进化与生态思考题

进化与生态思考题综合

第一讲：

一、进化论与创造论，各有什么道理？

创造的模式认为从原始到高级的各种生物都是由大能的神各按其类造出来的；生命只能源於生命，各种生命皆来自永生的神。但进化模式却认为生命是在漫长的进化过程中，由无机物变成有机物，由有机物演化出氨基酸、蛋白质，最後演化为最简单的单细胞生物，产生了生命。【米勒实验、寒武纪大爆炸】 二、生物学中哪些实例支持生命的共同祖先假说？

都遵循中心法则，复制都遵从碱基互补配对，都是三联体密码子。等等。。。 1.生物分类学的证据

为了直观显示各生物在分类上的关系，分类学家一直在尝试画出关系图表。关系图画得越多、越细，分支也就越多，最后就成为一棵树。我们看到一棵树，就知道它是由树根长出，不断生长、分支的；我们看到一株分类树，很自然就应该想到生物都是从同一祖先传下来，不断地进化，形成各个物种的。 2.比较解剖学的证据

贝伦发现人和鸟尽管在外形上极不相同，但骨骼组成却非常相似。这说明人和鸟是亲戚，都是一个祖先的后代。此外，脊椎动物的前肢，比如人的手、马蹄、鲸鱼的鳍等，它们的外形相差很大，功能也不相同，但它们的骨架却是如此的相似。对此最好的解释就是：他们来自同一祖先，由于适应环境的需要，改变了外形和功能，但实际的骨架却没有改变。 3.比较胚胎学的证据

如果把鱼、青蛙、鸡、猪、兔和人的各个时期的胚胎放在一起，我们就会发现它们存在不同程度的相似性。而且关系越密切，相似的程度越高。这说明这些生物来自共同的祖先，它们祖先的特征在胚胎发育过程中重演了。 4.比较免疫学的证据

每种动物的血清中都有一系类独特的蛋白质，若两种动物的亲缘关系越接近，则抗原——抗体反应就越强，反之则越弱。利用这种方法与古生物化石或形态比较绘出的亲缘关系树符合得很好，这也更加证明了生物来自共同的祖先。 5.分子生物学的证据 ① 所有的生物都是由细胞组成的（病毒除外）；② 组成生物的大分子有核酸、蛋白质、多糖、和脂类四种，这些生物大分子的成分在所有生物中都是一致的：核酸都是由嘌呤和嘧啶组成，蛋白质都是由氨基酸组成，多糖都由单糖组成，脂类则是由甘油和脂肪酸组成； ③所有的生物都只用20种氨基酸，几乎所有的生物都共享一套遗传密码。

三、中性进化理论与达尔文进化论矛盾吗？

否。因为达尔文注意到了变异的有害性和有利性，而中性突变进化学说注意到的是既无利也无害的所谓中性突变，应该说是从不同角度，不同层次看问题的结果，使达尔文学说得到了补充和发展。且中性说是始终以分子水平的结构来提问题的，而达尔文学说是从表型水平来说的，二者并不相矛盾。 四、谈谈你对进化生物学新发展方向的见解。 1、分子古生物学 答：化石DNA可直接了解其进化历程，为DNA重复序列、基因结构的起源进化，生物大分子的突变重排及遗传信息在发展过程中的传递提供线索。使了解承重作

用的分子机制，沟通了古生物形态特征与DNA分子特异性之间的关系。 2、分子进化工程

答：即实验室进化。在试管里对以核酸为主的多分子体系施以选择压力，模拟进化历程，以达到创新基因、蛋白质、新物种的目的。其包含三个往复化学过程，扩增、突变、选择，可获得新型的催化剂、酶和新药 3、发育机制

答：发育是高度程序化的过程，不同时空有特定的基因表达，控制着特定器官与个体的发育。主要分为两大同源框基因家族

HOX SOX两大类。为创造生命提供可能，进化——发育生物学比较基因组学 五、全球气候异常现象存在吗？你认为都跟哪些因素有关？

存在。全球范围内的气候异常现象，诸如全球变暖、极端天气发生频率增加等众多异常天气现象的总和，就是全球气候异常。原因是：大气层遭到破坏,严重的污染以及温室效应。人口膨胀，超载超量，过度开垦，乱砍滥伐，滥采地下水。

第二讲：

一、生命复杂性的产生与熵增定律是否矛盾？

貌似矛盾但存在争议。熵是无序度的度量。熵增定律是说一个封闭系统的演化过程中，无论其结构如何，一定是按照熵增的方向演化。生物的发育和进化都是有序度增加的过程。生物是开放系统，与环境的物质能量交换带来熵变。 熵变 = 熵产生 + 熵流。熵产生恒为正，熵流可为负。

生物体是耗散结构（dissipative structure，即开放系统远离平衡态出现的有序结构），负熵对生物是必需的（我们一日三餐吃负熵）。

二、如果地球生命再起源一次，所用的氨基酸是否与现在的生命相同？

倘若再一次起源，如果原始地球的自然环境是一致的，那么，很有可能生命的氨基酸和现在的一样，倘若自然环境不同，则有可能不同。米勒在1953年进行了一个模拟实验——一种模拟在原始地球还原性大气中进行雷鸣闪电能产生有机物（特别是氨基酸），以论证生命起源的化学进化过程的实验。此实验结果共生成20种有机物．其中11种氨基酸中有4种（即甘氨酸、丙氨酸、天冬氨酸和谷氨酸）是生物的蛋白质所含有的。米勒的实验试图向人们证实，生命起源的第一步，从无机小分子物质形成有机小分子物质，在原始地球的条件下是完全可能实现的。故在原始的地球环境下，氨基酸的起源是必然的。

三、你认为其它天体上存在生命吗？如果存在，其物质组成和地球上可以不一样吗？为什么？

月球大气稀薄，没有氧，没有水，不太适合我们所知的生命生存。

火星：大气成分也是CO2为主，氮气小于1%，氧小于0.1%，还有CO和水，有四季更迭，两级覆盖冰雪极冠，夏季火星赤道附近，午间温度27～28度，子夜时分-50度左右，自转一天为24h37min，与地球较为接近，因此，被认为最有可能存在（类地）生命。

木，土星，金星：条件也很恶劣，被认为不太适宜生命存在。

太阳系外生命：银河系108～109个类太阳系，整个宇宙空间有1020个。射电天外

望远镜被用来寻找地外生命。目前已知的宇宙中有一千多亿个星系，平均每个星系中有超过一千亿颗恒星，许多恒星周围都有行星的存在，从概率论的角度而言，适合生命存在的天体是一定存在的。但是由于宇宙的尺度太大，目前我们还没有发现外星生命存在的证据。

四、设计一种方法检测火星上是否有生命存在？方法要尽量简单实用。

通过在火星上提取的一些样本的化学分析来推测 例如发现了液态水 则增大生命存在的可能性 还有通过探测是否存在甲烷 还有氨基酸的 来推测是否存在或存在过生命

第三讲：细胞进化

一、为什么说细胞生命的出现标志着真正的生命进化的开始？

1、细胞是地球上一切生命最基本的结构形式，是现在生物的共同的始祖。 2、细胞是生命活动的基本单位。

3、最简单的细胞生命与最复杂的化学分子之间的差异是巨大的，多数学者把细胞生命看作是真正的生命，细胞生命出现之前的进化是化学进化，细胞生命出现之后的进化史生物进化。前者是受化学规律支配的化学过程，后者是受生物学规律支配的生物学过程，即转变为由变异、遗传、选择等因素，驱动的所谓“达尔文式进化”

二、你认为达尔文的进化理论可以解释生命的化学进化吗？

不能 达尔文进化论:生物之间存在着生存争斗，适应者生存下来，不适者则被淘汰，这就是自然的选择。生物正是通过遗传、变异和自然选择，从低级到高级，从简单到复杂，种类由少到多地进化发展。达尔文的进化理论只能解释生物与环境之间的关系和进化的原因， 不能解释分子内化学的物质。 三、如何看待线粒体内共生学说？举出正反两方面的例子。

内共生：认为线粒体来源于细菌，即细菌被真核生物吞噬后，为真核生物提供能量，并且在真核细胞内稳定存在并遗传，在长期的共生过程中，通过演变，形成了线粒体。 正：

1.细胞膜的和线粒体膜形态结构，成分内外不一。

2.线粒体和叶绿体的DNA复制是半自主性，并且是环状DNA， 不完全受核DNA的影响。

3.线粒体和叶绿体都有自己特殊的蛋白质合成系统，不受核的合成系统的控制 4.共生现象是生物界的普遍现象 反：

1.叶绿体基因与线粒体基因中发现内含子是惊人的，因为细菌基因中没有发现内含子。

2.线粒体含有肌动蛋白—肌球蛋白系统，但细菌和蓝藻中没有这种系统，也没有相应的运动能力。

3.内共生假说没有很好解释细胞核的进化。

第五讲生命之树：系统发生学

一、如何利用放射性现象测定岩石的年龄？

包括有三种测定方法： 1、利用碳-14测定年代法； 2、利用放射性衰变的母子体关系测定年代法； 3、热释光测定年代法 利用碳-14测定年代

宇宙射线中的中子与大气中的大量存在的稳定核素氮-14发生N(n，p)C反应能够产生碳-14，而碳-14又会发生半衰期T=5730年的β衰变变成氮-14，由此构建一个核素平衡。碳-14与氧气反应生成的二氧化碳被生物圈接收，活体生物体内的碳-14与碳-12浓度比例是一定【经测定，碳-14的同位素丰度为

1.2×10^(-12)】的，只有当生物死亡后，碳循环中断，碳-14逐渐衰变至没有。在化石标本中采样测量碳-14的丰度，与1.2×10^(-12)比较，即可计算出生物生活的年代。

比如：一个化石样品含有碳-14的丰度是4.3×10^(-13)，则可计算出该化石活体生活的年代距今

t=ln(No/N)T/ln2=ln[1.2×10^(-12)÷4.3×10^(-13)]×5730÷ln2≈8483.9861年。

二、怎样理解生物界系统发展的规律？ 生物界系统发展的规律

进步性：由低级到高级，由简单到复杂，生物结构越复杂，出现时间越晚

阶段性：连续又有阶段，如植物五个阶段，动物古生代两栖类繁盛，中生代爬行类繁盛，新生代哺乳类繁盛。

多样性：多样性不断增加，特别是每次重大灭绝后，多样性增加都很快。 总之，生物进化趋势复杂，适应环境决定发展方 三、化石记录不全的进化历程可信性如何？ 按照间断平衡理论，新种可以突然形成，迅速的突变是不易在底层中留下记录的，同时，大种群中的突变常因基因交流而消失，往往只有在小范围分布的种群中突变才能成功，所以许多中间类型的化石记录很难找到。

不可信，但不可不信，可以根据分子生物学，通过研究生物的分子进化确认其历程是否可行。总之：保留怀疑态度。

第六讲生物的表型进化

一、谈谈你对悟性学习的认识。

所谓悟性，无非就是对新事物新知识的接受能力。古语云“温故知新”说的就是这个。方法就是多温习“旧”的知识，多发挥天马行空的大胆想像，久而久之，对新事物的反应就会变得敏感，便成了人们口中说的“高悟性”。我觉得多思考勤复习自然就能培养出高悟性。

悟性学习：对新事物新知识的接受、理解、运用、变通的能力 二、利他行为的生物学意义及进化机制。

利他行为是指对其他个体有利而对自身不利，甚至有害的行为。利他行为对行为表达者和行为接受者都具有一定的生物学意义。利他行为在给行为表达者带

来眼前不利的同时也带来了亲缘选择的好处，即帮助传递自身基因的好处，从而提高了自身的内在适合度。利他行为给行为接受者所带来的最直接的好处就是帮助其提高了适合度（存活能力和繁殖后代的能力）。 进化机制：亲缘选择和互惠性利他选择。 三、进化稳定策略在争斗行为进化中的意义。

进化稳定策略指种群的大部分成员所采取某种策略，这种策略的好处为其他策略所不及。动物个体之间常常为各种资源（包括食物、栖息地、配偶等）竞争或合作，但竞争或合作不是杂乱无章的，而是按一定行为方式（即策略）进行的。从生态意义上说，进化稳定策略把种群之间的互动行为纳入到模型之中，推广了达尔文的优胜劣汰理论，然而与纳什均衡概念相比，进化稳定策略并不能解释群体如何达到稳定的。它只能回答一旦达到了这种稳定状态，原群体就对突变者群体者具有较强的抵抗力。也就是说，它只能回答当系统处于某一个均衡点的吸引域时，在一定条件下，随着时间的演化，该系统就会趋于这个均衡点，而当系统有多重均衡或者多个均衡点或者多个吸引域时，原初的定义就显得无能为力了。

第九讲：生物的宏观进化

1.自然灾难在进化中的作用？有利还是有害？

小规模的自然灾难：增加了物种的适应性突变，造成小灭绝，一般不引起生态系统重大调整

大规模的自然灾难：很有可能造成灭绝 ，会引起生态系统的重大调整。

2.进化一定是为了适应环境吗？或者：适应环境是进化的唯一动力吗？

3.结合所学生物学常识，思考进化中的大突变机制。 宏观进化的型式基本就三种： ? 渐变式

? 间断平衡式

? 渐变与间断并存

要想出现大突变进化需要些什么，自己想象下吧

第十一讲：

一、用实例支持或反对人类起源的两种观点。 上帝（神祇）造人说 自然进化说（海猿假说）

1、.没有发现海猿的化石。

2、 分子人类学研究得出的结论表明，人和猿开始分化的时间是距今400万至500万年前。这一点，也不支持“海猿说”。 【参考第一讲“创造论和进化论”】

二、人类生物学进化和社会文化进化的关系。

生物进化：指生物个体和种群的遗传组成和与之相关联的表型特征的世代改变。 文化进化：指人类社会的文化系统(包含生产方式和上层建筑）随时间而变更的过程。 关系：人类的文化进化建立在生物学进化的基础上，生物学进化达到一定的阶段，才产生和创造出文化，才可能有文化进化。文化是靠一种符号系统和习俗等表达和传递的。只有人类才具有创造文化的能力，建立由社会组织、语言、文字、习俗、教育诸要素构成的文化系统。人类的生物学进化与人类的文化进化是相互作用、相互影响的。人类的文化创造活动是依靠思维、劳动、语言三个基本能力，而人类的思维器官（脑）、劳动器官（手）和语言器官（声带）等则是生物学进化的结果。另一方面，人类的文化又反作用于人类的生物学进化。 三、未来学及超人类主义（Transhumanism

未来学研究未来的综合学科。又称未来预测、未来研究。通过定量、定时、定性和其他科学方法，探讨现代工业和科学技术的发展对人类社会的影响，预测按人类需要所作选择实现的可能性。狭义的未来学着重研究现代工农业和科学技术发展的综合后果，探讨未来社会的发展前景；广义未来学指关于地球和人类未来的一般理论。

超人类主义有时也被称为超人文主义、超人主义、过渡人文主义，是一个经常被用来和人类增强类似的术语。它如今是一个国际性的文化智力运动支持使用科学技术来增强精神和体力能力和资质， 并用来克服人类状态不需要或不必要的方面，比如残疾、疾病、痛苦、老化和偶然死亡。超人类主义思考者研究发展和使用人类增强技术以及其他以此目的的新兴技术可能性和后果。这些强大的新技术带来的可能的危险、好处，以及对人类生活状态的完全改变也是超人类主义运动的关心方向。

第十二讲：

1. 如何理解生态因子之间的相互作用？

在生态环境中，各个生态因子对生物的作用是同等的重要，只有各种生态因子配合在一起才能挥作用，其中不管某一个生态因子对生物的生长发育怎样适宜，如果没有其他因子的配合，生物也无法完成生长发育的全部过程。

在生态因子的相互作用中，一个生态因子发生了变化，常常会引起其他因子的变化。例如光照强度增加，会引起气温和土温升高，空气相对湿度降低，水分和土壤蒸发加强，使整个生态环境趋向干热。

2. 现象解释：高山植物花色姹紫嫣红，极为鲜艳，乔木矮化成灌木。 环境能对植物的整个生活过程和生长发育影响很大，而植物对环境的变化产生不同的反应也多种多样。海拔增加，使紫外光波多，抑制植物茎的生长，使植物矮化;促进植物花青素的形成，因此花色姹紫嫣红。

3．何为有效积温和生物学零度？

有效积温:生物在某一发育阶段或整个发育期高于发育起点温度(生物学零度)以上的昼夜温度之和。K=N(T-C) K为有效积温 N为时期(天数) T为日平均温度

C为生物学零度(温带5℃,亚热带10℃,热带18℃) :生育起始温度（即开始生长发育的最低温度）。只有当日平均温度高于生育起始温度时，温度因子才对生物有机体的生长发育起促进作用 4.火的生态作用。

在生态系统中，火既是一种自然因素，又是人类增加的因素，火的燃烧破坏了生态平衡，同时也为土壤提供了新养分，促进了生物生长，因此火是一个重要的生态因子。火的生态作用分为有益和有害两个方面，有益作用是促使有机物转变为无机物，同时清除地面杂物，有利于植物吸收水分和养分；有害作用是破坏了生态平衡，降低了土壤吸水与保水的能力。

第十三讲

一、 归纳比较种群调节的因素。 1. 气候学派 主要观点：

a.种群参数受天气条件的强烈影响

b.种群数量变动和大发生与天气条件的变化明显相关 c.强调种群数量的变动，否认种群的稳定性 2. 生物学派

②主要观点（即平衡学说）：

a.种群是一个自我维持的系统，按其自身的性质和环境的状态调节它们的密度 b.种群的密度虽然不断地变化，但是围绕着一个“特征密度”而变化 c.非密度制约因素不可能决定种群的平衡密度，只有密度制约因素才能决定种群的平衡密度

3. 协调派的折衷观点 ②主要观点：

既承认密度制约因素对种群密度的决定作用，又承认非密度制约因素也有决定种群密度的作用

认为种群数量不致于达到灭绝性的上限是由于完全的密度制约因素作用，而种群数量不致于降低到极低数量是由于非密度制约因素的作用

认为气候学派与生物学派的争论，反映了他们工作地区环境条件不同，因而强调的重点不同 4. 食物因素

食物供应状况引起动物种群有规律的振荡 5. 自动调节学派 (1)行为调节

c.社群行为主要包括动物的社会等级和领域性 b.社群行为是调节种群密度的机制

a.种内竞争可以从动物的社群行为上表现出来 (2)内分泌调节

种群数量上升时，种内个体间的压力增加，加强了对中枢神经系统的刺激，影响了脑下垂体和肾上腺的功能，导致：繁殖功能降低，种群数量下降生长激素减少、代谢障碍，个体抵抗力下降

（3)遗传调节——Chitty（奇蒂）学说

a.种群密度的改变是由于种群中有机体遗传性质改变的结果

b.有机体遗传性质的变化是通过遗传反馈而产生的种群密度增加则变异性增加，条件改变时，较差的个体被淘汰，种群数量下降

二、 何谓r-K continuum？

生态对策(bionomic/ecological strategy):生物在其生境中以其全部的形态和机能的适应特征对抗环境因子，并得以在此环境中繁衍的方式如生殖对策取食对策扩散对策生长对策生态对策的类型

K对策(K strategy)：个体大、寿命长、个体竞争力强、繁殖力低、有完善的保护后代机制、扩散力弱脊椎动物大型哺乳动物林木——K对策种

r对策(r strategy)：个体小、寿命短、个体竞争力弱、繁殖力强、缺乏保护后代的机制、扩散力强昆虫细菌草本植物——r对策种

r-K连续流(r-K continuum)：K对策与r对策间的过渡类型 三、 解释自疏法则。

密度效应(density effect):在一定时间内，当某一物种的个体数目增加时出现相邻个体间的相互影响。

植物生长的可塑性——密度效应表现之一 植株稀疏、环境条件较好——枝叶茂盛 植株密生、环境条件不良——枝叶稀疏

最后产量恒值法则(Law of constant final yield)

在一定密度范围内，相同条件下不同密度的某一物种其最终产量相等

Y = W · d = Ki Y单位面积产量 W植物个体平均重量 D密度 Ki：常数 自疏现象：密生物种随着年龄的增长，部分个体死亡，密度逐渐减小的现象 -3/2自疏法则(The –3/2 thinning law):在自疏现象发生时，种群个体产量与物种密度的-3/2次方成正比

四、 理解物种间的竞争排斥原理。

高斯假说又叫竞争排斥原理，内容是：如果两个物种在稳定、均匀的环境中竞争，或者一物种胜利而另一物种被排除，或两物种达成共存。

竞争排斥（Competive exclusion）原理具体可以陈述为:共存只能在物种生态位分化的稳定，均匀环境中发生。如在以下情况下，则不会出现竞争排斥：

①不稳定的环境中，物种之间不能达到平衡； ②栖息在没有资源竞争的环境中的物种之间；

③在一物种被排挤掉之前，环境的改变使竞争方向改变。

竞争排斥原理的反对派认为，许多亲缘很近的种类往往在同一栖息地中生活在一起，进行野外采集工作的每一个人，都会感到在同一地方栖息着许多昆虫，

那么怎样来协调实验培养中近缘种经常被排挤掉和自然群落中有许多物种共存的事实呢？在回答这个问题中有两种简单的观点。一种认为，自然界中很少见到竞争，即物种很少为有限资源而竞争。因此，在自然群落中没有必要去找竞争排斥的证据。另一种观点认为，自然界中，竞争十分普遍，它是群落中支配物种进化发展的主要因素。

第十四讲：群落的结构

1. 什么是生活型？瑙基耶尔(Raunkiaer)的生活型包括哪五大类群？其分类依据是什么？ 生活型：生物对外界环境条件适应所形成的外貌形态即不同生物在同一环境下的趋同适应表现为相同生活型

类型:陆生植物五大类——高位芽植物、地上芽植物、地面芽植物、隐芽植物、一年生植物

划分依据:植物在不良季节中休眠芽的着生位置及保护方式 3. 何谓生活型谱？它与气候条件有何关系？ 将一个地区的植物按阮基耶尔的生活型标准分类，再列表比较各类生活型的数量对比关系

生态意义：反映不同群落的气候条件差异 高位芽植物占优势——气候温暖潮湿 地面芽植物占优势——较长的寒冬 隐芽植物 占优势——环境冷湿 一年生植物占优势——环境干旱

4. 解释生态等值种，并指出植物的生长型包括哪些类型？

生态等值种：相同环境条件下，由于趋同进化而形成的具有相似生长型的植物 生长型——按植物体态划分：

Ⅰ.木本植物：乔木 灌木 竹类 藤本植物 附生木本植物 寄生木本植物 Ⅱ.半木本植物：半灌木与小半灌木

Ⅲ.草本植物：多年生草本植物 一年生草本植物 寄生草本植物 腐生草本植物 水生草本植物

Ⅳ.叶状体植物：苔藓及地衣 藻菌

5. 什么是层片？它与层次有何关系？ 层片：植物群落中相同生活型和相似生态要求的植物种的组合同一层片的植物属于同一生活型每一个层片在群落中都具有一定的小环境每一个层片在群落中都占据着一定的空间和时间

层次: 系统在结构或功能方面的等级秩序。具有多样性，可按物质的质量、能量、

运动状态、空间尺度、时间顺序、组织化程度等多种标准划分。不同层次具有不同的性质和特征，既有共同的规律，又各有特殊规律。 层片是层次的真子集，什么？你不知道什么是真子集。 6. 解释群落的分层现象？并说明其生态学意义 成层现象：群落中各生物间为充分利用营养空间而形成的一种垂直上的分层结构 分层现象的生态意义：

扩大了生物利用环境空间的范围，提高了生物群落同化功能与效率 分层结构愈复杂，对环境利用愈充分，提供的有机物质也愈多 群落分层结构的复杂程度是生态环境优劣的标志 7. 什么是群落镶嵌性、群落交错区和边缘效应？

镶嵌性:层片在二维空间上的不均匀配置，使群落在外表上表现为斑块相间排列的现象

群落交错区：两个或多个群落之间的过渡区域

边缘效应:: 群落交错区物种数量及一些种的密度增大的现象 8. 何谓群落季相？并举例说明其应用价值

群落季相：随着气候季节性交替，群落呈不同外貌的现象 应用：资源监测 产量预报 病虫害预报 景观多样性 9. 解释岛屿效应和MacArthur的平衡说？

岛屿效应：岛屿面积越大，则容纳生物种数越多

MacArthur的平衡说：岛屿上的物种数决定于物种迁入和灭亡的平衡

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