叶律素

首页 » 常识 » 常识 » 生命大趋势从生物多样性到人类文明的未
TUhjnbcbe - 2024/3/28 16:27:00
北京治疗白癜风哪间医院最权威 http://www.kstejiao.com/m/

以前问父亲为什么时,父亲就会说想知道鱼是怎么游的?鸟是怎么飞的?花有几种颜色的?树怎么结果的?就看《十万个为什么》这本书,里面都能找到你想知道的答案,在当时认为是知识最全的书。

现在威廉·C.伯格著作的《生命大趋势》才让我明白,知识是无穷尽的,学无止境的。

威廉·C.伯格美国芝加哥自然博物馆植物馆馆长,也是备受赞誉的《花:它们如何改变了世界》、《完美的星球,智慧的物种》的作者。

地球拥有丰富的生物多样性,诸如成群结队的昆虫、种类繁多的鸟类、遍地盛开的花朵,都是这种多样性比较明显的外在表现。随着地质时代的变迁,植物和动物的种类似乎也越来越多样,形态也越来越复杂。

那么自然世界的多样性如何衡量和分布,又是如何变成今天我们看到的样子的?

1探索昆虫的世界,它们为什么能在生存竞争中取得如此成功

根据年的统计,全世界的昆虫学家经过不懈努力,最终为我们揭示了三十八万种不同的甲壳虫。

和其它生物相比,现在的哺乳动物约有种,鸟类多一些,有1万种。

再看看植物世界,地球资源如此丰富,陆地植物超过31万种,而这已经是非常保守的数字了,其中还包括了苔藓、地钱、蕨类和它们的近亲,以及所有种类的针叶树和20多万种开花植物,但所有这些绿植加在一起依然无法和甲壳虫的数量匹敌。

甲壳虫的种数似乎比海洋里所有的非微生物的种数加在一起还要多。

甲壳虫的种类为什么这么多?

显而易见的原因是甲壳虫都很小。几平方米就足够让它们了此一生。体型小只是甲壳虫类繁多的其中一个原因,甲壳虫生活在多种不同的栖息地,它们的生活习性也大不相同。

那么甲壳虫家族如此繁盛的秘诀到底是什么呢?

在生命历史长河中,气候剧变、干旱、疾病大流行和几次较大的地质变化,是绝大多数动植物无法度过的难。看到像甲壳虫这么成功的家族,我们就能明白它们的生活适应性有多强。其实你只要看一眼就能知道它们最显眼的一个特征,。甲壳虫过人的创新之处,就在于它们把一对前翅演变成了一组鞘翅,从而保护她的整个胸腹部。除此之外,甲壳虫的身体前后也都有“装甲”保护。最绝的是甲壳虫坚硬的鞘翅还可以抬起,真正用于飞行的后翅展开,进行飞翔。但选择变硬这也就意味着它们无法兼得飞行的速度和灵活性。飞行和盔甲让甲壳虫在生存竞争中有了两个巨大的优势。

甲壳虫属于一生需要经历四个阶段的昆虫是卵、幼虫期,蛹化期,成虫期。甲壳虫拥有两段生命,一是幼虫期,主要负责吃;二是成熟的成虫期,主要负责旅行和繁衍。

昆虫的形态多样、数量巨大,依靠飞行的能力、千差万别的生活方式,以及相对较小的体形,昆虫成了大自然的最成功的的生命形式之一。

2真核生物的出现是怎么取得生命史上的进步

生物王国中,体形最小的生命形式—细菌。不管是个体数量、物种数量、生理生化过程的多样性,还是承受极端环境的能力,细菌都占据着当之无愧的榜首。

细菌是世界上数量最多的生物,也是生物世界中最成功的家族。

细菌微小的体型,就是它们广泛存在的原因,细胞最显著的特征是它们的形体都很小,而且细胞内没有细胞核。

虽然小,但不同种类的细菌为我们展现了各种截然不同的生理生化过程。比地球上其它所有生物加在一起所展现的生化过程还要多样。它们是最早一批活跃在地球上的居民,它们的进化历史长达30多亿年。还有一个最重要的特征就是每个细菌都带有DNA,这给了它们修复自身损耗,以及繁殖下一代的能力。

对所有生物来说获取能量和高效繁殖都是十分重要的。地球上最小的光合细菌使用氢硫化物作为氢原子的来源,利用这一氢原子来合成碳水化合物,将光能转化为化学能需要的一套极为复杂的反应系统,还需要叶绿素分子和其它多种色素的参与,这种色素的分子结构也都很精妙。学会将太阳光转变为碳水化合物和其他大分子的化合物后,光合细菌就变成了其他细菌的美食。

光合作用的出现是生命进化史上的一大进步,但如何寻找合适的硫化物对细菌来说依然是个难题。所以出现了另一个生物,学会了用水作为原料进行光合作用。这项成就会属于蓝细胞。蓝细胞的体型比一般细菌要大,它们常常有无数个相连成长长的丝状。

除了蓝细菌光合细菌中还有一类体型较小的原绿球藻,只有不到一微米长。

蓝细菌的成就意义非凡,它们能够分解水分子并从中获得生成碳水化合物所需的氢原子。这种新型的光合作用利用了水中的氢,同时向空气中释放了游离的氧。

蓝细菌更广袤的生物圈提供了动力,因为它们制造了可供呼吸的空气。

细菌在生化反应上的另一项成就是固氮作用,这也是细菌特有的一种生化反应,在某种意义上还和光合作用有些相似之处。在光合作用中分解水分子并不容易。

空气中的氮是以氮气分子的形式存在的,在氮气分子中,两个氮原子通过三个共价键紧密集合,变成不易拆散的结构。所有生物都需要可利用的氮来生长和繁殖。

细菌如何繁殖出更多细菌的,细菌通过分裂繁殖,单个细胞分裂为两个形成两个形式的子细胞,在分裂开始前,就必须要得到充分的营养,并处于适宜的环境,分裂时,细菌显示环状的染色体,会进行自我复制。复制出两条丝状的染色体会附着在细菌细胞内壁的同一点上,从这个点开始,细菌细胞将开始一个一分为二。

只是体内染色体复制,两条新染色体分开,分别进入两个子细胞这个简单的过程。细菌并不像许多高等生物一样进行,有性生物有性生殖。但我们都知道细菌的适应性是很强的,经常变异,新的菌株经常会给人类带来新的疾病。

细菌的成功与进化停滞提醒我们,生物多样性的发展有两种主要的办法,第1种是细菌的办法,进行进化到一定的复杂程度,然后横向发展,产生多种变种,就此占领越来越多的生态位。第2种办法,不断增加自己的复杂性和多样性,并在此基础上,产生新物种,地球生物多样性增加的过程,其实都是以一种更大、更复杂的细胞为平台来进行。

细胞壁结构的改变翻开了生命力是全新的一页。新型的细胞壁能让早期的真核生物像元生生物一样的捕捉猎物。除了捕猎更方便,更灵活、全能的细胞壁还为细胞功能带来许多新的可能性,其中意义最为重要的就是要数和某些产能细菌的共生了。真核细胞可以吞噬掉产能细菌,使其成为自己的一部分,即线粒体。拥有线粒体的真核细胞就拥有的能量,这些能量给了他们进一步提升复杂性的能力。

更加灵活的细胞外壁结构是细胞发展的开端,而拥有线粒体功能,这样细胞大为收益并取得了一系列新的进步。

细菌等级的生命形式变为更高等真核细胞的一部分,即内共生,其实在不同物种身上曾发生过好几次。这次内共生是能进行光合作用的蓝细菌与真核细胞的结合。这次结合是各类真核藻类得以崛起。蓝细菌与真核细胞共生后产生的细胞叫做叶绿体,它使植物变绿并能进行光合作用。

细胞相互配合,组成更大的生物体,真核细胞及其内部各种保证细胞活性的生化反应的出现,无疑是生命历史上的一大进步。多个细胞彼此配合与协作,更多的细胞生物体,完整、独立、致力与自我繁殖的细胞,所有细胞的根本目标都是通过分裂繁殖更多后代,但又要组成的细胞生物体细胞所遵循的这一质量就必须被大幅度修改。

借助细菌内共生现象,让更多的细胞有了产能的能力,线粒体实现了为真核细胞的高效功能。由于有了细胞核的保护,真核细胞的基因鱼代谢紊乱的细胞就产生了隔离。

减数分裂与有性生殖让真核生物有了重组基因的能力,可以应对不断变化的环境和变异迅速的病原体寄生虫。得益于这些进化优势,真核生物便有了面对未来,产生更多新的、革命性的有利变异的基础和平台。

3人类文化的发展

早期地球,动物的出现,植物登上陆地,开花植物跨越多样性,四足脊椎动物,哺乳动物,灵长类动物,直立行走,生物多样性随着时间不断提高。无论是对持续的生命演化历程,还是人类经济的发展能量消耗都是一个核心问题,最近过去超过20亿年里,光合作用给生物世界提供了动力,远古时代的生物经过几百万年的沉寂,变成了充满化学能的化学原料。从工业革命时代人们学会利用煤炭开始石油天然气等,化石能源催化了技术的发展和革新,让我们的生活质量不断提高提升。同时人类在冬天使用暖气,在夏天使用空调,无时无刻不在冰箱中储存食物,搭乘飞机前往遥远目的地,这些行为都在不断的消耗更多的能量,现在社会及其技术发展只是地球复杂性发展的最新章节,而生命以太阳为能源进行演化的进程。并创造了十分多样的和复杂的生物形态和生态系统。

时至今日,现代社会在各种能源基础上运转,我们依靠着经过地球数十亿年的风云变幻才形成的矿藏。借助这些能源,人类的技术发展不断提速。

谁是陆地上最大的生物家族?为什么大海中没有昆虫?细菌也分物种吗?为什么岛屿上的动物会比大陆上的动物弱?为什么有些细胞不遵守规则?病毒会让人进化吗?

《生命大趋势》给与你答案,从昆虫世界讲起,再转到细菌、新物种、全球物种生存与分布规律、人类为什么会在生物界中崛起并占据主导地位,追溯生命千差万别的根本原理。以雄辩的逻辑为你讲述生命世界里的争斗、繁衍、兴衰、合作与共生。

这是一本可读性超强的自然史,从生物多样性到人类文明的未来。如果你想彻底理解整个生物世界,本书提供了必备的关键性知识。

1
查看完整版本: 生命大趋势从生物多样性到人类文明的未