第五章 生物圈
5.1 生物圈的组成
5.2 生命的特征 — DNA
5.3 生命的起源、演化和生物圈的形成
5.4 生物圈系统及其平衡
5.4 生物圈对其他层圈的作用
第一节 生物圈的组成
? 生物按界、门、纲、目、科、属、种分类。
? 地球上的生物分五个界：
? 原核生物界
? 原生生物界
? 真菌界
? 植物界
? 动物界
? 原核生物
? 无细胞核
的单细胞生
物，以细菌
和蓝绿为主。
? 绿藻（右 )
硅藻
? 原生生物
? 具有细胞核的单细
胞生物，包括细菌、
藻和原生动物。
? 真菌, 没有叶绿素的真核生物，不能进行光合作
? 用，包括蘑菇、木耳、灵芝等。
? 植物, 具有叶绿素，能进行光合作用的自养生物
包括蕨类植物和种子植物等。
? 动物,由无脊椎动物和脊椎动物组成的多细胞复杂生物。
第二节 生命的特征 — DNA
? 脱
氧
核
糖
核
酸
脱氧核糖核酸（ DNA）的组成
? 碱基 脱氧核糖 磷酸盐 DNA的绳梯结构
? DNA的基本单元核苷
酸由 脱氧核糖（ S）
磷酸盐（ P） 和碱基
（ 胸腺嘧啶 T、腺嘌
呤 A,胞核嘧啶 C、
鸟嘌呤 G）三种分子
组成 。
? 碱基分子中的四种物
质具有严格的配对关
系，即 AT,TA、
CG,GC四种组合。
? 三个相邻的碱基组成
一个密码子（基因）。
T
C
A
G
人类基因组计划
? 研究背景：,
? 1985年由美国科学家提出。
? 1990年美国国会拨款 30亿美元正式启动，
计划 15年完成。随后，美国 7000多家生物技术
公司参与，投资超过 3000亿美元。日、英、德、
法相继加入。
? 我国 1994年开始该计划。 1999年 7月提出
申请,9月正式加入，负责 1%的测序工作，由
中科院研究中心、北方中心（北京）、南方中
心（上海）共同承担。
? 研究目标：
? 对 30亿个碱基对和 10万个结构基因
作定位描述，并阐明功能、序列位置、
排列组合方式、重组及变异规律，从而
破译人类全部遗传密码。
? 进展：
? 2000年 6月 26日美国总统克林顿和英
国首相布莱尔联合宣布完成人类基因组
框架图（工作草图）。
? 2003年完成全部测试工作，比计划
提前 2年。
? 展望：
? 人类基因组计划的实现将对
疾病的防治，生物制药，器官再
造和移植，食品工业，生命的形
成和延续等领域带来难以估量的
重大变革。其意义远大于克隆技
术带来的变化，将对人类的生活
和社会活动产生深刻的影响。
第三节 生命的起源、演化
和生物圈的形成
5.3.1 生命的起源
5.3.2 生物的演化
5.3.3 生物的大灭绝
5.3.4 人类的起源与演化
5.3.1 生命的起源
? 基本事实,
? 地球早期大气层中含有 C,H,N,O等组
? 成生命的基本元素。
? 地球早期的温度适合生命的存在。
? 地球上产生的生命是从无机界发展而来的。
? 陨石和宇宙尘中发现了有机物。
? 实验证实,
? 碳、氧、氢、氮的混合物在电击、紫外线
? 照射、冲击波作用下可生成有机物。
生命起源的假说
? 有机汤说
? 宇宙成因说
? 大气成因说
? 火山成因说
? 深海成因说
大
气
中
的
生
命
单
分
子
生物的演化
5.3.2 生物演化
前寒武时期
? 有机碳 (38亿年前,格陵兰 )
? 菌类化石 (35亿年前,澳大利亚和南非 )
? 真核生物化石 (25亿年前,中国 )
? 多细胞生物 (8亿年前,后生动物 ;澳大利亚
的埃迪卡拉动物群 )
? 叠层石 (前寒武的主要化石 )
8亿年前的后生动物复原图
后生动物化石
早古生代
? 澄江动物群 寒武纪生命大爆炸 (小壳动物 )
地质年代 动物 植物
?
被
子
植
物
?
银
杏
纲
裸
子
?
松
柏
纲
裸
子
?
羊
齿
科
蕨
类
?
灯
心
草
蕨
类
?
石
松
纲
蕨
类
?
人
类
?
鸟
类
?
哺
乳
动
物
?
爬
行
动
物
?
两
栖
动
物
?
鱼
类
?
小
壳
生
物
早古生代生物特征
?寒武纪以三叶虫为主 。
?奥陶纪主要为鹦鹉螺 。
?志留纪腕足, 双壳, 笔石繁盛 。
?寒武纪末出现鱼类 。
?志留纪末期出现裸蕨植物 。
?早古生代是海生无脊椎动物大发展
的时期 。
? 古生代海底复原图
? 三叶虫化石 (上 )
? 双壳化石 (右 )
晚古生代生物特征
?无脊椎动物, 脊椎动物, 陆生植物共同
发展的时期 。
?无脊椎动物的腕足, 珊瑚, 菊石, 蜓大
发展 。
?脊椎动物的鱼类泥盆纪大发展 。
?泥盆纪晚期出现两栖类, 石炭 — 二叠纪
大发展 。
?晚石炭纪出现原始爬行类 。
?植物界在石炭 — 二叠纪乔木, 蕨类植物
空前繁盛,成为世界上的重要成煤期 。
菊石和三叶虫化石
晚古生代森林复原图
中生代生物特征
?爬行动物 （ 恐龙 ） 和裸子植物大
发展的时代 。
?三叠纪末出现哺乳动物 。
?侏罗纪晚期出现了始祖鸟 。
?我国近年辽宁南边发现的中华龙
鸟找到了爬行类向鸟类进化的证
据 。
? 恐龙复原图
? 。
三犄龙 恐龙
?
? 翼龙
?
? 剑龙
始祖鸟 —— 鸟的祖先
? 始祖鸟复原图 ? 始祖鸟化石
中
华
龙
鸟
中生代白垩纪海底
新生代
? 哺乳动物、鸟类和被子植物大发
展的时代。
? 人类的出现是第四纪的重要标志。
哺乳动物
现代鱼类
象
的
演
化
马的演化
5.3.3 生物大灭绝
? 生物在地质演化历史中经历过多次集
群灭绝事件。
? 例如：
? 元古代埃迪卡拉动物群的灭绝。
? 二叠纪末三叶虫、四射珊瑚的灭绝。
? 白垩纪末恐龙的灭绝等。
? 恐龙为什么在白垩纪末突然灭绝？
白垩系与第三系界限上出现铱高异常
恐龙灭绝与 陨石轰击 有关
5.3.4 人类的起源与演化
? 人类起源主要证据是化石 。
? 埃塞俄比亚和肯尼亚发现的 300万年
前的人类化石是地球上最早的能人化
石 。
? 我国最早的直立人化石是 200万年前
的巫山人 。
? 北京猿人生活在 50万年前 。
? 人类演化经历了南方古猿, 能人, 直
立人, 早期智人, 晚期智人等阶段 。
? 人类的 演化
第四节 生物圈系统及其平衡
? 生态系统,具有进行能量转换、物质循环、信
息传递、自行组织调节的完整系统；包括生物
群落和环境条件。
? 生物群落,由食物连接的生产者, 消费者, 分
解者生物群体 。 生产者通过光合作用获取能量
（ 太阳能 ） 和物质 （ 碳, 水 ）, 以植物为主 。
消费者为各类动物, 通过植物和动物获得能量
和营养, 分成不同的营养级, 完成能量和物质
的循环 。
? 环境条件,地球表层所具有的气候, 光照, 水,
覆盖物等地理单元 。 分为大陆环境和海洋环境 。
? 生物种类及数量受生态系统决定，生态系统按
环境分为：
? 陆地生态系统
? 森林生态系统 草原生态系统
? 沙漠生态系统 山岳生态系统
? 城市生态系统
? 淡水生态系统
? 河流, 水库, 湖泊, 湿地生态系统等 。
? 海洋生态系统
? 海岸生态系统 河口生态系统
? 浅海生态系统 半深海生态系统
? 深海生态系统
第五节 生物圈对其它层圈的作用
5.5.1 大气圈,生物作用, 特别是植物
的光合作用对保持大气成分组成具有
决定意义 。
? 大气圈中氧, 氮, 二氧化碳的循环
都是在生物作用的参与下进行的 。
? 人类活动对大气圈的污染值得充分
重视 。
5.5.2 水圈,生物作用影响水圈中元素的
迁移和沉淀过程，也影响水圈的运动循
环。
? 放射虫硅质岩的形成吸收了海水中
大量的二氧化硅。
? 浅海石灰岩（碳酸钙）的形成是生
物作用的结果。
? 铅、磷等元素可由生物作用沉积于
海底。
? 大洋盆地的锰结核（含多种金属）
是菌类和微生物作用的结果。
? 水循环过程中生物活动起着十分重
要的作用。
5.5.3 岩石圈,生物对岩石圈表层进
行破坏和物质交换。
? 石油、天然气和煤是通过生物
作用储存的太阳能。
? 岩石圈中的生物风化作用使岩
石破碎，生物作用形成了土壤。
? 地质历史中形成的许多矿产
（铁、铜、锰）与生物作用有关。
5.1 生物圈的组成
5.2 生命的特征 — DNA
5.3 生命的起源、演化和生物圈的形成
5.4 生物圈系统及其平衡
5.4 生物圈对其他层圈的作用
第一节 生物圈的组成
? 生物按界、门、纲、目、科、属、种分类。
? 地球上的生物分五个界：
? 原核生物界
? 原生生物界
? 真菌界
? 植物界
? 动物界
? 原核生物
? 无细胞核
的单细胞生
物，以细菌
和蓝绿为主。
? 绿藻（右 )
硅藻
? 原生生物
? 具有细胞核的单细
胞生物，包括细菌、
藻和原生动物。
? 真菌, 没有叶绿素的真核生物，不能进行光合作
? 用，包括蘑菇、木耳、灵芝等。
? 植物, 具有叶绿素，能进行光合作用的自养生物
包括蕨类植物和种子植物等。
? 动物,由无脊椎动物和脊椎动物组成的多细胞复杂生物。
第二节 生命的特征 — DNA
? 脱
氧
核
糖
核
酸
脱氧核糖核酸（ DNA）的组成
? 碱基 脱氧核糖 磷酸盐 DNA的绳梯结构
? DNA的基本单元核苷
酸由 脱氧核糖（ S）
磷酸盐（ P） 和碱基
（ 胸腺嘧啶 T、腺嘌
呤 A,胞核嘧啶 C、
鸟嘌呤 G）三种分子
组成 。
? 碱基分子中的四种物
质具有严格的配对关
系，即 AT,TA、
CG,GC四种组合。
? 三个相邻的碱基组成
一个密码子（基因）。
T
C
A
G
人类基因组计划
? 研究背景：,
? 1985年由美国科学家提出。
? 1990年美国国会拨款 30亿美元正式启动，
计划 15年完成。随后，美国 7000多家生物技术
公司参与，投资超过 3000亿美元。日、英、德、
法相继加入。
? 我国 1994年开始该计划。 1999年 7月提出
申请,9月正式加入，负责 1%的测序工作，由
中科院研究中心、北方中心（北京）、南方中
心（上海）共同承担。
? 研究目标：
? 对 30亿个碱基对和 10万个结构基因
作定位描述，并阐明功能、序列位置、
排列组合方式、重组及变异规律，从而
破译人类全部遗传密码。
? 进展：
? 2000年 6月 26日美国总统克林顿和英
国首相布莱尔联合宣布完成人类基因组
框架图（工作草图）。
? 2003年完成全部测试工作，比计划
提前 2年。
? 展望：
? 人类基因组计划的实现将对
疾病的防治，生物制药，器官再
造和移植，食品工业，生命的形
成和延续等领域带来难以估量的
重大变革。其意义远大于克隆技
术带来的变化，将对人类的生活
和社会活动产生深刻的影响。
第三节 生命的起源、演化
和生物圈的形成
5.3.1 生命的起源
5.3.2 生物的演化
5.3.3 生物的大灭绝
5.3.4 人类的起源与演化
5.3.1 生命的起源
? 基本事实,
? 地球早期大气层中含有 C,H,N,O等组
? 成生命的基本元素。
? 地球早期的温度适合生命的存在。
? 地球上产生的生命是从无机界发展而来的。
? 陨石和宇宙尘中发现了有机物。
? 实验证实,
? 碳、氧、氢、氮的混合物在电击、紫外线
? 照射、冲击波作用下可生成有机物。
生命起源的假说
? 有机汤说
? 宇宙成因说
? 大气成因说
? 火山成因说
? 深海成因说
大
气
中
的
生
命
单
分
子
生物的演化
5.3.2 生物演化
前寒武时期
? 有机碳 (38亿年前,格陵兰 )
? 菌类化石 (35亿年前,澳大利亚和南非 )
? 真核生物化石 (25亿年前,中国 )
? 多细胞生物 (8亿年前,后生动物 ;澳大利亚
的埃迪卡拉动物群 )
? 叠层石 (前寒武的主要化石 )
8亿年前的后生动物复原图
后生动物化石
早古生代
? 澄江动物群 寒武纪生命大爆炸 (小壳动物 )
地质年代 动物 植物
?
被
子
植
物
?
银
杏
纲
裸
子
?
松
柏
纲
裸
子
?
羊
齿
科
蕨
类
?
灯
心
草
蕨
类
?
石
松
纲
蕨
类
?
人
类
?
鸟
类
?
哺
乳
动
物
?
爬
行
动
物
?
两
栖
动
物
?
鱼
类
?
小
壳
生
物
早古生代生物特征
?寒武纪以三叶虫为主 。
?奥陶纪主要为鹦鹉螺 。
?志留纪腕足, 双壳, 笔石繁盛 。
?寒武纪末出现鱼类 。
?志留纪末期出现裸蕨植物 。
?早古生代是海生无脊椎动物大发展
的时期 。
? 古生代海底复原图
? 三叶虫化石 (上 )
? 双壳化石 (右 )
晚古生代生物特征
?无脊椎动物, 脊椎动物, 陆生植物共同
发展的时期 。
?无脊椎动物的腕足, 珊瑚, 菊石, 蜓大
发展 。
?脊椎动物的鱼类泥盆纪大发展 。
?泥盆纪晚期出现两栖类, 石炭 — 二叠纪
大发展 。
?晚石炭纪出现原始爬行类 。
?植物界在石炭 — 二叠纪乔木, 蕨类植物
空前繁盛,成为世界上的重要成煤期 。
菊石和三叶虫化石
晚古生代森林复原图
中生代生物特征
?爬行动物 （ 恐龙 ） 和裸子植物大
发展的时代 。
?三叠纪末出现哺乳动物 。
?侏罗纪晚期出现了始祖鸟 。
?我国近年辽宁南边发现的中华龙
鸟找到了爬行类向鸟类进化的证
据 。
? 恐龙复原图
? 。
三犄龙 恐龙
?
? 翼龙
?
? 剑龙
始祖鸟 —— 鸟的祖先
? 始祖鸟复原图 ? 始祖鸟化石
中
华
龙
鸟
中生代白垩纪海底
新生代
? 哺乳动物、鸟类和被子植物大发
展的时代。
? 人类的出现是第四纪的重要标志。
哺乳动物
现代鱼类
象
的
演
化
马的演化
5.3.3 生物大灭绝
? 生物在地质演化历史中经历过多次集
群灭绝事件。
? 例如：
? 元古代埃迪卡拉动物群的灭绝。
? 二叠纪末三叶虫、四射珊瑚的灭绝。
? 白垩纪末恐龙的灭绝等。
? 恐龙为什么在白垩纪末突然灭绝？
白垩系与第三系界限上出现铱高异常
恐龙灭绝与 陨石轰击 有关
5.3.4 人类的起源与演化
? 人类起源主要证据是化石 。
? 埃塞俄比亚和肯尼亚发现的 300万年
前的人类化石是地球上最早的能人化
石 。
? 我国最早的直立人化石是 200万年前
的巫山人 。
? 北京猿人生活在 50万年前 。
? 人类演化经历了南方古猿, 能人, 直
立人, 早期智人, 晚期智人等阶段 。
? 人类的 演化
第四节 生物圈系统及其平衡
? 生态系统,具有进行能量转换、物质循环、信
息传递、自行组织调节的完整系统；包括生物
群落和环境条件。
? 生物群落,由食物连接的生产者, 消费者, 分
解者生物群体 。 生产者通过光合作用获取能量
（ 太阳能 ） 和物质 （ 碳, 水 ）, 以植物为主 。
消费者为各类动物, 通过植物和动物获得能量
和营养, 分成不同的营养级, 完成能量和物质
的循环 。
? 环境条件,地球表层所具有的气候, 光照, 水,
覆盖物等地理单元 。 分为大陆环境和海洋环境 。
? 生物种类及数量受生态系统决定，生态系统按
环境分为：
? 陆地生态系统
? 森林生态系统 草原生态系统
? 沙漠生态系统 山岳生态系统
? 城市生态系统
? 淡水生态系统
? 河流, 水库, 湖泊, 湿地生态系统等 。
? 海洋生态系统
? 海岸生态系统 河口生态系统
? 浅海生态系统 半深海生态系统
? 深海生态系统
第五节 生物圈对其它层圈的作用
5.5.1 大气圈,生物作用, 特别是植物
的光合作用对保持大气成分组成具有
决定意义 。
? 大气圈中氧, 氮, 二氧化碳的循环
都是在生物作用的参与下进行的 。
? 人类活动对大气圈的污染值得充分
重视 。
5.5.2 水圈,生物作用影响水圈中元素的
迁移和沉淀过程，也影响水圈的运动循
环。
? 放射虫硅质岩的形成吸收了海水中
大量的二氧化硅。
? 浅海石灰岩（碳酸钙）的形成是生
物作用的结果。
? 铅、磷等元素可由生物作用沉积于
海底。
? 大洋盆地的锰结核（含多种金属）
是菌类和微生物作用的结果。
? 水循环过程中生物活动起着十分重
要的作用。
5.5.3 岩石圈,生物对岩石圈表层进
行破坏和物质交换。
? 石油、天然气和煤是通过生物
作用储存的太阳能。
? 岩石圈中的生物风化作用使岩
石破碎，生物作用形成了土壤。
? 地质历史中形成的许多矿产
（铁、铜、锰）与生物作用有关。
