内积累，会对农作物及产品造成污染，这不仅妨碍农作物的正常生长，而且人畜食用后容易中毒；化学农药不仅杀灭害虫，而且往往也直接杀灭田间和水体中的多种动物。
（3）预防措施：选用高效、低毒、低残留的农药；严格按照规定，安全地、合理地使用化学农药；提倡采用以虫治虫、以菌治虫等生物预防的方法。
3．重金属对生物的危害及预防
（1）重金属对生物的危害
大部分重金属对生物的生长活动有直接毒害作用。
（2）重金属危害的预防
禁止生产和使用含有重金属的农药，做好对工业废水中重金属的回收工作。
4．富营养化对生物的危害及预防
（l）富营养化的概念：是指氮、磷等植物必须的矿物元素大量地进入水中，导致水质恶化的现象。
（2）富营养化的危害：含有氮、磷的污水排到湖泊、海湾中，使水体中藻类植物和其他浮游生物大量繁殖，这些生物死亡后被需氧微生物分解，使水体中氧含量减少，进而被厌氧的微生物分解，产生出硫化氢等有毒气体，从而造成鱼类和其他水生生物大量死亡。
（3）富营养化的预防：不让氮、磷等物质进入水体。
二、环境污染与人体健康
1．大气污染与人体健康（1）大气化学性污染：主要的污染物是二氧化硫、一氧化氮、二氧化氮、一氧化碳等，化学性污染是慢性支气管炎、肺气肿和支气管哮喘疾病的直接原因或诱因，大气污染物中有许多致癌物质，使人若干年患癌症。
（2）大气生物性污染：主要的污染物是花粉、霉孢子和病原菌，花粉和霉孢子能够使一些人产生过敏反应。病原菌可以使人患肺结核、痢疾等传染病。
（3）大气放射性污染：污染物主要来自原子能工业放射性废弃物和医用X射线源等，容易使人患皮肤癌和白血病。
2．水污染与人体健康
（1）饮用污染的水和食用污水中的生物，能够使人中毒，甚至死亡。
（2）人畜粪便和生活垃圾等污染了水体，能够引起各种传染病及寄生虫病。
（3）一些具有致癌作用的化学物质污染水体，人长期饮用容易诱发癌症。
3．固体废弃物污染与人体健康
固体废弃物往往含有多种对人体健康不利的物质，如果不及时加以治理和利用，就会污染生态环境，对人体健康造成危害。
4．噪声污染与人体健康
噪声损伤人的听力，干扰人的睡眠，还能引发多种疾病和影响人的心理。
5．环境污染与“三致作用”
“三致作用’塔指致癌作用、致突变作用和致畸作用。
三、我国防治环境污染的对策
1．政府重视
颁布有关环境保护一系列法律，把环境保护列为一项基本国策，制定在经济发展过程中经济效益、社会效益和环境效益相统一的战略方针，各级政府分别建立专门的环境保护机构。
2．各地各单位积极防治
3．全民增强环境意识
四、生物净化
1．生物净化的概念生物净化是指生物体通过吸收、分解和转化作用，使环境中污染物的浓度和毒性降低或消失的过程。
2．绿色植物的净化作用
（1）绿色植物能够在一定浓度范围内吸收大气中多种有害气体。
（2）绿色植物可以阻滞、吸附大气中的粉尘和放射性污染物。
（3）许多绿色植物能够分泌抗生素，杀灭空气中的病原菌。
3．微生物的净化作用（1）微生物能将土壤中的有机农药等分解。
（2）微生物能净化污水：在氧气充足的情况下，需氧微生物能够把污水中的有机物逐级分解成二氧化碳、水及含氧的和含磷的无机盐等；在缺氧的条件下，厌氧微生物能够把污水中的有机物逐步分解成二氧化碳、甲烷和硫化氢等。
五、无公害绿色食品
1．绿色食品应具备的条件（l）产地或产品原料产地必须符合绿色食品生态环境质量标准。
（2）生产过程必须符合绿色食品生产操作规程。
（3）产品必须由指定的部门检测，必须符合绿色食品产品标准。
（4）产品的包装、贮运必须符合绿色食品包装贮运标准。
2．绿色食品的标志
绿色食品的标志有上方的太阳，下方的叶片和中心的蓓蕾组成，标志为正圆形寓意保护，A级绿色食品标志底色为绿色，标志与标准字体均为白色；AA级绿色食品标志底色为白色，标志与标准字体均为绿色。
3．实施绿色食品工程的意义
绿色食品工程的实施，不仅能够提高我国人民的身体素质，加速我国农业和食品加工等行业的现代化，而且能够促进我国生态环境的改善。
致各位读者：因为
