高一生物《生物進(jìn)化和生物多樣性》素材（蘇教版）

生物進(jìn)化和生物多樣性資料5-2-1顯生宙生物進(jìn)化事件 1資料5-2-2生命史中的進(jìn)化事件 1資料5-2-3生物進(jìn)化 2資料5-2-4人類起源 4資料5-2-5地質(zhì)年代的劃分 6資料5-2-6生物多樣性 6資料5-2-7生物進(jìn)化與生物多樣性 6資料5-2-8生物的進(jìn)化過程和分界 7資料5-2-8地球生物資源概況 8資料5-2-9世界物種多樣性概況 10資料5-2-10中國的生物多樣性 11資料5-2-1顯生宙生物進(jìn)化事件多細(xì)胞動、植物出現(xiàn)以后的地質(zhì)時代被稱為顯生宙，目前尚不能確切地定出它的下限，根據(jù)現(xiàn)有的古生物和同位素地層學(xué)研究資料，大致在～億年前。顯生宙的生物進(jìn)化舞臺上的主角已經(jīng)不是原核生物和單細(xì)胞的真核生物，而是多細(xì)胞的宏觀的動、植物。顯生宙的生物進(jìn)化主要表現(xiàn)在組織、器官的結(jié)構(gòu)與功能的一系列進(jìn)化革新，以及通過種形成和種絕滅而表現(xiàn)出來的生物圈組成的變化。整個顯生宙時期主要的進(jìn)化革新事件有：（1）無脊椎動物兩側(cè)對稱的軀體結(jié)構(gòu)體制的發(fā)展和無脊椎動物高級分類群的進(jìn)化產(chǎn)生（寒武紀(jì)早期）；（2）動物的骨骼化：防護(hù)和支撐系統(tǒng)的進(jìn)化；（3）由于中樞神經(jīng)系統(tǒng)的發(fā)展和內(nèi)骨骼形成而從無脊椎動物中產(chǎn)生出脊索動物，魚類起源和發(fā)展（寒武紀(jì)至奧陶紀(jì)）；（4）陸地植物的木質(zhì)化，維管系統(tǒng)和維管植物起源（志留紀(jì)至泥盆紀(jì)）；（5）魚類運(yùn)動器官和呼吸器官的改造，兩棲類起源（泥盆紀(jì)）；（6）生殖系統(tǒng)的進(jìn)化改變（羊膜卵出現(xiàn)）、皮膚角質(zhì)化的發(fā)展，從兩棲類進(jìn)化出陸生爬行類（石碳紀(jì)晚期）；（7）水生無脊椎動物向陸地發(fā)展，節(jié)肢動物較復(fù)雜的呼吸系統(tǒng)（氣管系統(tǒng)）及外骨骼的結(jié)構(gòu)特化，導(dǎo)致昆蟲及其他陸生節(jié)肢動物起源（石碳紀(jì)）；（8）陸地脊椎動物爬行類的體溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)的發(fā)展，溫血動物起源（三疊紀(jì)至侏羅紀(jì)）；（9）哺乳動物起源（三疊紀(jì)末）；（10）爬行動物中的皮膚附屬物演變?yōu)橛鹈?，飛翔器官（翅）的產(chǎn)生以及軀體結(jié)構(gòu)的適應(yīng)進(jìn)化導(dǎo)致鳥類起源（侏羅紀(jì)）；（11）被子植物起源（早白堊世）；（12）靈長類腦與前肢的進(jìn)化，思維器官與勞動器官的產(chǎn)生，人類起源（上新世至全新世）。資料5-2-2生命史中的進(jìn)化事件在有向的時間尺度上順序發(fā)生的生物進(jìn)化事件構(gòu)成了生命史的核心內(nèi)容。進(jìn)化事件是連續(xù)的、漫長的生命史中的里程碑，是生命進(jìn)化的腳步。每一個進(jìn)化事件或進(jìn)化的每一步，都是對后來的進(jìn)化方向的各種可能選擇的限制，但又同時創(chuàng)造了新的進(jìn)化前景。就像下棋一樣，每走一步都關(guān)系到后來的整個棋局；每一個進(jìn)化事件都不同程度地影響生命進(jìn)化歷程。生命史的研究證明了進(jìn)化過程不是像先前的“直道進(jìn)化論”說的那樣的平坦直道，而是像達(dá)爾文描述的巨大的進(jìn)化樹所記錄的曲折復(fù)雜的歷史過程：在大樹頂部的綠色枝葉（代表現(xiàn)在生存的生物種類）之下，掩蓋著無數(shù)“枯萎的枝條”，它們代表過去曾經(jīng)生存過的種類，它們是無數(shù)次失敗的進(jìn)化試探的犧牲者，是生存競爭中的被淘汰者。絕滅了的物種占整個地球38億年來的物種總和的99．999％（Novocek＆Wheeler，1992）。這株大樹下部的枯萎枝條遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過頂部很少的綠色枝葉。生命史中既有成功的進(jìn)化革新帶來的大繁榮（適應(yīng)輻射），也有大災(zāi)變或進(jìn)化失敗帶來的大蕭條（大絕滅）。進(jìn)化事件是進(jìn)化中的革新，沒有這些革新，生命就不可能延續(xù)至今，就不會有今天的復(fù)雜的高級生命。在達(dá)爾文以前的創(chuàng)世說統(tǒng)治時代，物質(zhì)世界是沒有歷史的。按厄謝爾（JamesUssher）大主教（1654年）和后來英格蘭基督教學(xué)者來特福特（JohnLightfoot）的說法，地球和地球上的萬物是在公元前4004年10月26日早上9點鐘被上帝創(chuàng)造出來的。自那以后世界萬物就不變地保持到今天。萬物既然不變，當(dāng)然也就沒有歷史。達(dá)爾文的不朽功績在于他證明了生命是有歷史的，而且是從簡單到復(fù)雜，從低等到高等的進(jìn)化歷史。然而，達(dá)爾文在《物種起源》一書中，以“地質(zhì)記錄不全”或“化石記錄不全”為由而忽視生命史，或?qū)⑸费芯恐糜诖我匚?。那時的最古老的化石記錄也只追溯到寒武紀(jì)下部的三葉蟲。其實，這種狀況直到20世紀(jì)60年代以前并沒有多大改變。60年代以前還沒有一個前寒武紀(jì)生物化石被學(xué)術(shù)界正式承認(rèn)。5．4億年前的寒武系下線一直是的一個神秘界線。寒武紀(jì)以前的（前寒武紀(jì)）生命史基本上是一片空白，地質(zhì)學(xué)家把這一歷史時期稱為隱生宙，以和寒武紀(jì)以后有化石紀(jì)錄的顯生宙相區(qū)別。1954年，當(dāng)哈佛大學(xué)的植物學(xué)家Barghoorn和地質(zhì)學(xué)家Tyler報道了大約19億年前的岡弗林特鐵硅質(zhì)建造中的微生物化石時，竟然沒有人相信。10年以后當(dāng)更多的人在前寒武紀(jì)地層中找到更多的藍(lán)菌和細(xì)菌化石時，大家才認(rèn)識到：地球上的生命的確有一個很長的前寒武紀(jì)進(jìn)化歷史。資料5-2-3生物進(jìn)化細(xì)菌出現(xiàn)科學(xué)家在澳大利亞西北部一片少見巖石中發(fā)現(xiàn)了11種不同微生物標(biāo)本，在顯微鏡下可見的化石處在很小的礦物顆粒中，那些礦物顆粒又包裹在34億8千5百萬年前形成的另一種巖石中。因此可以斷定，那些包裹著化石的礦物顆粒要比它們外面的巖石還要古老。這批在澳大利亞發(fā)現(xiàn)的化石都是單細(xì)胞生物，在顯微鏡下呈不足0.01英寸藍(lán)菌時代元古宙的地質(zhì)特色之一是大規(guī)模的疊層石碳酸鹽沉積。這意味著沉積碳酸鹽和建造疊層石的藍(lán)菌普遍地分布和繁盛于陸緣淺海環(huán)境。科學(xué)家對古代和現(xiàn)代疊層石長達(dá)100多年的研究證實了疊層石是由底棲的光合自養(yǎng)的微生物群落（主要由藍(lán)菌組成）所建造的生物沉積構(gòu)造。在元古宙的疊層石和燧石中常常能找到藍(lán)菌的遺體化石有時藍(lán)菌的群體或藍(lán)菌群落能夠原地原位地保存在硅化的疊層石中。在世界各地的元古宙碳酸鹽巖中，到處可見疊層石生物礁。細(xì)胞出現(xiàn)從化石紀(jì)錄來看，雖然有爭議的單細(xì)胞真核生物化石出現(xiàn)于19～20億年前，但較可靠的、大量的真核生物化石出現(xiàn)于元古宙晚期，即大約8～10億年前。多細(xì)胞80年代后期，朱繼元專家組在中國貴州中部震旦系陡山沱組的磷塊巖（年齡大約為億年）中發(fā)現(xiàn)了保存著細(xì)菌組織結(jié)構(gòu)的多種形式的植物化石，這些化石提供了早期植物多細(xì)胞的證據(jù)。在這些化石中有兩種類型的細(xì)胞集群，一種是由幾十個到幾百個形態(tài)相似的細(xì)胞有規(guī)則地排列成球狀的集群，另一種是無數(shù)細(xì)胞不規(guī)則聚集成形態(tài)不定的集群。前者可能是浮游的，后者是適應(yīng)于底棲的，即匍匐于海底沉積物表面的。磷塊巖中另一種類型的多細(xì)胞植物化石葉狀體植物——葉藻。葉藻是具有宏觀體積的葉狀植物體，有皮層和髓層的分化，髓層由薄壁組織或假薄壁組織構(gòu)成。這些結(jié)構(gòu)可能有生殖或營養(yǎng)的功能。伊迪卡拉動物群澳大利亞地質(zhì)學(xué)家在澳州南部的阿得雷德山脈以北的伊迪卡拉地區(qū)發(fā)現(xiàn)了一些圓形的像水母樣的印痕化石。經(jīng)進(jìn)一步采集和研究，有的是圓形的壓印，像現(xiàn)代的水母；有的是柄狀的印痕，像現(xiàn)代的海鰓；還有的像細(xì)長的蠕蟲那樣的印痕。經(jīng)過鑒定，這些化石標(biāo)本腔腸動物占67%以上、環(huán)節(jié)動物占25%、節(jié)肢動物占5%，還有其他一些動物。1974年召開的國際地質(zhì)科學(xué)聯(lián)合會確定伊迪卡拉動物群為前寒武紀(jì)晚期。布爾吉斯動物群人們在距今約5億～6億年前寒武紀(jì)初期的地層中，發(fā)現(xiàn)了各類骨骼化的無脊椎動物如有孔蟲類、古杯海綿、珊瑚、腕足類、甲殼類和棘皮動物等所有無脊椎動物各個門的化石。1910年美國科學(xué)家在加拿大的布爾吉斯頁巖層中發(fā)現(xiàn)了中寒武紀(jì)三葉蟲和像蠕蟲那樣動物軟體的壓印化石。第二年夏天，他們又進(jìn)行了大規(guī)模的發(fā)掘，得到了除有殼的三葉蟲和海綿動物以外的100多種保存得十分完整的無脊椎動物化石，有的像水母、?？菢拥那荒c動物，有的像環(huán)節(jié)動物，也有的像海參那樣的棘皮動物。（引自原小福的《化石漫談》）魚類最早的魚類化石是奧陶紀(jì)和志留紀(jì)地層中的甲胄魚化石，這類動物身上有真皮形成的骨板和鱗片。園口類也是最早的魚類，有營寄生或半寄生的七鰓鰻、盲鰻等水棲魚形動物。兩棲動物一位研究生發(fā)現(xiàn)了兩棲動物先驅(qū)的化石，一塊是有史以來最早的，一塊是居第二早的。這一發(fā)現(xiàn)證實，這是一種處于魚類和所有后來進(jìn)化出的有脊骨的動物之間的、正在轉(zhuǎn)變中的動物，它最初適應(yīng)陸地的時間要比以往認(rèn)為的早，而且它們很快就在世界各地建立起了它們的灘頭陣地。新發(fā)現(xiàn)的化石包括一只兩棲動物的頭骨碎塊和它的一付完整側(cè)翼骨，這只動物被命名為海納，僅從翼骨的特點上，古生物學(xué)家們就斷定這種動物有著強(qiáng)健的前肢，能夠在陸地上支撐起自己的身體，也能向前運(yùn)動和向后積蓄沖力。翼骨上缺少某些起聯(lián)系作用的牽制肌，表明它們沒有形成鰓。從翼骨的大小來判斷，科學(xué)家們認(rèn)為這種動物可能有3英尺長，包括估計會有的尾巴。這只兩棲動物的發(fā)現(xiàn)擴(kuò)大了早期四足脊椎動物的地理分布范圍，也暗示著它們在泥盆紀(jì)末期已經(jīng)確實分布到了赤道附近的區(qū)域。泥盆紀(jì)的時期在4億零8百萬年前至3億6千萬年前之間。節(jié)肢動物地質(zhì)學(xué)家和古生物學(xué)家們在對英國西北部的幾個遺址進(jìn)行巖石考察時，意外地發(fā)生了一種節(jié)肢動物在4億4千萬年前的奧陶紀(jì)留下的遺跡。發(fā)現(xiàn)新化石的巖層是一種綠褐色火成巖，在那只古老的節(jié)肢動物從上面爬過的時候，這些火成巖應(yīng)該是處于一種灰漿狀態(tài)。節(jié)肢動物留下的遺跡有兩處，一個是在里克河谷，另一個在伯羅戴爾。爬行動物1988年，英國科學(xué)家蘇格蘭愛丁堡距今的億年地層中發(fā)現(xiàn)了一具爬行動物的化石，被認(rèn)為是最早出現(xiàn)的爬行動物。長著羽毛的恐龍在中國發(fā)現(xiàn)的一塊新化石，為鳥類的起源之謎提供了線索。這個樣子古怪的骨架屬于一種同樣古怪的恐龍：馳龍。它只有兩米長，兩條腿很細(xì)，中間靠內(nèi)的腳指上長著鐮刀形的爪，尾很長，有成束的棒狀骨，使尾巴變得僵硬。但是，真正讓這個生物不同尋常的不是它的身體框架，而是外覆的東西：它從頭到腳都覆蓋著松軟的絨毛和原始羽毛。無脊椎動物在原使海洋環(huán)境中，單細(xì)胞的原生動物經(jīng)過群體階段、多細(xì)胞動物。在多細(xì)胞動物中海綿動物是最原始的類型，雙胚層的腔腸動物是進(jìn)化的主干。由雙胚層動物向三胚層動物發(fā)展，出現(xiàn)了兩種發(fā)育方式，一種是節(jié)肢動物式的，另一種是棘皮動物式的。魚類至兩棲動物泥盆紀(jì)晚期，脊椎動物中魚的某些種類爬上岸能夠在陸地上生活了，其身體內(nèi)分化出肺代替了鰓，可以直接從空氣中吸取氧氣，適于在水中游泳的偶鰭也變成了能在陸地上支撐身體和爬行的四肢。兩棲類是最先登陸的脊椎動物，它們保留了水生祖先的某些形態(tài)結(jié)構(gòu)，又進(jìn)化出了適應(yīng)陸生的某些形態(tài)結(jié)構(gòu)。兩棲動物既適應(yīng)水生又適應(yīng)陸生，但它們同時既不完全適應(yīng)水生又不完全適應(yīng)陸生。早期的兩棲類化石發(fā)現(xiàn)與泥盆紀(jì)晚期的地層中，是一種叫魚石螈的動物，它全身長約1米，身體呈現(xiàn)出魚類和兩棲類的雙重特征。兩棲類的祖先自泥盆紀(jì)晚期出現(xiàn)以后不斷進(jìn)化，至石炭紀(jì)兩棲動物十分繁盛。兩棲動物至爬行動物在兩棲動物興盛的石炭紀(jì)，一類真正的陸生爬行類脊椎動物出現(xiàn)了，它們在身體構(gòu)造、生育、發(fā)育等各方面都能很好地適應(yīng)陸地環(huán)境的生命。早期的爬行動物至少有四類，即杯龍類、中龍類、盤龍類和始鱷類。爬行動物至哺乳動物從化石資料來看，早期的哺乳動物有一種名為獸齒類的，它是一種像哺乳動物的爬行動物，已經(jīng)具有了與哺乳動物相似的牙齒。爬行動物只有單一形狀的牙齒，而它們的牙齒已分化出門牙、犬牙、和臼牙三類。獸齒類中較進(jìn)步的類群犬頜獸體形大小如現(xiàn)代的狗，已不像爬行類那樣從體側(cè)橫伸出四肢，腹部貼地爬行，犬頜獸的四肢從腹部垂直伸向地面，能夠像現(xiàn)代犬一樣邁步行立，是一種行動比較敏捷的動物。早期的哺乳動物是一類比較原始，在相當(dāng)程度上像爬行動物的哺乳動物。它們個體小，數(shù)量少，分布的密度不大，分布的面積不廣。資料5-2-4人類起源上新世的地球，生活在陸地上的哺乳動物種類多、數(shù)量龐大，有靈長類，奇蹄類，偶蹄類，嚙齒類，肉食類等。選擇哪一類動物開始進(jìn)化人？使者選擇了靈長類中的猿，或者也可以這樣認(rèn)為，設(shè)計出猿就是為進(jìn)化人做準(zhǔn)備。猿與其它類動物相比較其優(yōu)勢在于食物方面既能以植物為食也能以肉為食，而且以植物為主肉食為輔，符合生物圈植物動物數(shù)量的比例關(guān)系；四足行走比較聰明，群居生活有好的等級制度和親情關(guān)系，體格性情適中，不主動攻擊，也能抵御被攻擊。造一個怎樣的人，怎么造人？使者資料庫中有藍(lán)圖。第一步是使猿直立行走，解放前肢，這是人猿分開的標(biāo)志，也是作為人的基準(zhǔn)。這一事件發(fā)生在何時？發(fā)生在哪種猿身上？經(jīng)過多年的激烈爭論，最后專家們接受了分子證據(jù)，把時間定在距今700萬年。而后一問題沒有定論，稍具體一點的說法是大猩猩、普通黑猩猩、矮小黑猩猩之一。第二步是逐步增大大腦，使猿一步步聰明起來。使者在造人過程需要制造一些過渡人種。南方古猿：1985年，理查得?利基在肯尼亞北部土爾卡納湖西岸距今約250萬年前的沉積物中找到一具相當(dāng)完整的南方古猿粗壯型的頭骨，表明它們在非洲至少生活過150萬年的連續(xù)時間，他不屬于現(xiàn)代人的祖先，只是人科在演化過程中的一個旁支。北京猿人：1927年專家們在北京市周口店地區(qū)發(fā)現(xiàn)了大量古人類化石，命名為北京直立人。北京猿人前額低平，額面向后傾斜，兩條眉骨嵴粗壯向前突出，腦容量平均約為1075毫升，頭蓋骨厚度是現(xiàn)代人的一倍，約10毫米，身高約在1560~1570毫米之間，據(jù)測定，他們在周口店生活的時間最早從60萬年前開始，23萬年前結(jié)束，共計37萬年。人類學(xué)教授龔昌雄認(rèn)為：從化石及生活習(xí)性上看，在如此長的時間里其幾乎沒有變化，這說明北京猿人種一直沒有變化。北京猿人是從非洲走出的直立人，是人類的枝節(jié)，使者再不會去改造進(jìn)化他，因為同時期的尼安德特人的腦容量已達(dá)1470毫升，且各方面都是世間最強(qiáng)的。北京猿人在周口店這個小區(qū)域里生存了37萬年，是一項奇跡，但他們最后和全球的直立人一樣，擺脫不了滅絕的命運(yùn)?？肆_馬農(nóng)人：克羅馬農(nóng)人也稱晚期智人階段，或稱新人階段的代表。從發(fā)掘的遺骸能夠看出，克羅馬農(nóng)人的體格高大，平均身高1.82米，腦容量1590毫升~1751毫升，顏面寬，下額發(fā)達(dá)，與現(xiàn)代西歐、中歐的人種幾乎無區(qū)別。他們的文化遺物很多且文化已相當(dāng)發(fā)達(dá)，歸納有：石器：大量的雕刻尖狀器及磨制成矛頭狀、漁叉狀、可作為狩獵或與野獸搏斗、或作投擲捕捉魚類的工具。有些還類似弓弩，磨得相當(dāng)光滑的細(xì)長骨針，表示能縫綴獸皮成衣。裝飾品：主要是利用獸骨、獸牙（犬牙）、魚骨、腹足動物的螺殼等磨制或穿孔，估計作為項鏈之用。有些還在細(xì)小的獸骨上雕刻出美麗的花紋，排列成項鏈之類。藝術(shù)品：用獸骨或象牙雕刻成裸女形象，還有不少在他們居住的洞壁上用礦物染料勾畫出野獸（尤其是馬、牛、鹿最為常見）或伏臥、或奔跑的姿勢。更多的則是畫出人群圍獵、追趕的狩獵場面。無論從繪畫的線條，或是著色、涂影的技巧，都顯示出克羅馬農(nóng)人具有很高的藝術(shù)才能。克羅馬農(nóng)人使用天然顏料，摻上動物脂肪，然后在洞壁作畫。克羅馬農(nóng)人就是我們現(xiàn)代智人，其DNA應(yīng)該與我們相同。尼安德特人：最晚從30萬年前起在歐洲和西亞居住著一群群身材粗壯，腦容量已達(dá)到現(xiàn)代人水準(zhǔn)的人種，我們稱其為尼安德特人。他們前額低平，頭蓋作半穹隆狀，眉骨突起，鼻區(qū)及眼眶較大。下頜骨厚且粗壯，頤部尚未突出，略顯后退。牙齒比現(xiàn)代人大些。體軀及四肢結(jié)構(gòu)粗壯，但機(jī)能與現(xiàn)代人一樣。尼安德特人身高男性1.60米左右，女性1.50米左右。尼安德特人過著半定居的生活，使用石器工具，喜歡選擇在崗上的洞穴居住，既避風(fēng)雨嚴(yán)寒，又觀察崗下的野獸活動。他們對死者進(jìn)行葬禮，以赤鐵礦粉撒在死者身上。尼安德特人粗壯的身體厚實的肌膚能很好地適應(yīng)當(dāng)時歐洲的嚴(yán)寒氣候，生存了下來，人群發(fā)展壯大，在整個歐洲大陸及毗鄰的北非、地中海沿岸、西亞等地都有他們身影。30萬年前至15萬年前（現(xiàn)代人類誕生）的15萬年間，尼安德特人是地球的主人，在人口數(shù)量、適應(yīng)能力、創(chuàng)造性、文化、智力、社會等各方面，尼安德特人比之以前的所有人種都是質(zhì)的提高，尼安德特人是使者設(shè)計的一種成功人種。有這種可能，在某一時期使者曾經(jīng)將尼安德特人作為最終人類，寄予尼安德特人于希望，完成人類循環(huán)的使命。但是，隨著時間的前移尼安德特人停止了前進(jìn)的步伐，至少15萬年的生存發(fā)展，他們的狀況如何呢？最高技術(shù)：石制尖狀器，最高文明：對死者進(jìn)行葬禮，以赤鐵礦粉撒在死者身上，生活情況：居住在洞穴中，打獵生存。15萬年前，現(xiàn)代人類誕生了。資料5-2-5地質(zhì)年代的劃分雖然早在32億年前地層里就發(fā)現(xiàn)原核生物化石，但大量生物化石是在6億年前地層里才驟然增加的。為了研究古代地質(zhì)變化和生物進(jìn)化，根據(jù)生命誕生和生物類群的發(fā)生發(fā)展，對照地層系統(tǒng)，可把整個地球約45億年的地質(zhì)歷史分成六個代，代下分紀(jì)、世。距今45~34(？)億年是冥古代，是地球誕生后的化學(xué)進(jìn)化和生命起源。距今34(?)~27(?)億年是太古代，是原核生物的起源和發(fā)展。距今27(？)~6億年是元古代，是單細(xì)胞真核生物的起源發(fā)展和多細(xì)胞動植物的出現(xiàn)。距今6~億年是古生代，前期動植物分化，水產(chǎn)藻類植物、無脊椎動物和魚形動物繁盛，后期生物登陸成功，蕨類植物和兩棲動物繁盛。距今~億年是中生代，真正陸生的爬行動物和裸子植物繁盛。距今七千萬年到現(xiàn)在是新生代，被子植物和哺乳動物繁盛，后期是人類時代。地質(zhì)年代以前用間接方法估測，測定的地層年齡只是相對年齡，如根據(jù)河口或海底沉積的平均速度和某一沉積巖層的厚度，可估測它的相對年齡。還可以用分布廣泛而又能標(biāo)志某地層的標(biāo)準(zhǔn)化石來推斷，如雷氏三葉蟲可作距今6億年寒武紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化石，裸蕨可作距今4億年泥盆紀(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化石等。1907年開始，波爾德烏特首創(chuàng)利用放射性同位素衰變的原理來測定地球的年齡。放射性元素的衰變進(jìn)行得緩慢而有規(guī)律，不受其他條件的影響，而且一定的放射性元素的半衰期又是一定的。例如鈾238變成鉛205的半衰期是億年，鉀40變?yōu)闅?0或鎢40的半衰期是億年，碳14變成氮14的半衰期是5730年，根據(jù)不同巖層或化石中上述不同原生放射性元素的數(shù)量和衰變產(chǎn)物數(shù)量的比，可以分別推算出早期、中期或近期地層或化石的絕對年齡。注：（？）表示年代不能確定資料5-2-6生物多樣性生物多樣性指的是地球上生物圈中所有的生物，即動物、植物、微生物，以及它們所擁有的基因和生存環(huán)境。它包含三個層次：遺傳多樣性，物種多樣性，生態(tài)系統(tǒng)多樣性。簡單地說，生物多樣性表現(xiàn)的是千千萬萬的生物種類。在地球上熱帶雨林中生活著全世界半數(shù)以上的物種(約500萬種)，因此，那里的生物多樣性最為豐富。生物多樣性具有很高的價值，它不僅可以為工業(yè)提供原料，如膠、油脂、芳香油、纖維等，還可以為人類提供各種特殊的基因，如耐寒抗病基因，使培育動植物新品種成為可能。許多野生動植物還是珍貴的藥材，為治療疑難病癥提供了可能。隨著環(huán)境的污染與破壞，比如森林砍伐、植被破壞、濫捕亂獵等，目前世界上的生物物種正在以每天幾十種的速度消失。這是地球資源的巨大損失，因為物種一旦消失，就永不再生。消失的物種不僅會使人類失去一種自然資源，還會通過食物鏈引起其他物種的消失。如今，人類都在呼吁保護(hù)生物多樣性并為之付諸行動。資料5-2-7生物進(jìn)化與生物多樣性生物多樣性是生物進(jìn)化的產(chǎn)生，而生物多樣性的增長又是生物進(jìn)化的動力。生物多樣性增長是生物進(jìn)化的致動因素，并不意味著生物多樣性一定在不斷增長。生物進(jìn)化是生物對環(huán)境不斷適應(yīng)的結(jié)果，并不意味著現(xiàn)在的生物比過去的生物對環(huán)境更適應(yīng)。這是因為決定事物的發(fā)展不僅有致動因素，還有制約因素，生物進(jìn)化的制約因素是前面所說的環(huán)境選擇作用。環(huán)境的飽和度是環(huán)境選擇的重要因素，它與整體上生物多樣性的大小密切相關(guān)。但是環(huán)境的飽和度并非是一個定值。當(dāng)環(huán)境發(fā)生劇烈的變化時，如小行星碰撞、大規(guī)模造山運(yùn)動等，飽和度將急劇下降，使得整體上生物多樣性急劇下降；一旦環(huán)境又趨于平穩(wěn)后，飽和度又恢復(fù)到一個較高的水平，整體上生物多樣性可以快速增長，導(dǎo)致大絕滅后的大發(fā)展。資料5-2-8生物的進(jìn)化過程和分界目前，地球上已經(jīng)知道的生物大約有二百萬種，而且陸續(xù)有新種發(fā)現(xiàn)。在漫長的歲月中，這些生物是怎樣由低等到高等進(jìn)化來的呢？生物進(jìn)化的大致過程原始生命誕生以后，經(jīng)過長期的自然選擇，逐步進(jìn)化成為原始的原核生物。人們在三十多億年前的地層中，就已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了細(xì)菌化石。這些原始的細(xì)菌以周圍環(huán)境中的有機(jī)物為養(yǎng)小資料自1984年開始，在我國云南省澄江縣，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大量賽武紀(jì)早期（約億年前）的化石，其中包括藻類、分類位置不明的管棲生物、海綿動物、腔腸動物等很多門類的動物。這些發(fā)現(xiàn)不但證實了“寒武紀(jì)大爆發(fā)”事件（在寒武紀(jì)，地球上短時期內(nèi)突然出現(xiàn)許多新的動物門類），而且為研究生物進(jìn)化提出了不少新課題。料，進(jìn)行無氧呼吸，屬于厭氧的異養(yǎng)生物(小資料自1984年開始，在我國云南省澄江縣，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了大量賽武紀(jì)早期（約億年前）的化石，其中包括藻類、分類位置不明的管棲生物、海綿動物、腔腸動物等很多門類的動物。這些發(fā)現(xiàn)不但證實了“寒武紀(jì)大爆發(fā)”事件（在寒武紀(jì)，地球上短時期內(nèi)突然出現(xiàn)許多新的動物門類），而且為研究生物進(jìn)化提出了不少新課題。小資料自小資料自20世紀(jì)80年代末至今，在我國遼寧西部晚侏羅世到早白堊世的地層中，陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了上千件多種鳥類的化石，其中有燕都華夏鳥、孔子鳥、遼寧鳥、始反鳥、遼西鳥，等等，使我國成為擁有原始鳥類化石最豐富的國家。這些化石的發(fā)現(xiàn)為研究鳥類的起源提供了重要的證據(jù)和線索索。大約在距今10多億年以前，地球上出現(xiàn)了真核生物。真核生物的出現(xiàn)在生物進(jìn)化歷史上具有重要意義。這主要表現(xiàn)在以下兩個方面：第一，與原核細(xì)胞相比，真核細(xì)胞的結(jié)構(gòu)和功能要復(fù)雜得多；第二，真核細(xì)胞在增殖時，是進(jìn)行有絲分裂，而有性生殖過程中的減數(shù)分裂，實質(zhì)上是一種特殊方式的有絲分裂，所以說，有絲分裂為有性生殖的產(chǎn)生奠定了基礎(chǔ)。生物體通過有性生殖，實現(xiàn)了基因的重組，這就增強(qiáng)了生物的變異性，直接推動了生物的進(jìn)化。有關(guān)的化石資料表明，在地球上出現(xiàn)了進(jìn)行有性生殖的生物以后，生物進(jìn)化的步伐大大加快了。在現(xiàn)存的生物中，絕大多數(shù)都是進(jìn)行有性生殖的。生物的分界地球上的生物經(jīng)過漫長的進(jìn)化歷程，逐步形成了不同類群的生物。隨著人們對不同類群生物的認(rèn)識不斷加深，形成了不同的生物分界學(xué)說。兩界說1735年，瑞典博物學(xué)家林奈(如圖)將生物界分為植物界和動物界：植物不能運(yùn)動，靠光合作用制造自身所需的有機(jī)物；動物能夠運(yùn)動，靠攝取現(xiàn)成的有機(jī)物生活。三界說在顯微鏡發(fā)明以后，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)有些單細(xì)胞生物既有葉綠素，能夠進(jìn)行光合作用；又有鞭毛，能夠自由游動和從外界攝取食物，如裸藻(也稱眼蟲，如圖)。因此，分不清它們是屬于植物還是動物。1866年，德國學(xué)者?？藸柼岢隽巳缯f，將生物界分成植物界、動物界和原生生物界，其中的原生生物界包括細(xì)菌、藍(lán)藻、原生動物和粘菌等。四界說在電子顯微鏡發(fā)明以后，生物學(xué)家發(fā)現(xiàn)原核生物和真核生物在細(xì)胞結(jié)構(gòu)上存在著很大差異。1938年，生物學(xué)家又提出了四界說，將生物界分成原核生物界、原始生物界、植物界和動物界。這個學(xué)說第一次將原核生物與真核生物分開，同時還把營異養(yǎng)生活的真菌從植物界分出來，列入原始生物界。這樣，原始生物界就包括原生動物、真菌、金藻、綠藻、紅藻和褐藻等。五界說1969年，美國生物學(xué)家魏泰克在前人工作的基礎(chǔ)上，根據(jù)真菌和植物在營養(yǎng)方式和結(jié)構(gòu)上的差異，把生物界分成了原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和動物界五界(如圖)。目前，分類學(xué)上較為廣泛應(yīng)用的就是五界分類系統(tǒng)。五界生物的主要特征見表。 五界說在生物發(fā)展史方面，顯示了生物進(jìn)化的三大階段：原核細(xì)胞階段、真核單細(xì)胞階段和真核多細(xì)胞階段。在各界生物相互關(guān)系方面，反映了真核多細(xì)胞生物進(jìn)化的三大方向：靠制造有機(jī)物進(jìn)行自養(yǎng)的植物，它們是自然界的生產(chǎn)者；靠攝取有機(jī)物進(jìn)行異養(yǎng)的動物，它們是自然界的消費(fèi)者；靠分解并吸收有機(jī)物進(jìn)行異養(yǎng)的真菌，它們是自然界的分解者。五界說能夠較好地反映出自然界的實際，因而得到了多數(shù)生物學(xué)家的認(rèn)同。五界說也存在著一些有爭議的地方，如未能妥善安排非細(xì)胞生物——病毒，原生生物界比較龐雜等。1979年，我國動物學(xué)家陳世驤等提出了另一種分類系統(tǒng)：由藍(lán)藻界和細(xì)菌界構(gòu)成原核總界，由植物界、真菌界和動物界構(gòu)成真核總界，非細(xì)胞的病毒獨(dú)立出來成為一界，從而把生物界分為兩個總界和六個界。而原生生物界所包含的原生動物和一些藻類等，則分別劃歸動物界和植物界。資料5-2-8地球生物資源概況生物多樣性的豐富程度通常以某地區(qū)的物種數(shù)來表達(dá)，全世界大約有500萬-5000萬個物種，但實際上在科學(xué)上描述的僅有140萬種。除對高等植物和脊椎動物的了解比較清楚外，對其他類群如昆蟲、低等無脊椎動物、微生物等類群，還很不了解。初步估計有昆蟲75萬種，脊椎動物萬種，有花植物和苔蘚約25萬種。為簡便，通常假定全世界生存有1000萬種生物，可以大致反映出整個生物界的概貌(附表)。附表：世界生物多樣性概貌類群以描述的物種數(shù)類群以描述的物種數(shù)細(xì)菌和藍(lán)綠藻4760其他節(jié)肢動物和

小型無脊椎動物132461藻類26900真菌46983昆蟲751000苔蘚植物（蘚類和地錢）17000軟體動物50000裸子植物（針葉植物）750海星6100被子植物（有花植物）250000魚類（真骨魚）19056原生動物30800兩棲動物4184海綿動物5000爬行動物6300珊瑚與水母9000鳥類9198線蟲和環(huán)節(jié)動物24000哺乳動物4170甲殼動物38000

生物多樣性并不是均勻的分布于全世界168個國家；全球生物多樣性主要分布在熱帶森林，僅占全球陸地面積7%的熱帶森林容納了全世界半數(shù)以上的物種。熱帶生物學(xué)研究重點委員會（NAS,1980）根據(jù)生物多樣性的豐富程度、高度的特有種分布以及森林被占用速度等因素，確定了11個需要特別重視的熱帶地區(qū)：厄瓜多爾海岸森林、巴西可可地區(qū)、巴西亞馬孫河流域東部和南部，喀麥隆、坦桑尼亞山脈、馬達(dá)加斯加、斯里蘭卡、緬甸、蘇拉威西島、新喀里多尼亞、夏威夷。Myers也以類似方法確定了10個世界生物多樣性熱點地區(qū)。這是個地區(qū)約占原是熱帶森林總面積的%，全球陸地面積的%，但卻擁有占世界總種數(shù)27%的高等植物，其中%還是這些地區(qū)的特有物種。這些地區(qū)是馬達(dá)加斯加、巴西大西洋沿岸森林、厄瓜多爾西部、哥倫比亞喬科省、西亞馬孫河高地、喜馬拉雅山東部、馬來半島、緬甸北部、菲律賓、新喀里多尼里。遺憾的是，由于中國生物多樣性研究起步晚，資料缺乏，因此在上述地區(qū)中，中國諸多具有世界意義的關(guān)鍵地點沒有被列入。海洋也蘊(yùn)藏著極其豐富的多樣性，至今仍不斷有舉世矚目的新發(fā)現(xiàn)。在高級分類階元門的水平上，海洋生態(tài)系統(tǒng)比陸地及淡水生物群落變化多，有更多的門和特有門。世界生物多樣性較豐富的海域包括西印度太平洋、東太平洋、西大西洋。位于或部分位于熱帶的少數(shù)國家擁有全世界最高比例的生物多樣性（包括海洋、淡水和陸地中的生物多樣性），簡稱生物多樣性巨豐國家。在包括有巴西、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、墨西哥、扎伊爾、馬達(dá)加斯加、澳大利亞、中國、印度、印度尼西亞、馬來西亞的12個多樣性特豐國家占全世界所擁有的60-70%甚至于更高的生物多樣性。巴西、扎伊爾、馬達(dá)加斯加、印度尼西亞四國擁有全世界三分之二的靈長類；巴西、哥倫比亞、墨西哥扎伊爾、中國、印度尼西亞和澳大利亞7國具有世界一半以上的有花植物；巴西、扎伊爾、印度尼西亞3國分布有世界一半以上的熱帶雨林。資料5-2-9世界物種多樣性的概況衡量生物多樣性豐富程度的客觀標(biāo)準(zhǔn)1）哺乳動物（2）鳥類（3）兩棲動物國家物種數(shù)國家物種數(shù)國家物種數(shù)印度尼西亞515哥倫比亞1721巴西516墨西哥449秘魯1701哥倫比亞407巴西428巴西1622厄瓜多爾358扎伊爾409印度尼西亞1519墨西哥282中國394厄瓜多爾1447印度尼西亞270秘魯361委內(nèi)瑞拉1275中國265哥倫比亞359玻利維亞1250秘魯251印度350印度1200扎伊爾216烏干達(dá)311馬來西亞1200美國205坦桑尼亞310中國1195委內(nèi)瑞拉與澳大利亞197（4）爬行動物（5）燕尾蝴蝶(鳳蝶)（6）被子植物國家物種數(shù)國家物種數(shù)國家物種數(shù)墨西哥717印度尼西亞121巴西55000澳大利亞686中國99-104哥倫比亞45000印度尼西亞600印度77中國27000巴西467巴西74墨西哥25000印度453緬甸68澳大利亞23000哥倫比亞383厄瓜多爾64南非21000厄瓜多爾345哥倫比亞59印度尼西亞20000秘魯297秘魯58-59委內(nèi)瑞拉20000泰國和馬來西亞294馬來西亞54-56秘魯20000巴布亞新幾內(nèi)亞310墨西哥52俄羅斯20000主要生物類群在世界各國的分布資料5-2-10中國生物多樣性的一般特點中國是地球上生物多樣性最豐富的國家之一。Mittermeier（1988）提出，地球上少數(shù)國家擁有世界物種的巨大百分?jǐn)?shù)，他們被稱為“巨大多樣性國家”(megadiversitycountries)，并因受到特別的國際注意。McNeely(1990)根據(jù)一個國家的脊椎動物，昆蟲中的鳳蝶科)和高等植物數(shù)目評定出12個這樣的“巨大多樣性國家”，它們是墨西哥、哥倫比亞、厄瓜多爾、秘魯、巴西、扎伊爾、馬達(dá)加斯加、中國、印度、馬來西亞、印度尼西亞和澳大利亞。這些國家合在一起占有上述類群中世界世界物種多樣性的70%。這就是按生物多樣性中國被排在第8位的由來，但這樣的排列是否合理，尚有待于進(jìn)一步從其他方面加以論證。不管怎樣，中國是北半球國家中無疑是生物多樣性最為豐富的國家，中國的生物多樣性概括起來有下列特點：物種高度豐富中國有高等植物30000余種，僅次于世界高等植物最豐富的巴西和哥倫比亞，占世界第三位。苔蘚植物2200種，占世界總種數(shù)的%，隸屬106科，占世界科數(shù)的70%；蕨類植物52科，約2200~2600種，分別占世界科數(shù)的80%和種數(shù)的22%：裸子植物全世界共15科，79屬，約850種，中國就有10科，34屬，約250種是世界上裸子植物最多的國家；被子植物約有328科，3123屬，30000多種，分別占世界科，屬，種數(shù)的75%，30%和10%。中國的動物也很豐富，脊椎動物共有6347種，占世界總種數(shù)（45417）的%。中國是世界上鳥類種類最多的國家之一，共有鳥類1244種，占世界總種數(shù)的%；中國有魚類3862種，占世界總種數(shù)（19056種）的%。包括昆蟲在內(nèi)的無脊椎動物，低等植物和真菌，細(xì)菌，放線菌，其種類更為繁多。目前尚難做出確切地估計，因大部分種類迄今尚未被認(rèn)識。(2)特有屬，種繁多遼闊的國土，古老的地質(zhì)歷史，多樣的地貌，氣候和土壤條件，形成夫在多樣的生境，加之第四紀(jì)冰川的影響不大，這些都為特有屬，種的發(fā)展和保存創(chuàng)造了條件，致使目前在中國境內(nèi)存在大量的古老孑遺的（古特有屬種）和新產(chǎn)生的（新特有種）特有種類。前者猶為人們所注意。例如，有活化石之稱的大熊貓、白鰭豚、水杉、銀杏、銀杉和攀枝花蘇鐵等等。高等植物中特有種最多，約17300種，占中國高等植物總種數(shù)的57%以上。物種的豐富度雖然是生物多樣性的一個重要標(biāo)志，但如前所述，特有性反應(yīng)一個地區(qū)的分類多樣性。中國生物區(qū)系的特有現(xiàn)象發(fā)達(dá)，說明了中國生物的獨(dú)特性。在評價中國生物多樣性時，這因素必須加以考慮。（3）區(qū)系起源古老由于中生代中國大部分地區(qū)已上升為陸地，第四季冰期又未遭受大陸冰川的影響，所以各地都在不同程度上保留著白堊紀(jì)，第三紀(jì)的古老殘遺成分。如松杉類植物出現(xiàn)于晚古生代，在中生代非常繁盛，第三紀(jì)開始衰退，第四紀(jì)冰期分布區(qū)大為縮小，全世界現(xiàn)存7個科，中國有6個科。被子植物中有很多古老或原始的科屬，如木蘭科的鵝掌楸、木蘭、木蓮、含笑、金縷梅科的蕈樹、假蚊母樹、馬蹄荷、紅花荷、山茶、樟科、八角茴香科、五味子科、蠟梅科、昆欄樹科及中國特有科水青樹科、伯樂樹（鐘萼木）科等，都是第三紀(jì)殘遺植物。中國陸棲脊椎動物區(qū)系的起源也可追溯至第三紀(jì)的上新紀(jì)的三趾馬動物區(qū)系。該區(qū)系后來演化為南方的巨猿動物區(qū)系和北方的泥河灣動物區(qū)系，前者在進(jìn)一步發(fā)展成為大熊貓-劍齒象動物區(qū)系，后者發(fā)展成為中國猿人相伴動物區(qū)系。晚更新世以后，繼續(xù)發(fā)展分化，到全新世初期，其面貌已與現(xiàn)代動物區(qū)系相似。秦嶺以北的東北，華北和內(nèi)蒙，新疆之青藏高原，與遼闊的亞洲北部，歐洲和非洲北部同屬于古北界（PalearcticRealm）；而南部在長江中下游流域以南，與印度半島，中南半島一起附近島嶼同屬東洋界（OrientalRealm）。中國現(xiàn)時的動植物區(qū)系主要是就地起源的，但與熱帶的動植物區(qū)系有較密切的關(guān)系。許多熱帶的科、屬分布到中國的南部。不少植物如豬籠草科、龍腦香科、虎皮楠科（交讓木科）、馬尾樹科、四樹木科等均為與古熱帶共有的古老科。動物如雙足蜥科、巨蜥科；鳥類中的和平鳥科、燕鷗科、咬鵑科、闊嘴鳥科、鸚鵡科、犀鳥科及獸類中的狐蝠科和樹鼩科、懶猴科、長臂猿科、鼷鹿科和象科等都來源于熱帶。中國植物區(qū)系中多單型屬和少型屬，也反映了中國生物區(qū)系的古老性特點。這類屬大多數(shù)是原始或古老類型。中國3875個高等植物屬中單型屬占38%，而特有屬中單型屬和少型屬則占95%以上。中國所產(chǎn)的2200多種陸棲脊椎動物中不少為古老種類。羚牛、大熊貓、白鰭豚、揚(yáng)子鱷、大鯢等，就是著名的例子。（4）栽培植物，家養(yǎng)動物及其野生親緣的種質(zhì)資源異常豐富中國有7000年以上的農(nóng)業(yè)開墾歷史，很早就開發(fā)利用、培育繁殖自然環(huán)境中的遺傳資源，因此中國的栽培植物和家養(yǎng)動物的豐富程度是世界上獨(dú)一無二，無與倫比的。人類生活和生存所依賴的動植物，不僅許多起源于中國，而且中國至今還保有它們的大量野生原型及近緣種。動物方面：中國是世界上家養(yǎng)動物品種和類群最豐富的國家，根據(jù)最近的調(diào)查，包括特種經(jīng)濟(jì)動物和家養(yǎng)昆蟲在內(nèi)，中國共有家養(yǎng)動物品種和類群1938個。在中國的家養(yǎng)動物中，還擁有大量的特有種資源，即在長期的人工選擇和馴養(yǎng)之后，在產(chǎn)品經(jīng)濟(jì)學(xué)特征、生態(tài)類型和繁殖性狀以及體型等等方面形成獨(dú)特的、豐富的變異，成為世界上特有的種質(zhì)資源。植物方面：原產(chǎn)中國及經(jīng)培育的資源更為繁多，例如，在我國境內(nèi)發(fā)現(xiàn)的經(jīng)濟(jì)樹種就有1000種以上，其中干果棗樹，板栗，飲料茶，木本油料油茶，油桐，涂料漆樹都是中國特產(chǎn)中國更是野生和栽培果樹的主要起源和分布中心，果樹種類居世界第一。蘋果，梨，李屬種類繁多，原產(chǎn)中國的果樹還有柿，獼猴桃，包括甜橙在內(nèi)多種柑桔類果樹以及荔枝，龍眼，枇杷，楊梅等。所有這些它們大多數(shù)都包括多個種和大量品種。中國是水稻（Oryzasativa）的原產(chǎn)地之一，是大豆（Glycinemax）的故鄉(xiāng)，前者有地方品種50000個，后者有地方品種20000個。中國還有藥用植物11000多種，牧草4215種，原產(chǎn)中國的重要觀賞花卉超過30屬2238種，等等。各經(jīng)濟(jì)植物的野生近緣種數(shù)量繁多，大多尚無精確統(tǒng)計。例如世界著名栽培牧草在中國幾乎都有其野生種或野生近緣種。中藥人參有8個野生近緣種，貝母的近緣種多達(dá)17個，烏頭有20個等。（5）生態(tài)系統(tǒng)豐富多彩就生態(tài)系統(tǒng)來說，中國具有地球陸生生態(tài)系統(tǒng)各種類型（森林，灌叢，草原和稀樹草原，草甸，高山凍原等），且每種包括多種氣候型和土壤型。中國的森林有針葉林，針闊混交林和闊葉林。初步統(tǒng)計，以喬木的優(yōu)勢種，