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TUhjnbcbe - 2021/8/19 11:18:00
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一、生物的分类系统

现代分类系统是根据生物所有性状的异同,综合起来分门别类,称为自然分类法,它采用了阶梯从属的等级,分为界、门、纲、目、科、属、种七个等级。如果某一等级内种类繁多,还可划分出中间等级如亚门、亚纲、亚目、亚科、亚属、亚种等。通过分类系统,可以了解各物种之间的亲缘关系和每一个物种在生物界中的地位。

二、生物的界级分类

随着生物科学的发展,对生物的分界产生了不同的观点,出现了不同的分界方法,如两界说、三界说、五界说、六界说等。

在显微镜发明以前,由林奈提出了两界说,把生物分为植物界和动物界。三界说是在用显微镜发现单细胞生物后产生的,在年由赫克尔提倡,把生物分成单细胞的原生生物界和植物界、动物界。五界说是年由惠特克提出的,把生物分为原核生物界、原生生物界、真菌界、植物界和动物界五界,此说更完善地反映出生物的进化历程,得到大多数生物学家的承认。也有一些学者主张,将现在生活在地球上的生物,分为六大类群:病*界、原核生物界、真核原生生物界、植物界、真菌界和动物界。

动物类群的多样性

一、无脊椎动物主要门的基本特征

无脊椎动物的主要特点是身体的中轴没有由脊椎骨组成的脊柱,这类动物各主要门的基本特征如下表所示。

无脊椎动物主要门的基本特征

种的数量

分布

体制

主要特点

胚层

体腔

对称

分节

肛门

腔肠动物

约l万

水生,大部海产

2

辐射对称

有刺细胞,中胶层

扁形动物

1.2万

水生、寄生、少数陆生

两侧对称

有焰细胞

线形动物

约1.7万

水生,土壤中

固体腔

两侧对称

只有纵肌,周期性蜕皮

环节动物

约1.万

水生、土壤中

体腔

两侧对称

有刚毛

棘皮动物

水生、全为海产

体腔

幼虫两侧对称,成体次生性两侧对称

有管足和水管系

软体动物

10余万

水生、部分陆生

体腔

两侧对称

身体分头、足、躯干和外套膜,有外套膜分泌的壳

节肢动物

余万

水生、陆生,土壤中

体腔

两侧对称

有头、胸、腹的分化,有甲壳质外骨骼和分节的附肢

1.腔肠动物门——水娘

水螅是腔肠动物的代表,是营淡水生活的水螅纲动物。水熄的外胚层特别是触手上,分布有刺细胞,这是腔肠动物所特有的。刺细胞有刺丝囊,囊内有*液和蜷曲的刺丝,上端有触觉刺针。在内胚层里,有很多腺细胞。腺细胞能分泌蛋白质酶到消化腔,将捕获物初步消化,即细胞外消化。此外,内皮肌细胞还能用鞭毛卷住初步消化的食物颗粒,并伸出伪足吞噬到细胞里消化,即细胞内消化。水螅兼营无性和有性生殖。生活条件良好时,经常进行无性出芽繁殖,秋后进行有性生殖。水螅大多数是雌雄异体,少数雌雄同体。精巢在靠口的体壁上,卵巢生在下半部。它们不同时成熟,因此是异体受精。腔肠动物靠神经网传导刺激。其他腔肠动物有珊瑚、水母等。

2.扇形动物门——涡虫

涡虫是扁形动物的代表,属涡虫纲。涡虫的身体两侧对称,有前后、左右、腹背的区别。涡虫的身体除内胚层和外胚层外,出现了中胚层,这是重大的进化。涡虫有排泄系统,呈两条带分支的网络状排泄管。分支的末端被扇形动物所特有的焰细胞封闭,焰细胞中空,由焰细胞向着排泄管的方向伸出一束纤毛,不断摆动犹如火焰。焰细胞除了排泄废物外,也调节体内水分的平衡。涡虫具有梯状神经系统。涡虫是雌雄同体、异体受精的动物。涡虫具有极强的再生能力。其他的扁形动物有猪肉绦虫、血吸虫,它们都属于寄生的扁形动物。

.线形动物门——人蛔虫

人蛔虫是线形动物的代表,属线形纲、蛔虫科。蛔虫外胚层发育成体表的上皮组织,能分泌一层有弹性的角质膜,起保护作用,角质膜只能随着身体的生长有限增长,因此蛔虫和其他线形动物都有周期性的蜕皮现象。蛔虫和其他线形动物都只有纵肌,没有环肌。该门动物有了口与肛门的分化。线形动物在体壁和消化管之间,从前到后发展了一个空腔,以容纳发达的生殖器官,这就是假体腔。这种体腔,是中胚层跟内胚层之间的空腔,实质相当于胚胎时期的囊胚胜,与高等动物在中胚层中发育的体腔有区别,因此叫初生体腔(假体胶)。假体腔是线形动物所特有的。其他线形动物有钩虫等。

4.环节动物门——蚯蚓

蚯蚓即环毛蚓,属环节动物门、寡毛纲。蚯蚓的体胶是中胚层发育出来的空腔,四周被体壁内侧和消化道外侧的体腔膜所包围,体壁和消化道壁都有发达的肌肉层,各个环节之间都有隔膜,是一切高等动物的次生体腔,即真体腔。蚯蚓体壁的肌肉层有环肌和纵肌,每一体节的表面都有一圈粗而短的刚毛。蚯蚓有专门的循环系统,它由心脏、血管和微血管组成,是封闭式循环系统。蚯蚓的排泄系统是分布在每一体节里的小肾管。蚯蚓的中枢神经系统呈链状,它由咽上神经节、围咽神经节、咽下神经节和腹神经素组成。蚯蚓雌雄同体,异体受精。其他环节动物有蛙、沙蚕等。

5.软体动物门——河蚌

河蚌是软体动物门的代表,属瓣鳃纲。河蚌的循环系统是开放式的循环系统。河蚌的神经系统有脑神经节、内脏神经节和足神经节,神经节之间有神经链。河蚌是雌雄异体的动物。其他软体动物有腹足纲的蜗牛、头足纲的乌贼等。

6.节肢动物门

节肢动物是数量和种类最多的一个门。节肢动物身体两侧对称,分节,有三胚层和真体腔,体节进一步分化成头、胸、腹等部,附肢高度特化,肢体被有甲壳质外骨骼,这种外骨骼不能随身体生长,要借助于周期性蜕壳,节肢动物神经系统比较发达,在感觉器官中值得注意的是眼的发展。呼吸器官有鳃、气管、书肺,也有身体表皮具有呼吸能力的。生殖方式大都是雌雄异体,卵生,也有卵胎生、孤雌生殖和幼体生殖的。节肢动物主要纲的特征见下表。

节肢动物主要纲的特征

(l)昆虫纲——东亚飞蝗

东亚飞蝗属直翅目,是昆虫纲的代表动

物。主要特点是身体分成头、胸和腹部,有

1对单眼和个复眼,复眼由多数小眼构成,看物时各处小眼的影像相互接合,形成镶嵌影像,能感知物体的形状和颜色。头部的附肢分成触角和口器,口器是典型的咀嚼式口器。马氏管是蝗虫的排泄器官。飞蝗的血循

环是开放式循环系统,血液中没有血红蛋白,常呈无色或绿色。飞蝗的神经系统比较发达,包括胸神经节、咽下神经书和呈双股型的腹神经链。飞蝗雌雄异体并异形。昆虫的变态类型分为:①表变态(如衣鱼);②不完全变态,又分渐变态(如飞蝗),半变态(如蜻蜓);

③完全变态(如甲虫、蝴蝶、蛾子等)。

桑蚕和莱粉蝶是昆虫纲鳞翅目中的常见类型,桑蚕的蜕皮和变态发育是受体内分泌腺分泌的激素控制。在胸激素、保幼激素和蜕皮激素的协调作用下,蚕到五龄幼虫后吐丝、结茧、化蛹,最后羽化成蚕蛾。

蝶和蛾的主要区别见下表。

蝶和蛾的主要区别

蝶类

蛾类

成虫大都白昼活动

成虫触角末端成棒状

成虫翅没有钩和钩眼的结构

静止时翅常竖立背上

成虫腹部细长

成虫大都夜出活动

成虫触角末端成扁平、丝状等

成虫翅有钩和钩眼的结构

静止时翅常平覆背面

成虫腹部肥大

幼虫化蛹时一般不结茧,只纺一根丝条,把身体悬在这根丝条上

幼虫化蛹时吐丝结茧或茧状物,大茧内化蛹

蛹多有金属色泽,所以叫做金蛹

蛹多呈红棕色

社会昆虫——蜜蜂是昆虫纲膜翅目的代表,属完全变态。蜂群由一只蜂王、少数雄蜂和几千到几万只工蜂组成。工蜂身体最小,也是雌性个体,但生殖器官发育不全,不能繁殖后代。工蜂有嚼吸式口器。工蜂发现蜜源后,能用特殊的舞蹈行为向同巢工蜂发出信息。当蜜源植物在蜂巢附近不超过80m时,工蜂回巢后会围着一个蜂房作圆形跑步,跳“圆舞”;当蜜源植物离蜂巢80m以上,工蜂回巢先摆尾直跑,向一边绕一半圆,再沿原处摆尾直跑,向另一处绕一半圆跳“∞字摆尾舞”。工蜂直跑方向与太阳的角度表示蜜源植物与太阳方向的角度,直跑延续三秒钟,表示蜜源距蜂巢00m。其他工蜂根据舞蹈以及直跑的方向和延续的时间,就知道蜜源植物的方向和距离。

家蝇、蚊是双翅目昆虫,在我国与传染病有关的蚊是按蚊(即虐蚊)、伊蚊(即黑斑纹)、库蚊(即普通蚊)三个属。它们三者之间的区别见下表。

疟蚊、黑斑蚊和普通蚊三者间区别比较

昆虫19个目的比较表:

昆虫的几种口器

(2)甲壳纲——虾、蟹,在我国长臂虾、对虾和龙虾都是著名种类。虾的身体分头脑部和腹部,头胸部外包有头胸甲。虾的排泄器官是触角腺。虾的血循环是开放式循环系统,由心脏和背血管组成。血流得不快,血浆里有凝血物质,这对附肢节易于折断的节肢动物是一种保护性适应。虾雌雄异体,体外受精。其他甲壳纲动物有寄居蟹、水蚤等。

()蛛形纲——蜘蛛,蜘蛛身体分头胸部和不分节的腹部。头胸部没有触角和复眼,有8只单眼,腹面有6对附肢。蜘蛛只能吸食液体食物。用书肺呼吸。在甲壳质的肺腔中有一系列页状的片层结构,用来交换气体,因此叫书肺。其腹部有对纺织突,上有许多小孔,体内有纺织腺,能分泌蛋白质物质,形成蛛网。蜘蛛雌雄异体,发育过程无变态,从孵化到成长,一般经过四次蜕皮。其他蛛形纲动物有棉红蜘蛛、蝎等。

7.棘皮动物门——海星

海星属海星纲,体形辐射对称,由中央体盘发出5个或5个以上的腕。海星体表有许多棘状突起,这是中胚层产生的钙质骨骼与外胚层产生的体表结合形成的,所以叫棘皮。海星体内有棘皮动物特有的水管系。管足末端靠水管系的液压起到吸盘作用,能吸住物体。海星雌雄异体,卵在水中受精,并发育成幼虫,幼虫两侧对称,营浮游生活。成熟后,沉入水底固着生活、经变态,发育成辐射对称的小海星。其他棘皮动物有海胆、海参等。

二、脊椎动物亚门的主要特征

脊椎动物是脊索动物门的一个亚门,而脊索动物门则是动物界最高等的一门动物。

脊索动物有脊索、背神经管和鳃裂。它们可分为半索动物亚门(常见的有柱头虫)、尾索动物亚门(常见的有柄海鞘)、头索动物亚门(常见的有文昌鱼)和脊索动物亚门四个门。

脊椎动物体内有由脊椎骨相连的脊柱,体形左右对称,一般分头、躯干和尾三部分,躯干有附肢,水生动物有鳍,有发达的头骨。这类动物进化最高等,和人类关系最密切,主要包括鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲。它们的主要特征如下表所示。

鱼纲、两栖纲、爬行纲、鸟纲和哺乳纲的特征比较

三、脊椎动物身体的主要结构和功能

1.脊椎动物的体态对环境的适应脊椎动物的身体表现为两侧对称,在典型的种类,身体可分为四部分,即头部、颈部、躯干部和尾部。头部明显,为脑、感觉器官(眼、耳、鼻等)和摄食器官(上下颌)的所在地,有利于捕食或逃避敌害。颈部是陆生脊椎动物的特征。尾部紧接在躯干部之后,这两部的分界处就是肛门。肛后尾是脊索动物的特征之一。

2.脊椎动物的皮肤

皮肤系统有保护、调节体温、呼吸、感觉、运动、排泄和分泌等功能。现存的圆口纲,皮肤裸露,在表皮细胞之间有一些单细胞腺体,

能分泌粘液,保持身体粘滑,有利于游动。

软骨鱼的循鳞是最原始的鳞片,由真皮和表皮共同衍生。一般硬骨鱼则具有真皮性的骨质鳞片。两栖纲皮肤裸露,粘液腺也多,既可保持体表的润湿,又有助于皮肤的呼吸,两栖类的皮肤中大多有*腺。爬行纲是第一类真正适应陆生的脊椎动物。爬行类的表皮性角质鳞甲对于防止体内水分的散失起重要作用。鸟类的羽毛和哺乳类的毛都是表皮的衍生物,在鸟类还有少量的角质鳞,在哺乳类还有鳞、爪、角、蹄、趾甲等。

.脊椎动物的骨骼系统

脊椎动物的骨骼主要是指它的内骨骼而言,和软体动物及节肢动物的骨骼,在特性上完全相反。第一,节肢动物等的骨骼在身体的外部,把身体包着,所以叫外骨骼;脊椎动物的骨骼则在身体的内部,所以叫内骨骼。第二,节肢动物等的外骨骼,由细胞的分泌物构成,其中没有活物质,是死物;脊椎动物的内骨骼,由活细胞构成,是活的物质。

脊椎动物的内骨骼可以分为软骨和硬骨。软骨是低等脊椎动物(圆口类、软骨鱼类等)的骨骼组织。硬骨是绝大部分脊椎动物骨骼的主要部分。脊椎动物的骨骼系统可分中轴骨骼和附肢骨骼,中轴骨骼包括头骨、脊柱、肋骨和胸骨;附肢骨骼包括带骨和肢骨。头骨包括脑颅和咽颅两部分,咽颅由一系列咽弓组成,咽弓数目一般为七对,在进化过程中趋向减少。脊柱由脊椎组成,一个典型的脊椎由椎体、横突、椎弓、推棘、关节突起等五部分组成。鱼类的脊柱只包含体椎和尾椎两种,两栖类脊柱包含颈、体、荐、尾椎四种。爬行类脊柱的种类为颈、胸、腰、荐、尾椎五种。鸟类脊椎高度特化,颈椎呈鞍状椎骨型,最后一个胸椎又与腰椎、荐椎、部分尾推一起愈合起来构成鸟特有的愈合荐骨,是后肢的强有力的支持物。哺乳类的脊椎也是五种。鱼类没有胸骨,从两栖类开始才有胸骨出现。

4.脊椎动物的消化系统

鱼类、两栖类和爬行类的口中,一般都有许多小而尖锐的牙齿,形态构造简单。现存的鸟类都没有牙齿,用角质的喙啄取食物。哺乳动物的牙齿为异形齿,并且各种哺乳动物的齿式是恒定不变的。可作为哺乳类分类的依据之一。

鸟类的胃分为两部分:位置在前的称腺胃(前胃),位置在后的称肌胃(砂囊)。腺胃分泌消化液,肌胃借助鸟类的砂粒来磨碎食物。哺乳动物的反刍类,具有复胃,如牛胃可分为瘤胃、蜂巢胃(网胃)、瓣胃和皱胃,其中皱胃才是真正的胃。

5.脊椎动物的呼吸系统

脊椎动物的呼吸器官有两种类型:水生的种类是鳃,陆生的种类肺。不论是鳃或肺或某些辅助结构,作为一个呼吸器官,至少必须具两个基本条件:一是要有一层总面积比较大的薄膜,经常保持湿润,呼吸的气体(氧和二氧化碳)得以顺畅地在膜间通过;二是要有丰富的血管网,保证气体交换的充分进行。

鱼类的鳃位于咽部,发生于咽部的鳃裂。鳃裂的前后壁表皮形成许多鳃丝,组成鳃瓣,其间充满了微血管。

低等两栖类(如某些有尾目)和蝌蚪(无尾目的幼体)也都用鳃呼吸,两栖类的肺构造极为简单。从爬行类开始出现了胸廓,爬行类的肺较两栖类的肺有更大的进步。肺内隔层增多,面积增大。鸟类和哺乳类的肺,发达程度更高。鸟类的肺与鸟类特有的适应飞翔的薄膜结构——气囊相通连,完成鸟类所特有的“双重呼吸”。哺乳类的肺结构最复杂,与鼻、鼻咽、咽、喉、声门、气管、支气管、细支气管、肺泡等组成标准的陆生脊椎动物的呼吸系统。哺乳类的胸腔中出现了肌肉质的横膈膜,这是哺乳类动物的特征之一。

6.脊椎动物的循环系统

鱼类的心脏有一心房和一心室。连接心房的有一个静脉窦,连接心室的有一个动脉圆锥或动脉球。心脏的血完全是缺氧血,循环途径只有一条,是单循环。两栖动物的幼体蝌蚪,在没有发生变态以前,其循环系统也和水生的鳃呼吸脊椎动物相似。

从两栖类开始,陆生脊椎动物的血液循环为双循环(包括体循环和肺循环)。两栖类和爬行类的血液循环属于不完全的双循环。鸟类和哺乳类属于完全的双循环。

脊椎动物的血管系统包括两部分:一部分是动脉系统,把血液从心脏运至各器官组织,总的流向是离心的;另一部分是静脉系统,把血液从各器官组织运回心脏,总的流向是向心的。动脉系统中最显著的变化是动脉弓。一般的软骨鱼类如鲨鱼,腹大动脉前行,分出五对动脉弓,每对都有入鳃和出鳃动脉。硬骨鱼类为四对,两栖类的蝌蚪时期仍四对动脉引到变态为成体蛙时,第一对动脉弓转变为颈动脉,第二对转变为背大动脉,第三对消失,第四对转变为肺皮动脉。爬行类的四对动脉弓的转变与两栖类基本相同。鸟类的左侧体动脉弓完全退化,哺乳类的右侧体动脉弓完全退化。静脉系统中,两栖类与爬行类的静脉系统相似,但爬行类的肾门静脉显示退化。肾门静脉在鸟类更加退化,在哺乳类则完全消失。

7.脊椎动物的排泄系统

脊椎动物的排泄系统,其主要部分为一对发达的肾脏。从低等种类到高等种类,肾脏可分为三种类型:

(l)前肾脊椎动物在胚胎期间都有前肾出现,但只在鱼类和两栖类的胚胎中,前肾才有作用。圆口纲的盲鳗仍用此种肾脏作为排泄器官。前肾位于身体前端,由许多排泄小管的一端开口于体腔,在开口处小管膨大为漏斗状,其上有纤毛,就是肾口,可以直接收集体腔内的排泄物。在肾口的附近具有由血管丛形成的血管球,它们用滤过血液的方法,把血中废物排出。排泄小管的另一端与一总管相通,这个总管称为前肾导管,管末通体外。

(2)中肾它是鱼类和两栖类胚胎期以后的排泄器官,位于前肾的前方。排泄小管的肾口显出退化,一部分肾口甚至完全退化,不能直接与体腔相通。靠近肾口的排泄小管壁,膨大内陷,成为一个双层的囊状构造,称为肾球囊,把血管球包人其中,共同形成一个肾小体。肾小体和它的排泄管一起构成泌尿机能的一个基本结构,称为肾单位。在中肾阶段,原来的前肾导管纵裂为二,其一为中肾导管,在雄性动物体内兼有输精的作用;另一管在雄体内已退化,在雌体内则演化为输卵管(或称牟勒氏管)。

()后肾是羊膜动物胚胎期以后的排泄器官,其位置在体腔的后部。后肾的排泄小管前端只有肾小体,肾口已完全消失。各排泄小管汇集尿液一起通入后肾导管(也常称输导管)。此管是由中肾导管基部生出的突起,向前延伸,各和一个后肾连接而成。后肾发生后,中肾和中肾导管都失去了泌尿的功能。中肾导管完全成为输精管,一部分遗留下来的中肾排泄小管则形成附睾等构造。

8.脊椎动物的生殖

脊椎动物一般都是雌雄异体,雌体生殖系统主要包括卵巢和输卵管。卵巢和输卵管不直接相连(除硬骨鱼外),在哺乳动物输卵管分化为喇叭管、子宫和阴道等部分。鸟类的卵巢和输卵管一般只是左侧的特别发达,右侧的已退化。雄性生殖系统主要包括精巢(睾丸)和输精管。

动物的受精卵在母体外发育的现象,称为卵生;受精卵在母体内发育兼从母体获得养料的现象,称为胎生;受精卵只在母体内发育,并不从母体组织吸收养料,则称为卵胎生。

圆口类、鱼类及两栖类这三纲动物,在胚胎的腹面有数量较多的卵*,包在卵*囊中。爬行类、鸟类和哺乳类的胚胎除具有卵*囊之外,还有尿膜及羊膜,所以被称为羊膜动物。羊膜包着胚胎,使之生活于羊水之中,这样既保持了胚胎发育所需要的水环境,又能防止震荡。同时,羊膜动物能用羊水代替天然水,就使爬行类以上的动物的

生态学讲义

理论复赛试题及试卷形式:

以高中生物学为基础,并有一定扩展,扩展的部分可参考高校普通生物学的内容。试题难度大于高考、低于全国竞赛试题。所占比例大致为:动物行为学、生态学20%,约为0分左右。年生物学联赛试卷包括纸质试卷和电子试卷两部分,分值比例为6:4。试题只采取不定项选择题一种形式。试题按学科分类,单选与多选混排,每小题标明分值以及是否为单选或多选。答案完全正确才可得分。

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《生态学》部分讲义

第一章概论

生态学的研究对象

生态学的分支学科

生态学发展趋势

第二章生物与环境第一节环境与生态因子

1.几个相关的概念

2.生态因子的分类

(1).气候因子

(2)土壤因子

().地形因子

(4).生物因子

(5)人为因子

.生态因子作用的特点

(1)综合作用:

(2)非等价性——主导因子作用:

()不可替代性和互补性:

(4)限定性或阶段性:

第二节生物与环境关系的基本原理

1.生物对生态因子的耐受限度

Liebig()最小因子定律:利比希

Shelford()耐受性定律:谢尔福德

第三章生态因子

第一节生物与水的关系

一.水的生态意义

二.水的性质与分布

1.物理性质

2.常见水体的化学成份

三植物与水的关系

1.极端水环境对植物的伤害

旱害

涝害

2.植物对水的适应

陆生植物、湿生植物、中生植物、旱生植物

四动物与水的关系

1.水生动物对水的适应

2.陆生动物的水平衡

第二节生物对光照周期的适应

1.生物的昼夜节律

2.生物的光周期现象:

(1)植物的光周期现象

(2)动物的光周期现象

第三节生物与温度的关系  

一.地球上温度的分布

二温度对生物生长发育的影响

有效积温的测定方法

三低温对生物的影响与生物的适应

1.低温对生物的影响

2.生物对低温的适应

四.高温对生物的影响与生物的适应

五.温度与生物的分布

种群生态学:

1.种群的概念

2.种群的密度和分布

.种群数量统计  

4.单体生物和构件生物

5.种群的群体特征(统计学)

6种群的年龄结构

7.性别结构

8.存活曲线

9.种群的增长模型

10.生态入侵案例

11.种群的空间分布

12.生活史概述

1.R-、C-、和S-选择的生活史式样  

14.繁殖策略

15.种内与种间关系

16.生态位理论

群落生态学

第一节生物群落的概念

1群落的概念

2群落的基本特征

种类组成(因群落而异,各物种重要性不同)

种间关系(物种在有序状态下共存)

内部环境(与外界有别,不同群落有别)

群落结构(形态,生态,营养,松散结构)

群落动态(季相,年际波动,演替)

分布范围(特定地段,规律分布)

边界(边界明显或群落交错区,边缘效应)

第二节群落的种类组成

1种类组成的性质分析

2.植物群落研究中常用的群落成员型分类

优势种(dominantspecies)对群落的结构和群落环境的形成有明显控制作用的植物种。(灌木中也有优势种,但非建群种

建群种(constructivespecies)群落的优势层(如乔木层)的优势种常称为建群种。

生物多样性(biodiversity)

多样性的测定:

1)辛普森多样性指数(Simpson’sdiversityindex,)

该指数的最低值是0,最高值(1-1/s)

2)香农-维纳指数(Shannon-Wienerindex)(~)

该指数最低值是0,最高值为lnS。由此可以定义

均匀度:实际观测值/最大多样性值

不均匀性:,R取值0~1

H=-〔(1.0log21.0)+0)〕=0由于在群落B中两个物种各有50个体,其分布是均匀的。它的香农指数是:H=-〔0.50(log20.50)+0.50(log20.50)〕=l群落C的两个物种分别具有99和1个个体,则:H=一〔0.99(log20.99)+0.01(log20.01)〕=0.B>C>A

第三节群落的结构

一群落的结构单元

1.生活型

Raunkiaer陆生植物生活型(适应气候):

高位芽:休眠芽(更新芽)位于距地面25厘米以上,乔木或灌木。

地上芽:休眠芽位于地表之上,25厘米之下,多为半灌木或草本植物。

地面芽:休眠芽位于近地面土层内,冬季地上部分全枯死,即为多年生草本植物。

地下芽:休眠芽位于较深土层中或水中,多为鳞茎类,块茎类和根茎类多年生草本植物或水生植物。

一年生:以种子越冬的草本植物。

2.生长型

植物的生长型:生长型是根据植物的可见结构分成的不同类群。植物的很多形态特征都可用于区分植物的生长型,如植物的高大和矮小、木本和非木本、常绿和落叶等。陆生植物大体可分为以下5种主要的生长型:

树木:高达m以上的高大木本植物。

藤本植物:木本攀援植物或藤本植物。

灌木:较小的木本植物,通常高不及m。

附生植物:完全依附在其他植物体上生长。

草本植物:没有地上木质茎,包括蕨类、禾草。

二群落的垂直结构—成层(layer)现象

三群落的水平结构—镶嵌性(mosaic)

四群落的外貌与时间结构(季相)

五、群落交错区与边缘效应

第四节群落的动态

一、群落的内部动态

二、群落的演替  

1演替的概念:某一地区内一种群落代替另一种群落,向一定方向自然演变的过程(植物为主)。

2演替类型:

时间进程:1)快速演替,2)长期演替,)世纪演替

起始条件:1)原生演替,2)次生演替

基质性质:1)水生基质演替,2)旱生基质演替

发展方向:1)进展演替(顺行演替),2)逆行演替

演替系列:从植物的定居开始,到形成稳定的植物群落为止的过程。包含不同演替阶段。

三、群落演替与功能变化过程

生态系统

第一节生态系统的基本概念

第二节生态系统的组成与结构

一非生物环境:

二生物成分:

三食物链与食物网

1食物链

2食物网

食物链的类型:

第三节营养级和生态金字塔

第四节生态效率

第五节生态系统的反馈调节和生态平衡

第六节生态系统中的能量流动

一、初级生产的基本概念

二、初级生产量和生物量的分布格局空间分布格局

三、初级生产量的生产效率

四、初级生产量的限制因素

五、初级生产量的测定方法

收割法:

由农民创造,最古老、最简单、最常用。

对于测定草本植物的净初级生产量比较有效。

定期收割待测植物(草本植物通常只收割地上部分),烘干至恒重,然后称量其干重。

用于野生植物初级生产量调查时常常需要进行多次收割,因为野生植物生长不同步。

如果为了计算全部净初级生产量,就要对根进行取样。

二氧化碳同步法:

在陆地生态系统中,植物光合作用吸收的二氧化碳和呼吸过程中排出的二氧化碳可以利用红外气体分析仪加以测定。

一般将植物的枝叶放在密封透光的容器中,先在光照条件下进行二氧化碳浓度减少量的测定,然后在黑暗条件下进行二氧化碳浓度增加量的测定(相当于植物呼吸量),两者相加得到总初级生产量。

空气动力法与之类似,在生态系统中分层测量。

黑白瓶法:

适用于水生生态系统中的初级生产量测定法,主要是对水体中的含氧量进行测定。

从自然水体中取少量含有自养生物(藻类)水样,

分装在成对小样瓶中,一黑一白,测定含氧量,根据白瓶中含氧量的增加确定净初级生产量,根据黑瓶中含氧量的减少确定呼吸消耗能量,两相对照,确定计算出总初级生产量。

自动检测法是黑白瓶法的改良,可以一天24小时不间断自动检测水生生态系统中的含氧量。

放射性同位素测定法:

在光合作用过程中使用放射性同位素示踪剂测定初级生产量,可以获得精确的结果。

一般利用碳14应用效果最佳。

叶绿素测定法:

依据叶绿素含量与光合作用强度的密切相关性,测定叶绿素浓度计算出初级生产量。

六、生态系统中的次级生产量

第七节生态系统中的分解

一分解过程的性质

二分解者生物

三、理化环境对分解的影响

第八节生态系统中的物质循环

一、物质循环的一般特征

二、全球水循环

三、碳循环

四氮循环—气体型循环

五、磷循环—沉积型循环

六、硫循环

第二部分动物行为学

一、动物行为的产生基础

二、行为形成的原因

三、环境信息和行为动机

四动物行为的发生分为

1、动物的先天性行为

2、动物的后天性习得行为

五、动物行为的类型

(一)攻击行为

(二)防御行为

(三)捕食行为

(四)动物的繁殖行为

(五)定向行为

(六)社群行为

(七)节律行为

(八)迁徙行为

(九)利他行为

(十)领地和领地行为

六.通讯

1.通讯方式;

2.动物对多种信号的反应方式(自学)

漳州市年中学生物奥赛夏令营课程

《普通遗传学》部分讲义

第一讲绪论:遗传学的发展历史

遗传学研究的对象和任务

1.遗传学的研究内容:

2.遗传和变异的概念

(1).遗传(heredity):亲子间的相似现象。“种瓜得瓜、种豆得豆”

(2).变异(variation):个体之间的差异。 “母生九子,九子各别”

().遗传和变异是一对矛盾。

(4).遗传、变异和选择是生物进化和新品种选育的

三大因素:遗传+变异+自然选择:形成物种


  遗传+变异+人工选择:动、植物品种

(5).遗传和变异的表现与环境不可分割。

.遗传学研究的对象

4.遗传学研究的任务:

遗传学的发展

一、现代遗传学发展前

1.遗传学起源于育种实践:

人类-----生产实践-----遗传和变异----选择------育成优良品种。

2.18世纪下半叶和19世纪上半叶期间,拉马克和达尔文对生物界遗传和变异进行了系统的研究:

(1).拉马克(LamarckJ.B.,~):

(2).达尔文(DarwinC.,~):广泛研究遗传变异与生物进化关系。

.魏斯曼(WeismannA.,~4):

二、现代遗传学的发展阶段

1.孟德尔(MendelG.J.,~)系统地研究了生物的遗传和变异。

2.年,三位植物学家:狄·弗里斯(DeVrisH.)、科伦斯(CorrensC.)、冯·切尔迈克(VonTschermakE.)在不同国家用多种植物进行了与孟德尔早期研究相类似的杂交育种试验----获得与孟德尔相似的解释------证实孟德尔遗传规律------确认重大意义。0年起将孟德尔遗传规律——孟德尔定律。

.狄·费里斯(deVriesH.,8~):提出“突变学说”(~):认为突变是生物进化因素。

贝特生(BatesonW.,6):①.从香豌豆中发现性状连锁;②.创造“genetics”。

4.约翰生(JohannsenW.,~):

①.9年发表“纯系学说”:明确区别基因型和表现型;

②.最先提出“基因”一词:替代遗传因子概念。

5.鲍维里(BoveriT.,2)和萨顿(SuttonW.,):

发现遗传因子的行为与染色体行为呈平行关系,染色体遗传学说的初步论证。

6.摩尔根(MorganT.H.,~):

①.提出“性状连锁遗传规律”;②.提出染色体遗传理论、细胞遗传学;

③.著“基因论”:认为基因在染色体上直线排列,创立基因学说。

7.诱变:

穆勒(MullerH.T.):年对果蝇用X射线诱发突变。

斯特德勒(StadlerL.T.):年在玉米用X射线诱发突变。

两人证实了基因和染色体的突变不仅在自然情况下产生,且用X射线处理也会产生大量突变。这种用人工产生遗传变异的方法,使遗传学发展到一个新的阶段。

布莱克斯生(BlakesleeA.F.):利用秋水仙素诱导多倍体。

8.比德尔(BeadleG.W.,):在红色面包霉的生化遗传研究中,分析了许多生化突变体:

①.提出“一个基因一种酶”假说;②.发展了微生物遗传学、生化遗传学。

9.艾弗里(AveryO.T.,)等用纯化因子研究肺炎双球菌的转化实验,证明了遗传物质是DNA而不是蛋白质。

赫尔希(HersheyA.D.,2)等用同位素示踪法在研究噬菌体感染细菌的实验中,再次确认了DNA是遗传物质。至此,已为遗传物质的化学本质以及基因功能定了初步的理论基础。

10.沃森(WatsonJ.D.)和克里克(CrickF.H.C.)

根据对DNA化学分析和X-射线晶体学结果èDNA分子结构模式理论(双螺旋结构,)。

意义:①为DNA分子结构、自我复制、相对稳定性和变性提出合理解释;

②DNA是贮存和传递遗传信息的物质;③基因是DNA分子上的一个片段;

④分子生物学诞生----将生物学各分支学科及相关的农学、医学研究推进到分子水平------是遗传学发展到分子遗传学的重要转折点。

11.雅各布(JacobF.)和莫诺(MonodJ.):

年提出了大肠杆菌的操纵子学说,阐明微生物基因表达的调节问题。

“中心法则”解决遗传信息的传递途径和流向问题。

遗传学在科学和生产发展中的作用

1.科学发展上的作用:

2.在生产实践上:

.遗传学仍在发展:

第二讲核酸的化学结构与DNA复制

一、化学成分

染色体主要由DNA、组蛋白、非组蛋加,构成了染色体的大部分。非组蛋白的比率变化很大,RNA含量很低。

每个核苷酸又由三部分组成:五碳糖、磷酸和环状的含氮碱基。

含氮碱基共有5种:

两种双环结构的嘌呤(purine):嘌呤有腺嘌呤(A)和鸟嘌呤(G);

三种单环结构的嘧啶(pyrimidine):嘧啶有胞嘧啶(C)、胸腺嘧啶(T)和尿嘧啶(U)。

二、两类核酸及其分布

三、DNA双螺旋结构模型

年4月25日,Watson,J·D和Crick,F.在英国Nature杂志上发表论文(WatsonCrickDNAStructure),根据碱基互补配对的规律以及对DNA分子X射线衍射研究的成果,提出了著名的DNA双螺旋结构模型。

Watson和Crick模型的要点如下:

①DNA分子由两条多核苷酸链构成。这两条多核苷酸链以右手螺旋的形式,彼此以一定的空间距离,平行地环绕于同一轴上,很象一条扭曲起来的梯子。

②两条多核苷酸链反向平行(antiparallel),即一条链磷酸二脂键为5’-’方向,另一条链为’-5’方向,二者刚好相反。亦即一条链对另一条链是颠倒过来的,这称为反向平行。

1.不同物种中DNA的碱基含量

2.DNA构型

DNA的构型并不是固定不变的。有不同构型:

B-DNA构型:Watson和Crick提出的双螺旋结构称为B-DNA。

A-DNA构型:

Z-DNA构型:某些DNA序列可以以左手螺旋的构型存在,称为Z-DNA。

DNA除上述构型外,在特定的条件下,如脱水等,还可以C、D、E等多种形式的右手螺旋构型存在,但是通常他们在生物体内并不存在。

DNA结构除上述构型变化外,在体内还可能以超螺旋的形式存在。

.RNA的分子结构

绝大部分RNA以单链形式存在。但是单链RNA可以自身折叠起来形成若干双链区域。在这些区域内,凡互补的碱基对间可以形成氢键。有少数以RNA为遗传物质的动物病*含有双链RNA。

四、DNA的复制

(一)DNA复制依赖于碱基互补配对原则

(二)DNA的半保留复制

1.DNA合成的同位素示踪实验

2.DNA复制的基本过程

具体过程:复制叉(replicationfork)

速度:快,大肠杆菌0min完成4.64Mb的复制,人类几小时完成Mb的复制

准确率:高,平均为1/

结论:DNA的半保留复制保证了所有的体细胞都携带相同的遗传信息,并可以将遗传信息稳定地传递给下一代

第三讲染色体的形态、结构和数目

一、染色体的形态特征

(一)染色体的形态

主缢痕:着丝点所在的缢缩部分是主缢痕。

次缢痕(secondaryconstriction):在某些染色体的一个或两个臂上还常另外有缢缩部位,染色较淡,称为次缢痕。

随体(satellite):它的位置是固定的,通常在短臂的一端。某些染色体次缢痕的末端所具有的圆形或略呈长形的突出体,称为随体。它的大小可以不同,其直径可与染色体同样,或者较小,甚至小到难以辩认的程度。联接染色体臂和随体的次缢痕也可长或短。

次缢痕、随体的位置、大小也相对恒定,可以作为染色体识别的标志。

核仁组织中心(nucleolusorganizer):.次缢痕在细胞分裂时,紧密地与核仁相联系。可能与核仁的形成有关,因此也称为核仁组织中心。

(二)染色体的大小

不同物种和同一物种的染色体大小差异都很大,一般染色体长度变动于0.20--50微米;宽度变动于0.20--2.00微米。

(三)同源染色体

同源染色体:各种生物的染色体形态结枸不仅是相对稳定的,而且数目一般是成对存在的。这样形态和结构相同的一对染色体称为同源染色体;

而这一对染色体与另一对形态结构不同的染色体,则互称为非同源染色体。

(四)染色体的分带

(1)荧光显带法

(2)吉姆萨(Giemsa)显带法

(3)反带(reverseband)法

(4)末端(termind)显带法

(5)C-带法

(五)染色体的分类和编号

组型分析或称核型分析:把生物核内全部染色体的形态特征所进行分析,称为组型分析或称核型分析。

1.中间着丝点染色体2.近中着丝点染色体.近端着丝点染色体

4.端着丝点染色体5.颗粒状

(六)染色单体(chromatid)

姊妹染色单体(sisterchromatid):一条染色体的两个染色单体互称为姊妹染色单体(sisterchromatid)。

在有丝分裂中期所观察到的染色体是经过间期复制的染色体,均包含有两条成分、结构和形态一致的染色单体。

二、染色体的一般结构

1.原核生物的染色体

2.染色质的基本结构

染色体在细胞分裂的间期表现为染色质(chromatin)的状态,呈纤细的丝状结构,故亦成为染色质线(chromatinfiber)。在真核生物中,它是脱氧核糖核酸(DNA)和蛋白质及少量核糖核酸(RNA)组成的复合物,其中DNA的含量约占染色质重量的0%。

蛋白质包括组蛋白和非组蛋白二类。组蛋白是与DNA结合的碱性蛋白,有H1、H2A、H2B、H和H4五种,其在细胞中的比例大致是1:2:2:2:2。

染色质的基本结构单位是核小体(nucleosome)。在核小体与核小体之间由连接DNA(linkerDNA)和一个小分子的组蛋白H1相连。每个核小体的核心是由H2A、H2B、H和H4四种组蛋白各以两个分子组成的八聚体,其形状近似于扁球体(nucleosoms)。

DNA双螺旋就盘绕在这八个组蛋白分子的表面。连接丝是两个核小体之间的双链DNA,由它把两个相邻的核小体串联起来。组蛋白H1结合于连接丝和核小体的接合部位。

根据染色反应,间期细胞核中的染色质可以分为两种:异染色质(heterochromatin)和常染色质(euchromatin)。异染色质是染色质中染色较深的区段,常染色质是染色较浅的区段。

异染色质和常染色质在化学组成上并没有什么区别,而只是螺旋化程度不同。在细胞分裂间期,异染色质区的染色质仍然是高度螺旋化而紧密卷缩的,而常染色质区的染色质因为脱螺旋化而呈松散状态。

异染色质分为组成型异染色质(constitutiveheterochromatin)和兼性异染色质(facultativeheterochromatin)。

组成型异染色质主要是高度重复的DNA序列,大多分布在染色体的特殊区域,如着丝点、端粒部位等,一般来说这些区域只与染色体结构有关,而不含有结构基因。兼性异染色质可以存在于任何部位,它可以在某类细胞内表达,而在另一细胞内完全不表达。

.染色体的结构模型

在细胞分裂过程中染色质线到底是怎样卷缩成具有一定形态结构的染色体的呢?现在认为至少存在三个层次的卷缩,一般称为染色体的四级结构。

第一个层次是DNA分子超螺旋化形成核小体,形成直径约为10nm是间期染色质线,在此过程中组蛋白H2A、H2B、H和H4参与作用。

第二个层次是核小体长链进一步螺旋化形成直径约为0nm的超微螺旋,称为螺线管(solenoid),在此过程中组蛋白H1参与作用。第三个层次是螺线管进一步卷曲成为一定形态的染色体。但有关三个层次卷缩的机理至今尚不清楚。

4.着丝粒的结构特征

着丝粒就是细胞分裂过程中染色体与纺锤丝(spindlefiber)结合的区域。

着丝粒区域的DNA序列具有明显的特征。该区域在不同染色体间可以相互替换,也就是说将一条染色体的着丝粒区域与另外一条互换,对染色体的结构和功能没有明显的影响。

5.端体(telomere)

端体(telomere)也就是染色体的末端,也称为端粒。端粒具有特殊的结构,主要有三方面的功能:①防止染色体末端被DNA酶酶切;②防止染色体末端与其它DNA分子结合;③使染色体末端在DNA复制过程中保持完整。

所有染色体的末端都存在着串联的重复序列,可用下列通式表示:5‘-T1-4-A0-1-G1-8-‘。

四、染色体的数目

各种生物的染色体数目往往差异很大。

许多种生物除正常恒定数目的A染色体外,还有额外的B染色体。

它较为小,多由异染色质所组成,不载有基因一般对细胞和个体的生存没有明显的影响。它能自我复制,并在细胞分裂过程中传递给子代,只是当它增加到一定数目时,则会影响生存。例如玉米超过5个,黑麦超过6个,即不利于生存。

第四讲孟德尔规律的补充和发展

一、显隐性关系的相对性

(一)显性现象的表现

1.完全显性(

1
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