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1、 5.2 生物进化和生物多样性 资料5-2-1 显生宙生物进化事件 1 资料5-2-2 生命史中的进化事件 1 资料5-2-3生物进化 2 资料5-2-4人类起源 4 资料5-2-5 地质年代的划分 6 资料5-2-6生物多样性 6 资料5-2-7 生物进化与生物多样性 6 资料5-2-8 生物的进化过程和分界 7 资料5-2-8 地球生物资源概况 8 资料5-2-9 世界物种多样性概况 10 资料5-2-10 中国的生物多样性 11 资料5-2-1 显生宙生物进化事件 多细胞动、植物出现以后的地质时代被称为显生宙，目前尚不能确切地定出它的下限，根据现有
2、的古生物和同位素地层学研究资料，大致在5.4～5.5亿年前。 显生宙的生物进化舞台上的主角已经不是原核生物和单细胞的真核生物，而是多细胞的宏观的动、植物。显生宙的生物进化主要表现在组织、器官的结构与功能的一系列进化革新，以及通过种形成和种绝灭而表现出来的生物圈组成的变化。 整个显生宙时期主要的进化革新事件有： （1）无脊椎动物两侧对称的躯体结构体制的发展和无脊椎动物高级分类群的进化产生（寒武纪早期）； （2）动物的骨骼化：防护和支撑系统的进化； （3）由于中枢神经系统的发展和内骨骼形成而从无脊椎动物中产生出脊索动物，鱼类起源和发展（寒武纪至奥陶纪）； （4）陆地植物的木质化，维管系
3、统和维管植物起源（志留纪至泥盆纪）； （5）鱼类运动器官和呼吸器官的改造，两栖类起源（泥盆纪）； （6）生殖系统的进化改变（羊膜卵出现）、皮肤角质化的发展，从两栖类进化出陆生爬行类（石碳纪晚期）； （7）水生无脊椎动物向陆地发展，节肢动物较复杂的呼吸系统（气管系统）及外骨骼的结构特化，导致昆虫及其他陆生节肢动物起源（石碳纪）； （8）陆地脊椎动物爬行类的体温调节系统的发展，温血动物起源（三叠纪至侏罗纪）； （9）哺乳动物起源（三叠纪末）； （10）爬行动物中的皮肤附属物演变为羽毛，飞翔器官（翅）的产生以及躯体结构的适应进化导致鸟类起源（侏罗纪）； （11）被子植物起源（早白垩世）
4、 （12）灵长类脑与前肢的进化，思维器官与劳动器官的产生，人类起源（上新世至全新世）。 资料5-2-2 生命史中的进化事件 在有向的时间尺度上顺序发生的生物进化事件构成了生命史的核心内容。进化事件是连续的、漫长的生命史中的里程碑，是生命进化的脚步。每一个进化事件或进化的每一步，都是对后来的进化方向的各种可能选择的限制，但又同时创造了新的进化前景。就像下棋一样，每走一步都关系到后来的整个棋局；每一个进化事件都不同程度地影响生命进化历程。 生命史的研究证明了进化过程不是像先前的“直道进化论”说的那样的平坦直道，而是像达尔文描述的巨大的进化树所记录的曲折复杂的历史过程：在大树顶部
5、的绿色枝叶（代表现在生存的生物种类）之下，掩盖着无数“枯萎的枝条”，它们代表过去曾经生存过的种类，它们是无数次失败的进化试探的牺牲者，是生存竞争中的被淘汰者。绝灭了的物种占整个地球38亿年来的物种总和的99．999％（Novocek＆ Wheeler，1992）。这株大树下部的枯萎枝条远远超过顶部很少的绿色枝叶。生命史中既有成功的进化革新带来的大繁荣（适应辐射），也有大灾变或进化失败带来的大萧条（大绝灭）。 进化事件是进化中的革新，没有这些革新，生命就不可能延续至今，就不会有今天的复杂的高级生命。 在达尔文以前的创世说统治时代，物质世界是没有历史的。按厄谢尔（James Ussher）大主
6、教（1654年）和后来英格兰基督教学者来特福特（John Lightfoot）的说法，地球和地球上的万物是在公元前4004年10月26日早上9点钟被上帝创造出来的。自那以后世界万物就不变地保持到今天。万物既然不变，当然也就没有历史。 达尔文的不朽功绩在于他证明了生命是有历史的，而且是从简单到复杂，从低等到高等的进化历史。然而，达尔文在《物种起源》一书中，以“地质记录不全”或“化石记录不全”为由而忽视生命史，或将生命史研究置于次要地位。那时的最古老的化石记录也只追溯到寒武纪下部的三叶虫。其实，这种状况直到20世纪60年代以前并没有多大改变。60年代以前还没有一个前寒武纪生物化石被学术界正式承认
7、5．4亿年前的寒武系下线一直是的一个神秘界线。寒武纪以前的（前寒武纪）生命史基本上是一片空白，地质学家把这一历史时期称为隐生宙，以和寒武纪以后有化石纪录的显生宙相区别。 1954年，当哈佛大学的植物学家Barghoorn和地质学家Tyler报道了大约19亿年前的冈弗林特铁硅质建造中的微生物化石时，竟然没有人相信。10年以后当更多的人在前寒武纪地层中找到更多的蓝菌和细菌化石时，大家才认识到：地球上的生命的确有一个很长的前寒武纪进化历史。 资料5-2-3 生物进化 细菌出现 科学家在澳大利亚西北部一片少见岩石中发现了11种不同微生物标本，在显微镜下可见的化石处在很小的矿物颗粒中
8、那些矿物颗粒又包裹在34亿8千5百万年前形成的另一种岩石中。 因此可以断定，那些包裹着化石的矿物颗粒要比它们外面的岩石还要古老。这批在澳大利亚发现的化石都是单细胞生物，在显微镜下呈不足0.01英寸长的细丝状，它们像虫子似的形状与某些现代细菌和蓝藻细菌的形状相似，而蓝藻细菌是最原始的具有光合能力的生物。 蓝菌时代 元古宙的地质特色之一是大规模的叠层石碳酸盐沉积。这意味着沉积碳酸盐和建造叠层石的蓝菌普遍地分布和繁盛于陆缘浅海环境。科学家对古代和现代叠层石长达100多年的研究证实了叠层石是由底栖的光合自养的微生物群落（主要由蓝菌组成）所建造的生物沉积构造。在元古宙的叠层石和燧石中常常能找到蓝
9、菌的遗体化石有时蓝菌的群体或蓝菌群落能够原地原位地保存在硅化的叠层石中。在世界各地的元古宙碳酸盐岩中，到处可见叠层石生物礁。 细胞出现 从化石纪录来看，虽然有争议的单细胞真核生物化石出现于19～20亿年前，但较可靠的、大量的真核生物化石出现于元古宙晚期，即大约8～10亿年前。 多细胞 80年代后期，朱继元专家组在中国贵州中部震旦系陡山沱组的磷块岩（年龄大约为6.0亿年）中发现了保存着细菌组织结构的多种形式的植物化石，这些化石提供了早期植物多细胞的证据。在这些化石中有两种类型的细胞集群，一种是由几十个到几百个形态相似的细胞有规则地排列成球状的集群，另一种是无数细胞不规则聚集成形态不定的集
10、群。前者可能是浮游的，后者是适应于底栖的，即匍匐于海底沉积物表面的。 磷块岩中另一种类型的多细胞植物化石叶状体植物——叶藻。叶藻是具有宏观体积的叶状植物体，有皮层和髓层的分化，髓层由薄壁组织或假薄壁组织构成。这些结构可能有生殖或营养的功能。 伊迪卡拉动物群 澳大利亚地质学家在澳州南部的阿得雷德山脉以北的伊迪卡拉地区发现了一些圆形的像水母样的印痕化石。经进一步采集和研究，有的是圆形的压印，像现代的水母；有的是柄状的印痕，像现代的海鳃；还有的像细长的蠕虫那样的印痕。经过鉴定，这些化石标本腔肠动物占67%以上、环节动物占25%、节肢动物占5%，还有其他一些动物。1974年召开的国际地质科学联合
11、会确定伊迪卡拉动物群为前寒武纪晚期。 布尔吉斯动物群 人们在距今约5亿～6亿年前寒武纪初期的地层中，发现了各类骨骼化的无脊椎动物如有孔虫类、古杯海绵、珊瑚、腕足类、甲壳类和棘皮动物等所有无脊椎动物各个门的化石。1910年美国科学家在加拿大的布尔吉斯页岩层中发现了中寒武纪三叶虫和像蠕虫那样动物软体的压印化石。第二年夏天，他们又进行了大规模的发掘，得到了除有壳的三叶虫和海绵动物以外的100多种保存得十分完整的无脊椎动物化石，有的像水母、海葵那样的腔肠动物，有的像环节动物，也有的像海参那样的棘皮动物。（引自原小福的《化石漫谈》） 鱼类 最早的鱼类化石是奥陶纪和志留纪地层中的甲胄鱼化石，这类动
12、物身上有真皮形成的骨板和鳞片。园口类也是最早的鱼类，有营寄生或半寄生的七鳃鳗、盲鳗等水栖鱼形动物。 两栖动物 一位研究生发现了两栖动物先驱的化石，一块是有史以来最早的，一块是居第二早的。这一发现证实，这是一种处于鱼类和所有后来进化出的有脊骨的动物之间的、正在转变中的动物，它最初适应陆地的时间要比以往认为的早，而且它们很快就在世界各地建立起了它们的滩头阵地。新发现的化石包括一只两栖动物的头骨碎块和它的一付完整侧翼骨，这只动物被命名为海纳，仅从翼骨的特点上，古生物学家们就断定这种动物有着强健的前肢，能够在陆地上支撑起自己的身体，也能向前运动和向后积蓄冲力。翼骨上缺少某些起联系作用的牵制肌，表明
13、它们没有形成鳃。从翼骨的大小来判断，科学家们认为这种动物可能有3英尺长，包括估计会有的尾巴。 这只两栖动物的发现扩大了早期四足脊椎动物的地理分布范围，也暗示着它们在泥盆纪末期已经确实分布到了赤道附近的区域。泥盆纪的时期在4亿零8百万年前至3亿6千万年前之间。 节肢动物 地质学家和古生物学家们在对英国西北部的几个遗址进行岩石考察时，意外地发生了一种节肢动物在4亿4千万年前的奥陶纪留下的遗迹。 发现新化石的岩层是一种绿褐色火成岩，在那只古老的节肢动物从上面爬过的时候，这些火成岩应该是处于一种灰浆状态。节肢动物留下的遗迹有两处，一个是在里克河谷，另一个在伯罗戴尔。 爬行动物 1988年，
14、英国科学家苏格兰爱丁堡距今的3.4亿年地层中发现了一具爬行动物的化石，被认为是最早出现的爬行动物。 长着羽毛的恐龙 在中国发现的一块新化石，为鸟类的起源之谜提供了线索。这个样子古怪的骨架属于一种同样古怪的恐龙：驰龙。它只有两米长，两条腿很细，中间靠内的脚指上长着镰刀形的爪，尾很长，有成束的棒状骨，使尾巴变得僵硬。但是，真正让这个生物不同寻常的不是它的身体框架，而是外覆的东西：它从头到脚都覆盖着松软的绒毛和原始羽毛。 无脊椎动物 在原使海洋环境中，单细胞的原生动物经过群体阶段、多细胞动物。在多细胞动物中海绵动物是最原始的类型，双胚层的腔肠动物是进化的主干。由双胚层动物向三胚层动物发展，出
15、现了两种发育方式，一种是节肢动物式的，另一种是棘皮动物式的。 鱼类至两栖动物 泥盆纪晚期，脊椎动物中鱼的某些种类爬上岸能够在陆地上生活了，其身体内分化出肺代替了鳃，可以直接从空气中吸取氧气，适于在水中游泳的偶鳍也变成了能在陆地上支撑身体和爬行的四肢。 两栖类是最先登陆的脊椎动物，它们保留了水生祖先的某些形态结构，又进化出了适应陆生的某些形态结构。两栖动物既适应水生又适应陆生，但它们同时既不完全适应水生又不完全适应陆生。 早期的两栖类化石发现与泥盆纪晚期的地层中，是一种叫鱼石螈的动物，它全身长约1米，身体呈现出鱼类和两栖类的双重特征。 两栖类的祖先自泥盆纪晚期出现以后不断进化，至石炭纪
16、两栖动物十分繁盛。 两栖动物至爬行动物 在两栖动物兴盛的石炭纪，一类真正的陆生爬行类脊椎动物出现了，它们在身体构造、生育、发育等各方面都能很好地适应陆地环境的生命。 早期的爬行动物至少有四类，即杯龙类、中龙类、盘龙类和始鳄类。 爬行动物至哺乳动物 从化石资料来看，早期的哺乳动物有一种名为兽齿类的，它是一种像哺乳动物的爬行动物，已经具有了与哺乳动物相似的牙齿。爬行动物只有单一形状的牙齿，而它们的牙齿已分化出门牙、犬牙、和臼牙三类。兽齿类中较进步的类群犬颌兽体形大小如现代的狗，已不像爬行类那样从体侧横伸出四肢，腹部贴地爬行，犬颌兽的四肢从腹部垂直伸向地面，能够像现代犬一样迈步行立，是一种
17、行动比较敏捷的动物。 早期的哺乳动物是一类比较原始，在相当程度上像爬行动物的哺乳动物。它们个体小，数量少，分布的密度不大，分布的面积不广。 资料5-2-4人类起源 上新世的地球，生活在陆地上的哺乳动物种类多、数量庞大，有灵长类，奇蹄类，偶蹄类，啮齿类，肉食类等。选择哪一类动物开始进化人？使者选择了灵长类中的猿，或者也可以这样认为，设计出猿就是为进化人做准备。猿与其它类动物相比较其优势在于食物方面既能以植物为食也能以肉为食，而且以植物为主肉食为辅，符合生物圈植物动物数量的比例关系；四足行走比较聪明，群居生活有好的等级制度和亲情关系，体格性情适中，不主动攻击，也能抵御被攻击。 造一
18、个怎样的人，怎么造人？使者资料库中有蓝图。第一步是使猿直立行走，解放前肢，这是人猿分开的标志，也是作为人的基准。这一事件发生在何时？发生在哪种猿身上？经过多年的激烈争论，最后专家们接受了分子证据，把时间定在距今700万年。而后一问题没有定论，稍具体一点的说法是大猩猩、普通黑猩猩、矮小黑猩猩之一。 第二步是逐步增大大脑，使猿一步步聪明起来。 使者在造人过程需要制造一些过渡人种。 南方古猿：1985年，理查得•利基在肯尼亚北部土尔卡纳湖西岸距今约250万年前的沉积物中找到一具相当完整的南方古猿粗壮型的头骨，表明它们在非洲至少生活过150万年的连续时间，他不属于现代人的祖先，只是人科在演化过程
19、中的一个旁支。 北京猿人：1927年专家们在北京市周口店地区发现了大量古人类化石，命名为北京直立人。 北京猿人前额低平，额面向后倾斜，两条眉骨嵴粗壮向前突出，脑容量平均约为1075毫升，头盖骨厚度是现代人的一倍，约10毫米，身高约在1560~1570毫米之间，据测定，他们在周口店生活的时间最早从60万年前开始，23万年前结束，共计37万年。人类学教授龚昌雄认为：从化石及生活习性上看，在如此长的时间里其几乎没有变化，这说明北京猿人种一直没有变化。 北京猿人是从非洲走出的直立人，是人类的枝节，使者再不会去改造进化他，因为同时期的尼安德特人的脑容量已达1470毫升，且各方面都是世间最强的。北京
20、猿人在周口店这个小区域里生存了37万年，是一项奇迹，但他们最后和全球的直立人一样，摆脱不了灭绝的命运。 克罗马农人：克罗马农人也称晚期智人阶段，或称新人阶段的代表。从发掘的遗骸能够看出，克罗马农人的体格高大，平均身高1.82米，脑容量1590毫升~1751毫升，颜面宽，下额发达，与现代西欧、中欧的人种几乎无区别。他们的文化遗物很多且文化已相当发达，归纳有：石器：大量的雕刻尖状器及磨制成矛头状、渔叉状、可作为狩猎或与野兽搏斗、或作投掷捕捉鱼类的工具。有些还类似弓弩，磨得相当光滑的细长骨针，表示能缝缀兽皮成衣。装饰品：主要是利用兽骨、兽牙（犬牙）、鱼骨、腹足动物的螺壳等磨制或穿孔，估计作为项链之
21、用。有些还在细小的兽骨上雕刻出美丽的花纹，排列成项链之类。艺术品：用兽骨或象牙雕刻成裸女形象，还有不少在他们居住的洞壁上用矿物染料勾画出野兽（尤其是马、牛、鹿最为常见）或伏卧、或奔跑的姿势。更多的则是画出人群围猎、追赶的狩猎场面。无论从绘画的线条，或是着色、涂影的技巧，都显示出克罗马农人具有很高的艺术才能。 克罗马农人使用天然颜料，掺上动物脂肪，然后在洞壁作画。克罗马农人就是我们现代智人，其DNA应该与我们相同。 尼安德特人：最晚从30万年前起在欧洲和西亚居住着一群群身材粗壮，脑容量已达到现代人水准的人种，我们称其为尼安德特人。他们前额低平，头盖作半穹隆状，眉骨突起，鼻区及眼眶较大。下颌骨
22、厚且粗壮，颐部尚未突出，略显后退。牙齿比现代人大些。体躯及四肢结构粗壮，但机能与现代人一样。尼安德特人身高男性1.60米左右，女性1.50米左右。 尼安德特人过着半定居的生活，使用石器工具，喜欢选择在岗上的洞穴居住，既避风雨严寒，又观察岗下的野兽活动。他们对死者进行葬礼，以赤铁矿粉撒在死者身上。 尼安德特人粗壮的身体厚实的肌肤能很好地适应当时欧洲的严寒气候，生存了下来，人群发展壮大，在整个欧洲大陆及毗邻的北非、地中海沿岸、西亚等地都有他们身影。 30万年前至15万年前（现代人类诞生）的15万年间，尼安德特人是地球的主人，在人口数量、适应能力、创造性、文化、智力、社会等各方面，尼安德特人比
23、之以前的所有人种都是质的提高，尼安德特人是使者设计的一种成功人种。有这种可能，在某一时期使者曾经将尼安德特人作为最终人类，寄予尼安德特人于希望，完成人类循环的使命。 但是，随着时间的前移尼安德特人停止了前进的步伐，至少15万年的生存发展，他们的状况如何呢？最高技术：石制尖状器，最高文明：对死者进行葬礼，以赤铁矿粉撒在死者身上，生活情况：居住在洞穴中，打猎生存。15万年前，现代人类诞生了。 资料5-2-5 地质年代的划分 虽然早在32亿年前地层里就发现原核生物化石，但大量生物化石是在6亿年前地层里才骤然增加的。为了研究古代地质变化和生物进化，根据生命诞生和生物类群的发生发展，对照
24、地层系统，可把整个地球约45亿年的地质历史分成六个代，代下分纪、世。距今45~34(？)亿年是冥古代，是地球诞生后的化学进化和生命起源。距今34(?)~27(?)亿年是太古代，是原核生物的起源和发展。距今27(？)~6亿年是元古代，是单细胞真核生物的起源发展和多细胞动植物的出现。距今6~2.3亿年是古生代，前期动植物分化，水产藻类植物、无脊椎动物和鱼形动物繁盛，后期生物登陆成功，蕨类植物和两栖动物繁盛。距今2.3~0.7亿年是中生代，真正陆生的爬行动物和裸子植物繁盛。距今七千万年到现在是新生代，被子植物和哺乳动物繁盛，后期是人类时代。 地质年代以前用间接方法估测，测定的地层年龄只是相对年龄，
25、如根据河口或海底沉积的平均速度和某一沉积岩层的厚度，可估测它的相对年龄。还可以用分布广泛而又能标志某地层的标准化石来推断，如雷氏三叶虫可作距今6亿年寒武纪的标准化石，裸蕨可作距今4亿年泥盆纪的标准化石等。 1907年开始，波尔德乌特(B.B.Boltwood)首创利用放射性同位素衰变的原理来测定地球的年龄。放射性元素的衰变进行得缓慢而有规律，不受其他条件的影响，而且一定的放射性元素的半衰期又是一定的。例如铀238变成铅205的半衰期是45.1亿年，钾40变为氩40或钨40的半衰期是13.3亿年，碳14变成氮14的半衰期是5730年，根据不同岩层或化石中上述不同原生放射性元素的数量和衰变产物数
26、量的比，可以分别推算出早期、中期或近期地层或化石的绝对年龄。 注：（？）表示年代不能确定 资料5-2-6生物多样性 生物多样性指的是地球上生物圈中所有的生物，即动物、植物、微生物，以及它们所拥有的基因和生存环境。它包含三个层次：遗传多样性，物种多样性，生态系统多样性。 简单地说，生物多样性表现的是千千万万的生物种类。在地球上热带雨林中生活着全世界半数以上的物种(约500万种)，因此，那里的生物多样性最为丰富。 生物多样性具有很高的价值，它不仅可以为工业提供原料，如胶、油脂、芳香油、纤维等，还可以为人类提供各种特殊的基因，如耐寒抗病基因，使培育动植物新品种成为可能。许多野生动植
27、物还是珍贵的药材，为治疗疑难病症提供了可能。 随着环境的污染与破坏，比如森林砍伐、植被破坏、滥捕乱猎等，目前世界上的生物物种正在以每天几十种的速度消失。这是地球资源的巨大损失，因为物种一旦消失，就永不再生。消失的物种不仅会使人类失去一种自然资源，还会通过食物链引起其他物种的消失。如今，人类都在呼吁保护生物多样性并为之付诸行动。 资料5-2-7 生物进化与生物多样性 生物多样性是生物进化的产生，而生物多样性的增长又是生物进化的动力。 生物多样性增长是生物进化的致动因素，并不意味着生物多样性一定在不断增长。生物进化是生物对环境不断适应的结果， 并不意味着现在的生物比过去的生物对环境
28、更适应。这是因为决定事物的发展不仅有致动因素，还有制约因素，生物进化的制约因素是前面所说的环境选择作用。环境的饱和度是环境选择的重要因素，它与整体上生物多样性的大小密切相关。但是环境的饱和度并非是一个定值。当环境发生剧烈的变化时，如小行星碰撞、大规模造山运动等，饱和度将急剧下降，使得整体上生物多样性急剧下降；一旦环境又趋于平稳后，饱和度又恢复到一个较高的水平，整体上生物多样性可以快速增长，导致大绝灭后的大发展。 资料5-2-8 生物的进化过程和分界 目前，地球上已经知道的生物大约有二百万种，而且陆续有新种发现。在漫长的岁月中，这些生物是怎样由低等到高等进化来的呢？ 生物进化的
29、大致过程 原始生命诞生以后，经过长期的自然选择，逐步进化成为原始的原核生物。人们在三十多亿年前的地层中，就已经发现了细菌化石。 这些原始的细菌以周围环境中的有机物为养小资料 自1984年开始，在我国云南省澄江县，陆续发现了大量赛武纪早期（约5.3亿年前）的化石，其中包括藻类、分类位置不明的管栖生物、海绵动物、腔肠动物等很多门类的动物。这些发现不但证实了“寒武纪大爆发”事件（在寒武纪，地球上短时期内突然出现许多新的动物门类），而且为研究生物进化提出了不少新课题。 料，进行无氧呼吸，属于厌氧的异养生物(如图)。经过若干亿年以后，异养细菌消耗掉了早期地球上的大部分有机物。在这种情况下，它
30、们经过突变和自然选择，逐步分化出了自养型的生物。这些生物可能是蓝藻类的原核生物。自养生物能够利用太阳光能，以无机物为原料合成有机物，并放出氧。一些学者根据地质方面的证据，推断蓝藻在20亿年前已经非常兴旺，那时大气中的氧含量达到了现在大气的1％。 小资料 自20世纪80年代末至今，在我国辽宁西部晚侏罗世到早白垩世的地层中，陆续发现了上千件多种鸟类的化石，其中有燕都华夏鸟、孔子鸟、辽宁鸟、始反鸟、辽西鸟，等等，使我国成为拥有原始鸟类化石最丰富的国家。这些化石的发现为研究鸟类的起源提供了重要的证据和线索索。 大气氧含量的增多，又为需氧型生物的产生创造了条件。需氧型生物通过有氧呼吸，能够将有
31、机物彻底氧化分解，释放出较多的能量供生物进行生命活动。因此，与厌氧型生物相比，需氧型生物的新陈代谢效率明显提高。 大约在距今10多亿年以前，地球上出现了真核生物。真核生物的出现在生物进化历史上具有重要意义。这主要表现在以下两个方面：第一，与原核细胞相比，真核细胞的结构和功能要复杂得多；第二，真核细胞在增殖时，是进行有丝分裂，而有性生殖过程中的减数分裂，实质上是一种特殊方式的有丝分裂，所以说，有丝分裂为有性生殖的产生奠定了基础。生物体通过有性生殖，实现了基因的重组，这就增强了生物的变异性，直接推动了生物的进化。有关的化石资料表明，在地球上出现了进行有性生殖的生物以后，生物进化的步伐大大加快了。
32、在现存的生物中，绝大多数都是进行有性生殖的。 生物的分界 地球上的生物经过漫长的进化历程，逐步形成了不同类群的生物。随着人们对不同类群生物的认识不断加深，形成了不同的生物分界学说。 两界说 1735年，瑞典博物学家林奈(如图)将生物界分为植物界和动物界：植物不能运动，靠光合作用制造自身所需的有机物；动物能够运动，靠摄取现成的有机物生活。 三界说 在显微镜发明以后，生物学家发现有些单细胞生物既有叶绿素，能够进行光合作用；又有鞭毛，能够自由游动和从外界摄取食物，如裸藻(也称眼虫，如图)。因此，分不清它们是属于植物还是动物。1866年，德国学者海克尔提出了三界说，将生物界分成植物界、动物
33、界和原生生物界，其中的原生生物界包括细菌、蓝藻、原生动物和粘菌等。 四界说 在电子显微镜发明以后，生物学家发现原核生物和真核生物在细胞结构上存在着很大差异。1938年，生物学家又提出了四界说，将生物界分成原核生物界、原始生物界、植物界和动物界。这个学说第一次将原核生物与真核生物分开，同时还把营异养生活的真菌从植物界分出来，列入原始生物界。这样，原始生物界就包括原生动物、真菌、金藻、绿藻、红藻和褐藻等。 五界说 1969年，美国生物学家魏泰克在前人工作的基础上，根据真菌和植物在营养方式和结构上的差异，把生物界分成了原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界五界(如图)。目前，分类学
34、上较为广泛应用的就是五界分类系统。五界生物的主要特征见表。 五界说在生物发展史方面，显示了生物进化的三大阶段：原核细胞阶段、真核单细胞阶段和真核多细胞阶段。在各界生物相互关系方面，反映了真核多细胞生物进化的三大方向：靠制造有机物进行自养的植物，它们是自然界的生产者；靠摄取有机物进行异养的动物，它们是自然界的消费者；靠分解并吸收有机物进行异养的真菌，它们是自然界的分解者。五界说能够较好地反映出自然界的实际，因而得到了多数生物学家的认同。 五界说也存在着一些有争议的地方，如未能妥善安排非细胞生物——病毒，原生生物界比较庞杂等。1979年，我国动物学家陈世骧等提出了另一种分类系统：由蓝藻界
35、和细菌界构成原核总界，由植物界、真菌界和动物界构成真核总界，非细胞的病毒独立出来成为一界，从而把生物界分为两个总界和六个界。而原生生物界所包含的原生动物和一些藻类等，则分别划归动物界和植物界。 资料5-2-8 地球生物资源概况 生物多样性的丰富程度通常以某地区的物种数来表达，全世界大约有500万-5000万个物种，但实际上在科学上描述的仅有140万种。 除对高等植物和脊椎动物的了解比较清楚外，对其他类群如昆虫、低等无脊椎动物、微生物等类群，还很不了解。初步估计有昆虫75万种，脊椎动物4.1万种，有花植物和苔藓约25万种。 为简便，通常假定全世界生存有1000万种生
36、物，可以大致反映出整个生物界的概貌(附表)。 附表：世界生物多样性概貌 类 群 以描述的物种数 类 群 以描述的物种数 细菌和蓝绿藻 4760 其他节肢动物和 小型无脊椎动物 132461 藻 类 26900 真 菌 46983 昆 虫 751000 苔藓植物（藓类和地钱） 17000 软体动物 50000 裸子植物（针叶植物） 750 海 星 6100 被子植物（有花植物） 250000 鱼类（真骨鱼） 19056 原生动物 30800 两栖动物 4184 海绵动物 5000 爬行动物 6300 珊瑚与水母 9000
37、 鸟 类 9198 线虫和环节动物 24000 哺乳动物 4170 甲壳动物 38000 生物多样性并不是均匀的分布于全世界168个国家；全球生物多样性主要分布在热带森林，仅占全球陆地面积7%的热带森林容纳了全世界半数以上的物种。 热带生物学研究重点委员会（NAS,1980）根据生物多样性的丰富程度、高度的特有种分布以及森林被占用速度等因素，确定了11个需要特别重视的热带地区：厄瓜多尔海岸森林、巴西可可地区、巴西亚马孙河流域东部和南部，喀麦隆、坦桑尼亚山脉、马达加斯加、斯里兰卡、缅甸、苏拉威西岛、新喀里多尼亚、夏威夷。 Myers也以类似方法确定了10个世
38、界生物多样性热点地区。这是个地区约占原是热带森林总面积的3.5%，全球陆地面积的0.2%，但却拥有占世界总种数27%的高等植物，其中13.8%还是这些地区的特有物种。这些地区是马达加斯加、巴西大西洋沿岸森林、厄瓜多尔西部、哥伦比亚乔科省、西亚马孙河高地、喜马拉雅山东部、马来半岛、缅甸北部、菲律宾、新喀里多尼里。遗憾的是，由于中国生物多样性研究起步晚，资料缺乏，因此在上述地区中，中国诸多具有世界意义的关键地点没有被列入。 海洋也蕴藏着极其丰富的多样性，至今仍不断有举世瞩目的新发现。在高级分类阶元门的水平上，海洋生态系统比陆地及淡水生物群落变化多，有更多的门和特有门。世界生物多样性较丰富的海域包
39、括西印度太平洋、东太平洋、西大西洋。 位于或部分位于热带的少数国家拥有全世界最高比例的生物多样性（包括海洋、淡水和陆地中的生物多样性），简称生物多样性巨丰国家。在包括有巴西、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、墨西哥、扎伊尔、马达加斯加、澳大利亚、中国、印度、印度尼西亚、马来西亚的12个多样性特丰国家占全世界所拥有的60-70%甚至于更高的生物多样性。 巴西、扎伊尔、马达加斯加、印度尼西亚四国拥有全世界三分之二的灵长类；巴西、哥伦比亚、墨西哥扎伊尔、中国、印度尼西亚和澳大利亚7国具有世界一半以上的有花植物；巴西、扎伊尔、印度尼西亚3国分布有世界一半以上的热带雨林。 资料5-2-9 世界物种多
40、样性的概况 衡量生物多样性丰富程度的客观标准 1）哺乳动物 （2）鸟类 （3）两栖动物 国家 物种数 国家 物种数 国家 物种数 印度尼西亚 515 哥伦比亚 1721 巴西 516 墨西哥 449 秘鲁 1701 哥伦比亚 407 巴西 428 巴西 1622 厄瓜多尔 358 扎伊尔 409 印度尼西亚 1519 墨西哥 282 中国 394 厄瓜多尔 1447 印度尼西亚 270 秘鲁 361 委内瑞拉 1275 中国 265 哥伦比亚 359 玻利维亚 1250 秘鲁
41、251 印度 350 印度 1200 扎伊尔 216 乌干达 311 马来西亚 1200 美国 205 坦桑尼亚 310 中国 1195 委内瑞拉与澳大利亚 197 （4）爬行动物 （5）燕尾蝴蝶(凤蝶) （6）被子植物 国家 物种数 国家 物种数 国家 物种数 墨西哥 717 印度尼西亚 121 巴西 55000 澳大利亚 686 中国 99-104 哥伦比亚 45000 印度尼西亚 600 印度 77 中国 27000 巴西 467 巴西 74 墨西哥 25000 印度 45
42、3 缅甸 68 澳大利亚 23000 哥伦比亚 383 厄瓜多尔 64 南非 21000 厄瓜多尔 345 哥伦比亚 59 印度尼西亚 20000 秘鲁 297 秘鲁 58-59 委内瑞拉 20000 泰国和马来西亚 294 马来西亚 54-56 秘鲁 20000 巴布亚新几内亚 310 墨西哥 52 俄罗斯 20000 主要生物类群在世界各国的分布 资料5-2-10中国生物多样性的一般特点 中国是地球上生物多样性最丰富的国家之一。 Mittermeier（1988）提出，地球上少数国家拥有世界物种的巨大百
43、分数，他们被称为“巨大多样性国家”( megadiversity countries)，并因受到特别的国际注意。 McNeely(1990)根据一个国家的脊椎动物，昆虫中的凤蝶科)和高等植物数目评定出12个这样的“巨大多样性国家”，它们是墨西哥、哥伦比亚、厄瓜多尔、秘鲁、巴西、扎伊尔、马达加斯加、中国、印度、马来西亚、印度尼西亚和澳大利亚。这些国家合在一起占有上述类群中世界世界物种多样性的70%。这就是按生物多样性中国被排在第8位的由来，但这样的排列是否合理，尚有待于进一步从其他方面加以论证。 不管怎样，中国是北半球国家中无疑是生物多样性最为丰富的国家，中国的生物多样性概括起来有下列特点：
44、 (1) 物种高度丰富 中国有高等植物30000余种，仅次于世界高等植物最丰富的巴西和哥伦比亚，占世界第三位。 苔藓植物2200种，占世界总种数的9.7%，隶属106科，占世界科数的70%； 蕨类植物52科，约2200~2600种，分别占世界科数的80%和种数的22%： 裸子植物全世界共15科，79属，约850种，中国就有10科，34属，约250种是世界上裸子植物最多的国家； 被子植物约有328科，3123属，30000多种，分别占世界科，属，种数的75%，30%和10%。 中国的动物也很丰富，脊椎动物共有6347种，占世界总种数（45417）的13.97%。 中国是世界上鸟类
45、种类最多的国家之一，共有鸟类1244种，占世界总种数的13.1%；中国有鱼类3862种，占世界总种数（19056种）的20.3%。 包括昆虫在内的无脊椎动物，低等植物和真菌，细菌，放线菌，其种类更为繁多。目前尚难做出确切地估计，因大部分种类迄今尚未被认识 。 (2)特有属，种繁多 辽阔的国土，古老的地质历史，多样的地貌，气候和土壤条件，形成夫在多样的生境，加之第四纪冰川的影响不大，这些都为特有属，种的发展和保存创造了条件，致使目前在中国境内存在大量的古老孑遗的（古特有属种）和新产生的（新特有种）特有种类。前者犹为人们所注意。 例如，有活化石之称的大熊猫、白鳍豚、水杉、银杏、银杉和攀枝
46、花苏铁等等。高等植物中特有种最多，约17300种，占中国高等植物总种数的57%以上。 物种的丰富度虽然是生物多样性的一个重要标志，但如前所述，特有性反应一个地区的分类多样性。中国生物区系的特有现象发达，说明了中国生物的独特性。在评价中国生物多样性时，这因素必须加以考虑 。 （3）区系起源古老 由于中生代中国大部分地区已上升为陆地，第四季冰期又未遭受大陆冰川的影响，所以各地都在不同程度上保留着白垩纪，第三纪的古老残遗成分。 如松杉类植物出现于晚古生代，在中生代非常繁盛，第三纪开始衰退，第四纪冰期分布区大为缩小，全世界现存7个科，中国有6个科。 被子植物中有很多古老或原始的科属，如木
47、兰科的鹅掌楸、木兰、木莲、含笑、金缕梅科的蕈树、假蚊母树、马蹄荷、红花荷、山茶、樟科、八角茴香科、五味子科、蜡梅科、昆栏树科及中国特有科水青树科、伯乐树（钟萼木）科等，都是第三纪残遗植物。 中国陆栖脊椎动物区系的起源也可追溯至第三纪的上新纪的三趾马动物区系。该区系后来演化为南方的巨猿动物区系和北方的泥河湾动物区系，前者在进一步发展 成为大熊猫-剑齿象动物区系，后者发展成为中国猿人相伴动物区系。晚更新世以后，继续发展分化，到全新世初期，其面貌已与现代动物区系相似。秦岭以北的东北，华北和内蒙，新疆之青藏高原，与辽阔的亚洲北部，欧洲和非洲北部同属于古北界（ Palearctic Realm）；而南
48、部在长江中下游流域以南，与印度半岛，中南半岛一起附近岛屿同属东洋界（Oriental Realm）。 中国现时的动植物区系主要是就地起源的，但与热带的动植物区系有较密切的关系。许多热带的科、属分布到中国的南部。 不少植物如猪笼草科、龙脑香科、虎皮楠科（交让木科）、马尾树科、四树木科等均为与古热带共有的古老科。 动物如双足蜥科、巨蜥科；鸟类中的和平鸟科、燕鸥科、咬鹃科、阔嘴鸟科、鹦鹉科、犀鸟科及兽类中的狐蝠科和树鼩科、懒猴科、长臂猿科、鼷鹿科和象科等都来源于热带。 中国植物区系中多单型属和少型属，也反映了中国生物区系的古老性特点。这类属大多数是原始或古老类型。 中国3875个高等植物属
49、中单型属占38%，而特有属中单型属和少型属则占95%以上。中国所产的2200多种陆栖脊椎动物中不少为古老种类。羚牛、大熊猫、白鳍豚、扬子鳄、大鲵等，就是著名的例子 。 （4）栽培植物，家养动物及其野生亲缘的种质资源异常丰富 中国有7000年以上的农业开垦历史，很早就开发利用、培育繁殖自然环境中的遗传资源，因此中国的栽培植物和家养动物的丰富程度是世界上独一无二，无与伦比的。人类生活和生存所依赖的动植物，不仅许多起源于中国，而且中国至今还保有它们的大量野生原型及近缘种。 动物方面：中国是世界上家养动物品种和类群最丰富的国家，根据最近的调查，包括特种经济动物和家养昆虫在内，中国共有家养动物
50、品种和类群1938个。 在中国的家养动物中，还拥有大量的特有种资源，即在长期的人工选择和驯养之后，在产品经济学特征、生态类型和繁殖性状以及体型等等方面形成独特的、丰富的变异，成为世界上特有的种质资源。 植物方面：原产中国及经培育的资源更为繁多，例如，在我国境内发现的经济树种就有1000种以上，其中干果枣树，板栗，饮料茶，木本油料油茶，油桐，涂料漆树都是中国特产中国更是野生和栽培果树的主要起源和分布中心，果树种类居世界第一。苹果，梨，李属种类繁多，原产中国的果树还有柿，猕猴桃，包括甜橙在内多种柑桔类果树以及荔枝，龙眼，枇杷，杨梅等。所有这些它们大多数都包括多个种和大量品种。 中国是水稻（O
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