《日常小知识生物》课件

日常小知识生物欢迎来到《日常小知识生物》，一个将趣味性与实用性完美结合的生物知识分享无论您是学生、教师还是对生物世界充满好奇的普通人，这里都能找到适合您的内容在这个系列中，我们将从多个角度带您认识生物世界的奇妙之处从微观的细胞结构到宏观的生态系统，从日常生活中随处可见的现象到科学前沿的发现，我们将一同探索生命的奥秘让我们开始这段奇妙的生物世界之旅吧！生命的最小单位细胞基本单位细胞是所有生物体的基本构成单位功能完整具有完整的生命活动能力种类多样从单细胞到多细胞生物细胞是生命的基本单位，任何生物体都由细胞组成从最简单的单细胞微生物到复杂的人体，细胞都是其构成的基础每个细胞都具有独立的生命活动能力，能够进行新陈代谢、生长和繁殖等基本生命过程人体约有万亿个细胞，它们形态各异，功能多样，相互协作维持着生命活动正是这些微小而复杂的结构，让生命得以存在和延续

37.2动物细胞植物细胞VS动物细胞特点植物细胞特点无细胞壁有细胞壁••有中心体无中心体••无叶绿体有叶绿体••形状不规则形状规则••体积较小有液泡••动物细胞和植物细胞是两种主要的真核细胞类型，它们在结构上有明显区别动物细胞没有细胞壁，形状不规则，具有中心体但没有叶绿体，因此不能进行光合作用相比之下，植物细胞有坚硬的细胞壁，形状较为规则，通常呈多边形它们特有的叶绿体能够进行光合作用，将光能转化为化学能植物细胞中还有大型液泡，用于储存养分和维持细胞形态细胞结构一览细胞膜细胞核选择性控制物质进出细胞，保持细胞内环境稳定，由磷脂双分存储遗传信息的指挥中心，含有，控制细胞生长和繁殖DNA子层和蛋白质构成细胞质细胞器提供细胞内各种生化反应的场所，含有多种细胞器和溶解物质执行特定功能的亚细胞结构，如线粒体、内质网、高尔基体等细胞结构精密而复杂，每个部分都有其特定功能细胞膜作为守门员，控制物质的进出；细胞核则储存着遗传信息，指导细胞的活动；细胞质中分布着各种细胞器，各司其职，协同工作细胞中的能量工厂线粒体动物能量来源叶绿体植物能量来源能量转换过程呈椭圆或长棒状呈椭圆或圆盘状葡萄糖分解释放能量•••双层膜结构双层膜结构能量储存在中•••ATP内膜折叠形成嵴内含类囊体系统作为能量货币•••ATP进行有氧呼吸进行光合作用驱动各种生命活动•••产生能量分子产生葡萄糖和氧气维持细胞正常功能•ATP••线粒体被称为细胞的能量工厂，它通过有氧呼吸将食物中的葡萄糖转化为细胞可以利用的能量形式在运动量大的细胞中，如肌肉细胞，线粒体数量特别多——ATP而植物细胞中的叶绿体则通过光合作用，利用阳光能量将二氧化碳和水转化为葡萄糖和氧气这一过程不仅为植物提供能量，也为地球上的其他生物提供了氧气和食物来源细胞生活条件适宜温度值平衡充足营养pH大多数细胞在不同细胞需要不同的酸细胞需要糖类、蛋白质、20-℃范围内活动最为活碱环境人体细胞通常脂肪、维生素和矿物质40跃人体细胞最适宜的需要弱碱性环境（约等多种营养物质，用于pH温度是℃，温度过高），胃细胞则在强能量供应和构建细胞结

377.4或过低都会导致蛋白质酸环境中工作（约构缺乏任何必需营养pH变性，影响细胞正常功）细胞有缓冲系统素都会影响细胞正常功2能维持稳定能pH细胞作为生命的基本单位，需要特定的环境条件才能正常运作适宜的温度、酸碱度和充足的营养是细胞生存的三大基本条件此外，细胞还需要适当的渗透压、充足的水分和适量的氧气等生命的基本特征呼吸营养释放能量维持生命活动摄取和利用外界物质排泄清除体内代谢废物繁殖生长发育产生后代延续物种体积增大和功能完善生命的基本特征包括营养、呼吸、排泄、反应、繁殖和生长发育所有生物，无论是简单的单细胞生物还是复杂的多细胞生物，都具有这些基本特性生物体通过营养获取物质和能量，通过呼吸释放能量，通过排泄清除废物，能够对环境刺激做出反应，能够生长发育，并能繁殖产生后代这些特征共同构成了我们对生命的定义身边的常见生物在我们的日常生活中，各种生物无处不在家中的宠物狗猫，窗台上的绿植，院子里的花草树木，天空中飞翔的鸟儿，甚至肉眼看不见的细菌和微生物，都是我们生活环境中不可或缺的一部分人类自身也是生物中的一员作为高等哺乳动物，我们与其他生物共享这个星球，相互依存，共同构成了丰富多彩的生物圈认识和了解这些常见生物，有助于我们更好地理解生命的多样性和生态系统的复杂性微生物世界肠道菌群人体肠道内含有超过种细菌，总数约万亿个，重量可达公斤这些细菌大多与人体和平共处，帮助消化食物，合成维生素，还能抑制有害菌的生长

20001001.5酵母菌酵母是面包、啤酒和葡萄酒发酵的关键微生物它们能将糖分转化为二氧化碳和酒精，使面团膨胀，也赋予酒类特殊风味一小块酵母中可含有数十亿个酵母细胞土壤微生物一勺健康的土壤中含有上亿个微生物，它们分解有机物，释放养分，提高土壤肥力土壤微生物还能与植物形成共生关系，增强植物抗病能力和营养吸收微生物虽然肉眼看不见，但它们在生态系统和人类生活中扮演着重要角色从食品制作到环境净化，从疾病传播到药物生产，微生物的影响无处不在绿色植物的作用制造氧气通过光合作用释放氧气吸收二氧化碳减缓气候变化提供食物作为食物链的生产者提供栖息地为动物提供生存空间绿色植物是地球生态系统中不可或缺的一部分，被称为生产者通过光合作用，它们吸收二氧化碳，释放氧气，为地球上的动物提供呼吸所需的氧气一棵成熟的树每年可以吸收约千克二氧化碳，释放约千克氧气2260植物还通过根系固定土壤，减少水土流失；通过蒸腾作用参与水循环；作为食物链的基础，提供能量和营养在城市中，植物还能吸附空气中的灰尘和有害气体，净化空气，改善人居环境动物的运动方式蠕动蚯蚓通过体节肌肉的收缩和舒张，实现前后交替运动游泳鱼类利用身体和尾鳍的摆动，在水中推进飞行鸟类通过羽毛和翅膀形成的气动力升空飞翔跳跃袋鼠利用强健的后腿肌肉，实现高效长距离跳跃动物为了适应不同的生存环境，进化出了多种多样的运动方式在水中，鱼类通过鳍和尾巴的摆动推动水流；在空中，鸟类利用翅膀和羽毛创造升力；在陆地上，哺乳动物利用四肢行走或奔跑这些运动方式的背后，是动物骨骼、肌肉和神经系统的精妙协作例如，猎豹可以在几秒内加速到公里小时，而蜂鸟的翅膀每秒可以拍打次，这些都是生物适应环境的奇112/50-80妙表现鱼类如何呼吸？水流入口二氧化碳排出鱼张开嘴巴，水流入口腔血液中的二氧化碳被释放到水中鳃瓣交换水流排出水流过鳃丝，氧气通过鳃丝中的毛细血管被吸收鱼闭合鳃盖，水从鳃盖后缘流出鱼类通过鳃从水中提取氧气进行呼吸鳃是鱼类特有的呼吸器官，由许多鳃丝组成，表面覆盖着大量毛细血管当水流过鳃时，溶解在水中的氧气通过鳃丝被吸收进入血液，同时血液中的二氧化碳释放到水中鱼类通过口腔和鳃盖的协调运动，形成单向水流，提高呼吸效率鳃的表面积非常大，例如一条公斤重的鱼，其鳃的表面积可达平方米，相当于鱼体表面积的倍以上，3410这使得鱼类能够有效地从水中获取足够的氧气昆虫世界的趣闻5蜜蜂眼睛数量蜜蜂有只眼睛只单眼和只复眼，能识别紫外线花纹532个月3蚂蚁记忆蚂蚁可以记住路径长达个月，依靠信息素标记和视觉记忆3次秒700/蚊子翅膀振动频率产生我们听到的嗡嗡声，不同种类频率各异天100蝉幼虫地下生活某些蝉种可在地下生活长达年才出土成虫17昆虫是地球上最为繁盛的生物群体之一，已知种类超过万种，实际数量可能高达万种它们体型虽小，但智慧惊人蜜蜂可以记忆花朵1001000的气味、颜色和路线，甚至能通过舞蹈告诉同伴食物的方向和距离蚂蚁通过释放和识别化学信息素来标记路径，这些微量物质可以帮助它们找到食物源并安全返回巢穴有些蚂蚁甚至会养殖蚜虫获取蜜露，或者种植真菌作为食物，展示了令人惊叹的社会行为和适应能力动物的感知能力植物的感官向光性触觉反应捕食行为植物会朝着光源方向生长，这是由于生长含羞草叶片在受到触碰时会迅速闭合，这捕蝇草等食虫植物能感知昆虫的触碰并迅素在植物阴面积累，促使阴面细胞伸长，是一种防御机制，可以吓退食草动物或减速关闭叶片捕获猎物捕蝇草的叶片边缘使植物弯向光源向日葵的花盘会随着太少水分蒸发这种反应通过细胞内的电信有敏感的触毛，当昆虫触碰两次或持续刺阳的移动而转动，最大限度地吸收阳光能号和水分迅速转移实现，反应时间不到一激时，叶片会在秒内闭合

0.1量秒虽然植物没有传统意义上的神经系统，但它们能通过各种方式感知并响应环境变化植物可以感知光线、重力、温度、湿度、触碰甚至声音，并做出相应的生长调整动物之间的食物链生产者绿色植物通过光合作用制造有机物初级消费者草食动物摄取植物获取能量次级消费者肉食动物捕食草食动物顶级消费者捕食其他肉食动物的掠食者分解者分解死亡生物，返还养分给土壤食物链是生态系统中能量流动的路径，展示了生物之间谁吃谁的关系在典型的陆地食物链中，阳光能量首先被植物（生产者）通过光合作用转化为化学能，储存在有机物中草食动物（初级消费者）如兔子、鹿吃这些植物获取能量，而肉食动物（次级消费者）如狐狸、狼则捕食草食动物在每一个环节，只有约的能量被传递到下一级，其余能量用于生物自身活动或以热量形式散失这就是为什么顶级掠食者通常数量稀少，需要广阔的领地食物链的最后一环是分解10%者（如细菌、真菌），它们分解死亡生物，将养分归还给土壤，供植物再次利用，形成物质循环食物网的复杂关系多种生产者太阳能输入从浮游植物到高大树木所有食物网的初始能量来源多种草食动物不同动物取食不同植物部位分解者回收多种肉食动物将死亡生物转化为养分捕食多种猎物，形成复杂网络在自然界中，食物关系远比简单的食物链复杂，多条食物链交织在一起形成食物网在食物网中，一种生物可能同时是多种生物的食物来源，也可能有多种食物来源例如，狐狸既吃兔子，也吃鼠类、鸟类甚至水果；而草既被兔子食用，也被鹿、牛等多种动物食用食物网的复杂性增加了生态系统的稳定性当一种生物数量减少时，其捕食者可以转向其他食物来源，减轻对单一物种的依赖然而，这种复杂的关系也意味着一个物种的消失可能会引起连锁反应，影响整个生态系统的平衡因此，保护生物多样性对维持健康的生态系统至关重要环境变化影响生物气候变暖影响栖息地破坏影响污染影响北极熊栖息地减少森林减少导致鸟类迁徙路线改变水体污染导致鱼类死亡•••珊瑚礁白化现象加剧湿地填埋使两栖动物数量锐减土壤污染影响植物生长•••物种分布范围北移草原转为农田导致野生动物减少空气污染损害植物叶片功能•••某些传染病扩散范围扩大河流水坝阻断鱼类洄游通道塑料污染威胁海洋生物•••生物季节性行为改变城市扩张压缩野生动物生存空间光污染干扰动物昼夜行为•••环境变化对生物的影响是深远而复杂的全球气候变暖使极地冰层融化，直接威胁依赖冰面生活的北极熊；海水温度上升导致珊瑚白化，失去共生藻类而死亡森林砍伐不仅减少了动物栖息地，也切断了迁徙路线，影响种群交流水体污染尤其危害水生生物重金属、农药和塑料微粒进入水体，通过食物链积累，最终可能回到人类餐桌了解环境变化对生物的影响，有助于我们采取更加环保的生活方式，减少对自然的干扰作物的演化故事野生祖先阶段小麦起源于中东肥沃新月地带的野生禾草，约年前被人类开始驯化12000早期驯化阶段人类选择不易脱粒的变种，使种子留在穗上便于收获人工选择阶段农民持续选择产量高、抗病性强的品种进行繁殖4现代育种阶段通过杂交和基因技术培育高产、抗病、适应不同气候的现代小麦品种许多我们日常食用的作物，其实是经过数千年人工选择驯化而来的小麦的野生祖先是一种穗子易碎、籽粒较小的野草，经过人类的持续选择，逐渐进化为今天籽粒饱满、不易脱粒的现代小麦玉米的演化更为惊人，从墨西哥的野生禾本科植物墨西哥苞谷开始，经过数千年的选择，从——原来只有几厘米长、仅有几粒种子的小穗，变成了今天巴掌大小、挂满颗粒的玉米棒水稻、土豆、番茄等作物也都有类似的驯化历程，展示了人类与植物共同进化的历史动物的伪装本领动物为了躲避天敌或接近猎物，进化出了惊人的伪装能力枯叶蝶的翅膀酷似枯叶，连纹路和腐烂痕迹都惟妙惟肖；北极熊看似白色的毛发实际上是透明的，皮肤则是黑色的，这种结构既能保暖又能在雪地中隐藏身形章鱼和鱿鱼能够在几秒内改变体色和纹理，精确模仿周围环境；变色龙则通过皮肤中特殊的色素细胞调整颜色；雪鸮的白色羽毛让它能在雪地中隐形狩猎这些伪装能力都是自然选择的结果，那些伪装更好的个体更容易存活并繁衍后代，使这些特征在种群中得以保留和强化植物散播种子的智慧风力传播蒲公英的种子长有冠毛，能随风飘行数公里；枫树的翅果能像直升机螺旋桨一样旋转飞行，延长飘飞时间，扩大传播范围水流传播椰子的果实有坚硬外壳和纤维层，能在海水中漂浮数月不腐烂；睡莲的种子能在水面漂浮，随水流传播到新的水域动物传播牛蒡的果实有倒钩，能粘附在动物皮毛上；胡椒、草莓等果实被动物食用后，种子随粪便传播到远处自动散播凤仙花、野牵牛等植物的果实成熟后会自动爆裂，将种子弹射到远处；松果受热后会打开鳞片，释放种子植物虽然不能移动，但它们进化出了各种巧妙的方式来传播种子，确保后代能够在新的环境中生长这些传播方式反映了植物与环境和其他生物之间的协同进化关系一些植物甚至发展出多种传播策略，如桃花心木既能通过风传播种子，也能通过水流传播这种多样化的传播方式增加了植物适应不同环境的能力，促进了物种的繁衍和生物多样性的形成生物与环境适应沙漠环境适应极地环境适应仙人掌减少叶面积，发达的储水组织北极狐冬季长出厚密白毛，保暖并伪装••沙鼠昼伏夜出，减少水分流失企鹅皮下厚脂肪，羽毛紧密防水保暖••骆驼能耐受体温变化，减少出汗极地鱼类血液含防冻蛋白••沙漠植物根系广泛分布，吸收稀少水分北极植物矮小，减少风害••沙漠爬行动物皮肤坚硬，减少水分蒸发北极熊脚掌宽大，利于在雪地行走••高山环境适应高山羊毛厚密，蹄子适合攀爬•高山植物矮小，呈垫状减少风害•雪豹宽大脚掌，适合在雪地行走•高山鸟类血红蛋白含量高，提高供氧•高山植物叶面多绒毛，减少蒸腾•生物通过长期进化，发展出各种适应特定环境的特征沙漠生物面临高温干旱的挑战，仙人掌通过减少叶片、增加储水组织来适应；沙漠动物多在夜间活动，避开白天高温极地生物则需要抵抗极寒北极狐在冬季长出厚密的白色皮毛，既保暖又便于在雪地中伪装；企鹅的羽毛紧密排列形成防水层，皮下厚厚的脂肪则提供保温这些适应性特征是自然选择的结果，使生物能够在各种极端环境中生存繁衍人体内的微型工厂口腔食物机械粉碎，唾液淀粉酶开始消化碳水化合物胃分泌胃酸和蛋白酶，初步消化蛋白质，杀灭细菌小肠主要消化吸收场所，表面积超平方米，各种消化酶充分分解食物200大肠吸收水分和电解质，容纳大量有益菌群帮助消化人体消化系统是一个精密的微型工厂，通过物理和化学方式将食物转化为人体可吸收的营养物质胃每天可产生约升胃酸，酸度足以溶解金属，但胃壁有特殊黏液保护层防止自我消化2-3小肠是主要的消化吸收场所，其表面覆盖着无数细小的绒毛和微绒毛，大大增加了吸收面积，相当于一个网球场大小肠道还容纳着约万亿个微生物，这些共生菌群帮助分解复杂营养物质，100合成维生素，甚至影响免疫系统和情绪调节血液的运输任务免疫系统的护卫队物理屏障皮肤、黏膜等形成第一道防线，阻止病原体侵入皮肤表面的酸性环境和各种分泌物也能抑制微生物生长唾液、眼泪中的溶菌酶能分解细菌细胞壁白细胞防御中性粒细胞和巨噬细胞能通过吞噬作用消灭入侵细菌；自然杀伤细胞识别并杀死受感染细胞；细胞和细胞负责特异性免疫反应，识别特定抗原T B抗体与补体细胞产生的抗体能特异性结合病原体，标记它们供免疫细胞识别；补体系统是一组血浆蛋白，能直接破坏病原体或增强其他免疫反应B免疫系统是人体抵御外来入侵者的复杂防御网络，由各种细胞、组织和器官组成当病原体入侵时，白细胞会迅速响应其中，中性粒细胞和巨噬细胞能通过吞噬作用直接消灭入侵者；而细胞和细胞则负责更为精准的特异性免疫反应T B细胞产生的抗体能特异性识别并结合病原体上的抗原，标记它们供其他免疫细胞清除记忆细胞和记忆细胞能记住曾经遇到的病原体，在再次感染时快速响应，这就是疫苗接B BT种和自然感染后获得免疫力的原理免疫系统的精妙之处在于它能区分自我和非自我，保护身体同时避免攻击自身组织神经系统传递信息感受刺激感觉神经元接收外界刺激，转化为电信号信号传导神经冲动沿轴突传播，一秒可传米50-100突触传递3电信号转化为化学信号，跨越突触间隙信息处理大脑整合信息，做出反应决策执行反应运动神经元传导信号至肌肉，执行相应动作神经系统是人体的信息处理网络，由超过亿个神经元组成，这些神经元通过突触相互连接，形成复杂的通信网络每个神经元可以与数千个其他神经元建立连接，人脑中的突触总1000数可达万亿个，形成了地球上最复杂的网络之一100神经冲动是神经系统传递信息的基本方式，依靠神经元膜上电位的变化传导当神经冲动到达突触时，会释放神经递质，跨越突触间隙传递给下一个神经元大脑每时每刻都在接收和处理来自全身的信息，调控各种生理功能，同时负责思考、记忆、情感等高级认知活动人体的运动系统骨骼系统提供支架关节系统提供灵活性肌肉系统产生动力人体有块骨头，组成坚固而灵活的关节是骨与骨之间的连接，使骨骼能够人体约有块肌肉，占体重的20660040-框架，支撑身体，保护内脏器官骨骼活动根据活动方式和范围，可分为活肌肉通过收缩产生力量，带动骨50%还是造血和储存钙、磷等矿物质的场所动关节、半活动关节和不动关节骼运动肌肉还产生热量，帮助维持体温颅骨保护大脑球窝关节肩、髋骨骼肌控制随意运动•••脊柱支撑躯干铰链关节肘、膝心肌心脏泵血动力•••肋骨保护心肺鞍状关节拇指平滑肌控制内脏活动•••四肢骨支持运动滑动关节脊椎间肌腱连接肌肉和骨骼•••人体的运动系统由骨骼、关节和肌肉三大部分组成，它们协同工作，使人体能够完成各种精细和复杂的动作骨骼提供支撑和保护，肌肉产生力量，关节则提供灵活性和活动范围动物的睡眠法则小时22考拉日均睡眠节约能量，降低新陈代谢率半脑海豚睡眠方式大脑半球轮流休息，保持游泳和呼吸小时2长颈鹿日均睡眠短时多次睡眠，保持警惕性1/3鸟类集体休息时有警戒外围鸟类保持警惕，轮流担任守夜哨兵动物的睡眠方式多种多样，反映了它们对生存环境的适应大型食草动物如长颈鹿和大象，睡眠时间极短，通常每天只睡小时，且分多次进行，2-3这使它们能够在捕食者出现时迅速逃跑相比之下，肉食动物如狮子每天可睡小时，因为它们不必担心被捕食13-20更令人惊奇的是海豚和鲸类的睡眠方式它们需要有意识地呼吸，因此无法完全进入深度睡眠它们的解决方案是让大脑的一个半球保持清醒，另一个半球进入睡眠状态，然后轮换蝙蝠则是睡眠冠军，每天可睡小时，悬挂在树上或洞穴中，帮助它们保存能量，应对高强度的夜间飞行19-20和捕食活动动物的繁殖方式卵生胎生鸟类、爬行类、两栖类和鱼类的主要繁殖方式哺乳动物的典型繁殖方式受精卵在体外发育胚胎在母体内发育••卵内含有丰富营养通过胎盘获取营养••父母可能孵化和照顾出生后哺乳期长••无性繁殖卵胎生低等动物和某些特殊情况部分鱼类和爬行动物的中间方式3不需要配偶参与卵在母体内孵化••通过分裂、出芽等方式幼体出生时已发育完全••后代是亲代的克隆无胎盘结构••动物界展现了丰富多样的繁殖方式卵生动物如鸟类和大多数爬行类，将受精卵产在体外发育；胎生动物如人类和大多数哺乳类，胚胎在母体内发育，通过胎盘获取营养；卵胎生动物如某些鲨鱼和蛇类，卵在母体内孵化但无胎盘结构繁殖周期也各不相同鲸鱼的怀孕期可长达个月，而小型啮齿类动物可能只需周；大象每年才生育一次，而兔子一年可生育多胎这些差12-1832-4异反映了动物适应环境的不同策略，平衡了繁殖投入与后代成活率之间的关系生物的遗传与变异变异创造新的基因组合，提供进化原材料选择有利变异保留，不利变异被淘汰遗传3特征从亲代传递给子代生物的遗传与变异是生命延续和进化的基础遗传使子女继承父母的特征，这一过程通过分子实现人类有约个DNA20,000-25,000基因，分布在对染色体上子女从父母各获得一半的遗传信息，形成独特的基因组合这就是为什么同一家庭的孩子既有相似之处，又23各不相同而变异则是生物多样性的来源变异可通过基因重组（如有性生殖中的染色体交换）或突变（序列的改变）产生大多数突变是中性DNA的，不会对生物产生明显影响；有些突变有害，可能导致遗传疾病；少数有益突变则可能赋予生物在特定环境中的适应优势，经过自然选择，逐渐在种群中积累，最终可能导致新物种的形成生物的生命周期青蛙卵水中产卵，卵块含有数百个卵蝌蚪水生阶段，有鳃呼吸，尾部发达变态生长四肢，尾部萎缩，发育肺部成蛙陆生水栖两栖，捕食昆虫和小动物生物的生命周期展示了从出生到死亡的完整发展过程青蛙的生命周期是变态发育的典型例子从水中的卵，孵化为有鳃的蝌蚪，然后逐渐长出四肢，尾巴萎缩，转变为能在陆地生活的成蛙这一过程通常需要个月，但根据物种和环境条件可能有所差异2-3植物的生命周期同样引人入胜以一年生植物为例，从种子萌发为幼苗，逐渐长大并开花，花朵受粉后结果，种子成熟后散播，开始新的生命周期多年生植物如树木则可以生长多年，每年经历生长、开花、结果的循环这些生命周期的多样性反映了生物对环境的适应和生存策略的演化微观世界的力量亿1000一勺土壤中的细菌数量每克肥沃土壤含有数十亿个微生物分钟30大肠杆菌分裂周期理想条件下，细菌可以每半小时分裂一次天7填满地球所需时间若无限制繁殖，单个细菌理论上能在一周内填满地球90%人体细胞中微生物占比我们体内微生物细胞数量远超人体细胞微观世界虽然肉眼不可见，却蕴含着惊人的力量一滴普通的水中可能包含数千个微生物；一勺土壤中的细菌数量可能超过地球人口总数这些微小生命以惊人的速度繁殖，某些细菌在理想条件下每分钟就能分裂一次，小时内从一个细胞理论上可以增长到超过亿个20-302410微生物的代谢活动同样令人惊叹它们能分解几乎任何有机物质，从植物残体到塑料垃圾；能在极端环境中生存，从沸腾的温泉到南极冰层；有些甚至能利用无机物质产生能量，如硫细菌利用硫化氢这些微小生命的集体作用塑造了我们的环境，维持着生态系统的物质循环，甚至影响着全球气候植物的水循环根系吸水茎部运输通过渗透作用从土壤吸收水分木质部导管将水分向上输送拉力形成叶片蒸腾蒸腾作用产生拉力，促进水分上升水分从气孔蒸发到大气中植物的水循环是一个精妙的系统，通过根系、茎干和叶片协同工作，将水分从土壤运送到植物各部分根系通过渗透作用从土壤吸收水分，水分在木质部导管中向上输送，最终大部分从叶片气孔蒸发到空气中，这一过程称为蒸腾作用蒸腾作用产生的拉力是水分上升的主要动力，加上毛细管作用和根压，使水分能够克服重力到达高处一棵成年树每天可以蒸腾升以上的200水，相当于一个浴缸的容量这个过程不仅为植物提供必要的水分和矿物质，还有助于调节植物温度，参与全球水循环，影响局部气候光合作用简析光能捕获叶绿素分子吸收阳光能量，特别是红光和蓝紫光波段一个叶绿体中含有数百万个叶绿素分子，形成高效的光能捕获系统水分解光能用于分解水分子，释放氧气，产生高能电子和氢离子这是地球大气中氧气的主要来源，对维持氧气呼吸生物的生存至关重要二氧化碳固定高能电子和氢离子用于将二氧化碳转化为有机物质植物每年从大气中固定约亿吨碳，1200相当于人类活动排放量的倍8糖类合成最终产生葡萄糖等碳水化合物，为植物和食物链提供能量来源这些糖类可以转化为淀粉储存，或用于合成纤维素等结构物质光合作用是地球上最重要的生化过程之一，通过它，植物将太阳能转化为化学能，储存在有机分子中这个过程可以简化为方程式₂₂光能₆₁₂₆₂，即二氧化碳和水在光6CO+6H O+→C HO+6O能的作用下转化为葡萄糖和氧气光合作用在叶绿体中进行，分为光反应和暗反应两个阶段光反应在类囊体上进行，需要光照，产生ATP和；暗反应在基质中进行，不直接需要光照，利用光反应产物将二氧化碳转化为糖类光合作用NADPH不仅为植物自身提供能量，也是几乎所有生物食物链的能量来源，同时通过吸收二氧化碳和释放氧气，平衡大气成分动物的迁徙奇迹北极燕鸥最长迁徙距离每年从北极到南极之间往返，飞行距离超过公里，相当于绕地球一圈半它们利70,000用地球磁场、星象和太阳位置导航，全程历时约个月9帝王蝶多代接力迁徙从加拿大南迁到墨西哥过冬，往返距离约公里独特之处在于完成整个旅程需要8,000代蝴蝶接力，却能精确找到从未去过的越冬地3-4鲑鱼逆流而上的归乡之旅出生于淡水，成长于海洋，成熟后逆流而上回到出生地产卵它们依靠嗅觉识别家乡河流的独特气味，有些鲑鱼要逆流跃过数米高的瀑布座头鲸最长海洋迁徙从南极觅食区到赤道附近繁殖区，年度往返距离约公里幼鲸跟随母亲学习迁徙16,000路线，形成代代相传的迁徙传统动物迁徙是自然界最壮观的现象之一，展示了生物为适应季节变化和寻找资源而进行的大规模移动候鸟是最著名的迁徙动物，每年按照固定的路线在繁殖地和越冬地之间往返研究表明，鸟类利用多种导航工具，包括太阳位置、星象模式、地球磁场甚至嗅觉植物界的巨人米年1155000红杉高度婆罗门松年龄世界最高树种，相当于层楼世界最古老活树，见证人类文明发展38吨公里14868巨杉谢尔曼将军重量蜜环菌菌丝体长度世界最重的单体生物美国俄勒冈州发现的世界最大单体生物植物界中的巨人以其惊人的体型和寿命令人叹为观止加州红杉是世界上最高的树种，最高个体超越者高达米，相当于一座层的摩天大楼这些巨树不仅高大，也极其长寿，许多红杉已

115.8538经存活了年，见证了人类历史的沧桑变迁2000-3000在年龄方面，美国加州的一棵刺果松（通常称为梅士撒拉）年龄超过年，而位于中国西藏的婆罗门松估计已有超过年的历史，这意味着它在埃及建造金字塔的时代就已经生长在体积方面，48005000加州的巨杉谢尔曼将军树干体积达到立方米，是已知最大的单干树木更令人惊讶的是，美国俄勒冈州发现的一个蜜环菌菌丝体覆盖面积约公顷，被认为是世界上最大的单体生物1487965地球神奇的生物多样性濒危动物与保护大熊猫中国保护成功案例全球野生数量已从上世纪年代的不足只增加到现今的近只通过建立自然保护区、人工繁育和放归、栖息地恢复等综合措施，大熊猫已从濒危降级为易危，成为全球生物保护的标志性成功案例8010002000华南虎极度濒危中国特有物种，野外可能已功能性灭绝，目前仅在人工饲养环境中存活约只个体栖息地丧失和早期猎杀是导致其濒临灭绝的主要原因保护措施包括人工繁育、基因研究和未来可能的重引入项目150长江江豚水中大熊猫全球仅存约头，是长江中仅存的鲸类动物水质污染、船只碰撞和过度捕捞导致其数量持续下降目前通过建立保护区、限制航运、人工繁育等措施进行保护，是长江生态系统健康的重要指标物种1000濒危动物是生物多样性危机的直接体现根据国际自然保护联盟的数据，全球约有的已评估物种面临灭绝风险导致物种濒危的主要原因包括栖息地丧失、过度捕猎、环境污染、外来物种入侵和气候变化IUCN28%科技与生物克隆技术转基因技术基因编辑可以复制动物个体，年首只克隆通过基因工程改变生物基因组，创造具等技术允许精确修改1996CRISPR-Cas9羊多莉诞生克隆技术通过将体细胞核有特定性状的新品种转基因作物如抗序列，比传统转基因更精确可用DNA转移到去核卵细胞中，创造与供体基因虫棉花、抗除草剂大豆已广泛商业化，于治疗遗传疾病、改良作物和微生物，组完全相同的个体目前已成功克隆多提高了产量和减少了农药使用甚至可能预防某些传染病种动物，包括牛、猪、马、猫和狗等医学上，转基因技术用于生产胰岛素等这一领域发展迅速，但面临伦理挑战，潜在应用包括保存濒危物种基因、复制药物和疾病模型动物技术安全性和环特别是关于人类胚胎基因编辑的争议优质牲畜和医学研究，但也引发伦理争境影响仍是争论焦点议生物技术正以前所未有的速度改变我们与生物世界的互动方式从克隆动物到编辑基因组，科学家们现在能够以精确的方式修改生命这些技术为解决食品安全、环境保护和医疗健康等全球性挑战提供了新工具，但同时也引发了关于安全性、伦理边界和长期影响的深刻问题小实验观察细胞准备材料需要新鲜洋葱、载玻片、盖玻片、碘液（或亚甲蓝溶液）、镊子、滴管、显微镜和清水普通光学显微镜即可，倍放大率足以清晰观察植物细胞结构100-400制作临时装片将洋葱切开，用镊子小心剥取内侧鳞片叶最薄的表皮层把表皮平铺在载玻片上，滴加滴水和染色剂，轻轻盖上盖玻片，注意避免气泡形成1-2显微镜观察先用低倍镜找到视野并对焦，再换用高倍镜观察细节调整光圈和焦距，直到能清晰看到细胞轮廓仔细辨认细胞壁、细胞膜、细胞核和细胞质等结构记录与分析绘制观察到的细胞结构图，标记各部分名称尝试估计细胞大小，可以与视野中已知大小的物体比较思考细胞呈现规则排列的原因和细胞壁的功能观察细胞是了解生命基本单位的直接方式通过这个简单的实验，我们可以亲眼见证细胞的真实存在和基本结构洋葱表皮细胞是理想的观察材料，因为它们排列整齐，结构清晰，且易于获取和制备在显微镜下，你将看到规则排列的长方形细胞，每个细胞都有明显的细胞壁和经染色后变深的细胞核家庭种植tips光照管理水分控制大多数花卉需要每天至少小时阳光浇水应以不干不浇，浇则浇透为原则•6•叶菜类在小时光照下也能生长用手指插入土壤厘米检测湿度•4-5•2-3光照不足会导致植物徒长夏季早晚浇水，避开中午高温时段••过强阳光可能灼伤叶片冬季减少浇水频率，防止根部腐烂••南向窗户光照最充足，适合喜阳植物浇水时避免打湿叶片，减少病害发生••肥料应用生长期每周施肥一次•2-4使用稀释的液体肥料，避免浓度过高•干燥土壤不宜施肥，先浇水再施肥•休眠期减少或停止施肥•有机肥和化肥结合使用效果更佳•家庭种植是一项既有趣又有益的活动，不仅能美化环境，还能提供新鲜的蔬果和香草成功的盆栽种植需要平衡光照、水分和营养三要素不同植物有不同需求，例如多肉植物耐旱但需要充足阳光，蕨类喜阴且需要较高湿度盆栽大小应与植物根系匹配，过小的容器会限制生长，过大则容易积水排水良好的土壤至关重要，可在通用培养土中添加珍珠岩或蛭石改善透气性定期检查植物健康状况，及时处理病虫害，必要时进行修剪以促进分枝和保持形态通过仔细观察和调整，你将发现每种植物都有其独特的生长习性趣味科普蚯蚓的功能土壤工程师蚯蚓通过挖掘隧道翻松土壤，增加土壤透气性和排水能力一公顷土地上的蚯蚓一年可以处理吨土壤，其隧道系统大大改善了根系生长环境和土壤结构50自然肥料制造者蚯蚓粪便含有丰富的植物营养元素，氮、磷、钾含量是周围土壤的倍它们能将难5-11分解的有机物转化为植物可直接吸收的养分形式有机废物处理者蚯蚓能消化厨余垃圾、落叶和农业废弃物，加速有机物分解在蚓堆肥系统中，它们可以在个月内将有机废弃物转化为优质肥料2-3蚯蚓是土壤生态系统中的重要成员，被达尔文称为地球的犁全球已知约有种蚯蚓，中6000国约有多种在健康的土壤中，每平方米可以发现条蚯蚓，它们的总重量可达每200100-500公顷吨以上，相当于头奶牛的重量12蚯蚓的工作虽然不起眼，却对生态系统有着巨大贡献它们不仅能促进植物生长，还能改善土壤结构，增强土壤保水能力，减少水土流失在农业生产中，蚯蚓的存在可以提高作物产量10-现代农业越来越重视蚯蚓的生态价值，通过减少深耕和化学品使用，保护这些地下园丁，25%实现更可持续的生产方式环保小卫士青蛙生态价值危机与警报保护措施青蛙是湿地生态系统的重要成员，作为全球两栖动物正面临严重危机，约保护青蛙的关键在于保护湿地环境和改40%食物链的中间环节连接水生和陆生生态的蛙类濒临灭绝导致青蛙数量下降的善水质减少农药和化肥使用，防止水系统一只成年青蛙每夜可捕食数十至主要原因包括栖息地丧失、水体污染、体富营养化；保留天然池塘和沼泽地，上百只昆虫，有效控制蚊子、蝇类和农气候变化、外来物种入侵和两栖动物真避免过度开发；建立两栖动物保护区和业害虫数量菌病迁徙廊道青蛙也是许多鸟类、蛇类和哺乳动物的青蛙对环境变化极其敏感，被称为生态全球许多地区开展了青蛙监测项目，鼓食物来源，其数量变化会影响整个食物系统的指示物种它们的皮肤薄而透气，励公众参与记录青蛙种类和数量变化，网的平衡容易吸收环境中的污染物，因此青蛙异提高公众保护意识常是环境问题的早期警报青蛙作为环保小卫士，在控制害虫方面发挥着重要作用与化学农药不同，青蛙是一种无污染、可持续的生物防治方式在一些稻田生态系统中，保留适量的青蛙可以减少的害虫密度，显著降低农药使用量30-60%地球之肺森林碳汇作用水循环调节固定大气中的二氧化碳影响降雨模式和水资源全球森林储存约亿吨碳亚马逊雨林影响南美降雨•6620•相当于人类年碳排放量森林蒸腾作用形成飞行河流•75•产氧功能森林砍伐导致碳释放增加减少洪水和干旱风险生物多样性••热带雨林产生地球约的氧气支持地球大部分物种20%一棵成年树每年可产生约千克氧气热带雨林占陆地但含物种•118•7%50%足够人一年呼吸所需提供基因资源和药物来源•10•光合作用效率随森林类型不同多样性提高生态系统稳定性••森林被称为地球之肺，不仅因为它们产生氧气，更因为它们在全球生态系统中发挥着多重关键功能热带雨林尤其重要，尽管仅占地球陆地面积的，却是约陆地物种的家园，包括许多7%50%尚未被科学发现的物种令人担忧的是，全球森林面积正以惊人速度减少每年约有万公顷森林消失，相当于每分钟失去个足球场大小的林地森林减少导致气候变化加剧，生物多样性丧失，水资源问题增加，100030甚至影响人类健康保护森林不仅关乎野生动植物，也直接关系到人类福祉和地球未来珍惜水资源淡水资源稀缺地球水是海水，仅是淡水，其中大部分被冰川锁定

97.5%

2.5%水生生物依赖全球超过万种水生生物依赖清洁水源生存10水污染威胁工业废水、农药化肥和生活垃圾严重影响水质保护措施减少浪费、避免污染、保护湿地、合理用水水是生命之源，所有生物都依赖水资源生存淡水生态系统虽然仅占地球表面的，却支持着超过

0.8%10万种水生生物的生存，包括约的鱼类和许多独特的两栖动物、水生植物和无脊椎动物这些生物适40%应了特定的水环境，对水质、温度和氧含量变化极为敏感然而，全球水污染日益严重工业废水中的重金属和有机物、农业径流中的农药和化肥、生活垃圾和塑料微粒，都对水生生态系统造成严重威胁每年约有万人死于与水污染相关的疾病保护水资源300-500需要每个人的参与减少用水浪费，避免向水体排放污染物，支持湿地保护，使用环保清洁产品，这些小行动积累起来，能为维护水生态系统健康做出重要贡献低碳生活与生物绿色出行选择步行、骑行或公共交通出行，不仅减少碳排放，还能提高身体健康水平一辆满载的公共汽车可以替代多辆私家车，减少的一氧化碳排放和的氮氧化物排放，显著改善空气质量4095%50%种植食物在家种植蔬菜和水果，减少食物运输的碳足迹本地种植的食物通常更新鲜营养，无需长途运输和过度包装一个平方米的家庭菜园每年可减少约公斤的碳排放，同时为本地昆虫和鸟类提供栖息地4230节能减排使用节能电器、安装太阳能板、改善家庭保温，减少能源消耗将室温调低℃可减少约的能源使用使用灯泡比传统灯泡节能以上，同时寿命更长，减少资源浪费和电子垃圾17%LED80%低碳生活方式对保护生物多样性具有深远影响气候变化是生物多样性丧失的主要驱动力之一，通过减少个人碳足迹，我们能够缓解气候变化的速度和强度，为野生动植物提供更多适应时间个人的小行动积累起来能产生巨大影响例如，一个四口之家如果每周减少一天肉类消费，一年可减少约公斤的碳排放，相当于开车公里所产生的排放量选择当季本地食材、减少食物浪费、适度使用空调、购买耐用品而非一次性产品，这些简单行3301600动都能为保护地球生物家园做出贡献动植物趣味冷知识生物世界充满令人惊叹的事实章鱼有三颗心脏，两颗将血液泵送到鳃部，一颗负责全身循环；向日葵的花盘会追随太阳移动，这种向光性运动由生长素调控；蜜蜂有五只眼睛，能看见紫外线；蚂蚁可以举起相当于自身体重倍的物体；变色龙的舌头长度可达其身体长度的两倍50还有更多令人惊奇的生物现象蝙蝠发出的超声波频率高达千赫，远超人类听力范围；蜂鸟是唯一能够向后飞行的鸟类；水母没有大脑，但有复杂的神经网络；120袋鼠出生时仅有一粒米大小；竹子是世界上生长最快的植物，某些品种一天可长近米；北极熊的皮肤实际上是黑色的，看起来白色是因为毛发结构反射光线这些1奇妙事实展示了生物适应环境的惊人能力生物与我们的生活食物来源人类食物来自生物全球约有种植物和数百种动物被用作食物来源，但主要粮食99%7000作物仅约种现代农业高度依赖生物多样性提供的授粉服务，约的全球粮食产量需要3035%动物授粉医药资源约的处方药物源自自然物质青蒿素（抗疟药）来自黄花蒿；紫杉醇（抗癌药）提取自40%红豆杉；阿司匹林最初来源于柳树皮许多潜在药物尚未被发现，随着物种灭绝，这些资源可能永远消失工业原料从棉花、麻、丝等纺织材料，到木材、橡胶、油脂等工业原料，生物资源广泛应用于生产许多新型生物材料正在开发中，如蜘蛛丝纤维（强度超过钢铁）和蘑菇菌丝体（可替代塑料包装）灵感来源生物结构和功能为人类发明提供灵感蝙蝠的回声定位启发雷达系统；莲叶的自洁效果促成疏水材料开发；鲨鱼皮的结构被用于设计低阻力泳衣；蜂巢的六角形结构启发建筑设计生物与我们的日常生活密不可分，从衣食住行到医疗健康，几乎所有方面都依赖生物资源和生态系统服务我们的饮食完全依赖农作物和家畜；我们的衣物主要来源于棉花、羊毛、丝绸等生物材料；我们的住所多使用木材等生物资源；药物研发严重依赖自然界的化学多样性未来生物科技展望人工合成肉实验室培养的肉类将减少传统畜牧业对环境的影响，预计年前商业化规模生产2030转基因疫苗植物表达的疫苗蛋白可能实现低成本、易储存的新型疫苗，解决偏远地区医疗问题生物可降解材料微生物合成的生物塑料和纤维将替代石油基产品，减少塑料污染个性化基因治疗基于个人基因组的精准医疗将彻底改变疾病治疗方式，特别是癌症和遗传病生物科技正以前所未有的速度发展，为人类社会带来深刻变革人工合成肉类通过培养动物干细胞生产，无需饲养整个动物，可减少的土地使用和的水资源消耗，同时大幅降低温室气体排放95%75%转基因疫苗植物可以在普通温度下稳定存放，无需冷链，特别适合基础设施有限的地区生物可降解材料领域，科学家已成功利用细菌生产聚乳酸和聚羟基脂肪酸酯等生物塑料，可在自然环境中完全降解菌丝体材料（由真菌菌丝构成）正作为包装材料和建筑材料的替代品被开发基因编辑技术的发展使精准医疗成为可能，个性化基因治疗将针对患者特定基因变异，提高CRISPR-Cas9治疗效果并减少副作用这些技术发展可能从根本上改变我们与生物世界的关系，但也带来了伦理和安全挑战总结与互动问答适应智慧生态网络生物通过进化完美适应各种环境条件生物之间复杂关系构成稳定生态系统微观奇迹未来展望从细胞到基因，生命的基本单位展现精密设计生物科技为人类发展带来新机遇和挑战23通过这次探索，我们从微观的细胞结构到宏观的生态系统，了解了生物世界的奇妙生命以其多样性和适应性展现出惊人的智慧从沙漠仙人掌的储水本领到北极熊的保温机制，从蝙蝠的声波导航到植物的传粉策略，无不令人叹为观止希望大家能从中发现有趣的生物知识，并思考我们与生物世界的关系保护生物多样性不只是专家的责任，而是每个人的使命通过减少污染、节约资源、支持环保政策，我们可以共同守护这个共同的家园你最感兴趣的生物知识是什么？你准备采取哪些行动来保护生物多样性？让我们一起行动，从点滴做起。