第1章生物的發(fā)育

1、第一章第一章 生物的發(fā)育生物的發(fā)育一、生命的起源和進化一、生命的起源和進化二、生物發(fā)育的基本原理二、生物發(fā)育的基本原理三、不同環(huán)境的生物發(fā)育（重點）三、不同環(huán)境的生物發(fā)育（重點）隕石的年齡地球起源地球起源古生代中生代新生代早期中期晚期地殼、地幔、地核的構(gòu)成。古生物化石提古生物化石提供的生命起源供的生命起源時間信息時間信息 生命是怎樣在地球上起源的？古今假說紛云。最有影響、最具說服力的是前蘇聯(lián)化學家提出的異養(yǎng)假說:小分子合成化學過程大分子經(jīng)億萬次聚合成經(jīng)過緩慢光合作用還原性大氣還原性大氣（二）生命的進化（二）生命的進化古生物化石記載生物進化的歷程生物圈的演變特征生物圈的演變特征（二）生命的進化（

2、二）生命的進化動物動物植物植物細菌細菌從海洋從海洋走向陸地走向陸地0.01%109108107大氣和大洋的CO2全部沉積物的CO23.01086.0108O2O20.1%1%10%100%0.01%0.1%1%10%100% CO2O2生物圈經(jīng)歷了幾次重大生物變革生物圈經(jīng)歷了幾次重大生物變革Fairbridge從有機地球化學角度總結(jié)了特別有意義的生物變革：380038003000Ma3000Ma前前 最初的生命出現(xiàn)；最初的生命出現(xiàn)；3000Ma3000Ma前前 自養(yǎng)生物出現(xiàn)自養(yǎng)生物出現(xiàn)，光合作用成為全球現(xiàn)象；2000Ma前 真核生物出現(xiàn)，從無性到有性生殖;1000Ma前 最早的動物出現(xiàn)，造成動

3、植物的分化;600Ma600Ma前前 海生動物繁盛，形成最初海生動物繁盛，形成最初的碳酸鹽介殼的碳酸鹽介殼; ;400Ma前 陸生高等植物出現(xiàn)，形成300Ma300Ma前第一次全球大成煤期前第一次全球大成煤期; ;100Ma100Ma前前 遠洋有孔蟲和顆石藻發(fā)育遠洋有孔蟲和顆石藻發(fā)育和繁盛，使碳酸鹽沉積移向深海和繁盛，使碳酸鹽沉積移向深海; ;23Ma前 人類起源.（三）地史時期的生物（三）地史時期的生物1、浮游植物浮游植物：有機質(zhì)第一位來源。地史上有四個高產(chǎn)期。 a. 前寒武紀晚期-早泥盆世 b. 晚侏羅世-白堊紀 c. 晚古新世-始新世 d. 中新世達到高峰2、細菌細菌：是有機質(zhì)第二來源，

4、僅次于浮游植物。3、浮游動物浮游動物：以浮游植物為食物，一般緊接浮游植物高產(chǎn)期后出現(xiàn)高產(chǎn)期。 以浮游動物也是有機質(zhì)重要來源，而高等動物對有機質(zhì)的貢獻非常有限。4、高等植物高等植物：是與細菌相當，僅次于浮游植物的一類重要有機質(zhì)來源。 a. 志留紀：出現(xiàn)高等植物，中泥盆世：爆炸性發(fā)展。 b. 晚石炭世：以蕨類植物為主的陸生植物群達到高峰，第一大成煤期。 c. 晚二疊世-早白堊世：為“裸子植物時代”，很快進入“被子植物時代”。種群某種生物所有個體的總和；群落生活在一定區(qū)域內(nèi)的所有生物種群。生態(tài)系統(tǒng)群落環(huán)境 特定的群落組成、能量結(jié)構(gòu)、食物關(guān)系、物質(zhì)循環(huán)。生態(tài)系統(tǒng)的一般組成：生產(chǎn)者：自養(yǎng)生物，主要為行光

5、合作用能從無機物制造食物的綠色植物消費者：異養(yǎng)生物，以其它生物或有機質(zhì)為食的動物分解者：異養(yǎng)生物，以分解死亡有機質(zhì)供自身發(fā)育和供生產(chǎn)者再利用的 細菌和真菌。 以上三者組成生態(tài)系統(tǒng)中的群落。參加生態(tài)循環(huán)的無機物質(zhì)；聯(lián)結(jié)生物和非生物的有機物；氣候環(huán)境因素。二、生物發(fā)育的基本原理二、生物發(fā)育的基本原理（一）生物與環(huán)境整體性原理（一）生物與環(huán)境整體性原理二、生物發(fā)育的基本原理二、生物發(fā)育的基本原理（一）生物與環(huán)境整體性原理（一）生物與環(huán)境整體性原理生物生物環(huán)境消費者生產(chǎn)者環(huán)境分解者消費者生產(chǎn)者環(huán)境分解者整體性原理含義整體性原理含義彼此之間不是互不相干，而是有規(guī)律共彼此之間不是互不相干，而是有規(guī)律共處，

6、互相關(guān)聯(lián)而依存、相統(tǒng)一成整體。處，互相關(guān)聯(lián)而依存、相統(tǒng)一成整體。整體大于部分之和。整體大于部分之和。生態(tài)金字塔原理：生態(tài)金字塔原理： 生物的產(chǎn)量可用生產(chǎn)力概念定量表示。 1、生物在單位時間內(nèi)生成有機質(zhì)的總數(shù)量稱總生產(chǎn)力(量)。 2、除去自身消耗的有機質(zhì)儲藏量稱凈生產(chǎn)力。 3、生產(chǎn)者的凈生產(chǎn)力稱初級生產(chǎn)力。 4、次級消費者的凈生產(chǎn)力稱次級生產(chǎn)力。 5、最高級消費者的凈生產(chǎn)力稱終極生產(chǎn)力。20000千卡千卡4000千卡千卡400千卡千卡20 在供食關(guān)系上，生物是以鏈狀方式，依次取食的，這種鏈狀關(guān)系稱食物鏈。食物鏈分生食型和腐食型。多個食物鏈相互交叉組成食物網(wǎng)。 （三）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)地球化學循環(huán)原理

7、（三）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)地球化學循環(huán)原理生產(chǎn)者生產(chǎn)者分解者分解者消費者消費者熱能熱能熱能太陽太陽能量營養(yǎng)物質(zhì)儲存庫儲存庫 自然界元素按生物需要量分為三類： 基本元素：C、H、O、N，占原生質(zhì)的97%以上。 大量營養(yǎng)元素：Ca、Mg、P、S、K、Na等。 微量營養(yǎng)元素：Fe、Cu、Zn、B等。（三）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)地球化學循環(huán)原理（三）生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)地球化學循環(huán)原理 生物所需的各種元素，沿著特定途徑，從周圍環(huán)境到生物體、再從生物體回到環(huán)境中，這種循環(huán)稱為生物物質(zhì)的地球化學循環(huán)。每個循環(huán)由兩個庫組成：儲存庫：容積大而循環(huán)慢的非生物部分。交換庫：生物與環(huán)境間迅速交換的小而活躍的部分。根據(jù)儲存庫的性質(zhì)分為兩

8、大類型：流體型：儲存庫為大氣或水圈；沉積型：儲存庫為沉積地層。以沉積地層中天然可燃礦產(chǎn)為儲存庫的特殊循環(huán)是本學科最感興趣的生物地化循環(huán)。 一種生物在某個環(huán)境中生存和繁殖，必須得到各種基本物質(zhì)條件。這些基本物質(zhì)條件稱為環(huán)境因子或生態(tài)因子。 各種因子在生態(tài)系統(tǒng)中所起的作用大小不同。1、最小因子定律：植物的生長取決于最小的營養(yǎng)物的量。2、耐性定律：生物的生態(tài)因子都有其最大量和最小量，兩者之間的限度稱耐性限度。任何因子超出耐性限度（不足或過量），都會使該生物衰退或不能生存。（四）限制因子原理（四）限制因子原理對所有因子的耐性范圍都很廣的生物，分布廣泛廣適性生物。相反，耐性范圍狹窄的生物狹適性生物。 據(jù)

9、此生物分狹溫性和廣溫性、狹鹽性和廣鹽性、狹食性和廣食性等。三、不同環(huán)境的生物發(fā)育三、不同環(huán)境的生物發(fā)育 海洋海洋 海陸過渡海陸過渡 大陸三大環(huán)境大陸三大環(huán)境 遠洋深海半深海淺海濱海 三角洲河口灣港灣瀉湖堤礁湖泊河流沼澤 平原山地沙漠冰川極地 生物生活環(huán)境按地理劃分：海洋環(huán)境的主要特征：1、基質(zhì)特征：水熱容量大，吸收熱多；導熱性小，散熱慢，水溫穩(wěn)定。水中含氧量比大氣低，透光性也比大氣差，清水透光層約200m。2、空間巨大：為陸地和淡水生物生活空間的300倍。3、水體連片，組成連續(xù)循環(huán)：風引起的環(huán)流、溫度和鹽度差引起的環(huán)流。4、波浪和潮汐作用強烈：造成海水垂向混合；同時也造成沿岸富營養(yǎng)帶。5、強烈

10、分帶性明顯： 在水平方向上分：濱海帶；淺海帶；半深海帶；深海遠洋帶。 在垂直方向上分：強光帶(200m)。6、海洋生態(tài)的限制因子： 營養(yǎng)物質(zhì)是海洋生態(tài)的一個主要限制因子。某些生物必須的營養(yǎng)物質(zhì)，如氮（硝酸鹽)、磷（磷酸鹽）和鐵等在海水中含量很低，以ppb（十億分之一）計算。 光亮度是控制生物在垂向上發(fā)育的主要限制因子。（陽光是海洋生態(tài)的生產(chǎn)者行光合作用所必需的） 溫度和鹽度也是兩個重要的限制因子。（溫躍層和鹽躍層的存在，阻礙了富營養(yǎng)物質(zhì)的深層水上升到表層，限制了浮游生物的繁殖。）海洋環(huán)境發(fā)育的生物群落特征：1、群落結(jié)構(gòu)： 主要生產(chǎn)者浮游植物硅藻、甲藻、顆石藻、紅藻等各種藻類。 初級消費者浮游動

11、物有孔蟲、放射蟲、橈足蟲等。 次級消費者自游動物、底棲動物、大型魚類等。 分解者細菌對營養(yǎng)物質(zhì)再生產(chǎn)作用小，對沉積物有機質(zhì)改造作用較大。2、能流和食物鏈： 海洋浮游植物體小、質(zhì)柔、易攝食，使海洋的初級消費者(浮游動物) 比陸地初級消費者(食素動物)多得多，成為優(yōu)勢種群之一。3、狹區(qū)現(xiàn)象： 海水的含鹽度穩(wěn)定，使大多數(shù)生物屬狹鹽性。4、生物分布： 浮游植物受光合作用影響，所以，在垂向上生物分布分帶性很強。 強光帶的生物量是無光帶的1000倍。生物在各海域的發(fā)育分布狀況受營養(yǎng)物質(zhì)控制，可分4種發(fā)育區(qū)：1、： 美洲、非洲大陸的西海岸，由于信風和地球自轉(zhuǎn)偏向力使表層海水吹離岸區(qū)，使富含營養(yǎng)物質(zhì)的深層海水

12、不斷上涌，形成海洋上涌流，是生物最高產(chǎn)區(qū)。 ，接受河流帶來的大量營養(yǎng)物質(zhì)，包括無機鹽類（磷酸鹽、硝酸鹽等）和有機碎屑，亦造成生物的特高產(chǎn)區(qū)。2、：主要是大陸架的。熱帶、亞熱帶濱岸發(fā)育生產(chǎn)力極 高的紅樹林和珊瑚礁。它對石油的生成和儲藏有重要意義。3、：南極、北極大陸及沿赤道的海域，由于海流和風使水混合，產(chǎn) 量中等。4、：遠離大陸的，在緯度1040之間深海區(qū)，缺乏營養(yǎng)物質(zhì)來源。溫躍層、鹽躍層的存在又使深層含營養(yǎng)物的水不易升到表層，生物極少。海陸過渡環(huán)境的基本特征（河口灣、三角洲、港灣、瀉湖、堤礁等）1、物理化學條件變異性大；2、環(huán)境空間較小、較淺；3、不連續(xù)分布：形態(tài)多呈半封閉型；4、潮汐、河流、

13、波浪作用強；5、分帶性明顯：兩極生態(tài)系統(tǒng)、溫帶海岸生態(tài)系統(tǒng)、 熱帶海岸生態(tài)系統(tǒng)、理化條件劇變的生態(tài)系統(tǒng)；6、營養(yǎng)物質(zhì)豐富；7、生態(tài)限制因子：含鹽度、溫度、陽光（透明度）。過渡環(huán)境的生物群落特征1、群落結(jié)構(gòu)：多樣性。大型植物、小型底棲植物、浮游植物 都十分發(fā)育。2、食物鏈：生食型與腐食型并重。浮游植物浮游動物為生 食型。大型植物系統(tǒng)以腐食為主。3、耐性限度：多數(shù)發(fā)育廣鹽性和廣溫性生物，少數(shù)狹鹽度和 淡水生物。4、生物生產(chǎn)力：河口灣和熱帶雨林、紅樹林、珊瑚礁生產(chǎn)力 相似，都是天然的富有生產(chǎn)能力的生態(tài)系統(tǒng)。 河口灣比海洋和淡水流域都有較強的生產(chǎn)力。湖泊環(huán)境的基本特征1、基質(zhì)理化條件：湖泊大多為淡水，

14、也有微咸、半咸和咸水。各湖及 一個湖不同發(fā)展期含鹽度變化大。但同期同一湖泊鹽度大體均一。2、空間比海洋小得多：現(xiàn)今世界湖泊總面積為250余萬平方公里(包括里 海)，僅占地球面積約0.5%，為海洋面積0.7%。3、湖泊水體較淺：很少超過100m深，存在時期一般比海洋短。4、湖泊被陸地高度分割：特別是不同水系的湖泊，完全隔離，這就造 成湖泊理化條件差異性比海洋大得多。5、河流波浪作用較強，無潮汐作用。河流將礦物質(zhì)和營養(yǎng)物帶入湖盆6、分帶性：沿岸帶、湖沼帶、深底帶。7、限制因子：營養(yǎng)性是湖泊主要限制因子。按營養(yǎng)水平，湖泊分富營 養(yǎng)型，營養(yǎng)型，貧營養(yǎng)型。一般來說，隨著湖泊的形成、發(fā)展、萎 縮，常經(jīng)歷一

15、個從貧營養(yǎng)型富營養(yǎng)型沼澤化的過程。湖泊環(huán)境生物發(fā)育特征1、群落結(jié)構(gòu)：以淡水環(huán)境為主的現(xiàn)代湖泊，藻類是最重要的生產(chǎn)者， 水生種子植物第二。在動物消費者中，主要是浮游動物、軟體動物 、水生昆蟲、甲殼動物和魚類。還原者細菌和真菌起重要作用。2、食物鏈：生食型與腐食型并重，細菌對沉積物中有機質(zhì)改造作用較 強。3、耐性限度：湖泊環(huán)境的不穩(wěn)定性和分割性，造成生物種屬單調(diào)，狹 區(qū)現(xiàn)象明顯。4、生物分布：貧營養(yǎng)湖生物產(chǎn)率很低，營養(yǎng)湖中等，富營養(yǎng)湖具有高 和特高產(chǎn)率。5、氣候?qū)喘h(huán)境的影響相對于陸地較小。沼澤環(huán)境的基本特征：1、基質(zhì)特征：包括低洼處水體、土壤和上部的大氣。大氣的溫度變化 大、含氧多、透光性好；

16、常年或季節(jié)性積水、地下水位淺是基本環(huán) 境特點。2、環(huán)境空間小，積水淺，主要生長葉莖出露水的底生挺水植物，是 沼澤環(huán)境又一基本特征。3、被陸地高度分割：散布在從寒溫帶到熱帶，從海濱到內(nèi)陸洼地。4、水體基本停滯、大氣環(huán)流對其有影響。5、類型眾多，內(nèi)部分帶性不明顯：內(nèi)陸沼澤和近海沼澤；平地沼澤和 高地沼澤；等等。6、營養(yǎng)物質(zhì)一般豐富。7、環(huán)境限制因子：水和濕度是基本的限制因子。溫度和鹽堿度是重要 的限制因子。沼澤環(huán)境的生物群落特征：1、群落結(jié)構(gòu)：生產(chǎn)者以水生高等植物為主，草本植物和木本植 物。初級消費者所占比例較其它環(huán)境小。2、食物鏈：主要食物鏈為腐食型。熱帶亞熱帶細菌分解強，溫寒 帶分解緩慢，大量

17、堆積植物殘體形成泥炭層。3、耐性限度：氣溫和濕度決定植物群落和種屬，鹽堿度和地下水 位也有影響4、生物生產(chǎn)力：穩(wěn)定適宜的環(huán)境條件，使綠色植物在沼澤長期繁 茂，生物產(chǎn)率很高。陸地環(huán)境的基本特征：1、基質(zhì)性質(zhì)：對陸生環(huán)境，基質(zhì)尤為重要。 土壤是各種營養(yǎng)物質(zhì)的來源，是高度發(fā)展的生態(tài)亞系統(tǒng)的分類根據(jù)。 大氣是另一基質(zhì)，其溫度、濕度變化大、相對密度小、透光度好、 含氧和二氧化碳充分。受氣候調(diào)節(jié)最為明顯。2、環(huán)境空間僅次于海洋。3、雖然世界陸地不連片，但全球大氣迅速循環(huán)，大氣成分含量恒定。4、分帶性明顯：陸生環(huán)境依據(jù)氣候和土壤這兩大基質(zhì)劃分多亞系統(tǒng)。5、主要環(huán)境限制因子：氣候（水分、溫度、光照）和土壤的營

18、養(yǎng)程度 是陸地環(huán)境兩組最重要的限制因子，決定了陸生群落的性質(zhì)和生產(chǎn) 力。陸地環(huán)境發(fā)育的生物群落特征：1、群落結(jié)構(gòu)：陸地和水生生態(tài)系統(tǒng)最明顯的區(qū)別生產(chǎn)者綠色植 物的類型和大小。陸地生產(chǎn)者通常是高等植物，其數(shù)目少，個體 大。生物圈有兩個極端生態(tài)系統(tǒng)（生物茂密的森林和生物稀少的 沙漠）都在其中。2、食物鏈：陸地環(huán)境，特別是森林，腐食型食物鏈占絕對優(yōu)勢。3、耐性限度：陸地環(huán)境因子的極大差異決定了生物群落的多樣 性。熱帶雨林、高原、極地、平原、高山，等。4、生物生產(chǎn)力：生物生產(chǎn)力的極大差異在陸地環(huán)境中表現(xiàn)最充分。 森林是地球上生物生產(chǎn)力最高的生態(tài)系統(tǒng)，是生物圈的重要能量 基地。四、結(jié)四、結(jié) 論論 1、地球年齡46億年，生命起源于38億年前。2、異養(yǎng)假說認為：最初生命是在還原性大氣條件下的原始海洋中形成的。前生命有機物團聚體