第1章生物的发育

1、第一章第一章 生物的发育生物的发育一、生命的起源和进化一、生命的起源和进化二、生物发育的基本原理二、生物发育的基本原理三、不同环境的生物发育（重点）三、不同环境的生物发育（重点）陨石的年龄地球起源地球起源古生代中生代新生代早期中期晚期地壳、地幔、地核的构成。古生物化石提古生物化石提供的生命起源供的生命起源时间信息时间信息 生命是怎样在地球上起源的？古今假说纷云。最有影响、最具说服力的是前苏联化学家提出的异养假说:小分子合成化学过程大分子经亿万次聚合成经过缓慢光合作用还原性大气还原性大气（二）生命的进化（二）生命的进化古生物化石记载生物进化的历程生物圈的演变特征生物圈的演变特征（二）生命的进化（

2、二）生命的进化动物动物植物植物细菌细菌从海洋从海洋走向陆地走向陆地0.01%109108107大气和大洋的CO2全部沉积物的CO23.01086.0108O2O20.1%1%10%100%0.01%0.1%1%10%100% CO2O2生物圈经历了几次重大生物变革生物圈经历了几次重大生物变革Fairbridge从有机地球化学角度总结了特别有意义的生物变革：380038003000Ma3000Ma前前 最初的生命出现；最初的生命出现；3000Ma3000Ma前前 自养生物出现自养生物出现，光合作用成为全球现象；2000Ma前 真核生物出现，从无性到有性生殖;1000Ma前 最早的动物出现，造成动

3、植物的分化;600Ma600Ma前前 海生动物繁盛，形成最初海生动物繁盛，形成最初的碳酸盐介壳的碳酸盐介壳; ;400Ma前 陆生高等植物出现，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 远洋有孔虫和颗石藻发育远洋有孔虫和颗石藻发育和繁盛，使碳酸盐沉积移向深海和繁盛，使碳酸盐沉积移向深海; ;23Ma前 人类起源.（三）地史时期的生物（三）地史时期的生物1、浮游植物浮游植物：有机质第一位来源。地史上有四个高产期。 a. 前寒武纪晚期-早泥盆世 b. 晚侏罗世-白垩纪 c. 晚古新世-始新世 d. 中新世达到高峰2、细菌细菌：是有机质第二来源，

4、仅次于浮游植物。3、浮游动物浮游动物：以浮游植物为食物，一般紧接浮游植物高产期后出现高产期。 以浮游动物也是有机质重要来源，而高等动物对有机质的贡献非常有限。4、高等植物高等植物：是与细菌相当，仅次于浮游植物的一类重要有机质来源。 a. 志留纪：出现高等植物，中泥盆世：爆炸性发展。 b. 晚石炭世：以蕨类植物为主的陆生植物群达到高峰，第一大成煤期。 c. 晚二叠世-早白垩世：为“裸子植物时代”，很快进入“被子植物时代”。种群某种生物所有个体的总和；群落生活在一定区域内的所有生物种群。生态系统群落环境 特定的群落组成、能量结构、食物关系、物质循环。生态系统的一般组成：生产者：自养生物，主要为行光

5、合作用能从无机物制造食物的绿色植物消费者：异养生物，以其它生物或有机质为食的动物分解者：异养生物，以分解死亡有机质供自身发育和供生产者再利用的 细菌和真菌。 以上三者组成生态系统中的群落。参加生态循环的无机物质；联结生物和非生物的有机物；气候环境因素。二、生物发育的基本原理二、生物发育的基本原理（一）生物与环境整体性原理（一）生物与环境整体性原理二、生物发育的基本原理二、生物发育的基本原理（一）生物与环境整体性原理（一）生物与环境整体性原理生物生物环境消费者生产者环境分解者消费者生产者环境分解者整体性原理含义整体性原理含义彼此之间不是互不相干，而是有规律共彼此之间不是互不相干，而是有规律共处，

6、互相关联而依存、相统一成整体。处，互相关联而依存、相统一成整体。整体大于部分之和。整体大于部分之和。生态金字塔原理：生态金字塔原理： 生物的产量可用生产力概念定量表示。 1、生物在单位时间内生成有机质的总数量称总生产力(量)。 2、除去自身消耗的有机质储藏量称净生产力。 3、生产者的净生产力称初级生产力。 4、次级消费者的净生产力称次级生产力。 5、最高级消费者的净生产力称终极生产力。20000千卡千卡4000千卡千卡400千卡千卡20 在供食关系上，生物是以链状方式，依次取食的，这种链状关系称食物链。食物链分生食型和腐食型。多个食物链相互交叉组成食物网。 （三）生态系统的物质地球化学循环原理

7、（三）生态系统的物质地球化学循环原理生产者生产者分解者分解者消费者消费者热能热能热能太阳太阳能量营养物质储存库储存库 自然界元素按生物需要量分为三类： 基本元素：C、H、O、N，占原生质的97%以上。 大量营养元素：Ca、Mg、P、S、K、Na等。 微量营养元素：Fe、Cu、Zn、B等。（三）生态系统的物质地球化学循环原理（三）生态系统的物质地球化学循环原理 生物所需的各种元素，沿着特定途径，从周围环境到生物体、再从生物体回到环境中，这种循环称为生物物质的地球化学循环。每个循环由两个库组成：储存库：容积大而循环慢的非生物部分。交换库：生物与环境间迅速交换的小而活跃的部分。根据储存库的性质分为两

8、大类型：流体型：储存库为大气或水圈；沉积型：储存库为沉积地层。以沉积地层中天然可燃矿产为储存库的特殊循环是本学科最感兴趣的生物地化循环。 一种生物在某个环境中生存和繁殖，必须得到各种基本物质条件。这些基本物质条件称为环境因子或生态因子。 各种因子在生态系统中所起的作用大小不同。1、最小因子定律：植物的生长取决于最小的营养物的量。2、耐性定律：生物的生态因子都有其最大量和最小量，两者之间的限度称耐性限度。任何因子超出耐性限度（不足或过量），都会使该生物衰退或不能生存。（四）限制因子原理（四）限制因子原理对所有因子的耐性范围都很广的生物，分布广泛广适性生物。相反，耐性范围狭窄的生物狭适性生物。 据

9、此生物分狭温性和广温性、狭盐性和广盐性、狭食性和广食性等。三、不同环境的生物发育三、不同环境的生物发育 海洋海洋 海陆过渡海陆过渡 大陆三大环境大陆三大环境 远洋深海半深海浅海滨海 三角洲河口湾港湾泻湖堤礁湖泊河流沼泽 平原山地沙漠冰川极地 生物生活环境按地理划分：海洋环境的主要特征：1、基质特征：水热容量大，吸收热多；导热性小，散热慢，水温稳定。水中含氧量比大气低，透光性也比大气差，清水透光层约200m。2、空间巨大：为陆地和淡水生物生活空间的300倍。3、水体连片，组成连续循环：风引起的环流、温度和盐度差引起的环流。4、波浪和潮汐作用强烈：造成海水垂向混合；同时也造成沿岸富营养带。5、强烈

10、分带性明显： 在水平方向上分：滨海带；浅海带；半深海带；深海远洋带。 在垂直方向上分：强光带(200m)。6、海洋生态的限制因子： 营养物质是海洋生态的一个主要限制因子。某些生物必须的营养物质，如氮（硝酸盐)、磷（磷酸盐）和铁等在海水中含量很低，以ppb（十亿分之一）计算。 光亮度是控制生物在垂向上发育的主要限制因子。（阳光是海洋生态的生产者行光合作用所必需的） 温度和盐度也是两个重要的限制因子。（温跃层和盐跃层的存在，阻碍了富营养物质的深层水上升到表层，限制了浮游生物的繁殖。）海洋环境发育的生物群落特征：1、群落结构： 主要生产者浮游植物硅藻、甲藻、颗石藻、红藻等各种藻类。 初级消费者浮游动

11、物有孔虫、放射虫、桡足虫等。 次级消费者自游动物、底栖动物、大型鱼类等。 分解者细菌对营养物质再生产作用小，对沉积物有机质改造作用较大。2、能流和食物链： 海洋浮游植物体小、质柔、易摄食，使海洋的初级消费者(浮游动物) 比陆地初级消费者(食素动物)多得多，成为优势种群之一。3、狭区现象： 海水的含盐度稳定，使大多数生物属狭盐性。4、生物分布： 浮游植物受光合作用影响，所以，在垂向上生物分布分带性很强。 强光带的生物量是无光带的1000倍。生物在各海域的发育分布状况受营养物质控制，可分4种发育区：1、： 美洲、非洲大陆的西海岸，由于信风和地球自转偏向力使表层海水吹离岸区，使富含营养物质的深层海水

12、不断上涌，形成海洋上涌流，是生物最高产区。 ，接受河流带来的大量营养物质，包括无机盐类（磷酸盐、硝酸盐等）和有机碎屑，亦造成生物的特高产区。2、：主要是大陆架的。热带、亚热带滨岸发育生产力极 高的红树林和珊瑚礁。它对石油的生成和储藏有重要意义。3、：南极、北极大陆及沿赤道的海域，由于海流和风使水混合，产 量中等。4、：远离大陆的，在纬度1040之间深海区，缺乏营养物质来源。温跃层、盐跃层的存在又使深层含营养物的水不易升到表层，生物极少。海陆过渡环境的基本特征（河口湾、三角洲、港湾、泻湖、堤礁等）1、物理化学条件变异性大；2、环境空间较小、较浅；3、不连续分布：形态多呈半封闭型；4、潮汐、河流、

13、波浪作用强；5、分带性明显：两极生态系统、温带海岸生态系统、 热带海岸生态系统、理化条件剧变的生态系统；6、营养物质丰富；7、生态限制因子：含盐度、温度、阳光（透明度）。过渡环境的生物群落特征1、群落结构：多样性。大型植物、小型底栖植物、浮游植物 都十分发育。2、食物链：生食型与腐食型并重。浮游植物浮游动物为生 食型。大型植物系统以腐食为主。3、耐性限度：多数发育广盐性和广温性生物，少数狭盐度和 淡水生物。4、生物生产力：河口湾和热带雨林、红树林、珊瑚礁生产力 相似，都是天然的富有生产能力的生态系统。 河口湾比海洋和淡水流域都有较强的生产力。湖泊环境的基本特征1、基质理化条件：湖泊大多为淡水，

14、也有微咸、半咸和咸水。各湖及 一个湖不同发展期含盐度变化大。但同期同一湖泊盐度大体均一。2、空间比海洋小得多：现今世界湖泊总面积为250余万平方公里(包括里 海)，仅占地球面积约0.5%，为海洋面积0.7%。3、湖泊水体较浅：很少超过100m深，存在时期一般比海洋短。4、湖泊被陆地高度分割：特别是不同水系的湖泊，完全隔离，这就造 成湖泊理化条件差异性比海洋大得多。5、河流波浪作用较强，无潮汐作用。河流将矿物质和营养物带入湖盆6、分带性：沿岸带、湖沼带、深底带。7、限制因子：营养性是湖泊主要限制因子。按营养水平，湖泊分富营 养型，营养型，贫营养型。一般来说，随着湖泊的形成、发展、萎 缩，常经历一

15、个从贫营养型富营养型沼泽化的过程。湖泊环境生物发育特征1、群落结构：以淡水环境为主的现代湖泊，藻类是最重要的生产者， 水生种子植物第二。在动物消费者中，主要是浮游动物、软体动物 、水生昆虫、甲壳动物和鱼类。还原者细菌和真菌起重要作用。2、食物链：生食型与腐食型并重，细菌对沉积物中有机质改造作用较 强。3、耐性限度：湖泊环境的不稳定性和分割性，造成生物种属单调，狭 区现象明显。4、生物分布：贫营养湖生物产率很低，营养湖中等，富营养湖具有高 和特高产率。5、气候对湖泊环境的影响相对于陆地较小。沼泽环境的基本特征：1、基质特征：包括低洼处水体、土壤和上部的大气。大气的温度变化 大、含氧多、透光性好；

16、常年或季节性积水、地下水位浅是基本环 境特点。2、环境空间小，积水浅，主要生长叶茎出露水的底生挺水植物，是 沼泽环境又一基本特征。3、被陆地高度分割：散布在从寒温带到热带，从海滨到内陆洼地。4、水体基本停滞、大气环流对其有影响。5、类型众多，内部分带性不明显：内陆沼泽和近海沼泽；平地沼泽和 高地沼泽；等等。6、营养物质一般丰富。7、环境限制因子：水和湿度是基本的限制因子。温度和盐碱度是重要 的限制因子。沼泽环境的生物群落特征：1、群落结构：生产者以水生高等植物为主，草本植物和木本植 物。初级消费者所占比例较其它环境小。2、食物链：主要食物链为腐食型。热带亚热带细菌分解强，温寒 带分解缓慢，大量

17、堆积植物残体形成泥炭层。3、耐性限度：气温和湿度决定植物群落和种属，盐碱度和地下水 位也有影响4、生物生产力：稳定适宜的环境条件，使绿色植物在沼泽长期繁 茂，生物产率很高。陆地环境的基本特征：1、基质性质：对陆生环境，基质尤为重要。 土壤是各种营养物质的来源，是高度发展的生态亚系统的分类根据。 大气是另一基质，其温度、湿度变化大、相对密度小、透光度好、 含氧和二氧化碳充分。受气候调节最为明显。2、环境空间仅次于海洋。3、虽然世界陆地不连片，但全球大气迅速循环，大气成分含量恒定。4、分带性明显：陆生环境依据气候和土壤这两大基质划分多亚系统。5、主要环境限制因子：气候（水分、温度、光照）和土壤的营

18、养程度 是陆地环境两组最重要的限制因子，决定了陆生群落的性质和生产 力。陆地环境发育的生物群落特征：1、群落结构：陆地和水生生态系统最明显的区别生产者绿色植 物的类型和大小。陆地生产者通常是高等植物，其数目少，个体 大。生物圈有两个极端生态系统（生物茂密的森林和生物稀少的 沙漠）都在其中。2、食物链：陆地环境，特别是森林，腐食型食物链占绝对优势。3、耐性限度：陆地环境因子的极大差异决定了生物群落的多样 性。热带雨林、高原、极地、平原、高山，等。4、生物生产力：生物生产力的极大差异在陆地环境中表现最充分。 森林是地球上生物生产力最高的生态系统，是生物圈的重要能量 基地。四、结四、结 论论 1、地球年龄46亿年，生命起源于38亿年前。2、异养假说认为：最初生命是在还原性大气条件下的原始海洋中形成的。前生命有机物团聚体