第五单元  生命的演化

第一章  生命的起源与进化

一、生命的起源

1、生命起源的化学进化

原始大气中的无机物（甲烷、氨、水蒸气、氢等）在闪电,紫外线等各种自然条件下,形成了有机小分子物质(氨基酸、核苷酸等),这些物质通过降雨最终汇集到海洋并在其中逐渐积累,不断的相互作用,经过极其漫长的岁月,逐渐形成了原始的生命.

2、生命起源的实验探索

   米勒实验：米勒在他的实验中假设在生命起源之初大气层中只有氰气，氨气和水蒸气等物，其中并没有氧气等，当他把这些气体放入模拟的大气层中并通电引爆后，发现其中产生了些蛋白质，而蛋白质是生命存在的形式，因此他认为生命是从无到有的理论将可确立了。证明生命是进化而来的。

  1965年，我国科学家利用氨基酸成功合成牛胰岛素，1981年，我国科学家利用核苷酸合成核酸。

2、生物进化的证据

1、化石证据：

   化石在地层中的分布规律：

越古老的地层中，成为化石的生物越简单、越低等，以水生生物为主；

越晚近的地层中，成为化石的生物越复杂、越高等，以陆生生物为主。

各类生物化石在地层中按照一定的顺序出现，证明，现代的各种各样的生物是经过漫长的年代进化来的。

2、解剖学证据：

研究生物进化的常用方法：对不同物种生物个体的解剖结构进行比较。

同源器官：来源相同，在解剖结构上具有相同性或相似性的器官。他反映出生物之间有一定的亲缘关系。

凡是具有同源器官的生物都是由共同的原始祖先进化来的。

3、分子生物学证据：

研究发现，亲缘关系越近，蛋白质的相似性越多；亲缘关系越远，蛋白质分子的差别就越大。

三、生物进化的历程

1、生物进化的总体趋势：从简单到复杂，从水生到陆生，从低等到高等。

2、生物进化的主要历程（见课本p15生物进化树）

1）植物：原始藻类植物          原始苔藓植物

                               原始蕨类植物     原始种子植物

2）无脊椎动物：                                                原始的哺乳类

   脊椎动物：原始的鱼类    原始的两栖类    原始的爬行类         原始的鸟类

4、生物进化的原因

1、 自然选择：自然界中的生物，通过激烈的生存竞争，适者生存下来，不适者被淘汰

（一）自然选择学说的主要内容可以概括为四点：过度繁殖，生存斗争（也叫生存竞争），遗传和变异，适者生存。

    ①过度繁殖：既是生存斗争的前提，也使出现大量变异成为可能。由于生物的过度繁殖造成食物短缺，生活空间狭小，必然激发生存斗争；而生物大量繁殖后代，也会不断产生变异，其中许多变异是能够遗传的。

　　②生存斗争：是生物进化的动力。生存斗争包括同种生物之间的斗争，不同种生物之间的斗争以及生物与无机环境之间的斗争。生存斗争有胜有负，就会优胜劣汰，生存斗争推动着生物的进化。

　　③遗传和变异：是生物进化的内在因素。生物的变异有的是有利变异，有的是不利变异。在生存斗争中，具有有利变异的个体容易生存下去，具有不利变异的个体则被淘汰，这便是自然界的选择。所以变异为选择提供了原始的选择材料。有利变异通过遗传逐代得到积累和加强，最后形成新的物种。

　　④适者生存：是生存斗争的结果。自然选择通过生存斗争实现。

（二）对自然选择学说的理解

　　①生物的繁衍过程中，会不断的产生变异，其中的许多变异是能够遗传的。

　　②生物的生存过程中，既要与自然环境（无机自然条件）进行斗争（既依存自然界又要与之不断的进行斗争），又要与其它的生物进行竞争。

　　③在生存竞争中，具有有利变异的个体生存下去（适者生存），具有不利变异的个体则被淘汰，这便是自然选择。

　　④生物的变异是自然选择的材料；环境条件是选择者，它是自然选择的动力；自然选择的手段是生存竞争；自然选择的结果形成了生物对环境的适应性。

　　⑤ 自然选择是一个长期并且连续的过程，只有经过许多代的选择，逐代积累有利变异，才能形成新的物种。

　　⑥ 自然选择能使不断变化的生物适应于不断变化的环境，所以，生物永远处在发展进化过程中，不会停止在一个水平上。

　　⑦ 遗传和变异是生物进化的内在因素，生存竞争推动着生物的进化，它是生物进化的动力，定向的自然选择（一定的自然环境决定着一定的变异）决定着生物的进化方向。

2、人工选择：根据人类的需求和爱好，经过不断地选择而形成的生物新品种的过程。

3、二者的主要区别是：

①自然选择的选择因素是自然界的各种环境条件；人工选择的选择因素是人类。

②自然选择的结果是保留对生物自身有利的各种性状，但这种性状不一定对人类有利；人工选择的结果是满足人类的各种需求。

③通过自然选择形成一个新物种需要漫长的岁月；人工选择的速度较快。

第二章  人类的起源与进化

一、人类的起源

1．进化论的建立者达尔文提出：人类和现代类人猿的共同祖先是森林古猿

2．人类的进化过程：

原因：森林大量消失，树栖生活为主的森林古猿为了适应环境下地生活，逐渐能直立行走、制造并使用工具、最后进化成人类。

                                 生活在草地    进化

               地球环境发生变化                           现代人类

森林古猿                      

                                生活在森林     进化

                                                          现代类人猿

二、人类的进化

1．早期猿人阶段：生活在距今约180万年的“能人”，便属于这个阶段，其外貌像猿，脑容量达680毫升，身体矮小，大约1.2～1.3米。这个时期的人类已具有人的基本特点，仍有许多原始性，他们能直立行走，能制造简单的工具。

2、晚期猿人阶段：包括猿人和直立人的一切类型，大约生存于距今200或150万年到20～30万年前。这个时期的猿人化石，以我国北京市西南周口店的北京猿人遗址的材料最为丰富。北京猿人生活于50～60万年前，高约1.6米，眉嵴粗壮，嘴部突出，类似于猿。他们过着群居生活，以采集植物性食物为主，以狩猎为辅。这个时期的人类，已经能制造较为进步的旧石器，并且已经开始用火。

3．早期智人（古人）阶段：这个时期的人类已逐步脱离了猿的性质，与现代人很接近，生存于距今约10～20万年

到5万年前。这个时期的人类化石，最早是在德国的尼安德特河谷发现的，称为尼安德特人（简称尼人）：其脑量已和现代人差不多，能制造石器，还能人工取火。

4．晚期智人（新人）阶段：这个时期的人类，出现于4～5万年前，直到现代的人类。山顶洞人化石，是1993年在北京周口店龙骨山山顶洞发现的，生活于距今18 000年前。他们已能加工石器、骨器，生产力也进一步提高，会用大兽皮修建简单的房屋，原始宗教已经产生。这个时期已进入母系氏族社会，有雕刻和绘画艺术。

第六单元  生物与环境

第一章  生态系统

一、生态系统的组成

    1．生态系统的概念：在一定的地域内，生物与环境所形成的统一的整体，叫做生态系统。

2．生态系统的组成：

                    生产者：能够直接制造有机物（如：植物）

        生物部分   消费者：不能直接制造有机物，直接或间接地以植物为食（如：动物）

                   分解者：能够把有机物分解成简单的无机物，供生产者重新利用

（如细菌、真菌）

非生物部分：阳光、空气、水等，为生物的生命活动提供物质和能量。

二、食物链与食物网

1、食物链：生产者和消费者之间由于吃与被吃而形成的关系。

        例如：草      兔子      狼

1）食物链一定是从生产者开始

2）食物链中的箭头表示物质和能量的流动方向

3）食物链是生产者和消费者之间的关系，分解者不参与形成食物链

2、食物网：食物链之间错综复杂的关系形成的网状结构。

（在食物网中数食物链时，从生产者到最后一级消费者，才构成一条完整的食物链）

3、生物富集作用：生态系统中的物质和能量会沿着食物链和食物网流动的，某些有害物质会通过食物链不断积累，在食物链中，营养级别越高的生物，体内积累的有毒物质越多。

三、能量流动和物质循环

　1、能量流动

1）概念：指生态系统中能量输入、传递、转化和丧失的过程。能量流动是生态系统的重要功能，在生态系统中，生物与环境，生物与生物间的密切联系，可以通过能量流动来实现。

2）特点：单向流动、逐级递减

3）意义：使能量持续高效地流向对人类最有益的部分

　2、物质循环

1）概念：在生态系统中，组成生物体的化学元素从无机环境开始，经生产者、消费者和分解者，又回到无机环境，就完成了一个循环，称为物质循环

    2）分类：水循环、碳循环和氮循环

四、生态系统的类型

1、自然生态系统     森林生态系统

     陆地生态系统   草原生态系统

                    荒漠生态系统

     水域生态系统   海洋生态系统          

                    淡水生态系统

1）森林生态系统：陆地最复杂的生态系统

 （1）主要特点：动植物种类繁多，营养结构复杂，能长期处于比较稳定的状态

 （2）生物成分：以高大乔木为主，有少量的的灌木和草本植物，还有众多的植食性、肉食性动物

 （3）作用：涵养水源、保持水土，有“绿色水库”之称

 （4）分布：分布在湿润或比较湿润的地区

2）草原生态系统

 （1）主要特点：与森林生态系统相比，动植物种类减少，营养结构相对简单，处于相对稳定的状态

 （2）生物成分：以草本植物为主，缺乏高大乔木，动植物种类明显减少

 （3）作用：调节气候、防风固沙，是畜牧业的重要生产基地。

 （4）分布：分布在比较干旱的地区

3）荒漠生态系统

 （1）主要特点：昼夜温差大，降水量小，气候干燥，自然条件极为严酷，动植物种类十分稀少

 （2）生物成分：仙人掌类的叶和茎特化成刺和肥厚多汁的茎，许多动物有昼伏夜出的习性

 （3）分布：分布在干旱的地区

4）海洋生态系统

 （1）组成：由海洋和海洋生物组成

 （2）生物成分：植物绝大部分是微小的藻类，浅海地区有海带、紫菜等大型藻类分布，海洋中的动物种类很多，有各种珊瑚、贝类、鱼类、哺乳类等。

5）淡水生态系统

 （1）组成：由河流、湖泊、或池塘等淡水水域和淡水生物组成

 （2）生物成分：例如湖泊，植物一般分布在浅水区和水的上层，在岸边常见的植物有芦苇、香蒲等；在湖泊，水的上层生活的主要是藻类植物。许多动物都适应静水生活，可以见到鱼类、鸟类、昆虫等

2、人工生态系统  农田生态系统

                 城市生态系统

1）农田生态系统

 （1）生物成分：植物以农作物为主，动物主要有昆虫、土壤动物等

 （2）主要特点：人的作用非常关键，人们种植的各种农作物是这一生态系统的主要成员。农田中的动植物种类较少，群落的结构单一。

 （3）管理：农田生态系统是在一定程度上受人工控制的生态系统。一旦人的作用消失，农田生态系统就会很快退化；占优势地位的作物就会被杂草和其他植物所取代。

2）城市生态系统

 （1）组成：人、动植物、微生物、建筑物、交通工具等组成的一个人工生态系统

 （2）主要特点：植物的种类和数量非常少，植被覆盖率相对较低，不能给居民和某些动物提供足够的物质和能量，人们必须从周围其他生态系统中人为地输入，并将大量垃圾和废物排放到其他生态系统中。

 （3）管理：城市生态系统对其他生态系统具有很大的依赖性，而且非常脆弱，需要人们对其进行科学管理，以维持其动态平衡。

五、生态系统的自我调节

1、生态系统的调节方式

生态系统的各组成部分有分工，也有协作。生产者为消费者和分解者直接或间接地提供食物；消费者把生产者的数量控制在非生物环境所能承载的范围内；生产者和消费者的残体、排泄物最终被分解者分解成无机物，供植物重新利用。正是生产者、消费者、分解者和非生物环境之间的协调、统一，使生态系统能够不停地发挥作用。

2、生态系统的调节能力

生态系统的调节能力的大小，取决于他自身的结构特点。

1）生态系统具有自我调节能力

生态系统的相对稳定与生态系统中生物物种和数量有关系。生态系统的结构越复杂，能量流动和物质循环的途径越多，其调节能力，或者抵抗外力影响的能力越强。反之，结构越简单，生态系统维持平衡的能力就越弱。

2）生态系统的自动调节能力是有限度的

生态系统的自动调节能力是有限度的，当外来干扰超出了这个限度，生态系统就会遭到严重破坏，生态平衡严重失调，甚至失去恢复原来正常状况的基本条件，出现恶性循环，导致原有生态系统的崩溃或变性。

3）生态系统稳定性与生态平衡的区别 

 生态系统的稳定性是指生态系统的一种能力或特性。与生态系统稳定性密切相关的概念是生态平衡。生态平衡是指生态系统处于成熟期的相对稳定状态，在这种状态下，系统中能量和物质的输入和输出接近于相等，即系统中的生产过程与消费和分解过程处于平衡状态。因此，这时生态系统的外貌、结构、动植物组成等都保持着相对稳定的状态。当生态系统受到外来干扰时，这种平衡状态就会被打破，但只要这种干扰没有超过一定限度，生态系统就能通过自动调节恢复平衡。

4）研究生态系统调节能力的意义

研究生态系统调节能力，能为人类制定环境标准和对环境实行科学管理提供依据。

保护生态平衡，并不只是维护生态系统的原始稳定状态。人类还可以在遵循生态平衡规律的前提下，合理利用自然资源，控制和消除环境污染，并积极主动地改造自然环境，从而使生态系统朝着最有益于人类的方向发展！

第二章  生物多样性及保护

一、生物的多样性

1、认识生物的多样性

  1）生物多样性的概念：地球上所有的生物，他们所用拥有的全部基因以及各种生态系统构成了生态系统的多样性

                                    世界已知的种类很多 

                生物种类的多样性   我国已知的种类很多 

 2）生物多样性  基因的多样性      种间生物基因多样性

          （遗传多样性）      种内生物基因的多样性

                生态系统的多样性   成因：地形复杂、气候多样

            类型：森林、草原、荒漠、湿地、海洋等

 3）三者之间的关系：生物种类的多样性实质上就是基因的多样性。每种具有独特基因库的生物生态系统中的其他生物是相联系的。生物数量的减少，将导致基因资源损失，并且必然影响它所在的生态系统。生态系统发生剧烈变化。将会加速生物种类多样性和基因多样性的丧失。

2、生物多样性的价值

       直接使用价值：提供食物、纤维、药物、染料、建材及工业原料等

价值   间接使用价值：生态功能--在自然界中维持物质循环、能量流动以及净化环境、涵养水源、调节气候、改良土壤等

潜在使用价值：尚未被人们发现，短时间不为人们所利用的价值

二、生物多样性的保护

                       全世界17世纪以来鸟类和哺乳类灭绝的速度惊人

1、生物多样性面临威胁  我国特有的部分珍惜动植物濒临灭绝的边缘

                               生物栖息地的破还（最终要的原因）

                               不合理的开发利用（人类的偷猎和捕杀野生动物）

2、生物多样性面临的威胁的原因  环境污染

                               外来物种入侵

                            建立自然保护区  意义： 天然实验室、是天然的基因库

                         活的自然博物馆

                  实例：长白山自然保护区、青海湖鸟岛自然保护区

3、生物多样性的保护   将某些濒危物种迁出原地，移入新园、馆等进行特殊的保护和管理

                      建立濒危物种的种质库

                      颁布和完善法律和法规

4、保护对策：就地保护、迁地保护、以及加强教育和法制管理等

第七单元   生物技术

第一章  生活中的生物技术

一、发酵技术

1、乳酸发酵

 1）概念：利用乳酸菌对某些食品原料进行发酵制作食品的一种技术。例如，酸奶利用乳酸菌制成的一种乳酸饮品。

 2）原理：乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下会大量繁殖，将牛奶中的乳糖等分解或转化为乳酸从而使牛奶呈现酸味。

 3）应用：制作酸泡菜、酸黄瓜、奶酪等食品及饮料

2、酒精发酵

 1）概念：酵母菌的发酵作用

 2）原理：乳酸菌在适宜的温度和无氧条件下会大量繁殖，将谷物中的糖类转化成酒精。

 3）应用：酿制白酒、黄酒、米酒、葡萄酒和啤酒等

3、发酵技术的应用

二、食品贮存

1、食品贮存的原理

 1）食品的原因：微生物的大量繁殖；食品本身呼吸作用对有机物的消耗

 2）食品贮存的原理：杀死或抑制微生物的繁殖（控制环境温度、调节食品自身的含水量）；降低果树的呼吸作用（适当控制氧气和二氧化碳的浓度）

2、食品贮存的方法

 1）古代：腌制、糖渍、干制、酒泡等

 2）现代：罐藏、脱水、冷冻、真空包装、添加防腐剂等

第二章  现代生物技术

一、基因工程

1、基因工程的原理

 DNA中含有指导生物体生命活动的遗传信息，每个DNA分子包含着成百上千个基因，基因控制着生物性状的表达。

研究证明，遗传密码在动物、植物、微生物之间是通用的。

2、转基因生物：基因工程是在分子水平上进行的遗传操作。按照预先设计好的蓝图，把一种生物的基因分离出来，在体外巧妙地进行拼接组合，然后转入另一种生物的体内，从而改造其遗传性状，最终获得我们所需要的新品种。这种含有非自身基因的生物称为转基因生物。

3、基因工程的应用

 1）定向地改良作物和家畜品种，如提高作物的抗病虫害能力--抗虫棉、转基因大豆等

 2）生产某些药物，如胰岛素、生长激素和干扰素等

二、克隆技术

1、克隆技术及应用

  1）克隆即是无性繁殖，克隆技术，是由同一个祖先细胞繁殖而形成的纯细胞系，该细胞系中每个细胞的基因彼此相同。

  2）应用：（1）培育优良畜种和生产实验动物；

　　      （2）生产转基因动物；

　　      （3）生产人胚胎干细胞用于细胞和组织替代疗法；

　　      （4）复制濒危的动物物种，保存和传播动物物种下载本文