生物八级下生命起源与生物进化

第一节生命起源与生物演化一.生命起源

地球上有种类繁多的生物，植物约30万种，动物约150万种，微生物约10万种。也有人认为地球上的生物应为4~500万种。当前第1页\共有58页\编于星期四\19点1

有关生命的起源，曾有两种观点：地外起源论和地内起源论（1）地外起源论

这种观点认为生命起源于银河系别的星球上的细菌或孢子，通过辐射压力或附着于陨石上而传播到地球，之后发展演化而成。其依据是：在宇宙中发现有机分子的存在,在陨石中已分析出氨基酸、脂肪酸等。但目前还没有外星球上存在生物的确切证据。

当前第2页\共有58页\编于星期四\19点2

这是多数学者的观点，认为地球上的无机物在特定的物理化学条件下，形成了各种有机化合物，再经过一系列的化学过程转化为有机体。其过程大致可分为三个阶段：①有机化合物形成阶段：原始海洋中的N，H等元素和H2O，CO，CO2，H2S，HCl，甲烷等无机化合物，在紫外线、电离辐射、高温、高压等一定条件下，形成氨基酸、核苷酸及单糖等有机化合物；（2）地内起源论－化学进化论当前第3页\共有58页\编于星期四\19点3②生物大分子形成阶段：氨基酸、核苷酸等有机化合物，在海洋中聚合形成复杂的有机化合物，如甘氨酸、蛋白质、核酸--生物大分子；③生命形成阶段：多个生物大分子聚集，形成以蛋白质和核酸为基础的多分子体系—原生体，它具有初步的生命现象—从周围环境中吸取营养，将废物排出体外。从此，生命开始从化学进化转入生物进化阶段，大量的化石记录证实了生命是在地球上发生的，而生物是随地球的发展而演化的。当前第4页\共有58页\编于星期四\19点4二.早期生物的发生和演化

保存于寒武纪以前的岩石中的化石记录表明，早期生物演化经历了4次重大事件

（1）生命的出现：最早的生物化石出现于38亿年前的地层中—南非无花果树组（FigTree)燧石中的棒状细菌和球状细菌它们均为单细胞生物，其中球状细菌直径17～20μm.在澳大利亚发现35亿年前的叠层石的丝状体当前第5页\共有58页\编于星期四\19点5前寒武纪的生命类型13800百万年有机碳微结构3500百万年球状细菌当前第6页\共有58页\编于星期四\19点63500百万年丝状细菌750-800百万年后生动物（蠕虫类）前寒武纪的生命类型2当前第7页\共有58页\编于星期四\19点7（2）生物的分异：表现为生物多样性发展—属种数量的增加。如加拿大Ontaria（安大略省）西部20亿年前的Gunflint组中出现8属12种微化石。表明当时的原核生物已有相当的发展和繁盛，可能与当时大气开始充氧有关。当前第8页\共有58页\编于星期四\19点8当前第9页\共有58页\编于星期四\19点9

（3）真核生物的出现：以宏观藻类的出现为特色，如我国17.5亿年前串岭沟组中发现的Vendotaenides（文德带藻）

（4）后生动物的出现：出现于6～7亿年前。主要为软躯体生物。以伊迪卡拉动物群为代表，是指震旦纪后期出现的，主要由腔肠动物（67%水母、海鳃纲）、环节动物（25%）、节肢动物（似三叶虫）（5%）组成的不具外壳的多细胞后生动物群。我国发现地点：鄂西、陕南、淮南、辽南和黑龙江。当前第10页\共有58页\编于星期四\19点103500百万年丝状细菌750-800百万年后生动物（蠕虫类）前寒武纪的生命类型2当前第11页\共有58页\编于星期四\19点11环节动物腔肠动物700-600百万年（埃迪卡拉动物群）环节动物前寒武纪的生命类型3当前第12页\共有58页\编于星期四\19点12伊迪卡拉动物群及复原图当前第13页\共有58页\编于星期四\19点13三显生宙生物的演化显生宙生物演化经历了两大飞跃（1）动物界的第一次大发展

①小壳动物群的出现：震旦纪末期出现、寒武纪初大量繁盛，个体微小（1—2mm），具外壳的多门类海生无脊椎动物群。包括软体动物门中的软舌螺、单板类和腹足类，腕足类以及分类位置不明的类型。意义：第一个带壳生物群，寒武纪（古生代）的起点当前第14页\共有58页\编于星期四\19点14当前第15页\共有58页\编于星期四\19点15②澄江动物群的出现

寒武系底部继小壳动物群之后出现的第一个无壳和具壳的混生化石群。包括三叶虫、水母、蠕虫类、甲壳纲及分类位置不明的节肢动物、腕足类、藻类及鱼形动物意义：是寒武纪初期生物大爆发的典型代表。当前第16页\共有58页\编于星期四\19点16

澄江动物群当前第17页\共有58页\编于星期四\19点17昆明鱼海口鱼当前第18页\共有58页\编于星期四\19点18(2)动、植物从水生到陆生的发展

①植物的发展：在志留纪末期－早、中泥盆世，由于大陆面积的扩大，植物完成了登陆的使命。以出现裸蕨植物为代表，产生茎、叶的分化，发育了维管束系统。当前第19页\共有58页\编于星期四\19点19当前第20页\共有58页\编于星期四\19点20②动物的发展在晚泥盆世，出现了鱼类向两栖类的演化，动物完成了登陆的使命。以出现总鳍鱼类为代表，具有强大的肉鳍，当水体干枯时，可用肉鳍爬行。C演化为两栖类。当前第21页\共有58页\编于星期四\19点21当前第22页\共有58页\编于星期四\19点22(3)动物界的发展

遵循着从简单到复杂，从低级到高级的发展规律

经过了从原生动物—原始多细胞动物—腔肠动物（两胚层动物）—三胚层动物—脊椎动物的演化过程。当前第23页\共有58页\编于星期四\19点23当前第24页\共有58页\编于星期四\19点24第一节生命起源与生物演化第二节生物进化规律第三节物种的形成当前第25页\共有58页\编于星期四\19点25第二节生物进化规律一、生物进化的特点和规律

(1)进步性发展

自生命在地球上出现以来，生物界经历了由少到多、由低级到高级的进化发展过程，是一种上升的进步性发展。

当前第26页\共有58页\编于星期四\19点26

①从异养到自养的发展异养——单细胞的细菌（原核生物）以周围环境的有机质为养料。自养——原核生物演化出具叶绿素的蓝绿藻，能够进行光合作用，从无机物合成有机养料。当前第27页\共有58页\编于星期四\19点27②从二极生态模式到三极生态模式

二极——蓝绿藻和细菌构成了早期生物界自养和异养、合成与分解两个环节，形成了一个菌藻生态体系。三极——随着真核细胞的出现，开始了动植物的分化，构成了一个三极生态系统。

绿色植物——自然界的生产者动物——自然界的消费者细菌真菌——自然界的分解者当前第28页\共有58页\编于星期四\19点28③从水到陆的发展

四亿年前，植物先行登陆，而后是动物登陆，逐渐形成了现代的动植物体系。当前第29页\共有58页\编于星期四\19点29(2)进化的不可逆性

指已经演变的物种不可能恢复祖型，已经灭亡的种类不可能重新出现。生物的进化发展是不可能走回头路的。

当前第30页\共有58页\编于星期四\19点30(3)相关律和重演律

相关律——居维叶（G.Cuvier）提出，认为生物身体的各部分的发展是密切相关的，环境条件的变化使生物的某种器官发生变异时，必然会有其他的器官随之变异，同时产生新的适应。当前第31页\共有58页\编于星期四\19点31

个体发育——生物的每个个体从其生命开始到自然死亡都要经历一系列发育阶段。如：昆虫有卵、幼虫、蛹、成虫四个阶段。系统发生——指生物类群的起源和进化历史。生物类群不论大小都有其起源和发展历史。当前第32页\共有58页\编于星期四\19点32

重演律——系统发生和个体发育是密切相关的，生物总是在其个体发生的早期体现其祖先的特征，然后才体现其本身比较进步的特征。因此，个体发育是系统发生的短暂重演。当前第33页\共有58页\编于星期四\19点3339

34

个体发育与系统发生之间的关系(举例)

系统发育：即生物系统的发生和演变过程个体发育：即个体从生命开始到死亡为止的演变过程当前第34页\共有58页\编于星期四\19点34(4)适应、特化、适应辐射、适应趋同

适应——生物在其形态结构以及生理机能等方面反映其生活环境和生活方式的现象，这是自然选择保留生物机能的有利变异、淘汰不利变异的结果，是生物对环境的适应。特化——一种生物对某种生活条件特殊适应的结果，使其在形态和生理上发生局部的变异，而整个身体的组织结构和代谢水平并无变化。这种现象叫做特化。当前第35页\共有58页\编于星期四\19点3539

36

适应辐射

趋异（分歧）—起源于同一始祖类型的生物，由于适应不同的环境而发生物种分化，一个种分化为两个或两个以上的种。

适应辐射—某一类群的趋异向着各个不同方向发展，适应多种生活环境。如中生代的爬行动物。（规模大，较短时间内完成）

当前第36页\共有58页\编于星期四\19点36中生代爬行动物的适应辐射1.海中游泳的鱼龙；2.陆上食草的剑龙；3.陆上食肉的跃龙；4.空中飞翔的翼龙当前第37页\共有58页\编于星期四\19点37适应趋同

生物亲缘关系疏远的生物，由于适应相似的生活环境，而在形体上变得相似如：鱼、鱼龙、海豚、鲸都呈鱼形;

趋同仅是表面现象，并没有改变生物原来的体制。当前第38页\共有58页\编于星期四\19点38趋同现象的实例1（a)单体珊瑚（锥状）；（b）李希霍芬贝；（c）固着蛤类马尾蛤当前第39页\共有58页\编于星期四\19点39适应趋同(例2)当前第40页\共有58页\编于星期四\19点40二、生物演替

古生物学资料表明，以知的2500个科中已经有2/3的科绝灭，其原因为：种系代谢——在生物的纵向发展上，新种总是在旧种的基础上产生的，许多旧种被新种所代替而衰退灭亡。生态代替——在生物的横向发展上，一些物种扩大并占领了新的生态空间，而另一些物种则丧失了生活领域以至退出了历史舞台。当前第41页\共有58页\编于星期四\19点41

背景值绝灭——地史上任何时期都有一些生物绝灭，但总的平均绝灭率维持在一个低水平上，通常0.1~1个种/百万年。集群绝灭（大规模绝灭）——在某些地史时期，有许多门类的生物几乎同时绝灭，使生物绝灭率突然升高。当前第42页\共有58页\编于星期四\19点42

地史上大规模绝灭共有七次：①前寒武纪伊迪卡拉动物群绝灭②ε/O之交③O/S之交④D3弗拉斯期-法门期之交⑤P/T之交⑥T/J之交⑦K/E之交当前第43页\共有58页\编于星期四\19点43地质时代（距今百万年）(Sepkoskietal.,1992)1235674当前第44页\共有58页\编于星期四\19点44导致生物大规模绝灭的原因：①地内事件如火山爆发、地磁场倒转、大规模海退、板块运动、温度变化、缺氧事件等②地外事件如超新星爆发、小行星撞击、太阳耀斑等当前第45页\共有58页\编于星期四\19点45第一节生命起源与生物演化第二节生物进化规律第三节物种的形成当前第46页\共有58页\编于星期四\19点46第三节物种的形成

物种是进化的单元，也是繁殖后代的单元。进化的过程是物种不断演变的过程，新种不断出现，旧种不断绝灭。物种形成就是指新种的形成。当前第47页\共有58页\编于星期四\19点47一、遗传

遗传是生物通过繁殖作用不断的传衍后代，它是生物进化的基础。遗传具有稳定性，同时又具有可变性。物质基础——细胞核中的染色体基因——染色体上有一种决定性状发育的物质，基因主要由去氧核糖核酸(DNA)组成，每个去氧核糖核酸分子又由许多去氧核苷酸单体组成。当前第48页\共有58页\编于星期四\19点48二、变异

变异是同种个体之间的微小差异。同一物种的个体之间总会有一些差异，决不会有两个完全一样的个体，这就说明变异是一切生物普遍具有的共同特征。当前第49页\共有58页\编于星期四\19点49

遗传的奥秘在于DNA分子中碱基序列的变化。主要有以下三种：（1）基因重组（2）基因突变（3）染色畸变当前第50页\共有58页\编于星期四\19点50特征（1）变异是相关的，有机体的一部分发生变异，也会引起其他部分发生变异，如长颈鹿。（2）变异有遗传的，也有不遗传的，只有遗传的变异才能对进化起作用。（3）变异不仅表现在外部形态上，而且表现在内部结构上。当前第51页\共有58页\编于星期四\19点51遗传与变异的关系

在生物进化过程中，变异是一种创造性因素，遗传是一种稳定性因素。没有变异，生物只能产生相同的物种，进化无法进行；没有遗传，生物没有相对稳定性，不能成其种类，也不可能有进化因此，遗传和变异之间的相互作用是生物进化的基本动力。当前第52页\共有58页\编于星期四\19点52三、隔离(1)地理隔离是指由于水体、沙漠、山脉的阻挡或遥远的地理距离等原因造成的隔离。由于同种生物长时期受到地理隔离，居群的个体间无法杂交，失去基因交流的机会，从而朝不同方向变异，逐渐形成地理亚种。如华南虎和东北虎在体型大小、毛色深浅和毛的长短等方面都产生了明显的差异，已形成了两个地理亚种。当前第53页\共有58页\编于星期四\19点53(2)生殖隔离是指居群间由于基因型差异使得基因交流不能进行，最终会导致形成不同的亚种、新种。当前第54页\共有58页\编于星期四\19点54四、自然