地球科学概论第五章

1、生物圈：是指地球表层由生物及其活动地带所构成的连续圈层。 第一 节 生物圈的形成 1、生物分类的原则 界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)、种(species) 种：是指具有共同起源，相同特征的，并能相互交配繁衍后代的种群。 2、生物圈的组成 （1）原核生物界：没有细胞核生物，4千余种 （2）原生生物界：单细胞生物，5万种以上 （3）真菌界：真核细胞生物，没有叶绿素，8万多种 （4）植物界：多细胞生物，有叶绿素，27万种以上 （5）动物界：多细胞生物，150万种以上top 第二节 生命的特征1、生命的定义 生命是指主

2、要由核酸和蛋白质组成的具有不断自我更新能力的多分子体系。 a、组成：碳、氢、氧和氮四种元素为主，以核酸和蛋白质的大分子为主体，构成细胞。 b、表现：能记载、传递信息，能自我更新和复制。2、生命的本质 （1）细胞 是生命体组成的基本单元，细胞核、细胞膜、细胞质组成。 大小和数量：一般10100微米，也有大的，如一粒鱼卵、一枚鸡蛋，新生婴儿有2万亿个细胞。 细胞的作用：氨基酸、蛋白质合成的地方，储存信息的地方，发出指令的地方。 （2）dna与染色体 a、 dna的构成 dna就是脱氧核糖核酸(deoxyribonucleic acid)，是由脱氧核糖(s)、磷酸盐和碱基组成。 脱氧核糖和磷酸盐交替

3、连接形成多核苷酸链。 两条核苷酸链通过碱基配对连接形成双螺形结构的dna分子。 碱基的配对原则是腺嘌令(a)与胸腺嘧啶(t)，鸟嘌令(g)与胞核嘧啶(c)，即at、ta、gc、cg。 一条链上的三个相邻的碱基组成一个密码子，控制20种氨基酸的形成。 由于dna链很长，能组成很多的密码子。因此，就有千奇百态的生物。 b、染色体 染色体是dna是通过四级螺旋盘绕形成的桶状体结果。其结果是dna的长度几乎北压缩了近万倍。 人的一个染色体中最多可拥有3亿对碱基，由它们构成的基因可达1万个。 （3）遗传信息的传递 a、 rna rna就是核糖核酸(ribonucleic acid)，它与dna不同在于：

4、 b、 rna的类型及功能 mrna：信使核糖核酸，从dna复制遗传信息。 trna：转移核糖核酸，运输氨基酸。 rrna：核糖体核糖核酸，蛋白质合成的地方。 c、遗传的转递过程:top 第三节 生命的起源、演化和生物圈的形成 1、生命的起源 （1）有机物的形成 陨石中有有机物，著名的miller实验米勒的实验（2）从非生命到生命（3）生命产生的环境 a、水环境：水是生命产生的必要条件。如奥巴林提出的“ 原始汤”的生命起源。 b、避开强烈的紫外线：早期的地球，在大气和水面都受到强烈的紫外线的照射，水下深处可以避开紫外线。因此有人提出“ 海底热水口”生命起源。 c、能量和缺氧环境：海底热水喷口处

5、是缺氧、温度高，有硫化物。阳光。2、生命的演化 （1）最早的生命 在格陵兰ishua的变质岩中发现了由生物合成的有机碳，年代是38亿年前，这最早的生命记录。 在澳大利亚的warrawoona群和南非的onverwacht、fig tree群中发现35亿年前和32亿年前的化石。 （2）生命演化的几个重要环节 a、真核细胞生物的出现，1920亿年前，中国学者认为2425亿年前。 b、多细胞生物的出现，也称后生生物。后生植物出现在910亿年前，而后生动物出现在8亿年前。 c、在元古代末寒武纪早期(7-5.3亿年)，出现了一次生物大发展时期。如澳大利亚的埃迪卡拉动物群、中国的澄江动物群。 d、脊椎动物

6、的出现，发生在5.2亿前。 e、动、植物的登陆，植物在4.5亿前，动物在4亿年前。 f、人类的出现，34万年前。eoneraperiodepochmillion yearsappearance of phanerozoic cenozoic quaternary holocene 0.01 1.64 5.2 23.3 35.4 56.5 65 145.6 208 245 290 362.5 417 443 495 545 2500 4000 4500 humans mammalstinctiom of dinosaurs reptiles amphibians land plants fish

7、es shelled organisms first primitive life age of earth pleisfocene tertiary pliocene miocene oligocene eocene paleocene mesozoic cretaceous jurassic riassic paleozoic permian carboniferous devonian silurian ordovician cambrian proterozoic archean前寒武纪生物前寒武纪的生命类型(引自张昀，1998；j.w.schopf,1983;b.j.skinner

8、等，1994；孙卫国，1986、1993；康育义，1997)澄江化石群复原图澄江动物群 澄江动物群动物寒武纪生物群三叶虫化石奥陶纪生物群志留纪生物群泥盆纪生物群石炭纪生物群二叠纪生物群二叠纪生物群侏罗纪生物群白垩纪生物群第三纪生物群第四纪生物群3、生物圈的形成和发展 生物圈形成和发展，实质上就是生态系统的形成和发展。 （1）海底和有光带生态系统：重要的生物是蓝绿藻。 （2）海洋生态系统：重要的生物是蓝绿藻和维管植物。 （3）全球生态系统：重要的生物是维管植物和人。top 第四节 人类的起源和发展 1、人的定义 首先具有动物学的特征。哺乳、四肢高度分化、两足行走、大脑容量、前额近直立等。 其二具

9、有社会行为学的特征。能制造和使用工具、能创造文化、能从事再生产、很高的思维和自我意识等。2、人类的起源与演化 （1）人类起源地和环境 东非裂谷的肯尼亚、埃塞俄比亚、坦桑尼亚是人类起源的重要地点。中国的西南地区也是重要的地区。 从猿进化到人的过程中，自然环境也起重要的作用。许多研究表明，在人类进化的历程中，环境恶化起到一定的 推动作用。 （2）最早的人类化石 目前发现最早的人类化石是发现于奥杜威河谷的南方古猿，时代约440万年前。 现今的分子生物学研究表明，猿与人的分化时间在450万年前。 （3）人类演化的阶段 南方古猿 能人 直立人 早期智人 晚期智人 人类的进化 从挖掘得到的人类祖先化石中，

10、我们可以了解，人类是由猿猴进化而来的。 top 第五节 生命系统及其平衡 1、生态系统 是指在一定的空间和时间内，生物和非生物的总和，并具有自我调节和自我组织的能力。2、生态系统的组成 生产者、消费者、分解者和非生物物质3、生态系统的能量流动与物质循环 （1）食物链 一种生物以另一种生物为食，形成以食物为纽带的锁链关系。 食物链是自然界，生物之间相互依存的一种“残忍”的关系。 （2）营养级 是指处于食物链同一环节上所有生物的总和。 figure 8.1 flow diagram of a salt-marsh ecosystem in winter. the arrows show how e

11、nergy flows from the sun to producters, consumers, and decomposers. (food chain after r.l. smith, e cology and field biology, harper and row, new york.)4、生态系统类型及其功能 （1）陆地生态系统 森林生态系统、草原生态系统、沙漠生态系统、城市生态系统等。 森林生态系统：是陆地上非常重要的生态系统。其功能有固碳制氧、涵养水源、清洁大气、能量交换、保持水土、调节气候等。 森林生态系统热带雨林中的亚马孙河世界最大的热带雨林位于南美洲的亚马孙河流域的

12、面积为世界第一。水量多时，河的宽度可达50千米。 城市生态系统 日本东京都新分区新都心的超高层大厦 246米 163米 110米 130米 114米 200米 210米 216米216米 170米 132米 (11)121米 (12)165米 (13)240米 河川海洋的污染 排放在水中的有害物质，毒死了水中生物，或将毒素积存在体内。鱼和鸟吃了后，有害物质也会存留在体内，当人吃下这些动物的同时，也吃下了这些有害物质。空气的污染 工厂冒出的黑烟、汽车排放的废气、波斯湾战争油田燃烧的浓烟等，将有害物质散布在空气中。而燃烧时所产生的二氧化碳，也是造成地球温室效应、气温升高的原因之一。燃烧森林、开辟农

13、田、砍伐木材，这些都将使热带雨林消失，生物丧失。消失的热带雨林 因大量制造氧气而被称为地球之肺的热带雨林，由于过度砍伐和开发，正在逐渐消失之中，很快将成为沙漠。科学家预测，热带雨林的消失，会给地球气候带来巨大的影响。大雨及干旱都会给农业带来损害。而且热带雨林孕育了地球上半数的生物种类，人类曾由其中的植物，发现了药的成分，并加以利用。现在这些都将消失。沙漠生态系统 沙漠的生物无水的沙漠中也有生物。为了适应恶劣的环境，植物多具有特殊的构造。许多植物还是其他地区看不到的珍贵品种。为了防止水分蒸发，有些植物的叶片很小，有些则象仙人掌一般，拥有肥厚的茎。有些动物摄食少量的植物或昆虫，并借些吸取水分。此外

14、，蛙或蛇类在干燥期，呈现卵的状态，雨季时期才现身。美洲沙漠中的仙人掌有毒的蝎子粪甲虫以滚动粪便充当食物棘晰身体上的棘刺能接收到雨水沙漠生活 虽然沙漠环境非常恶劣，依然有人在沙漠中顽强地生活着。这些人大多为游牧民族，他们饲养了许多牛、骆驼及山羊等动物，所以必顺终年逐水草而居。此外，商人们也常常经过沙漠地带。 绿洲 沙漠中有些地区，会涌出地下水或聚集着河水，草木因而茂盛繁殖。有引起绿洲的四周甚至能发展农业。广阔的沙漠目前，全球各地的沙漠正逐渐扩大，据说每年约有600万公顷的土地变成沙漠。有些地区的田地或民房被沙地掩埋，居民只好移居他地。沙漠扩大的原因虽然众说纷纭，但人类或许应该担负起最大的责任。例

15、如，人口暴增导致树木遭滥伐，连小树也不能幸免于难；又如家畜增加，植物成为摄食对象而日汇报稀少。土地一旦变成沙漠，将很难恢复原来的肥沃状态，目前的对策是进行植林挖掘水井。沙土掩埋的民房与田野强风吹来的沙土，掩埋了整个村落。树木的滥伐许多树木遭人砍伐，以充当燃料或建筑材料。骆驼商队 利用骆驼背负行李，来往于欧洲、阿拉伯及亚洲其他地区的商人，也曾担任文化交流的任务。珊瑚礁生态系统（2）海洋生态系统 有海岸生态系统、浅海生态系统、海底生态系统等。 海洋生态系统的功能：调节气候、能量运送、净化污水、生产食物等。（3）淡水生态系统 有湖泊生态系统、河流生态系统、水库生态系统、沼泽生态系统等。 湿地生态系统

16、：保持水源、保存物质等。沼泽生态系统top 第六节 生物圈对其它圈层的作用1、对大气圈的作用 （1）增氧、减二氧化碳 初始的大气是缺氧，二氧化碳大量富积的环境。由于植物光合作用的作用，使大气中的氧逐渐富积起来。 （2）大气污染 人类活动是大气污染的根源，大量排放二氧化碳（60亿吨/年）、二氧化硫、氮氧化物、粉尘等。 （3）清洁大气 灌木和乔木具有减尘的作用。 植物具有吸收有害气体的作用。2、对水圈的作用 （1）影响元素在水中的迁移、沉淀过程 放射虫、硅藻等吸收海水中的二氧化硅，每年沉淀51011kg/a(5亿吨)的二氧化硅。 浮游生物使2108kg/a(20万吨)铅沉淀。 使大量的碳酸钙沉淀。 有孔虫放射虫 （2）浓缩水中的微量元素 一些微生物吸收锰、铜、钴、镍等元素，死亡后沉淀到海底形成锰结核。 一些藻类，如海带、紫菜等，吸收碘元素，使其富积上万倍。 净化污水，一些微生物能吸收有害元素。 （3）调节水的运动 植物吸收水的99.9都要蒸腾到大气中，只有0.1的水用于植物的建造上。因此，具有调节大气湿度和气温之功效。 植被减慢地表水的运动速度和循环时间，保护一个地区的水源。3、对岩石圈的作用 （1）对岩石圈的破坏作用 生物的风