1、一、從進化的角度看生物是如何從水生向陸生適應的？藻類-苔蘚植物-蕨類植物-種子植物器官的結構和功能從水生向陸生適應。1.根：藻類是一類具有光合作用色素、沒有根、莖、葉分化的自養原植體生物。大多數藻類是單細胞的，常見的多細胞藻類包括一些綠藻、褐藻和紅藻。藻類具有適應水生的簡單形態：單細胞體、多細胞體或扁平的葉狀體。因為水中的藻類過的是懸浮或漂浮的生活，所以無需根的固定，且它們整個個體浸入水中，可以直接從水中獲取營養物質，所以也不需要根來從土壤中吸收礦質與水分。一些多細胞藻類如綠藻中的海帶，藻體明顯地區分為固著器、柄部和葉片，固著器呈假根狀，只是起到固著作用的根狀物。常見的苔蘚植物是生于陰濕環境中

2、的一類小型多細胞植物體，每一個體為兩側對稱的葉狀體或擬莖葉體，有單細胞假根，這種假根的作用是固著與支持，與養分和水分的吸收關系并不大；從蕨類植物開始出現了根、莖、葉的分化，即出現了真根，真根內部具有維管組織，所以此時它們的根不僅有利于它們在陸地上的固定，也有利于它們在陸地環境中吸收水分和養分；蕨類植物的根常為不定根，著生于根狀莖上，無次生生長，不能加粗，這種根的作用是固著和吸收養分，但并不發達，因其營養物質一部分還是從直接浸水時獲取；種子植物具有了生長在土壤中的發達的根系，根將植物體固著在土壤中，同時吸收水分和礦質營養提供給地上的莖葉系統。2.莖：藻類沒有根、莖、葉的分化，具有適應水生的單細胞

3、體、多細胞體或扁平葉片狀的簡單形態。藻類會在水中自然舒展，而不需要莖的支撐就能維持一定的生理形態。綠藻中的海帶，有只起連接固著器和葉狀體作用的粗短圓柱形柄部。植物的莖使植物得到堅固的支持，維持了植物一定的生理形態，使植物成功地直立于地面上。苔蘚植物的每一個體是兩側對稱的葉狀體或擬莖葉體，擬莖葉體中沒有維管束組織；蕨類植物有根狀莖且根狀莖內也有了由特殊細長型中空細胞形成的維管組織，可保證植物體內水分及養分物質縱向運輸和交流，但并不很發達，無形成層，不能進行次生生長；種子植物的孢子體發達，其莖內有高度分化的維管組織，莖干也有加粗的次生生長，因而更有利于植物體內水分及養分的運輸，也更適應陸生環境。3

4、.葉：藻類無根、莖、葉的分化，具有適應水生的單細胞體、多細胞體或扁平葉片狀的簡單形態。綠藻中的海帶，具有類似葉的葉狀體。苔蘚植物個體就是兩側對稱的葉狀體，但葉的數目少，且葉面積小，而且由于其對水的依賴性只能生活在陰濕環境中，對光能的利用率并不高；蕨類植物的葉異型，是復葉，即有營養葉和孢子葉的分化，葉在空間并沒有充分地伸展和分布，且葉片結構除少數種屬有柵狀組織或海綿狀組織分化外，一般僅有海綿狀的葉肉層，抑或沒有葉肉層，因此光合效率也不很高；種子植物莖上的葉片在不同的空間位置伸展和分布，能夠接受和吸收更多的光能，葉面積的發展，有利于營養物質的制造和積累。從蕨類植物開始，葉片表面有了蠟質，可阻止水分

5、直接從葉片表面散失，并有了氣孔，可以通過調節氣孔的開閉來調節水分的散失，從而防止水分過多地消耗，這也是植物由水生向陸生適應的標志。4.生殖：單細胞藻類以二分裂的方式進行無性生殖，這種分裂繁殖方式只有在水生環境中才可順利進行，有的以孢子進行繁殖或形成配子進行有性生殖，如綠藻門中的衣藻，其生活史包括了有性生殖和無性生殖兩個階段。由于陸地上生存和繁殖后代的需要，植物的有性繁殖不再是單細胞，它們出現了頸卵器，但從苔蘚植物到蕨類植物，再到裸子植物就越來越簡單，演化到被子植物則完全消失。因為在水生環境中，游動配子在水域條件下能順利結合，因而產生性細胞的配子體相應得到優勢發展；而在陸生環境下配子體逐漸縮小，

6、因其需要在短暫而有利的時間內發育成熟，并完成受精作用；而由合子發育成的孢子體，獲得了雙親的遺傳性，具有較強的生活力，能更好適應多變的陸地環境。因此，進化的陸生植物有著更為發達而完善的孢子體和愈加簡化的配子體。苔蘚植物中出現了頸卵器，受精還是依賴于帶鞭毛的精子在水中的游動而完成，受精卵在頸卵器的保護下靠母體的營養發育成胚和孢子體；蕨類植物的孢子葉上有排列整齊的孢子囊，孢子萌發后形成的配子體不發達，精子仍然有鞭毛。蕨類植物由原本有充足水環境作保障的繁殖方式變為對水的依賴性減弱的孢子繁殖方式，它是介于無性及有性繁殖之間的一種過渡類型，比采用二分裂無性繁殖有更大更好的適應性，其孢子數量極大化與萌芽環境

7、漸趨陸地化，只要遇到潮濕的環境即可萌發，不必像藻類一樣需于水環境下才可進行無性繁殖，而且孢子上的鞭毛也開始退化。這種孢子繁殖的方式比原來的方式已有了很大的進步。卵經過受精作用后形成被保護的胚，胚的形成是植物適應陸地生活的重要標志。因為種子繁殖方式可以通過基因重組來實現新物種新類型的產生，比其它無性或孢子繁殖相比更利于新變異的產生與選擇，更多的變異與選擇有利于對陸地上多變而復雜的環境的適應。種子植物的繁殖器官還形成了高度特化的花，因為在陸生環境中孢子體產生的配子無法像在水生環境中那樣通過游動來結合，所以需要各種外界的媒介如昆蟲等的傳播來使配子結合，于是經過進化，被子植物產生了各種各樣利于花粉傳播

8、的方式，其中就包括長出各種鮮艷的花朵來吸引小昆蟲這種方式。進化的最高方式是被子植物對陸地的適應方式，被子植物的精子沒有了鞭毛，受精作用已脫離了對水的依賴，它對干旱少水環境自我保存能力更強，被子植物與裸子植物相比，種子外覆蓋了一層如被子一樣的種皮或殼，它的種子可以在極為干旱的環境中保存較長的一段時間，對惡劣環境的抗逆性較強。動物的各系統從水生到陸生適應。1.呼吸系統：低等的水生動物，如原生動物、海綿、水螅等，全身細胞幾乎都和水直接接觸，體細胞可以直接從水中攝取氧氣，不需要專一的呼吸系統。很多水生生物用鰓呼吸。鰓是皮膚向外延伸而成的專門用于氣體交換的器官，其中有豐富的血液供應。各種動物鰓的形態很不

9、相同，但有一個共同特征，就是表面積很大。河蚌的鰓位于殼和外套膜之下，蝦的鰓外有頭胸甲遮蓋，魚的鰓外面有鰓蓋。上述用鰓呼吸的動物都能制造水流，使鰓經常與新鮮的水接觸。河蚌的外套膜后緣構成水管和出水管，水從水管流入，經過鰓后從出水管流出。水生動物除鰓外還有多種其他形式的呼吸器官，但都是皮膚分化而成的產物，如海參的呼吸器官呼吸樹。而渦蟲直接靠身體表面與外界水環境進行氣體交換。陸生動物和外界的氣體交換實際也是以水為媒介的，只有溶于水中的氣體才能被利用，因此陸生動物的呼吸器官必須經常保持濕潤，否則就失去了氣體交換的功能。蚯蚓是靠身體表面和外界進行氣體交換的，即蚯蚓用皮膚呼吸，只在夜間活動，必要時還可從背

10、部噴出體腔液使皮膚濕潤。沙蠶有肉足，肉足不但有運動的功能，而且有呼吸的功能。肉足中有很豐富的血液供應。其實沙蠶的全部皮膚都還保留著呼吸的功能，肉足只是皮膚進一步特化的產物。蚯蚓雖適應了陸生的潮濕環境，但它由于沒有適應干燥環境的能力，只能回避干燥環境，過著潛藏的生活。陸生動物更主動的保持呼吸器官濕潤的辦法是把呼吸器官深藏到身體內部，并成功解決了氣體的運輸和在體內有限的空間中保證呼吸器官面積的問題，使呼吸器官與外界交換的面積雖大但耗水不多。蜘蛛的呼吸器官有書肺和氣管兩種，書肺多小葉的結構保證了足夠的氣體交換面積。陸生節肢動物的主要呼吸器官是氣管。昆蟲的氣管系統開始于胸部和腹部兩側的氣孔，氣孔開關的

11、調節是昆蟲對干旱環境的適應，干旱時極少數氣孔張開，張開的時間很短，以防止體內水分不必要的消耗。陸生節肢動物不依靠血液而依靠氣管將空氣直接送到組織，這是對陸生環境的高度適應。脊椎動物除魚類外都是用肺呼吸的（少數魚類如肺魚，總鰭魚類是用肺呼吸的，它們的肺由鰾特化而成，內壁有很多泡狀囊，加大了與氣體的交換面積）。有些有尾兩棲類，如蠑螈的肺比較簡單，內面沒有褶，交換氣體的效率并不高，但蠑螈的皮膚還保持著和水交換氣體的功能。蛙的皮膚和口腔表皮都有呼吸功能。蛙和蟾蜍的肺比蠑螈發達，肺的內面不是平的而是多褶的，這樣就使肺的面積大大增加了。鳥類的呼氣器官有肺和氣囊，鳥類的肺比兩棲類和爬行類的肺復雜，和哺乳類的

12、肺也不一樣。鳥類的肺來自支氣管，支氣管多次分支，形成大量細小的微氣管，微氣管又彼此相連而成一網狀的氣管系統，就形成了鳥類的肺，氣管系統的外壁有豐富的血液供應。哺乳類的肺由無數肺泡組成，大量肺泡的存在使肺成為海綿狀，面積大大增加。2.泌尿系統陸生動物靠飲水和節水來調節水鹽平衡。有些陸生動物還沒有完全適應陸生環境，如蚯蚓、蛙等。這些動物都需要體表進行呼吸，體表要時時保持濕潤，使空氣溶于體表的薄層液體當中，以便實行氣體交換。完全適應陸地生活的動物，如昆蟲、鳥類、哺乳類等，不再用體表呼吸，其體表總是被角質化的死細胞以及鱗、羽、毛等嚴密包裹，使水分只能從汗腺排出，有利于保持水分。陸生動物大多是排濃尿的，

13、含氮廢物主要是尿素或尿酸，尿素毒性小，尿酸不溶解，因而雖排濃尿但不致中毒。陸生動物的排泄器官有回收水分的功能，也有回收NaCl等鹽分的功能，這些都有力地保證了在陸地環境中生活時體液的水鹽平衡。水生動物排泄NH3，因為氨是小分子，易透過細胞膜，也易溶于水，水生動物沒有缺水問題，其代謝產物氨可直接透過體表而溶于外界水中，也可用水稀釋氨，減弱氨的毒性，然后從排泄系統排出。所以水生動物尿中的含氮廢物主要是氨，但這也不是絕對的，如海星還排泄大量的氨基酸，因為氨基酸也是溶于水的，也易透過細胞膜。陸生動物主要排泄尿素或尿酸。人和其它陸生哺乳類以及陸生兩棲類，如蛙的排泄廢物主要是尿素。尿素易溶于水。排泄尿素雖

14、然需要水，但尿素毒性小，可在動物體內停留較長時間而無害，因而可以在體內積累到較高濃度時才被排出，這樣就不致耗水過多。蛙是從水生到陸生的過渡型動物。蝌蚪是水生的，其體表面積大，全部浸在水中，它們的代謝廢物主要是氨，可從大面積的體表排入水中。蛙登上陸地，水環境變成空氣環境，此時如仍靠體表排氨，氨就將在體表積累而不能及時移去，身體就要中毒。所以蛙排氨的能力減退，尿中只含少量的氨，大部分是尿素。很多陸生動物如蝸牛等腹足類，昆蟲、蜈蚣等節肢動物，以及爬行類、鳥類等都是將氨轉化為尿酸而排出的。尿酸不溶于水，可連同糞便一起排出，消耗的水很少，因而排出尿酸更有利于節水。3.生殖發育方式從體外受精到體內受精轉變

15、，魚類（實際上魚類有四種生殖發育方式：體內受精體外發育、體外受精體內發育、體內受精體內發育、體外受精體外發育，但大部分魚類是體外受精體外發育的）和兩棲類都是體外受精的，而昆蟲、爬行動物、鳥類和哺乳動物都是體內受精的，因為在水中精子和卵細胞可通過游動相互結合，因而可體外受精，并且水環境相對穩定的條件能使受精卵正常發育，因而可以體外發育，但到了陸地上就沒有了水作為媒介，所以應當進行體內受精。從爬行動物開始出現了羊膜和羊水，陸生動物來自水生的祖先，羊膜和羊水是從水進入陸地的一個重要適應。有了羊膜和羊水，胚胎就可在本身供給的水液中發育，免受干燥之苦了。二、什么是生物多樣性，它具有哪些價值？生物多樣性（

16、英文為biodiversity 或biological diversity）是一個描述自然界多樣性程度的內容廣泛的概念。對于生物多樣性，不同的學者所下的定義是不同的。例如oNorse et al.（1986）認為，生物多樣性體現在多個層次上。而Wilson等人認為， 生物多樣性就是生命形式的多樣性（The diversity of life） (Wilson & Peter, 1988; Wilson, 1992)。孫儒泳（2001）認為，生物多樣性一般是指地球上生命的所有變異。在生物多樣性公約（Convention on Biological Diversity， 1992）里，生物多樣性的

17、定義是所有來源的活的生物體中變異性，這些來源包括陸地、海洋和其他水生生態系統及其所構成生態綜合體；這包括物種內、物種之間和生態系統的多樣性（The variability among living organisms from all sources including: inter alia, terrestrial, marine and other aquatic ecosystem and the ecological complexes of which they are part, this includes diversity within species, between sp

18、ecies and of ecosystem）。在保護生物學一書中，蔣志剛等（1997）給生物多樣性所下的定義為：生物多樣性是生物及其環境形成的生態復合體以及與此相關的各種生態過程的綜合，包括動物、植物、微生物和它們所擁有的基因以及它們與其生存環境形成的復雜的生態系統 綜合上述的觀點，可以得出：生物多樣性是指地球上所有生物（動物、植物、微生物等），它們所包含的基因以及由這些生物與環境相互作用所構成的生態系統的多樣化程度。生物多樣性反映了地球上包括植物、動物、微生物等在內的一切生命都有各不相同的特征及生存環境，它們相互間存在著錯綜復雜的關系。生物多樣性包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態系統多樣性。

19、其中，物種的多樣性是生物多樣性的關鍵，它既體現了生物之間及環境之間的復雜關系，又體現了生物資源的豐富性。 我們目前已經知道大約有200萬種生物，這些形形色色的生物物種就構成了生物物種的多樣性。 物種多樣性是指地球上動物、植物、微生物等生物種類的豐富程度。物種多樣性包括兩個方面，其一是指一定區域內的物種豐富程度，可稱為區域物種多樣性；其二是指生態學方面的物種分布的均勻程度，可稱為生態多樣性或群落物種多樣性。物種多樣性是衡量一定地區生物資源豐富程度的一個客觀指標。在闡述一個國家或地區生物多樣性豐富程度時，最常用的指標是區域物種多樣性。區域物種多樣性的測量有以下三個指標：物種總數，即特定區域內所擁有

20、的特定類群的物種數目 ；物種密度，指單位面積內的特定類群的物種數目； 特有種比例，指在一定區域內某個特定類群特有種占該地區物種總數的比例。遺傳多樣性是生物多樣性的重要組成部分。廣義的遺傳多樣性是指地球上生物所攜帶的各種遺傳信息的總和。這些遺傳信息儲存在生物個體的基因之中。因此，遺傳多樣性也就是生物的遺傳基因的多樣性。任何一個物種或一個生物個體都保存著大量的遺傳基因，因此，可被看作是一個基因庫（Gene pool）。一個物種所包含的基因越豐富，它對環境的適應能力越強。基因的多樣性是生命進化和物種分化的基礎。狹義的遺傳多樣性主要是指生物種內基因的變化，包括種內顯著不同的種群之間以及同一種群內的遺傳

21、變異（世界資源研究所，1992）。此外，遺傳多樣性可以表現在多個層次上，如分子、細胞、個體等。在自然界中，對于絕大多數有性生殖的物種而言，種群內的個體之間往往沒有完全一致的基因型，而種群就是由這些具有不同遺傳結構的多個個體組成的。在生物的長期演化過程中，遺傳物質的改變（或突變）是產生遺傳多樣性的根本原因。遺傳物質的突變主要有兩種類型，即染色體數目和結構的變化以及基因位點內部核苷酸的變化。前者稱為染色體變異，后者稱為基因突變（或點突變）。此外，基因重組也可以導致生物產生遺傳變異。物種是生物分類的基本單位。對于什么是物種一直是分類學家和系統進化學家所討論的問題。邁爾（1953）認為：物種是能夠（或

22、可能）相互配育的、擁有自然種群的類群，這些類群與其他類群存在著生殖隔離。我國學者陳世驤（1978）所下的定義為：物種是繁殖單元，由又連續又間斷的居群組成；物種是進化的單元，是生物系統線上的基本環節，是分類的基本單元。在分類學上，確定一個物種必須同時考慮形態的、地理的、遺傳學的特征。也就是說，作為一個物種必須同時具備如下條件：具有相對穩定的而且一致的形態學特征，以便與其他物種相區別； 以種群的形式生活在一定的空間內，占據著一定的地理分布區，并在該區域內生存和繁衍后代； 每個物種具有特定的遺傳基因庫，同種的不同個體之間可以互相配對和繁殖后代，不同種的個體之間存在著生殖隔離，不能配育或即使雜交也不同

23、產生有繁殖能力的后代。 生態系統是各種生物與其周圍環境所構成的自然綜合體。所有的物種都是生態系統的組成部分。在生態系統之中，不僅各個物種之間相互依賴，彼此制約，而且生物與其周圍的各種環境因子也是相互作用的。從結構上看，生態系統主要由生產者、消費者、分解者所構成。生態系統的功能是對地球上的各種化學元素進行循環和維持能量在各組分之間的正常流動。生態系統的多樣性主要是指地球上生態系統組成、功能的多樣性以及各種生態過程的多樣性，包括生境的多樣性、生物群落和生態過程的多樣化等多個方面。其中，生境的多樣性是生態系統多樣性形成的基礎，生物群落的多樣化可以反映生態系統類型的多樣性。近年來，有些學者還提出了景觀

24、多樣性(landscape diversity)，作為生物多樣性的第四個層次。景觀是一種大尺度的空間，是由一些相互作用的景觀要素組成的具有高度空間異質性的區域。景觀要素是組成景觀的基本單元，相當于一個生態系統。景觀多樣性是指由不同類型的景觀要素或生態系統構成的景觀在空間結構、功能機制和時間動態方面的多樣化程度。 遺傳傳多樣性是物種多樣性和生態系統多樣性的基礎（施立明等1993葛頌等1994），或者說遺傳多樣性是生物多樣性的內在形式。物種多樣性是構成生態系統多樣性的基本單元。因此，生態系統多樣性離不開物種多樣性，也離不開不同物種所具有的遺傳多樣性。 生物多樣性具有很高的開發利用價值，在世界各國的

25、經濟活動中，生物多樣性的開發與利用均占有十分重要的地位。生物多樣性的價值主要體現在以下幾個方面： （1）直接價值（Direct Value)：也叫使用價值或商品價值。是人們直接收獲和使用生物資源所形成的價值。包括消費使用價值和生產使用價值兩個方面。消費使用價值：指不經過市場流通而直接消費的一些自然產品的價值。生物資源對于居住在出產這些生物資源地區的人們來說是十分重要的。人們從自然界中獲得薪柴、蔬菜、水果、肉類、毛皮、醫藥、建筑材料等生活必需品。尤其在一些經濟不發達地區，利用生物資源是人們維持生計的主要方式。生產使用價值：指商業上收獲時，用于市場上進行流通和銷售的產品的價值。（生物資源的產品一經

26、開發，往往會具有比其自身高出許多的價值，常見的生物資源產品包括：木材、魚類、動物的毛皮、麝香、鹿茸、藥用動植物、蜂蜜、橡膠、樹脂、水果、染料等）（2）間接價值：生物資源的間接價值是與生態系統功能有關，它并不表現在國家的核算體制上，但它們的價值可能大大超過直接價值。而且直接價值常常源于間接價值，因為收獲的動植物物種必須有它們的生存環境，它們是生態系統的組成成分。沒有消費和生產使用價值的物種可能在生態系統中起著重要作用，并供養那些有使用和消費價值的物種。間接價值即非消費性使用價值：保護生物資源可以為人類社會帶來日益增長的利益，這種效益因地域和物種的不同而各不相同。大致可歸納為以下幾個方面：* 光合

27、作用固定太陽能，使光能經綠色植物進入食物鏈，從而給可收獲物種提供維持系統。* 生態系統的功能包括傳粉、基因流動、異花授精的繁殖功能、維持環境的效力和對經濟物種獲取有益遺傳品質有影響的物種，保持進化過程，在生態系統中使競爭者之間保持永恒的張力。* 污染物的吸收和分解，包括有機廢物、農藥以及空氣和水污染物的分解作用。* 娛樂和生態旅游（recreation and ecotourism）。指人們采用不同的方式利用生物資源開展娛樂活動和進行生態旅游。* 保護土壤：受自然植被覆蓋和凋落層保護的優質土壤可保持肥力、防止危險滑坡、保護海岸和河岸以及防止淤積作用對珊瑚礁、淡水和近海漁業的破壞。* 調節氣候: 生態系統對大氣候及局部氣候均有調節作用包括對溫度降水和氣流的影響。* 穩定水文：在集水區內發育良好的植被具有調節逕流的作用。植物根系深入土壤使土壤對雨水更具有滲透性。有植被地段比裸地的徑流較為緩慢和均勻。一般在森林覆蓋地區雨季可減弱洪水，干季在河流中仍有流水。（3）潛在價值選擇價值：保護野生動植物資源，以盡可能多的基因，可以為農作物或家禽，家畜的育種提供更多的可供選擇的機會。例如：家豬與野豬雜交，培育形成了瘦肉