生物(Organism),是指具有生命功能的生命体,也是一个物体的集合。而个体生物指的是生物体,与非生物相对。 其元素包括:在
自然条件下,通过
化学反应生成的具有生存能力和繁殖能力的有生命的物体以及由它(或它们)通过繁殖产生的有生命的后代,能对外界的刺激做出相应反应,能与外界的环境相互依赖、相互促进。并且,能够排出体内无用的物质,具有
遗传与变异的特性等。
起源综述
生物最重要和基本的特征在于生物会进行新陈代谢及遗传两点,前者说明所有生物一定会具备
合成代谢以及
分解代谢(两个是完全相反的两个生理
反应过程),并且可以将遗传物质复制,通过自我
分裂生殖(
无性生殖)或
有性生殖,交由下一代繁殖下去以避免灭绝,这是类生命现象的基础。
在生物学和
生态学中, 地球上约有870万种物种(±130万),其中650万种物种在陆地上,220万种生活在水中。多种多样的生物不仅维持了自然界的
持续发展,而且是人类赖以生存和发展的
基本条件。但是现存的动物急剧减少,只有原来地球上的动物的十分之一。
人类及其他生物共同居住在生物圈这个美丽家园中。生物圈包括大气圈的底部,
水圈的大部分和
岩石圈的表面。
生物圈是最大的生态系统,生态系统包括
森林生态系统,
淡水生态系统,
湿地生态系统,
海洋生态系统,
城市生态系统,
农田生态系统等。
生长发育
生物的
个体发育是指
受精卵经过细胞分裂(
有丝分裂)、
组织分化和器官形成,直到发育成性
成熟个体的过程。
被子植物:凡是
胚珠有
子房壁包被着,种子有果皮包被着的植物,就叫
做被子植物。
胚后发育:是指幼体从
卵膜内孵化出来或从母体生出来并发育成为
性成熟的个体。
变态发育:幼体和成体差别很大,而且形态的改变又是集中在短时间内完成的,这种胚后发育叫做变态发育。昆虫又分为
完全变态发育(如
蝴蝶)和
不完全变态发育(如蝗虫)。
生物分类
总论
分类等级包括域(总界)、界、门、纲、目、科、属、种。在每一级里,都可插入一个亚级。
种是最小的生物单位。生物的相同科、目越多,共同点也越多。
域是
生物分类法中最高的类别。作为比界高的
分类系统,称作“域”(Domain)或者“总界”(Superkingdom)。这三域分别命名为
细菌域(Bacteria)﹑
古菌域(Archaea)和
真核域(Eukarya)。
详细分类
域、界、门、
亚门、总纲、纲、
亚纲、
总目、目、亚目、总科、科、
亚科、总属、属、亚属、总种、种、亚种。
生物由
非细胞生物、
原核生物及
真核生物组成,包括
病毒、细菌、
真菌、植物、动物等,生物的最基本特征是新陈代谢。
五界分类
基本特征
综述
1、生物具有新陈代谢现象(包括生活需要营养,能进行呼吸,能排出废物);
2、生物具有应激性(如
生物能对各种刺激作出有规律的反应);
3、生物能够生长发育;
4、成熟的生物个体能够繁殖后代;
5、生物具有遗传和变异的现象(如后代与
亲代之间表现出既相似又有差异的特征);
7、生物能够对所生活的环境表现出一定的适应性并影响环境;等等。
应激性
应激性是生物的基本特征之一,体现于生物能对外界刺激作出反应,而反射则是应激性的一种高级形式,两者主要区别在于是否有
神经系统参与。病毒无
细胞结构,不能独立生活(活细胞
内寄生),没有
酶系统、
供能系统,没有合成
新物质所需原料等。可以说,病毒无应激性可言。应激性主要表现为趋向有利刺激,躲避有害刺激。应激性一般在短时间内完成。
生长繁殖
病毒之所以属于生物,由于它具有生长、繁殖和发育的特征(不能独立完成,需要依赖寄主细胞。)。
遗传变异
遗传是物种稳定的基础,
可遗传变异产生了进化的原材料。
适者生存
适应环境的如:
枯叶蝶伪装成枯叶的样子,躲避天敌;
草履虫的趋利避害;长期生活在地下的鼹鼠视力退化;
食蚁兽的舌头又细又长(视力的退化、舌头的变长不能用
拉马克的用进废退,
获得性遗传解释);鲸的祖先长时间在海边生存,从而进化出鳍。
改变环境的如人类对
自然资源的开发、利用;
分解者将动、植物尸体分解后把一些物质返回到自然界中。
基本结构
综述
除病毒外,细胞是生物体结构和功能的基本单位。
细胞是生命
系统结构层次的基石,离开细胞,就没有神奇的生命乐章,更没有地球上那瑰丽的生命画卷。
从生物圈到细胞,生命系统层层相依,又有各自特定的组成、结构和功能。
细胞分类
按细胞核有无
核膜包被可将细胞分为两类,
原核细胞与
真核细胞。由原核细胞构成的生物称为原核生物,由真核细胞构成的生物称为真核生物。
原核细胞:是没有以核膜为边界的成形细胞核的细胞。其细胞核为
拟核或质粒,其DNA不与蛋白质结合,在细胞里盘曲折叠。仅含有
核糖体。一般以
裂殖方式增殖。主要有:细菌、
蓝藻类、
放线菌、
支原体和
衣原体等。
真核细胞:有成形
细胞核的细胞。其
染色体数在一个以上,能进行
有丝分裂。还能进行
原生质流动和
变形运动。而光合作用和呼吸作用则分别由
叶绿体和线粒体进行。主要有:动物、大部分植物、
原生生物、真菌等。
古细菌:有时也称为“第三类生物”,原来曾归入原核生物的细菌域,现今已经分出。往往生存在其它两域生物无法生存的
极端环境中。具有
原核生物的某些特征,如无核膜及
内膜系统;也有
真核生物的特征,如以
甲硫氨酸起始蛋白质的合成、核糖体对
氯霉素不敏感、
RNA聚合酶和
真核细胞的相似、
DNA具有
内含子并结合
组蛋白;此外还具有既不同于
原核细胞也不同于真核细胞的特征。
细胞结构
无论是
动物细胞,还是
植物细胞,他们都有
细胞膜、
细胞核、
细胞质这三种结构。
【细胞的边界保卫- 细胞膜】
细胞作为一个基本的生命系统,它的边界就是细胞膜。
真核细胞与原核细胞均含有核糖体。原核细胞仅含有一种细胞器,而真核细胞则含有其他细胞器,如:
内质网、
高尔基体(在动物细胞中与
细胞分泌物有关,在植物细胞中主要与
细胞壁形成有关)、
线粒体、
叶绿体、
溶酶体、
质体(叶绿体属于质体中的
有色体,还包括
白色体)、
微体、
液泡、
细胞骨架(
微管、
微丝、肌动蛋白丝)及
中心体(只存在于低级植物细胞和动物细胞中,与细胞的
有丝分裂有关)。
【细胞的调控中心- 细胞核】
细胞核是遗传
信息库,是细胞新陈代谢和遗传的
控制中心。真核细胞具有成形的细胞核。
原核细胞没有成形的细胞核,一般为裸露的
DNA分子,叫拟核或质粒。
微观结构
显微结构:指在
光学显微镜下就能看到的结构。例如
细胞膜、
细胞核、
细胞质、
叶绿体(简略结构)、
线粒体(简略结构)、
液泡、
细胞壁。
超微结构:指在
电子显微镜下看到的细胞结构。例如
叶绿体、
内质网、
高尔基复合体、
溶酶体、
核糖体、
中心体、
过氧化物酶体等细胞器和细胞核的具体结构及各种
生物膜。它们有共同的起源,功能上相互联系,并可彼此转化。
基础条件
物质基础
(1)化合物主要为
蛋白质与
核酸,其中蛋白质是
生命活动的主要承担者,核酸是
遗传信息的
携带者(
朊病毒的
遗传物质是蛋白质),它们都是生命活动中重要的高分子物质。
(2)元素分为
大量元素和
微量元素,其中大量元素有C、H、O、N、P、S、K、
Ca、
Mg等,它们在生命活动中有很大作用;微量元素有
Fe、
Mn、
Zn、
Cu、B、
Mo等,具有量小作用大的特点。
结构基础
除了
病毒外,都由细胞构成(病毒则需要依赖
活细胞才能进行生命活动)。
生命起源
综述
生命起源是当代的重大科学课题,然而又是了解甚少的最基本的生物学问题。
历史上曾经有过种种假说:如“神创说”(认为:生命是由上帝或神创造的)、“
自然发生说”(认为:生命,犹其是简单生命是由
无生命物质自然发生的)等。这些假说多出于臆测,已被人们所否定。
从以前召开的国际生命起源学术会议提出的研究论文看,当代关于生命起源的假说可归结为两大类:一是“
化学进化论”(
化学进化论主张:生命起源于
原始地球条件下从无机到有机,由简单到复杂的一系列化学进化过程。);二是“
宇宙胚种说”(宇宙胚种说认为,地球上最初的生命是来自地球以外的
宇宙空间,只是后来才在地球上发展了起来。)。
研究生命起源的意义
研究生命起源是要弄清几十亿年生命诞生的历史,然而其意义远不止追根溯源,还在于可以了解生命与环境,整体与部分、
结构与功能、微观与宏观、
个体发育与系统发育以主物质和能量与信息之间的
辩证关系,可以进一步阐明
遗传变异,生长分化、复制繁殖、新陈代谢、运动感应和调节控制等生命活动的机制,从而认识和阐明生命的本质,以实现人类控制和改造生命的目标。
化学进化论
核酸和
蛋白质等
生物分子是生命的物质基础,生命的起源关键就在于这些生命物质的起源。即在没有生命的
原始地球上,由于自然的原因,非生命物质通过化学作用,产生出多种有机物和生物分子。因此,生命起源问题首先是原始有机物的起源与早期演化。化学进化的作用是造就一类化学材料,这些化学材料构成
氨基酸,糖等通用的“
结构单元”,核酸和蛋白质等生命物质就来自这结“结构单元”的组合。
1922年,生物化学家
奥巴林第一个提出了一种可以验证的假说,认为原始地球上的某些
无机物,在来自闪电,
太阳光的能量的作用下,变成了第一批
有机分子。
时隔31年之后,美国化学家米勒进行实验证了奥巴林的这一假说。他模拟原始地球上的
大气成分,用氢、
甲烷、氨和
水蒸气等,通过加热和
火花放电,合成了有机分子氨基酸。继米勒之后,许多通过模拟
原始地球条件的实验,又合成出了其他组成生命体的重要的生物分子,如
嘌呤、嘧定、
核糖、
脱氧核糖、
核苷、
核苷酸、脂肪酸、
卟啉和
脂质等。
1965年和1981年,我国又在世界上首次
人工合成胰岛素和
酵母丙氨酸转移核糖核酸。
蛋白质和核酸的形成是由无生命到有生命的转折点。上述两种生物分子的人工合成成功,开始了通过人工合成生命物质去研究生命起源的新时代。一般说来,生命的化学进化过程包括四个阶段:从无机
小分子生成
有机小分子;从有机小分子形成有机
大分子;从有机大分子组成能自我维持稳定和发展的
多分子体系;从多分子体系演变为
原始生命。
宇宙胚种说
人们已经提出了许多关于宇宙胚种说的假说。如在1993年7月的第十次生命起源国际会议上,有人提出:“造成化学反应并导致生命产生的有机物,毫无疑问是与地球碰撞的彗星带来的”;还有人推断,是同地球碰撞的其中一颗彗星带着一个“生命的胚胎”,穿过宇宙,将其留在了刚刚诞生的地球之上,从而有了地球生命。
一位空间
物理学家和一位天体物理学家也把地球生命的起源解释为:地球生命之源可能来自于40亿年前坠入海洋的一颗或数颗
彗星,他们也认为是彗星提供了地球生命诞生需要的原材料(他们将之谓“类生命生物”)。尽管有科学家对此类假说持强烈的
反对意见(他们认为:“彗星是带来了某些物质,但它们不是决定性的,生命所必需的物质在地球上已经存在 ”)。
尽管诸如此类的观点仍是一些尚需进一步证明的问题,但通过对陨石、彗星、
星际尘云以及其他行星上的
有机分子的探索与研究。了解那些有机分子形成与发展的规律,并将其与地球上的有机分子进行比较,都将为地球上生命起源的研究提供更多的资料。
遗传变异
遗传,是指生物的亲代与子代之间,在形态、结构和功能上常常相似的现象。
细胞核遗传
细胞质遗传
由
细胞质(
线粒体和
叶绿体)中的遗传物质控制的遗传现象。(细胞核遗传遵循孟德尔的
遗传定律,
细胞质遗传不遵循。两者的遗传物质都是
DNA。)
变异
是指生物的亲代与子代之间,子代的不同个体之间,总是或多或少的存在着差异的现象。(遗传是相对的,变异是绝对的,遗传和变异在生物的进化中同等重要。)
性状:生物体在形态、结构、生理等方面所具有的
区别性特征。
DNA的复制:是指以亲代
DNA分子为模板来合成子代DNA的过程。
半保留复制:指DNA 的复制过程中,
子代DNA分子都保留了原来DNA分子中的一条链。
基因:是控制生物性状的遗传物质的功能单位和
结构单位,是有
遗传效应的DNA片段。基因在染色体上呈线性排列,每个基因中可以含有成百上千个
脱氧核苷酸。
遗传信息:基因的脱氧核苷酸排列顺序就代表遗传信息。
转录:指在细胞核中,以DNA的一条链为模板,按照
碱基互补配对原则,合成
RNA的过程。
翻译:指在细胞质中的
核糖体上,以
信使RNA为模板,以
转运RNA为
运载工具,按照碱基互补配对原则,合成具有一定氨基酸顺序的蛋白质的过程。
中心法则:遗传信息从DNA传递给RNA,再从RNA传递给蛋白质的转录和翻译过程,以及遗传信息从DNA传递给DNA的复制过程。后来发现,某些病毒中RNA同样可以反过来决定DNA,为
逆转录。是对“中心法则”的补充和完善。
密码子:信使RNA上决定一个氨基酸的三个相邻的
碱基,叫做密码子。
相对性状:同种生物同一性状的不同表现类型,叫做相对性状。
显性性状:在遗传学上,把杂种F1中显现出来的那个亲本性状叫做显性性状。
隐性性状:在遗传学上,把杂种F1中未显现出来的那个亲本性状叫做隐性性状。
性状分离:在
杂种后代中显现不同性状的现象,叫做性状分离。
等位基因:在一对
同源染色体的同一位置上的,控制着相对性状的基因,叫做等位基因。(如Dd)
等同基因:在一对同源染色体的同一位置上的,控制着相同性状的基因,叫做等同基因。(如DD或dd)
纯合体:由含有相同基因的
配子结合成的
合子发育而成的个体。
纯合体自交后代不发生性状分离。
杂合体:由含有不同基因的配子结合成的合子发育而成的个体。
杂合体自交后代要发生性状分离。
测交:让杂种子一代与隐性类型相交,用来测定F1的基因型。
分离定律
在进行
减数分裂的时候,等位基因随着同源染色体的分开而分离,分别进入两个
配子中,独立地随着配子遗传给后代,这就是基因分离规律。
组合规律
在F1产生配子时,在等位基因分离的同时,
非同源染色体上的
非等位基因表现为自由组合,这一规律就叫基因的
自由组合规律。
性状分离:在杂种后代中,同时呈现出显性性状和隐性性状的现象。
染色体组型(也叫核型):指某一种生物体中全部染色体的数目、大小和
形态特征。
伴性遗传:性染色体上的基因,所控制的
遗传性状与性别相联系,这种
遗传方式叫做伴性遗传。
基因突变:它是指
基因结构的改变,包括DNA
碱基对的增添、缺失或改变。
诱发突变(
人工诱变):在人为条件下,利用物理的、化学的因素来处理生物,使它发生基因突变。
诱变育种:通过诱发突变,从中选育生物新品种的育种方法。
染色体变异:在自然因素或人为因素的影响下,染色体的结构和数目发生改变引起的变异,叫染色体变异。
染色体组:细胞中形态和功能上各不相同,但是都携带着控制一种生物生长发育、遗传变异的全部信息的一组非同源染色体。
起源和进化
古生物学:它是研究
地质历史时期生物的发生、发展、分类、演化、分布等规律的科学,它的研究对象是保存在地层中的古代生物的遗体、遗迹或遗物——化石。
胚胎学:它是研究动植物的胚胎形成和发育过程的科学。
比较解剖学:它是对各类
脊椎动物的器官和系统进行解剖和
比较研究的科学。
同源器官:它是指起源相同,结构和部位相似,而形态和功能不同的器官。
生存斗争:生物个体(同种或异种的)之间的相互斗争,以及生物与无机自然条件(如干旱,寒冷)之间的斗争,赖以维持个体生存并繁衍种族的
自然现象。
自然选择:在生存斗争中,适者生存,不适者淘汰的过程叫自然选择。
适应:生物与环境表现相适合的现象。
物质构成
元素
大量元素
构成细胞的
大量元素有C、H、O、N、P、S、k、
Ca、
Mg等,这些元素有些是细胞的组成物质,有些则是组成维持细胞正常生命活动所必需的物质。例如:C、H、O和N都是构成生命体物质的
必需元素,而它们均是构成蛋白质的必需元素。
化学成分
一切生命活动与细胞的
化学成分密切相关。(组成它们的元素、原子、分子不属于
生命系统。)
细胞的化学成分主要指构成细胞的各种化合物。这些化合物包括
无机物和
有机物。一般指含
碳氢的化合物及其衍生物就叫有机物(碳酸盐除外),如:淀粉、
氨基酸、氨基酸盐、
核酸等;无机物主要是水、
无机盐和气体单质。它们在活细胞中的含量从少到多的排序是:糖类和核酸(占1~1.5%)、无机盐(占1~1.6%)、脂质(占1~2%)、蛋白质(占7~10%)、 水(占85~90%)。
生理
活性物质:凡是对人或动物生理现象产生影响的活性物质,统称为
生理活性物质。例如神经
传递物质乙酰胆碱、
神经生长因子、多肽、多糖、多种活性酶、酶元等都是生理活性物质,
辅酶、辅机、等都是生理活性物质的组成部分。
分子
无机物
组成生物体的无机物包括水和无机盐。
水
无机盐
无机盐是维持生物体正常生命活动和
生理功能不可或缺的成分。其生理功能有:①细胞内某些复杂的化合物的重要组成部分;②参与并维持生物体的代谢活动;③维持生物体内的平衡(
渗透压平衡、
酸碱平衡、
离子平衡)。例如:兴奋的传递就需要
神经元上的内外钾、
钠离子浓度的改变产生
动作电位。
有机物
【糖类】
糖类是生物体主要的能源物质。
【核酸】
核酸是遗传信息的携带者。
脂质中的脂肪是主要储能物质。
【蛋白质】
蛋白质是生命活动的主要承担者。
【维生素】
维生素有许多种,可分为
水溶性维生素和
脂溶性维生素。
进化
“进化”一词来源于拉丁文evolution,原义为“展开”,一般用以指事物的逐渐变化、发展,由一种状态过渡到另一种状态。1762年,
瑞士学者邦尼特最先将此词应用于生物学中。
生物进化的
基本单位是种群而非个体。
古代人们在
栽培植物和驯养动物的生产实践中,积累了关于生物的形态、构造和生活习性的知识,注意到生物机体的变化以及
生物与环境的关系,逐步形成了朴素的生物进化思想。
古希腊的
亚里士多德通过对他那个时代有关动物的知识的系统整理,把540种动物按性状的异同分为有血的和无血的两大群,每群之下又分为若干类。他进一步提出生物等级即生物阶梯的观念,认为自然界所有生物形成一个连续的系列,即从植物一直到人逐渐变得完善起来的直线系列。中国战国时期汇集的《尔雅》一书记载了生物类型的变化;汉初的《
淮南子》一书,不仅对动植物作了初步分类,而且提出各类生物是由其原始类型发展而来的。
两面性
工业的影响
DDT最先是在1874年被分离出来,直到1939年才由瑞士
诺贝尔奖获得者化学家Paul Muller重新认识到其对昆虫是一种有效的
神经性毒剂。 DDT在
第二次世界大战中开始大量地以喷雾方式用于对抗
黄热病、
斑疹伤寒、
丝虫病等
虫媒传染病。
上个世纪60年代科学家们发现DDT在环境中非常难降解,并可在动物脂肪内蓄积,甚至在南极企鹅的血液中也检测出DDT,
鸟类体内含DDT会导致产软壳蛋而不能孵化,尤其是处于食物链顶极的食肉鸟如美国国鸟
白头海雕几乎因此而灭绝(
生物放大)。
1962年,美国科学家卡尔松在其著作《寂静的春天》中怀疑,DDT进入
食物链,是导致一些食肉和食鱼的鸟接近灭绝的主要原因。因此从70年代后DDT逐渐被世界各国明令禁止生产和使用。DDT还成为中国
环境保护事业的催生婆。
DDT会通过生物的富集作用在各
营养级种不断积累,最终作用于人本身。
像DDT这样的物质还有六氯
甲苯、灭蚊灵、
二恶英等12种有机物。它们于2001年被首批列入《
关于持久性有机污染物的斯德哥尔摩公约》。
化肥的使用对生产生活、自然环境的影响
外来入侵生物不仅直接给农、林、牧、渔等行业造成巨大的危害和经济损失,还会造成包括导致本地生物物种的灭绝、生物多样性和
遗传多样性减少等隐性损失,对社会、文化和人类健康也将构成威胁。
有史以来,在世界范围内,有害生物一方面长期危害人类的健康和生命,另一方面危害农业和
畜牧业的发展,给人类文明带来的灾难是十分沉重的。
生物科技
现代科学技术的发展使世界上出现了越来越多的转基因生物。任何事物都具有两面性,
转基因技术既可以造福人类又可以危害人类,
转基因生物存在着一定风险。一些科学家认为,转基因生物有可能对人类健康、
农业生物和环境生物构成极大的影响。
组织培养技术对食物资源的保质、保纯和反季节生产有着特殊作用。
随着
基因技术的兴起,
转基因食品也渐渐兴起。转基因技术的理论基础来源于
进化论衍生来的
分子生物学。
基因片段的来源可以是提取特定生物体
基因组中所需要的
目的基因,也可以是人工合成指定序列的基因片段。基因片段被转入特定生物中,与其本身的基因组进行重组,再从
重组体中进行数代的人工选育,从而获得具有特定的遗传性状个体。该技术可以使重组生物增加人们所期望的新性状,培育出新品种。
活动调节
应激性:任何生物体对外界的刺激都能发生一定的反应。趋向有利刺激,逃避不利刺激。
反射:人和动物在
中枢神经系统的参与下,对体内和外界环境的各种刺激所发生的
规律性的反应。
植物的
向性运动:指植物体受到单一方向的外界刺激而引起的
定向运动。
植物激素:植物体的一定部位产生的对植物体的新陈代谢、
生长发育等生命活动起调节作用的特殊微量化学
物质。
生长素的
两重性:指低浓度的生长素可以促进
植物生长,而高浓度的生长素则抑制植物生长,甚至杀死植物。(浓度的高、低是针对最适浓度而言)举例:根的向地生长与
顶端优势。
顶端优势:植物的
顶芽优先生长,而
侧芽生长受到抑制的现象。
体液调节:指某些化学物质(如激素,
二氧化碳)通过体液的传送,对人和动物的生理活动进行的调节。
动物激素:动物体的
内分泌腺产生的对动物的新陈代谢、生长发育等生命活动起调节作用的特殊微量化学物质。
反馈调节:指在
大脑皮层的影响下,
下丘脑通过垂体,调节和控制某些
内分泌腺中
激素的合成和分泌;而激素进入血液后,又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌。
协同作用:指不同激素对同一
生理效应都发挥作用,从而达到增强效应的结果。
拮抗作用:指不同的激素对某一生理效应发挥相反的作用。
内激素:是由
昆虫体内的
内分泌器官分泌的。它对昆虫的生长发育等生长发育等生命活动起着调节作用。
外激素(信息激素):一般是由昆虫体表的腺体分泌到体外的一类
挥发性的化学物质。在同种的个体间传递
化学信息,因此又叫信息激素。
新陈代谢
生物体与外界环境之间物质和能量的交换,以及生物体内物质和能量的转变过程,叫做新陈代谢。
同化作用(
合成代谢):在新陈代谢过程中,生物体把从外界环境中摄取的
营养物质转变成自身的组成物质,并储存能量,这叫做同化作用。
异化作用(分解代谢):生物体把组成自身的一部分物质加以分解,释放出其中的能量,并把代谢的最终产物排出体外,这叫做异化作用。
酶:酶是活细胞产生的一类具有
催化作用的有机物,绝大部分是蛋白质,少数是RNA。
【
水分代谢】:指植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。
渗透作用:
水分子(或其他溶剂分子)通过
半透膜的扩散,叫做渗透作用。
原生质层:包括细胞膜、
液泡膜和这两层膜之间的细胞质。
质壁分离:原生质层与细胞壁分离的现象,叫做质壁分离。
蒸腾作用:植物体内的水分,以水蒸气的形式通过叶的气孔散失到大气中的过程。
【
矿质代谢】:指植物对矿质元素的吸收、运输和利用的过程。
矿质元素:一般指除了C、H、O以外,主要由根系从土壤中吸收的元素。
【
光合作用】:光合作用是是绿色植物通过叶绿体,利用光能,把二氧化碳和水合成储存能量的有机物,并且释放出氧气的过程。
【
呼吸作用】:生物的呼吸作用(又叫
生物氧化)是生物体内的有机物在细胞中经过一系列的
氧化分解,最终生成二氧化碳或其它产物,并且释放出能量的总过程。
有氧呼吸:是
指细胞在氧气的参与下,通过酶的
催化作用,把糖类等有机物彻底氧化分解,产生出二氧化碳和水,同时释放出大量的能量的过程。有氧呼吸是高等动植物进行呼吸作用的主要形式。
C6H12O6 + 6
H2O + 6O2 _酶_ 6CO2 + 12H2O + 能量
无氧呼吸:一般是指在无氧条件下,通过酶的催化作用,植物细胞把糖类等有机物分解成为不彻底的
氧化产物,同时释放出少量能量的过程。这个过程对于高等动植物来说称为无氧呼吸;如果用于微生物,习惯上称为发酵。
C6H12O6_酶_ 2
C2H5OH(酒精)+ 2CO2 + 能量
C6H12O6_酶_2C3H6O3(
乳酸)+ 能量
食物的消化:指在消化道中,将结构复杂、不溶于水的大分子有机物,转变变成为结构简单、溶于水的小分子有机物。
营养物质的吸收:是指包括水分、无机盐等在内的各种营养物质通过消化道的
上皮细胞进入血液和淋巴的过程。
生殖与发育
生殖
生殖方式
无性生殖:它是指不经过
生殖细胞的结合,由母体直接产生出新个体的生殖方式。
分裂生殖:又叫裂殖,是生物由一个母体分裂成两个子体的生殖方式。
孢子和
孢子生殖:有的生物,身体长成以后,能够产生一种细胞,这种细胞不经过两两结合,就可以直接形成新个体。这种细胞叫孢子,这种生殖方式叫做孢子生殖。
出芽生殖:又叫芽殖,是由母体在一定的部位生出
芽体的生殖方式。芽体逐渐长大,形成与母体一样的个体,并从母体上脱落下来,成为完整的新个体。
营养生殖:由植物体的
营养器官(根、茎、叶)产生出新个体的生殖方式。
有性生殖:它是指经过两性生殖细胞的结合,产生合子,由合子发育成新个体的生殖方式。这是
生物界中普遍存在的生殖方式。
减数分裂:它是在有性
生殖过程中进行的特殊的有丝分裂,分裂过程中细胞连续分裂两次,而染色体和DNA只复制一次。分裂产生的生殖细胞中染色体和DNA数目只有
原始生殖细胞的一半。
配子生殖:由亲体产生的有性生殖细胞——配子。两两相配成对,互相结合,成为合子,再由合子发育成新个体的生殖方式,叫做配子生殖。
卵式生殖:
卵细胞与精子结合的生殖方式叫做卵式生殖。
生殖细胞
卵细胞:在进行有性生殖时,有的细胞长的大,失去鞭毛,不能游动,这种大的配子叫做卵细胞。
精子:有的细胞能够产生大量的小细胞,小细胞生有两根鞭毛,能够游动,这种小的配子叫做精子。
同源染色体:减数分裂过程中,
联会配对的两条染色体,形状和大小一般都相同,一个来自父方,一个来自母方。叫做同源染色体。
联会:减数分裂过程中,同源染色体两两配对的现象,叫做联会。
四分体:减数分裂过程中,联会配对的每一对同源染色体含有四个
染色单体,叫做四分体。
受精作用:精子与卵细胞结合成为合子的过程,叫做受精作用。
生物与大自然
人与其它生物共同生存在
生物圈中。生物圈包括
大气圈的下层,
岩石圈的上层,
水圈。生物的生存离不开生物圈。人类经过多次文明发展,使人类在自然界面前不再仅仅是自然的产物,而且能够有意识或无意识地作为一种新的地质力量参与自然界的作用。
生物多样性
简介
生物多样性指的是地球上生物圈中所有的生物,即动物、植物、微生物,以及它们所拥有的基因和生存环境。它包含三个层次:
基因多样性、
物种多样性、
生态系统多样性。简单地说,物种多样性表现的是千千万万的生物种类。在地球上
热带雨林中生活着全世界半数以上的物种(约500万种),因此,那里的生物多样性最为丰富。生物多样性具有很多的价值,它不仅可以为工业提供原料,如胶、油脂、
芳香油、纤维等,还可以为人类提供各种特殊的基
因,如耐寒抗病基因,使培育动植物新品种成为可能。许多
野生动植物还是珍贵的药材,为治疗疑难病症提供了可能。生物多样性的形成经历了漫长的进化历程。
生物的保护
随着环境的污染与破坏,比如
森林砍伐、植被破坏、滥捕乱猎等,世界上的生物物种正在以每天几十种的速度消失。这是
地球资源的巨大损失,因为物种一旦消失,就永不再生。消失的物种不仅会使人类失去一种自然资源,还会通过
食物链引起其他物种的消失。如今,人类都在呼吁保护生物多样性并为之付诸行动。2008年10月,在西班牙
巴塞罗那,
国际自然保护联合会(
IUCN)公布了
哺乳类动物种群的全球调查结果:“在不久的将来,至少有四分之一的
哺乳类动物会走向灭绝。”多项调查数据表明,地球上的动植物每天都在消失。古道尔用自己随身携带的加州
秃鹰的世界最大的羽毛不断地向世人发出警告,
濒危动物正在逝去。同时,她也在告诉人们,濒危灭绝的秃鹰是人类从其灭绝的边缘拯救回来的物种之一。人类的行为正在不断实践其对生命的伟大承诺,人类不会放弃对生命的挽救行动。
生态因素:环境中影响生物的形态、生理和分布的因素,叫做生态因素。
种内互助:同种生物之间发生的一些有利于捕食或者防御敌害的行为。
种内斗争:同种生物的不同个体之间由于争夺食物、资源、配偶等发生矛盾的现象。
种间关系:它是指不同生物之间的关系,包括共生、寄生、竞争、捕食等。
种间互助:不同种的生物之间发生的对双方或者一方有利的行为。
种间斗争:不同种的生物之间由于争夺资源、空间等所发生矛盾的现象。
共生:两种生物共同生活在一起,相互依赖,彼此有利;如果彼此分开,则双方或者一方不能独立生存(互惠互利,不能分开)。
种群:在一定时间和
自然区域内同种生物个体的总和(同种生物的所有个体)。
生物群落:在一定时间和自然区域内相互之间有直接或间接关系的各种生物个体的总和(所有种群的总和)。
生态系统:在一定的时间和自然区域内,各种生物之间以及生物与
无机环境之间通过
物质循环和
能量流动相互作用所形成的有机统一体(
自然系统)叫做生态系统(生物群落和无机
环境作用构成)。
年龄组成:它是指一个种群中各年龄期个体数目的比例(形成增长型,稳定型、衰退型)。
性别比例:它是指种群中有繁殖能力的雌雄个体数目在种群中所占的比例(雌多于雄,雄多于雌、雌雄相当三种类型)。
出生率:它是指种群中单位数量的个体在单位时间内新产生的个体数目。
死亡率:它是指种群中单位数量的个体在单位时间内死亡的个体数目。
生物群落的结构:它是指群落中各种生物在空间上的配置情况,包括
垂直结构和
水平结构等方面。
生产者:它指生态系统中的
自养型生物(——包括
绿色植物、非绿色植物和自养型微生物)。
消费者:它指只能利用现存的
有机物的动物和一些微生物。
分解者:主要是指细菌、真菌等营腐生生活的微生物,以及一些动物,它们能把动植物的尸体、
排泄物和残
落物等所含有的有机物,分解成简单的无机物,归还到无机环境中,在重新被绿色植物利用来制造有机物。
食物链:在生态系统中,各种生物之间由于事物关系而形成的一种联系,叫做食物链。
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。
能量流动:指生态系统中能量的输入、传递和散失的过程(——能量流动的起点、总能量和流动渠道)。
物质循环:指组成生物体的C、H、O、N、P、S等
化学元素,不断的进行着从无机环境到生物群落,又从生物群落到无机环境的循环过程。
这里的生态系统指的是生物圈,其物质循环带有全球性,又叫
生物地球化学循环。
碳的循环:碳以二氧化碳形式从无机环境进入生物群落,以有机物形式在生物群落的各成分之间传递,最终又以二氧化碳的形式回到无机环境的过程。
碳循环始终与能量流动结合在一起。
生态平衡: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能够较长时间地保持着一种动态的平衡(它的能量流动和物质循环能够较长时间的保持
动态平衡),这种
平衡状态叫做生态平衡。
自然因素:主要是指自然界发生的异常变化,或者自然界本来就存在的对人类和生物有害的因素。
人为因素:主要是指人类对自然的不合理利用、工农业发展带来的环境污染等。
环境保护
就地保护:指为了保护生物多样性,把包含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来,进行保护和管理。
就地保护的对象:主要包括有
代表性的
自然生态系统和珍稀
濒危动植物的天然集中
分布区等。
就地保护主要是指建立自然保护区。
自然保护区:为了保护自然和自然资源,特别是保护珍贵稀有的动植物资源,保护代表不同
自然地带的
自然环境和生态系统,国家划出一定的区域加以保护,这些区域叫做自然保护区。
迁地保护:它指为了保护生物多样性,把因为
生存条件不复存在,物种数量极少或难以找到配偶等原因,而生存和繁衍受到严重威胁的物种迁出原地,移入动物园、植物园、
水族馆和濒危动物繁育中心,进行特殊的保护和管理。迁地保护是就地保护的补充,为行将灭绝的生物提供了最后的生存机会。
生物富集作用:它指环境中的一些污染物(如重金属、
化学农药),通过食物链在生物体内大量积聚的过程。生物富集作用随着食物链的延长而不断加强。
水体富营养化:它指由于水体中氮、磷等植物必需的
矿质元素含量过多,导致
藻类植物等大量繁殖,并引起水质恶化和
水生动物死亡的现象。
水华:
富营养化的池塘和湖泊,由于某些藻类植物的
过度生长,使水面形成绿色
藻层;
蓝藻释放的毒素杀死鱼虾和
贝类等,并使水体产生恶臭,这种现象叫做水华。
赤潮:富营养化的海水,由于某些
微小生物的急剧繁殖,导致海水变色,水质恶化,并使鱼虾和贝类大量死亡的现象叫做赤潮。
生物净化:指生物体通过吸收、分解和
转化作用,使
生态环境中的污染物的浓度和毒性降低或消失的过程。生物净化过程中,绿色植物和微生物起重要作用。
绿色食品:指按照特定的
生产方式生产,经过专门机构认定和许可后,使用
绿色食品标志的无污染、安全、优质的营养食品。
人类对自然环境的影响
相关学科
生物学
生物学(Biology)是一门研究
生命现象和
生命活动规律的学科。它是农学、林学、医学和
环境科学的基础。它是21世纪的主导科目。社会的发展,
人类文明的进步,个人
生活质量的提高,都要靠生物学的发展和应用。对人类来说,生物太重要了,人们的生活处处离不开生物。
生物分类学
生物分类学是研究生物分类的方法和原理的生物学分支。它研究
生物类群间的异同以及异同程度,阐明生物间的
亲缘关系、进化过程和发展规律。
生态学
研究生物与环境之间相互关系的科学。
遗传学、生理学、植物学、动物学、生物化学、
生物物理、
地球生物化学等。
物种名录
2022年5月22日,
中国科学院生物多样性委员会发布《
中国生物物种名录》2022版,共收录物种及种下单元138293个。其中动物部分68172个,植物部分46725个,真菌部分17173个,原生动物界2566个,
色素界2383个,
细菌界469个,病毒805个。
科学问题
2022年6月27日,在
第二十四届中国科协年会闭幕式上,中国科协隆重发布10个对科学发展具有导向作用的前沿
科学问题,其中包括“ 如何整合多组学对生物的复杂性状进行研究”。