物种起源与生物多样性演化公开课一等奖课件省赛课获奖课件

第二章物种来源与生物多样性演化内容提纲:本章重点叙述了物种概念、物种来源与形成方式，生物进化规律及其因素；生物多样性进化的重要历程；生物多样性与环境关系；以及生物多样性演化与地质历史、第四纪冰期和大陆漂移对生物多样性的影响。任何生物都有来源、发展演化与衰亡的过程。物种是生物多样性的基本层次，是遗传基因的载体，也是生态系统的构成成分，讨论物种来源对理解遗传多样性、生态系统多样性来源、演化有重要意义。一、物种的概念约翰·雷（1686）认为，物种是一种繁殖单元。“经过长久而大量的观察后，我相信在拟定一种物种时，除了能够把通过种子繁殖而使之永远延续的特点作为原则外，没有其它更适合的原则了……”。第一节物种与物种形成林奈（1750）进一步提出，物种是由形态相似的个体构成，同种个体可自由交配，并能产生可育的后裔，而异种间杂交则不育。达尔文(1859)提出，物种是明显的变种，是性状差别明显的个体类群。他必定了物种的可变性和指明了物种之间的亲缘关系。这对奠定生物学的科学基础和破除物种不变论是一种伟大的奉献。但是，达尔文在某些叙述中，对物种的稳定性缺少应有的重视，甚至怀疑种的客观存在，他过分强调个体差别和种间的持续性，把物种看作人为的分类单位，认为物种是为了方便起见任意地用来表达一群亲缘关系亲密的个体的。这又是他的局限性之处。迈尔（1942）认为，物种是事实上彼此杂交或彼此可能杂交的一批自然种群，它们跟其它这类种群在生殖上是彼此隔离的。杜布赞斯基（1974）认为，同一物种是享有一种共同基因库能进行杂交的个体的最大的生殖群落。陈世骧（1979）认为，物种是生物的繁殖单元和进化单元，进化通过物种的传衍演变而进行。现在，大多数学者认同：物种是指在一定区域内，含有极其相似的形态特性和生理、生态特性，个体间能够自然交配产生正常后裔的自然生物类群。二、物种的形成物种是生命存在的最基本单元，它们有共同的来源，通过几十亿年的进化，形成庞大的分类系统。（一）达尔文的物种形成观点达尔文认为，使新物种从旧物种中产生的重要因素是自然选择。自然选择以微小的不定变异为原始材料，通过生存斗争，保存和累积有利的变异，通过许多世代，才形成新的生物类型。那么，自然选择是通过什么环节促使物种形成的呢？达尔文指出：“自然选择能引发性状分歧，并且能使改善较少的及中间类型生物大量灭绝。根据这些原理，各个纲在全世界的无数生物之间的亲缘性质，以及它们彼此之间所含有明显区别，就可得到解释。”1性状分歧性状分歧（characterdivergence）是指生物生活在多个环境里，向不同方向变异和发展，形成多个性状的现象。在研究物种的来源问题中，达尔文首先注意到，在同属异种间常呈现着巨大的差别。也就是说，他们之间体现出性状的多样性。例如毛茛属内，有许多性状不同的种，如轮裂叶毛茛、全叶毛茛、金毛毛茛等等。达尔文认为性状分歧对生物的生存和发展是有利的。由于就简朴的状况来说，任何一种物种的后裔，其全部的构造、体质及习性愈分歧，则在自然构成中也愈能摄取许多特殊的地位，使他们的数目增加。就以肉食动物四足兽为例，它们在所在地区内所含有的数目已相称可观了,如果听任它自然增加（在这地区的条件不起变化的状况下）,则只有它的变异的子孙能占取现在为其它动物所占据的地位，才干有更加好的效果。例如有的能取食新的猎物,有的能生活在新的场合，或者能减少它的肉食习性等等。肉食动物的子孙习惯和构造越分歧，则能占据的资源也越多。这个道理能应用于一切动物，植物的状况也是如此。达尔文认为，在物种形成的过程中，除了性状分歧之外，还必须要结合中间类型的绝灭，才干使新物种逐步形成。2中间类型的绝灭所谓中间类型是指性状分歧不大，介于较早发生和较晚发生的之间的类型。这种类型最容易灭绝，由于它们在习性、体质和构造上彼此最相近，所需要的生活条件也最相近，由于激烈的生存斗争，便遭裁减，而分歧明显的，含有更有利变异的个体得到存活，于是逐步形成了种与种之间的界限。达尔文根据性状分歧有利的原理，结合自然选择和绝灭原理，比较合理地阐明了物种形成的过程。（二）当代达尔文主义的物种形成观点当代达尔文主义认为：生物进化是一种永恒的演化过程，这个过程涉及突变、遗传平衡以及多个隔离等基本要素。在物种形成问题上，当代达尔文主义基本上同意达尔文的观点，并在此基础上做了进一步的研究，明确指出，物种形成过程中重要有三个环节：1突变和基因重组2自然选择3隔离。杜布赞斯基等人特别在隔离问题上进行了广泛的进一步的研究，充实和丰富了达尔文有关物种来源的学说。继达尔文之后，在随着各学科的进一步发展，在无数日新月异的科学发现面前，科学家们普遍认识到有必要以崭新的科学成果对达尔文进化论的内涵进行实质性的修正、补充和提高。由此，在生物进化领域逐步形成了被后人称为当代达尔文主义的新学说。物种来源的重要问题是生物类型如何在进化中出现间断性，即出现明确界限。我们懂得，同一物种的个体差别（即种内差别）和不同物种的个体差别（即种间差别）是有明显区别的。种内差别经常是持续的，即种内若干明显类型（例如亚种）之间经常存在着中间类型，例如狐分布在几乎整个欧洲，有20个亚种，形成一种由中间类型持续的系列。种间差别则是不持续的，例如狮子和老虎之间未发现中间类型，在老虎和豹之间也未发现中间类型。种内能够自由交配并产生后裔，种间普通不能杂交或杂交不育。但是，种间的差别又是由种内的差别发展来的。造成物种出现这个明确的界限(即间断性)的重要因素在于隔离。达尔文和华莱士很早就认识到隔离在物种形成中的重要作用，他们的工作为隔离现象的进一步研究提供了基础。当代研究认为，隔离普通按性质能够分为两类：一类是空间性的地理隔离，另一类是遗传性的生殖隔离。地理隔离也称空间隔离(spatialisolation)，普通是由于地理屏障将两种群隔离开，妨碍了种群间个体交换，使种群间基因流受阻。例如，对于陆生生物，这种障碍可能是水域（如海、河）、山脉或沙漠等。对于水生生物来说，障碍普通是陆地。生殖隔离也称生理隔离(physiologicalisolation)，即物种由于群体间基因型上的差别而使其之间的基因交换受到限制或克制。杜布赞斯基认为生殖隔离涉及生态隔离(ecologicalisolation)、季节隔离(seasonalisolation)、性别隔离(sexualisolation)、机械隔离(mechanicalisolation)、配子或配子体隔离(gameticisolation)等八个方面。这些类型的生殖隔离，从实质上看都是妨碍不同生物间基因的交流。各个隔离种群有较强的遗传稳定性，能够确保在自然选择下各自按着与环境相适应的方向发展。因此，在物种形成的过程中，遗传性的生殖隔离是最重要的一种环节。当代进化论的研究认为，物种是生殖隔离的种群，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。有关地理隔离和生殖隔离的划分，杜布赞斯基认为，前者归根终究是由空间的变数所造成；而后者则是由生物学上的因子，即一种特别的遗传差别所造成。三、物种形成的方式物种形成有多个方式渐变式骤变式继承式是指一种种在同一地区内逐步演变成另一种种；分化式是指一种物种在其分布范畴内逐步分化成两个以上的物种。继承式分化式骤变式物种形成是一种比较快速的物种形成方式，普通不通过亚种的阶梯。其中又能够分为下列三种类型：1通过杂交产生新种；2通过染色体构造变化产生新种；3通过多倍体形成产生新种。四、生物进化的规律（1）线系渐变与间断平衡进化（2）适应辐射进化（3）趋同与平行进化（4）重演律及异时发生（5）重复进化（6）协同进化生物进化的研究涉及有两个级别，小进化和大进化。小进化以当代生物种群和个体为对象，研究其短时间内的进化，即某种群从一代到下一代等位基因(alleles)频率的变化。大进化是长久(几千年至几百万年)的基因变异方式及物种形成的过程。长时间尺度的进化方式不易被搞清，但我们能够查明过去所发生过的事实，从而解释过去发生这些变化的方式。至于小进化和大进化的关系，某些人认为，大进化只是小进化长久变化的积累，而另某些人则认为大进化必定还涉及了其它机制。大进化的方式（1）线系渐变(phyleticgradualism)与间断平衡(punctuatedequilibrium)进化线系渐变模式认为生物逐代的微小变化能够随时间积累造成重要的进化。因此物种形成是个缓慢过程，新种形成于老种的较大的种群，在这种大种群内，基因漂移及突变基本上不起作用，而自然选择在种形成过程中起重要作用。

间断平衡进化模式认为大进化的重要方式由长久的进化停滞期(stasis)和短期的快速进化期构成。物种形成重要出现于种群分布范畴边沿的小型、分离的种群。由于互交，突变能够快速地在小种群内扩散开来，在这种小型、分离种群中，随机的基因漂移及基因突变起重要作用，而自然选择则只起次要作用，重要的进化出现于种形成时期，当新种形成后，就极少有进化变化。线系渐变和间断平衡进化是针对物种形成的两种极端观点，事实上是埃尔德里奇(N．Eldredge)和戈尔德(S．Gould)提出间断平衡论时人为分出来的，大多数人持有一种介于两者之间的观点，并且两种模式在自然界中都存在。（2）适应辐射(adaptiveradiation)进化适应辐射指的是从一种祖先类群快速地产生许多新物种，涉及两种状况：当某一类群产生了一种进化革新，使得它们能更加好地适应环境或开拓新的生活方式，如三叶虫在早寒武纪开始由于获得了硬壳，在短期内就演化出了30个科(Harrington1959)。另一种是鸟类，由于出现了羽毛，并发展了翱翔新功效，在白垩纪得到初步发展并从新生代初开始了适应辐射，占据了整个空中领域。（3）趋同(convergence)与平行进化(parallelevolution)趋同是指不同祖先的生物类群，由于相似的生活方式，整体或部分形态构造向同一方向变化。例如，哺乳类的海豚、爬行类的鱼龙及鲨鱼因适应在水中的快速游泳，均含有流线型的体形；昆虫、翼龙、鸟、蝙蝠因适应翱翔生活而含有翅，也是一种趋同，但昆虫与鸟类的翅膀构造却完全不同，像这些不同类群的生物由于趋同演化而形成的同样功效的器官称为同功器官(analogy)，而翼龙、鸟及蝙蝠的前肢的来源相似，称为同源器官(homology)。

平行演化是指不同类型的生物由于相似的生活方式而产生相似的形态。平行演化往往指的是亲缘关系较近的两类或几类生物。例如，当有袋类在渐新世末期最后迁移到澳大利亚后，由于在那里缺少真兽类(即有胎盘类)竞争而得到辐射发展，产生了与旧大陆哺乳动物相似的类型，涉及袋狼、袋猫、袋飞鼠、袋鼹、小袋鼠等。但是，也有人把这作为趋同演化的例子。（4）重演律(recapitulationlaw)及异时发生(heterochrony)重演律是德国的海克尔(E．Haeckel)根据动物形态学和胚胎学的研究成果所提出的定律，即生物在个体发育(这里指其胚胎发育)过程中，重演其祖先的重要发育阶段。例如哺乳动物的早期胚胎都很相似，都有鳃裂，似乎重现了它们远古生活于水中的共同祖先的特性。固然，个体发育重演系统发育只是一种简朴的、快速的重演，不是完全重演。否则，只研究人类的胚胎发育过程，就能解决人类来源的问题了。而事实上人类来源是现在最具争议的科学问题之一。后来的研究表明许多个体发育阶段并不重演它们祖先的成体形态。德国比较解剖学家冯贝尔(VonBaer)认为在大部分动物个体发育中，普通性状比特化性状出现要早，也就是说高等动物的胚胎根本就不是与低等动物的成体形态相似，而只是与低等动物的胚胎相似。在发育过程中，生物个体的不同部分都有各自的时间表，如果发生调控基因突变，变化了不同部分的发育速率，就出现所谓的异时发生现象，造成原先的发育时间表被打乱，其中生殖细胞相对于体细胞发育的时间差尤为重要。如果性成熟相对提前了，生殖发生于形态学上的幼年阶段，则称为幼年形态形成(paedomorphosis)。它涉及两种状况：一是体细胞发育速度不变，性细胞发育加速，称之为先期发生(progenesis)；二是生殖细胞发育速度不变，体细胞发育滞缓，称之为幼态持续或幼期性熟(neoteny)。幼态持续可能在从无脊椎动物到鱼类以及从猿类到人类的转化中起到了重要的作用。与此相反的状况是老年形态形成(peramorphosis)，即其形态上已达成了老年期才开始生殖，这也涉及两种状况：一是性细胞相对于体细胞发育缓慢，生长发育期延长，称之为延期形态形成(hypermorphosis)；二是体细胞相对于性细胞发育加速，称之为加速作用(acceleration)。（5）重复进化(iterativeevolution)重复进化是在一种演化支系的历史中，在不同时间重复衍生出形态相似的分支，在每个重复分支之间常有上百万年的间隔。重复演化只能在化石统计特别完整、地理分布广泛、高精度采样的状况下建立，如新生代的浮游有孔虫。重复演化经常是从一种不太特化并且形态往往极少演化的基干线系发生。分支出来的相对特化种容易绝灭，但当环境允许时，能够从基干线系再重新演化出来。（6）协同进化(coevolution)协同进化指的是亲密联系的不同物种之间的互补性的进化。最出名的是昆虫和有花植物之间的互惠关系，其它如许多寄生物与寄主的关系(如动物肠胃中的某些细菌)。类似的例子在海洋环境、非洲大草原等许多群落中存在着。五、生物进化的因素达尔文学说认为，决定生物进化的因素重要是遗传的变异和选择。当代达尔文主义认为，决定生物进化的因素是突变（加上基因重组）、自然选择和隔离。（1）遗传变异当代遗传学指出，由于遗传物质的变化（如基因突变等）所造成的变异，普通是遗传的，这种变异称为遗传变异。当代达尔文主义论认为，遗传变异的重要因素在于遗传基础或基因型的变化，即突变（涉及基因突变、染色体畸变）和基因重组。（2）自然选择在自然界里，适合于环境条件（涉及食物、生存空间、风土气候等）的生物被保存下来，不适合的被裁减，这就是自然选择。自然选择是保存有利、裁减有害性状的过程，它是通过生存斗争而实现的，也是一种缓慢、长久的历史过程。自然选择是一种很复杂的现象，大致可分为：稳定性选择、单向选择和分裂性选择。自然选择的实质是定向变化群体的基因频率（genefrequency），即变化一种群体里某一种等位基因的数量。引发基因频率变化的因素有：突变、遗传漂变（geneticdrift）、基因迁移、选择（selection）。地球上迄今已发现的最古老的岩石，用放射测定法测出的年纪是38亿年。但是，通过测定陨石和月球岩石的年纪以及其它天文学的证据表明，地球与太阳系的形成大概在46亿年前（彭奕欣、黄诗笺，1997）。一、地球上生物演化的历史第二节生物多样性进化的重要历程以生物进化的重要纪元为根本，各重要门类生物出现及演化的基本历程通过了太古代、元古代、古生代、中生代和新生代。(一)前寒武纪1.太古代（距今40～25亿年）—生命的出现

太古代离我们久远，是地质发展史中最古老的时期，延续时间长达15亿年，太古代又是地球演化的核心时期，地球的岩石大概39亿年前形成地球形成最初的永久地壳，至35亿年前大气圈、海水开始形成。到31亿年前，地球上开始出现比较原始的藻类和细菌。在29亿年前，地球上出现了原核生物。（太古代、元古代）2.元古代（25亿年前）—藻类时代

元古代生物重要是丝状蓝藻，由于这些光合生物的发展，大气圈已有更多的氧气。蓝藻和细菌继续发展，到距今13亿年前，已有最低等的真核生物—绿藻出现。最早的真核生物的出现大概在距今14-15亿前。真核生物的来源是生物演化史上的一种重大事件，由于随着着真核生物的形成，染色体、减数分裂和有性繁殖开始出现。在前寒武纪（8-6.7亿年前）,真核生物中的真菌、原生动物以及藻类中的几个门便形成了，动物与植物开始出现分化。到前寒武纪结束时，腔肠动物、环节动物或节肢动物等几个动物的门开始形成。

(二)寒武纪（距今5.7～5.1亿年）在大概距今5亿9000万年前，类型丰富多样的无脊椎动物的出现标志着寒武纪的开始。在这个时期，以三叶虫为代表的节肢动物门以及腕足动物门、软体动物门、多孔动物门、棘皮动物门的许多纲开始形成。这些门类存留至今，仍然有某些种类生存下来。在距今5.1亿年前的海相沉积中，发现了最早的脊椎动物的遗迹-甲胄鱼外甲的碎片。在寒武纪时，全部动物的门都已经形成了。—海洋无脊椎动物大发展古生代许多动物的门出现适应辐射，形成了大量的纲和目。例如棘皮动物形成了21个纲，腔肠动物门中珊瑚纲也开始出现了。奥陶纪时期，无颌、无鳍的甲胄鱼大量出现并留下了完整的化石。(三)奥陶纪（距今5.1-4.38亿年）

——海洋无脊物动物全盛时期古生代(四)志留纪（距今4.38----4.1亿年）

——脊椎动物的大量出现生物多样性增加，无颌类出现多样化。同时，有颌类中的盾皮鱼开始出现。维管植物（蕨类）和节肢动物（蝎子、多足类）开始侵入陆地。古生代(五)泥盆纪——鱼类时代泥盆纪：珊瑚和三叶虫发生大规模的适应辐射；头足类出现。泥盆纪被称为"鱼类的时代"，软骨鱼类和硬骨鱼类陆续来源并随即发生了适应辐射。与此同时，两栖类、苔藓、维管植物（蕨类、裸子植物）和昆虫来源于这个时期。（距今4.08-3.60亿年前）古生代(六)石炭纪（距今3.60-2.86亿年前）

————壮观的蕨类森林陆生孢子植物（蕨类）繁盛并形成大面积的森林，两栖动物的种类多样化，并出现最早的爬行类。昆虫发生适应辐射，某些原始的目（直翅目、蜚蠊目、蜉蝣目、同翅目）等大量出现。古生代爬行动物出现适应辐射，兽孔类成为占优势的类群；昆虫的各个类群多样化，形成了蜻蜓目、半翅目、脉翅目、鞘翅目、双翅目等类群。(七)二叠纪（距今2.86-2.48亿年前）

——生物圈重大变革时期中生代(八)三叠纪（距今2.48-2.13亿年前）

——裸子植物的兴盛时代海洋无脊椎动物的某些类群（如双壳类）的多样性增加。裸子植物开始占优势。爬行类出现适应辐射，形成了龟类、鱼龙、蛇颈龙和初龙类（进一步形成植龙、鳄类和恐龙）。早期哺乳动物出现。大陆开始漂移。中生代

(九)侏罗纪（距今2.13-1.44亿年前）

——恐龙时代

侏罗纪：恐龙多样化，翼龙、雷龙、梁龙、剑龙、三角龙等种类出现。原始鸟类（始祖鸟等）出现。古代哺乳动物、裸子植物占优势。大陆继续漂移。中生代(十)白垩纪（距今0.65-1.44亿年前）

——鸟类和被子植物渐露头角含有当代鸟类特性的黄昏鸟出现。被子植物和哺乳类开始多样化，有袋类与有胎盘类哺乳动物开始分化。大多数大陆分隔开来，恐龙继续适应辐射并在本期结束时灭绝。最早的蛇类出现并发生适应辐射。中生代

(十一)第三纪（距今6500-200万年前）

——哺乳动物繁盛时期被子植物大规模的多样化，并成为在森林中占优势的构成成分。昆虫发生适应辐射，并形成了大多数的当代科。脊椎动物的许多当代科已经形成。新生代(十二)第四纪（距今200万年前到现在）

——人类时代冰川重复出现，大型哺乳动物（如剑齿虎、猛犸象、大型的美洲野牛等）绝灭，人类出现。新生代人类在生物界的位置动物界脊索动物门脊椎动物亚门哺乳纲真兽亚纲灵长目类人猿亚目人科人属智人地球产生－－－－－－1月1日

生命出现－－－－－－2月27日

真核生物出现－－－－9月4日

脊椎动物出现－－－－11月21日

哺乳动物出现－－－－12月12日

灵长动物出现－－－－12月26日

类人猿出现－－－－－12月30日01：00

人类出现－－－12月31日11：56分30秒

把地球生物多样性的产生比方为一年（Mayr,1991)第三节生物进化与环境因素生物生活在环境中，生物与环境之间呈现出十分错综复杂的互有关系。硕士物与环境之间的互有关系的科学叫生态学(ecology)。每种生物对其它生物而言，又都是环境因素中的一分子。因此，生态学的研究事实上涉及了生物与生物，生物与环境以及环境本身的动态变迁等内容。一生物与环境的关系多个生物赖以生存的地球被多层厚厚的大气层包围着。近地面约17～18km(热带)至8～9km(极地)的空间层叫对流层，电闪雷鸣，狂风暴雨等多个气候变化就发生在本层中。距地面10～50km的大气层称为平流层，这里风和日丽，“居住”着保护地球上的生灵免受太阳强烈紫外线辐射的头号功臣——臭氧(O3)。再往上是中间层、电离层、热层、外层(逃逸层)和磁层等。大气层的上界距地表约1000km。在地面上，阳光明媚，生机勃勃，71％的地球表面被蔚蓝色的大海覆盖着。陆地上山峦起伏，沃野千里，江河湖泊，纵横交错。生物在地球这个可爱的家园生、繁衍，生生不息。生物与生物之间，生物与多个环境因子之间有着千丝万缕的联系。（一）光及其作用太阳光是地球上一切生物能量的源泉。光能经绿色植物(尚有少量光合细菌)的光合作用转变成有机物中化学键的键能。它除了维持植物本身生活以外，还是一切动物和微生物生存的基础，是生态系统中物质循环与能量传递的首要环节。

1光的强度

2光的性质

3光的作用

1光的强度影响光照强度的因素重要有：（1）光的入射角度：阳光与地面的夹角越大(最大为90°)，地面所接受的光照越强。（2）纬度：随着纬度的升高，地表得到的光强逐步削弱，在南、北极甚至出现终日不见阳光的极夜现象。（3）海拔：由于地球引力的影响，愈靠近海平面的低海拔地带大气密度愈高，达成地面的光强也就愈弱；反之，同纬度的高海拔地区所接受的光照也就愈强。如新疆盛产棉花。除了物种、降雨等因素外，光照充足也是一种重要因素。但是高海拔常造成低温度的负面效应，青藏高原被称为地球的第三极就是这个因素。另外，地表的坡度，所考察地的方位走向，本地的气候因素(云、雾、风、尘等)都对光强产生一定的影响。

2光的性质阳光内含多个波长的射线，这些射线普通可划分为下列三类：（1）红外线：波长5300～710nm，这类射线我们的眼睛即使看不见，但却能以皮肤感觉到它产生的热效应。红外线占日光辐射能的50%—60%。（2）可见光：波长710～380nm，由赤、橙、黄、绿、蓝、靛、紫七色光构成。光线通过大气层将产生散射和折射；通过水层时，光线还将被大量吸取，重要是红光。如水深1.8m处，670nm红光被吸取51％，600nm、550nm和470nm光分别被吸取38％、13％和5%。在34m水深处，红光已全无。蓝光和紫光可透达水深500m处。可见光占日光辐射能的40%～50%。（3）紫外线：波长380～200nm，人眼不可见。3光的作用光，无论对于动物还是植物都产生十分明显的影响，体现在：（1）红外线：能使生物或非生物的温度上升，增进种子和幼叶的萌发，使茎加速伸长。

（2）可见光：对于生物而言，可见光犹如生物钟的一种信号，无论是动物还是植物，绝大多数生物都是随一天中光线的规律性变化而呈现出有节律的应答。对植物而言，红光能增进叶绿素的生成和茎的伸长。红橙光能被叶绿素强烈吸取，它们的光合作用效率最强。蓝光虽也能被胡萝卜素吸取并传递到叶绿体进行光合作用，但效果较差。相反，蓝光和紫光含有较明显的克制植物生长，使其粗壮的作用。绿光不能被植物运用。

（3）紫外线：过量的紫外线(特别是UB-B紫外线)使细胞(生物)致畸、致癌或致死，在自然条件下紫外线可克制或减缓茎的生长，提高植物向光的敏感性，增进花青素以及多个红色色素的形成。（二）温度适宜的温度是维系生命过程必不可缺少的条件之一。普通从零上低温开始，随着温度的上升，微生物、植物和变温动物的代谢水平与生命活动逐步增强，直到每种生物的最适温区为止。温度超出一定限值，多个代谢活动又趋于下降。决定某个特定区域气温的要素重要有下列四方面：1季节2纬度3昼夜4海拔1季节由于地球本身倾斜角度的变化引发地球上多数地区，特别是温带和亚热带地区含有明显的春、夏、秋、冬四季变化。在热带，常年高温，气候重要分为雨季和旱季；而在寒带，一年的大部分时间里气温都在零度下列，甚至降至-60℃低温，仅在夏季短暂的1～2个月时间内浅层冰雪化冻，为极地的苔藓、地衣、小灌丛提供休养生息之机。2纬度一年中最热月份与最冷月份平均气温之差叫做年温差。赤道两侧的热带地区由于受到阳光的直射或靠近直射，长年高温多雨，年温差小，仅为1℃左右。多个生物全年都能旺盛地生长。在亚热带到温带的广大地区，年温差扩大到20℃上下，不少生物在干燥、严寒的秋冬季生长缓慢，甚至停止生长。在北温带到寒带的高纬度地区，年温差扩大到30℃以上。一入初秋，候鸟纷纷南迁；冬季冰天雪地，植物落叶，有些动物如熊，进入冬眠，万物萧条。3昼夜一天中最高气温与最低气温之间的差值叫做日温差。日气温最低值普通出现在日出前的拂晓时分。正午过后，地面储热达成最高值，但将这些热量传递给近地大气还需一段时间，因此普通在14时左右才达成当天气温的最高值。不同的纬度、季节、海拔、气候以及海陆间的差别，都对日温差产生较大的影响。海拔高低对温度的影响与纬度高低类似。对流层的气温随着海拔的升高持续下降，这是由于地面吸取太阳光的长波辐射后，首先本身受热升温，另首先亦不停地将热量传递给近地大气，然后再经近地大气向高层大气转移；同时海拔愈高，大气愈稀薄，热量经散射、透射而大量损失。海拔每升高100m对流层气温所减少的数值叫做气温直减率。对流层不同高度的气温直减率略有差别，平均为每100m下降0.65℃。4海拔（三）水2009-2010年冬春我国云南贵州广西诸省数千万人遭受着百年一遇的旱灾！！2010-2011冬春山东河南河北诸省大旱（四）土壤土壤是岩石历经风吹日晒雨淋风化的产物，土壤的形成与阳光、温度和水分等气候因素亲密有关。每形成lcm厚的土壤约需200～400年。肥沃的耕地土壤厚度约有20cm，需4000～8000年方能形成。多个生物在增进土壤的生成以及保持土壤的肥力等诸多方面亦发挥了不可替代的作用。

土壤是什么?这是一种不容易精确回答的问题。土壤包含有大大小小的砂粒，或多或少的无机盐和矿物质，多个各样的黏性物质，重要是生物死亡分解后产生的腐殖质，含量不等的水分以及每克土壤中多达百万个的生物，基本上是微生物和原生动物，尚有一定量的无脊椎动物。决定土壤肥力的高低现有天然的因素，也有人为的因素。土壤的肥力对该地区植被的生物量产生重大的影响，从而也决定了多个动物的种群和个体数量。因此把土壤比作生物的摇篮、人类的命根子是很恰当的。然而随着着人类大规模盲目地开发自然资源，进行当代化建设，无数的土壤付之东流，茂密的森林毁于一旦，无边的风沙吞噬万物。人类正在为自己无知短视的急功近利行为付出十分沉重的代价。（五）大气大气层对于地球上生物的作用是多方面的：1保护作用厚厚的大气有效地阻挡了多个宇宙射线对生物的侵害。没有这层大气，生物难以生存，更谈不上发展。2保温作用太阳发出的长波红外线含有明显的增温效应。大气层能吸取和折射地面反射或散射出的红外线，从而在地球外围形成一层厚厚的保温层。3氧气增进了生物的需氧代谢与进化需氧代谢产生的能量比无氧代谢高出一二十倍。自从有了氧气，生物进化的速率大大加紧了。同时，氧气能助燃，没有氧气，人类的文明和当代化工业、交通都将陷入困境。二、生物物种间关系（一）共生两个物种共同生活在一起，相依为生，其中一种生物甚至可能生活在另一种生物体内。它们互相“协助”，相得益彰。如豆科植物与根瘤菌。

（二）共栖两种都能独立生活的生物共居一处，普通仅是单方受益，另一方所受损益不明显的现象。如海藻、海葵和藤壶附生于贝类之外等。自然界中，多个各样的生物能够大致上划分为三种类型：生产者、消费者和还原者。绿色植物以及全部自养微生物都属于生产者，它们是地球上有机物质的重要生产者，处在食物链的最底层。多个动物都是消费者，它们根据各自的生态位分别处在初级消费、次级消费以及高级消费等层次。各类细菌、放线菌和真菌是生态系统中的还原者，它们将植物和动物的遗体分解，让多个物质重归自然。从这三类生物盘根错节的互有关系中，我们能够理出七种比较重要的种间关系：（三）协作两个物种共同生活于同一环境中，在它们各自独立的生活中也使对方间接受益。如昆虫与显花植物、同种生物的各个体之间亦常互相协作。（四）中立在一种生态环境中，许多生物彼此之间没有明显的损益关系，它们处在相对中立的状态。如森林中的松鼠与来往翱翔的昆虫之间；池塘中，青蛙与小鱼之间。（五）竞争物种在群落中所处的生态地位叫做生态位，它涉及空间生态位和营养生态位两种类型。如果两个或两个以上物种由于生态位相近，彼此互相争夺类似的生存空间及生活资源，它们之间这种关系就叫做竞争。竞争是推动生物进化的外因。（六）寄生一种生物借居于另一种生物的体内或体外，以摄取寄主的营养物质维持本身生活的现象称为寄生。寄生物普通不造成寄主死亡。（七）捕食与防御捕食者往往感官和运动系统发达，能奔善跑，长有尖牙利爪。被捕食者演化出了多个多样的防御与逃生手段。刺猬长刺，龟鳖披甲，鼠辈打洞，甲虫装死，尺蠖拟态等都是弱小动物求生的高招。三、大陆漂移与生物多样性大陆的漂移大陆漂移是影响生物多样性的一种重要宏观因素。由于大陆漂移造成生态隔离环境，才保存或者是分化出袋鼠这样独特的有袋类物种来；而有袋类动物在欧亚大陆，则由于某种未知的缘故，完全灭绝了。1912年德国气象学家魏格纳提出了大陆漂移学说，他认为，大概在两亿年以前，地球上各大洲是互相连接的一块大陆，它的周边是一片大洋。后来，原来的大陆分裂成几块，慢慢的漂移分离。通过了漫长的岁月，逐步形成了今天七大洲、四大洋的分布状况（图2-3）。这种海陆分布，现在还在极其缓慢的变化着。根据测量，大西洋在扩张，太平洋在收缩。本世纪60年代，人们通过进一步的研究，认为大陆漂移是板块运动形成的。板块构造学说认为：由坚硬岩石构成的地球表层，并不是整体一块，而是分成六大板快。亚欧板块、太平洋板块、