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1第一章生物科学和我们第一节身边的生物科学★飞天杖中国是地球上生物多样性最丰富的12个国家之一，中国野生物种和生态系统类型多，仅高等植物就大约占世界总数的10%，脊椎动物大约占世界总数的14%。另外，栽培植物和家养动物品种及其野生近缘种的数目超过世界上任何其他国家。然而中国与世界上大多数国家一样，面临生物多样性丧失的问题，科学合理地保护生物多样性势在必行、迫在眉睫。★精华地⊙基本知识一、2001年8月，全球性的“生物保护组织大会”在夏威夷召开，该组织的主席在开幕式上警告说，物种灭绝的速度在过去100年中，比人类尚未出现时增加了大约1000倍，而且各种迹象表明21世纪物种灭绝的速度还会增加10倍。二、8种动物的灭绝资料物种最后一次看到的时间和地点灭绝的可能原因齐亚色斯蓝蝴蝶1941年，旧金山半岛陆地变化托拜厄斯石蛾20世纪50年代，德国莱茵河工业与城市污染深水白鮭1952年，休伦湖和密歇根过度捕捞加勒比海僧海豹20世纪50年代，加勒比海过度捕猎多布森狐蝠20世纪70年代，菲律宾宿务岛森林破坏、过度捕猎关岛阔嘴鶲1983年，关岛外来褐色树蛇的吞食考爱吸蜜鸟1987年，夏威夷考爱岛疾病、老鼠捕食鱂鱼1988年，墨西哥缺少食物三、物种灭绝的原因1．内在原因：物种特化或基因功能的丧失，如大熊猫特化为主要以箭竹为食，一旦环境变化引起其栖息地内箭竹的大面积死亡，大熊猫就可能出现生存危机；朱鹮现存野生数量极少，长期人工饲养和近亲繁殖，导致朱鹮某些适应于野外生存的基因功能的逐渐丧失，这些都是可能加快其灭绝的进程。点金帚：激发学生关注环境问题，关注身边的生物。禁林：学会科学合理地保护动物，关爱生命，就需要学习生物科学知识。22．外在原因：（1）乱捕滥猎是物种濒危和灭绝的直接原因之一，如蟒蛇在广东、广西、云南等地由于被捕杀野生数量急剧减少。（2）栖息地的破坏和丧失是导致物种濒危和灭绝的重要原因，人类滥伐森林、围湖围海造田、过度放牧等，都可能直接造成野生生物栖息地的破坏和丧失，如我国特有的灵长类滇金丝猴就是由于栖息地的破坏而数量减少的。（3）外来物种的入侵、环境污染和自然灾害也是导致物种濒危和灭绝的重要原因。如长江洪灾导致许多栖息于沿江平原和丘陵地区的野生动物的生存受到严重威胁，如扬子鳄在20世纪70年代末总数不足500条。四、科学合理地保护动物，努力营造全社会保护动物的氛围，对动物保护观念淡漠的人晓之以理，对触犯相关法律的人绳之以法。此外，还要依靠生物科学与技术来保护动物，具体措施是：建立野生动物保护区，如大熊猫自然保护区、白鳍豚自然保护区等；采用人工繁殖技术繁殖濒危物种，如人工繁殖扬子鳄技术的突破与改进，目前每年可繁殖幼鳄1000多条；实施再引进工程是保护、壮大濒危野生动物种群的重要手段，如麋鹿，是曾经在我国生存而后绝迹的物种，通过实施再引进工程，建立如江苏省大丰县等麋鹿自然保护区，以逐步恢复其野生种群；科学引种，在保护当地的物种不受侵害时引入外来物种。五、知识梳理⊙要点解析1．生物多样性包括地球上所有植物、动物、微生物和它们拥有的基因以及由这些生物和环境构成的生态系统。生物多样性是地球上30亿年生物进化留下来的宝贵财富，是人类社会赖以生存和发百变蓬：要科学保护濒危物种，一定要清楚该物种灭绝的真实原因，才可以实施合理的保护措施。身边的生物科学生物多样性丧失内因：物种特化或基因功能的丧失。外在原因：乱捕滥猎、栖息地的破坏和丧失、外来物种的入侵、环境污染和自然灾害。科学合理地保护动物建立野生动物保护区、采用人工繁殖技术、实施再引进工程和科学引种等。3展的基础。经济的可持续发展必须以良好的生态环境和可持续利用的生物多样性为基础。生物多样性给我们提供了食品、医药、衣服和住房等，它不仅是农、林、牧、副、渔业经营的主要对象，还是重要的工业原料。除此之外，生物多样性在保护土壤、涵养水源、调节气候、维持生态系统的稳定性等方面也具有重要的作用。2．保护生物多样性就是在生态系统、物种和基因3个水平上采取保护战略和保护措施。据可靠的数据表明：每天大约有100多种生物在地球上灭绝，很多生物在没有被人类认识之前就消失了，这对人类无疑是一种悲哀和灾难。目前，处于濒危的代表物种主要有：朱鹮——脊椎动物、鸟纲、鸛形目；蟒蛇——脊椎动物、爬行纲、是一种巨大的蛇；金丝猴——脊椎动物、哺乳纲、灵长目，疣猴科，是我国特产的珍贵动物，群栖于高山密林中。3．保护濒危动物：建立自然保护区；开展驯养繁殖；实施再引进工程，发展和壮大野生种群；开展资源监测和科学研究；提高法律保护地位，加大执法力度，禁止或限制商业性开发利用；开展国际合作，引进资金及先进的经验、技术和设备。4．科学合理地保护动物，还需要积极开展濒危动物的生物资源学研究，准确掌握濒危动物野生种群的数量消长的分布区变迁等情况，弄清导致它们濒危的原因。此外，也需要寻求广泛的国际合作，引进资金、技术和先进经验等。★破斧吧例1下列各项与生物遗传多样性无直接关系的是A．DNA分子的多样性B．基因的多样性C．基因重组、基因突变和染色体变异D．蛋白质分子的多样性析与解生物遗传的多样性与DNA（基因）有关外，还与可遗传的变异导致遗传物质的变化有关。而蛋白质的多样性是由DNA多样性决定的。故此题只有D项符合题意。答案：选D例2生物多样性包括①遗传多样性②物种多样性③生态系统多样性④变异多样性⑤群落多样性A．①②③B．①②④C．②③④D．①③⑤析与解生物多样性包括地球上的一切生物，这些生物所拥有的基因及它们所处的多种多样的生态系统，因而生物多样性应包含遗传多样性、物种多样性及生态系统多样性。题中④应含在遗传多样性中，⑤应含在生态系统多样性中。提示：有关生态系统方面的内容，后面将会学习。提示：生物多样性是指遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性。4答案：选A★魔法石1．保护生物多样性要依靠生物科学与技术，下列保护生物多样性的措施中不正确的是（）A．采用人工繁殖技术B．实施再引进工程C．大量引进外来物种D．建立野生动物保护区2．下列关于物种濒危和灭绝外在原因的叙述，不正确的是（）A．乱捕滥猎B．人类滥伐森林、围湖围海造田、过度放牧等C．外来物种的入侵、环境污染和自然灾害D．物种特化或基因功能的丧失3．下列哪组动物不是国家一级保护动物（）A．朱鹮和扬子鳄B．蟒蛇和白鳍豚C．金丝猴和麋鹿D．草鱼和鲤鱼4．外来物种入侵或引种不当会使原有物种的生存受到威胁，其主要原因是（）A．未认识其价值，所以人为干扰少B．入侵之地生态污染严重C．破坏了入侵地的非生物因子D．使入侵地食物链被破坏5．有的蛇有毒，并且偶尔会伤人，但蛇都是我国法律保护的野生动物。下列关于这一现象的叙述，不正确的是（）A．保护生物的多样性B．保护生态系统的多样性C．保护基因的多样性D．保护有害动物的多样性6．下列哪项与环境保护不吻合（）A．消灭有害生物B．植树造林C．建立自然保护区D．设法使能量流向对人类最有益的部分7．据科学家估计，世界上平均每天至少有4种生物灭绝。如果世界上某种的最后一只野羊刚死亡，请你为该野羊的“复生”献计献策。提示：认真阅读教材，答案在教科书中。提示：克隆是人工繁殖技术的一种，可无性繁殖动物。5第二节生物科学的学习过程★飞天杖病毒是肉眼看不到的微小生物，对人类生活的影响确实很大。如20世纪80年代人类发现由HIV引起的AIDS，和21世纪初由SARS病毒引起的SARS、高致病性禽流感病毒引起的高致病性禽流感，给人类的生命和健康带来沉重的打击，这样的事实激发了对生物科学有兴趣的人致力于病毒方面的研究。开展病毒研究，还是从科学家研究病毒的科学史实开始。★精华地⊙基本知识一、科学家研究病毒的历史事实1．1892年，俄国生物学家伊凡诺夫斯基发现烟草有烟草斑纹病，如将病叶捣碎，将叶汁擦到健康叶上，能使其生病。但如将病叶汁加热，再擦到叶上，叶不发病。他用细菌陶土过滤器将病叶汁过滤来获得无菌的叶汁，擦到健康叶上，也能引起斑纹病。他认为有两种可能的解释：一种是细菌太小，能通过细菌过滤器；第二种是细菌虽被阻，细菌分泌的毒素存在于滤液中，可以致病。他的创新之处是设计出新的研究方案，他的实验假设是由某种细菌释放的毒素引起的烟草病，经过一代一代地接种，毒素的致病作用应该越来越小。实验证明，滤过叶汁中的致病因素在感染到新叶中后，有繁殖增生的能力。因此他确认，这个致病因素是一种很小的、能通过细菌过滤器的、能引起烟草花叶病的病原体，当时他把这种致病因子叫做“滤过性病毒”。2．可怕的瘟疫：（1）1918～1919年，全世界流行的流感夺去了2000万人的生命。流感患者具有发烧、流涕、浑身酸痛等症状。（2）麻疹病是麻疹病毒侵入呼吸道黏膜以后引起的一种呼吸道传染病，已有疫苗防治。（3）小儿麻痹症是指由人脊髓灰质炎病毒侵入消化道黏膜以后引起的一种消化道传染病，疫苗防治效果好，已被消灭。（4）病毒性肝炎是由多种病毒感染引起的，对于不同类型的肝炎已有不同的预防措施。（5）AIDS的全称是获得性免疫缺陷综合症，是由HIV感染人体引起的。主要通过三种途径传播：一是性行为传播；二是血液途径传播，如静脉注射，输血以及输入血制品；三是妊娠时以胎盘为媒介的母婴传播。目前还没有好的治疗措施。3．SARS偷袭世界卫生组织将“非典”称为严重急性呼吸综合症，简称SARS。点金帚：科学家进行科学探究实验的事实，使学生体验到科学研究工作的复杂性、艰巨性和严密性，领悟出科学探究的基本过程。禁林：病毒引起的疾病给人类带来巨大灾难的典型事例，激发学生增强服务人类的社会责任感，促进学生形成正确的世界观和价值观。6科学家将引起SARS的新的变种冠状病毒命名为“SARS病毒”，SARS病毒与禽流感病毒完全不同，最为可靠的区分方法是DNA探针。关于SARS研究的一种新设计方案是：利用基因工程技术生产外源HR1和HR2，将其用作药物注入人体，这样外源HR1和HR2抢先和病毒上S蛋白内的HR2和HR1分别结合，使病毒自身的HR1和HR2不能相互缠绕，从而阻止病毒侵入人体细胞。这样，人类将不再恐慌SARS。二、像科学家一样开展研究：科学探究一个比较完整的探究性实验设计方案，一般包括以下几个方面的内容：①实验目的确定；②提出假说；③设计实验方法和步骤；④提出实验预期的结果；⑤要观察和搜集的数据及方法。书写实验设计方案通常包括：“实验课题”、“实验假说”、“设计实验”、“实施实验”、“分析证据”、“得出结论”等项目。三、知识梳理⊙要点解析1．烟草的怪病：人类初步认识病毒的存在，是在19世纪末期。1886年德国的A.Mayer在荷兰发现烟草上出现深浅相间的绿色区域，他称为烟草花叶病，随之又用实验证实了它具有传染性。1953年美国的Stanley首次提纯并结晶了烟草花叶病毒。如果把结晶的病毒再注入烟叶中，病毒就恢复活性，繁殖增生，而使烟叶患病。从此人们才完全肯定，病毒和细菌是截然不同的。病毒能成为结晶，说明病毒不是细胞，而是比细胞小得多、不具备细胞形态的颗粒。2．病毒性肝炎是由多种病毒感染引起的，以肝炎为主的全身性疾病，可分为甲型肝炎（简称甲肝）、乙型肝炎（简称乙肝）、丙型肝炎（简称丙肝）、丁型肝炎（简称丁肝）和戊型肝炎（简称戊肝）。从病原学来看，5型肝炎病毒中，甲肝和戊肝经粪～口传播，季节性爆发流行，不转变为慢性，预后较好，可采取切断百变蓬：通过科学史实激发学生进行科学探究。生物科学的学习过程科学家不断研究病毒的典型事实：1892年烟草花叶病毒→1918～1919年流感病毒→2003年SARS病毒等。像科学家一样开展科学探究，科学研究的基本模式：提出问题、作出假设、设计实验、实施实验、分析证据、得出结论等。7传播途径为主的措施预防，甲肝还可以进行特异性预防；乙肝、丙肝和丁肝主要经血液传播，无季节性，多为散发，常转为慢性，乙肝应采取疫苗接种为主的综合性预防措施，丙肝应采取的预防措施是保证血液及血制品的质量、预防医源性传播，丁肝预防的重点是预防乙肝病毒感染。3．狂犬病是指由狂犬病毒经过皮肤进入人体所引起的一种体表传染病，已有疫苗防治。4．禽流感是流感病毒传染禽