生物进化与生物多样性

生物进化和生物多样性

姓名：卢旭学号：[1**********]8 九院三大队九队网络工程专业

摘要：

生物多样性是指地球上所有生物（动物、植物、微生物等）、它们所包含的基因以及由这些生物与环境相互作用所构成的生态系统的多样化程度。

关键词：生物进化；生物多样性。

Abstract:

Biodiversity refers to all life on earth (animals,plants,microorganisms,etc) they contain genes as well as by the interaction between those organisms and the environment posed by the degree of diversification of ecosystem.

Keywords: biodiversity, biological evolution.

一、生物多样性的起源与发展

（一）地球上生物演化的历史

地球上迄今已发现的最古老的岩石，用放射测定法测出的年龄是38亿年。但是，通过测定陨石和月球岩石的年龄以及其他天文学的证据表明，地球与太阳系的形成大约在46亿年前（彭奕欣、黄诗笺， 1997）。

1、前寒武纪 (5.7亿年前)

通过对1978-1980年澳洲西部出土的丝状化石的研究，表明大约在35亿年前，地球上便出现了原核生物。最早的原核生物可能是异养生物。在南非的岩石中所发现的化石表明，距今31-34亿年前蓝藻类（蓝细菌）开始形成。蓝藻是能够进行光合作用的原核生物。大约在20亿年前，光合作用所释放出来的氧气使大气层中开始含有氧气，这可能会导致许多厌氧生物的灭亡，但甲烷细菌以及它们的近缘种类仍然在无氧的环境中存留至今。由蓝藻和其他原核生物占优势的时代大约历时20亿年。

最早的真核生物的出现大约在距今14-15亿前。真核生物的起源是生物演化史上的一个重大事件，因为伴随着真核生物的形成，染色体、减数分裂和有性繁殖开始出现。在前寒武纪（8-6.7亿年前）, 真核生物中的真菌、原生动物以及藻类中的几个门便形成了，动物与植物开始出现分化。到前寒武纪结束时，腔肠动物、环节动物或节肢动物等几个动物的门开始形成。

2、古生代

寒武纪（5.7---5.05亿年前）：在大约距今5亿9000万年前，类型丰富多样的无脊椎动物的出现标志着寒武纪的开始。在这个时期，以三叶虫为代表的节肢动物门以及腕足动物门、软体动物门、多孔动物门、棘皮动物门的许多纲开始形成。这些门类存留至今，仍然有一些种类生存下来。在距今5.1亿年前的海相沉积中，发现了最早的脊椎动物的遗迹-甲胄鱼外甲的碎片。在寒武纪时，所有动物的门都已经形成了。

奥陶纪（5.05---4.38亿年前）：许多动物的门出现适应辐射，形成了大量的纲和目。例如棘皮动物形成了21个纲，腔肠动物门中珊瑚纲也开始出现了。奥陶纪时期，无颌、无鳍的甲胄鱼大量出现并留下了完整的化石。

志留纪（距今4.38-4.08亿年前）：生物多样性增加，无颌类出现多样化。同时，有颌类中的盾皮鱼开始出现。维管植物（蕨类）和节肢动物（蝎子、多足类）开始侵入陆地。

泥盆纪（距今4.08-3.60亿年前）：珊瑚和三叶虫发生大规模的适应辐射；头足类出现。无颌类和盾皮鱼达到多样性的高峰。泥盆纪被称为" 鱼类的时代" ，软骨鱼类和硬骨鱼类陆续起源并随后发生了适应辐射。与此同时，两栖类、苔藓、维管植物（蕨类、裸子植物）和昆虫起

源于这个时期。

石炭纪（距今3.60-2.86亿年前）：陆生孢子植物（蕨类）繁盛并形成大面积的森林，两栖动物的种类多样化，并出现最早的爬行类。昆虫发生适应辐射，一些原始的目（直翅目、蜚蠊目、蜉蝣目、同翅目等大量出现。

3、中生代

二叠纪（距今2.86-2.48亿年前）：爬行动物出现适应辐射，兽孔类成为占优势的类群；昆虫的各个类群多样化，形成了蜻蜓目、半翅目、脉翅目、鞘翅目、双翅目等类群。菊石大量增殖。

三叠纪（距今2.48-2.13亿年前）：菊石第二次大规模增殖，海洋无脊椎动物的一些类群（如双壳类）的多样性增加。裸子植物开始占优势。爬行类出现适应辐射，形成了龟类、鱼龙、蛇颈龙和初龙类（进一步形成植龙、鳄类和恐龙）。早期哺乳动物出现。大陆开始漂移。 侏罗纪（距今2.13-1.44亿年前）：恐龙多样化，翼龙、雷龙、梁龙、剑龙、三角龙等种类出现。原始鸟类（始祖鸟等）出现。古代哺乳动物、裸子植物占优势。大陆继续漂移。

白垩纪（距今0.65-1.44亿年前）：大多数大陆分隔开来，恐龙继续适应辐射并在本期结束时灭绝。最早的蛇类出现并发生适应辐射。具有现代鸟类特征的黄昏鸟出现。被子植物和哺乳类开始多样化，有袋类与有胎盘类哺乳动物开始分化。

4、新生代

第三纪（距今6500-200万年前）：被子植物大规模的多样化，并成为在森林中占优势的组成成分。昆虫发生适应辐射，并形成了大多数的现代科。脊椎动物的许多现代科已经形成。 第四纪（距今200万年前到现在）：冰川反复出现，大型哺乳动物（如剑齿虎、猛犸象、大型的美洲野牛等）绝灭，人类出现。

（二）物种形成（speciation ）的基本方式

从原有的物种中形成一个新的物种，称为物种形成。对于新的物种形成的机制有不同的假说，但基因突变、自然选择是两个基本的过程。在物种形成过程中，地理隔离和生殖隔离起了十分关键的作用。根据成种的区域，大致可以分为异域型、同域型和邻域型三种。

1、异域型的物种形成

一个物种的多个种群生活在不同的空间范围内，由于地理隔绝使这些种群之间的基因交流出现障碍，导致特定的种群积累着不同的遗传变异并逐渐形成各自特有的基因库，最终与原种群产生生殖隔离，形成新的物种。

2、同域型的物种形成

生活在同一区域内的物种，由于资源的限制和种群内部的激烈竞争，导致生态位出现分化。占据不同生态位的群体出现基因交流的障碍，通过生殖隔离而形成新的物种。

3、邻域型的物种形成

有些物种的分布区很广但扩散能力较差，在其分布区的边缘地带的一些种群，由于栖息地环境的差别而形成基因交流的阻碍，逐渐建立起自己独特的基因库，并形成生殖隔离，最终形成了新的物种。

二、保护生物多样性的作用和意义

生物多样性丧失的趋势未得到有效控制。全国有濒危或接近濒危的高等植物4000～5000种，占总数的15％～20％。野生植物如苏铁、珙桐、金花茶桫椤等已濒临灭绝。上世纪在我国已灭绝的野生动物有普氏野马、高鼻羚羊。接近和濒临灭绝的有蒙古野驴、野骆驼和普氏原羚等。《濒危野生动植物国际贸易公约》中列出的640种世界濒危物种中，中国有156个物种。保护野生动植物的栖息地和生境，提高自然保护区的建设和管理水平，是我国生物多样性保护需要迫切解决的问题之一。

（一）目前我国生物多样性现状

1、生物入侵，威胁国内生物物种的安全，造成生态环境的破坏。

据世界自然保护联盟公布的数据显示，世界上100种最坏的外来入侵物种约有一半入侵中国。每年全国因松材线虫、湿地松粉蚧、美国白蛾等森林害虫入侵危害森林面积达150万公顷。一些生物学家指出，一旦某种“生物入侵者”在新的环境中站稳脚跟，开始大规模繁衍后，其数量将很难控制。即使在科学技术高度发达的今天，面对那些适应能力和繁殖能力很强的动植物，人们仍旧束手无策。例如原产南美洲的水葫芦，上世纪入侵上海，年年顽强地在黄浦江、苏州河水面滋长蔓延，成为上海市改善水质和水面环境的大敌，有关部门每年都不得不动用大量的人力物力打捞水葫芦。

2、生物遗传资源流失严重。

生物遗传资源是指具有实用或潜在实用价值的任何含有遗传功能的材料，包括动物、植物、微生物的DNA 基因、基因组、细胞、组织、器官等遗传材料及相关信息，是生物科学研究重要基础、人类生存和社会可持续发展的战略性资源。国际上已将对生物遗传资源的占有情况作为衡量一个国家国力的重要指标之一。近年来，发达国家采取各种手段，不断从发展中国家搜集、掠夺生物遗传资源，并通过对世界生物遗传资源的控制，进而加速对发展中国家的市场占有和经济垄断。我国是世界上生物遗传资源最丰富的国家之一，也是发达国家掠取生物遗传资源的重要地区。我国农作物种质资源保有量居世界首位，我国拥有高等植物3万余种，脊椎动物6千多种，均居世界前列，是世界8个作物起源中心之一，在漫长的农牧业发展过程中，培育和驯化了大量经济性状优良的作物、果树、家禽、家畜物种和数以万计的品种。我国是大豆的原产地，野生大豆资源占全世界的90％以上，共计6000多种。但是现在国外一些国家作物基因库中保存的大豆资源却达2万多份，很多原产于我国的大豆资源已经成了外国的专利产品，我国已从世界上最大的大豆出口国变为最大的大豆进口国。我国生物遗传资源的引进、输出处于失控阶段，非法带进带出境的生物物种资源量远远超过官方渠道交换的进出口数量。

3、食用野生动物的陋习，后果十分严重。

随着人们经济条件的改善，食用野生动物的情况愈演愈烈。滥食野生动物的陋习促使野生动物资源过度开发，是推动野生动物非法贸易的原动力，已对我国及周边国家的生物多样性保护造成危害。加快野生动物管理和可持续利用的立法进程，尤其是完善作为食品的野生动物的管理和立法，提倡新的饮食文化和饮食观念，已经刻不容缓。

对转基因作物的政策不明确，影响较大。随着生物工程技术的迅速发展，科学家研制出越来越多的基因农作物。这些农作物可以像普通农作物一样在田地里生长，但是却能产生普通农作物所不能产生的药品和化学物质。正因为如此，人们十分担心这些作物一旦不慎流入食物中，将会带来可怕的灾难。

保护生物多样性，是全球共同的大事，最主要的是要行动，这必须所有缔约国广泛合作，积极行动，制定必要的法规，对生物多样性造成重大损失的活动进行打击和控制，对濒临灭绝的物种、破坏严重的生态系统和遗传资源实行有效的保护和抢救。

多种多样的生物是全人类共有的宝贵财富。生物多样性为人类的生存与发展提供了丰富的食物、药物、燃料等生活必需品以及大量的工业原料。生物多样性也维护了自然界的生态平衡，并为人类的生存提供了良好的环境条件。同时，生物多样性是生态系统不可缺少的组成部分，人们依靠生态系统净化空气、水，并丰腴土壤。自然界的所有生物都是互相依存，互相制约的。每一种物种的绝迹，都预示着很多物种即将面临死亡。

（二）生物多样性更是人类社会赖以生存和发展的基础。

1、生物多样性为人们提供了食物、纤维、木材、药材和多种工业原料。人们的食物全部来源于自然界，维持生物多样性，人们的食物品种会不断丰富，人民的生活质量就会不断提高。

2、生物多样性在保持土壤肥力、保证水质以及调节气候等方面发挥了重要作用。我国的黄

河流域曾是中华民族的摇篮，在几千年以前，那里有着十分富饶的土地，其间树木林立，百花芬芳，各种野生动物四处出没。但由于长期的战争及人类过度地开发利用，黄河流域已变成生物多样性十分贫乏的地区。近年来由于人工植树等措施，生态环境才得到不断改善。

3、生物多样性还在大气层成分、地球表面温度、地表沉积层氧化还原电位以及pH 值等方面的调控发挥着重要作用。例如，地球大气层中现今的氧气含量约为21％，这主要应归功于植物的光合作用。在地球早期的历史中，大气中氧气的含量要低很多。据科学家估计，如果植物停止了光合作用，大气层中的氧气将会由于氧化反应在数千年内消耗殆尽。

维持生物多样性，将有益于一些珍稀濒危物种的保存。任何一个物种一旦灭绝，便永远不可能再生，那么人类将永远丧失这些宝贵的生物资源。而保护生物多样性，特别是保护濒危物种，对于人类后代繁衍，对科学事业都具有重大的战略意义。一个物种一旦灭绝，它的基因将很难保存，那么现在的转基因在以后很可能就缺乏很重要的基因提供者，如今每一种生物都可能有很重要的科研价值，所以，我们要好好保护生物的多样性，让人类社会得到可持续发展。

参考文献：

[1] 人类发展与生存环境. 中国环境科学出版社，2001.

A. 内容说明：

这篇文章通过整理搜集的资料，梳理了生物进化的历史过程，描述了我国目前的生物多样性的现状，多方举证论述了生物多样性的重要性。

B. 对课程内容和教学方式的意见和建议

课程的内容大多数在高中都已经学习过，很多内容都重复了，在课程的设置上应当更多的涉及生物与军事相关的内容以及人体功能在军事训练中的关系，体现科学训练的宗旨。