知识背景
十八世纪,欧洲的博物馆里堆满了从世界各地运回的标本,可谁也说不清一共有多少种生物——同一种植物在不同国家有七八个名字。瑞典人林奈做了两件改变局面的事:他建立了从大到小的分类等级,又发明了双名法,规定每种生物用「属名 + 种名」的拉丁文命名,全世界通用。从此人们才有可能清点这个星球上的生命。
到今天,已被命名的物种超过 190 万种,而科学家估计实际数量可能是这个数字的好几倍——深海和热带雨林里还藏着大量未被发现的种类。我国是世界上物种最丰富的国家之一,杭州附近的天目山、清凉峰、西溪湿地都是重要的物种宝库。
可与此同时,物种消失的速度也在加快。每一个物种都是几百万年演化的成果,一旦灭绝就无法重来。
知识讲解
生物的分类等级
生物分类的等级由大到小是:界、门、纲、目、科、属、种。其中种(物种)是生物分类的最基本单位。
理解这个体系有一条关键规律:
分类等级越高(如界、门),包含的生物种类越多,它们之间的共同特征越少,亲缘关系越远;分类等级越低(如属、种),包含的生物种类越少,共同特征越多,亲缘关系越近。
以家猫为例:动物界 → 脊索动物门 → 哺乳纲 → 食肉目 → 猫科 → 猫属 → 家猫。同在猫科的还有老虎、豹,它们和家猫有不少共同点;而同在动物界的还有蚯蚓、蜗牛,共同点就少得多了。
物种的含义
同一物种的个体之间能够相互交配并产生可育的后代。不同物种之间通常不能交配,或者产生的后代不育(如马与驴生下的骡子不能繁殖),所以马和驴是两个不同的物种。
生物的多样性与我国的物种资源
生物多样性包括物种多样性、遗传(基因)多样性、生态系统多样性三个层次。我国的物种资源有几个突出特点:
| 类群 | 我国特有或珍稀代表 |
|---|---|
| 珍稀动物 | 大熊猫、朱鹮、扬子鳄、白鳍豚、金丝猴 |
| 珍稀植物 | 银杉、水杉、珙桐、金花茶、桫椤 |
| 浙江本地 | 华南梅花鹿(清凉峰)、天目铁木、百山祖冷杉 |
- 自然原因:气候剧变、地质活动、火山与陨石撞击等,速度通常很慢。
- 人为原因:栖息地破坏(最主要)、过度捕猎与采伐、环境污染、外来物种入侵。当前物种消失速度远高于自然背景速率,主因在人类活动。
- 保护措施:建立自然保护区(就地保护,最有效)、建动物园与植物园(易地保护)、建立种子库和基因库、制定法律禁止捕杀与买卖。
实验与探究
设计一次校园生物多样性调查,写出方案要点。
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方案要点:① 确定范围,如把校园分成绿化带、草坪、水池、教学楼周边四个区域;② 确定方法,用样方法在草坪上随机取若干个 的样方,逐一记录其中的植物种类和数量;③ 如实记录,不认识的物种拍照、编号,事后查检索表或图鉴确认;④ 统计分析,列表统计各区域的物种数,比较哪个区域物种更丰富。
为什么要随机取样:如果专挑看起来植物最多的地方,数据会偏高,不能代表整块草坪。随机取样并多取几个样方求平均,才能减小误差。
注意事项:调查只观察和记录,不随意采摘或伤害生物;遇到蜂类等应保持距离。
加拿大一枝黄花曾在杭州一些荒地大片蔓延,把原有的野草挤得几乎绝迹。请分析它为什么能大量扩散,并说明危害。
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扩散原因:① 它繁殖能力极强,一株可产生上万粒种子,靠风传播;② 在新环境中缺少天敌和竞争对手的制约;③ 适应性强,对土壤要求低,还能靠地下根状茎扩展。
造成的危害:它抢占阳光、水分和养分,使本地植物无法生存,导致当地物种多样性下降;以本地植物为食的昆虫、鸟类也随之减少,整个生态系统的稳定性被削弱。
治理思路:在开花结种之前连根拔除并集中处理(不能随意丢弃,以免残根再生),同时补种本地植物恢复群落。这说明外来物种入侵是威胁生物多样性的重要人为因素。
经典例题
甲、乙、丙三种动物中,甲与乙同科不同属,甲与丙同目不同科。(1)哪两种亲缘关系更近?(2)「猫科」与「食肉目」相比,哪一级包含的动物更多?
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第一步 · 排出等级顺序:界 → 门 → 纲 → 目 → 科 → 属 → 种,从左到右等级依次降低。
第二步 · 分析(1):甲与乙的最小共同等级是「科」,甲与丙的最小共同等级是「目」。科比目低,说明甲与乙共有的特征更多,因此甲与乙亲缘关系更近。
第三步 · 分析(2):食肉目在科之上,包含猫科、犬科、熊科等许多科,所以食肉目包含的动物更多,但其成员之间的共同特征更少。
第四步 · 归纳:判断这类题只需两句话——共同等级越低,亲缘关系越近;等级越高,成员越多而共同点越少。
难点与易错点
- 分类等级顺序记反:界最大、种最小,写成「种、属、科……界」的顺序时容易搞乱方向。
- 认为等级越高共同特征越多:恰恰相反,等级越高共同特征越少。
- 把马和驴当成同一物种:它们的后代骡子不育,属于两个物种。
- 认为物种减少主要是自然原因:目前的主因是人类活动,尤其是栖息地破坏。
- 混淆就地保护与易地保护:建自然保护区是就地保护,建动物园、植物园是易地保护。
- 调查时主观选点:样方必须随机选取,否则数据不能代表整体。
生活中的应用
- 西溪湿地的鸟类调查:每年记录到的鸟种数量是衡量湿地生态恢复效果的重要指标。
- 千岛湖的禁渔期:让鱼类有完整的繁殖季,维持种群数量和遗传多样性。
- 清凉峰自然保护区:为华南梅花鹿保留了连片的栖息地,属于最有效的就地保护。
- 不要放生外来物种:把巴西龟、清道夫鱼放进西湖或运河,会挤压本地物种的生存空间。
生活应用题 1 · 西溪湿地的物种调查数据说明什么
某年西溪湿地记录到鸟类 种,五年后增加到 种;同期水质由劣 类改善为 类。请分析两者的关系,并说明保护湿地的意义。
分步解:
- 读数据:鸟类种数增加 种,增幅约 。
- 建立联系:水质改善使水生植物和鱼虾等食物资源增多,栖息环境变好,因此吸引更多鸟类停留和繁殖。
- 说明意义:湿地为大量物种提供栖息地,还能蓄水调洪、净化水质、调节局部气候,保护湿地就是在同时保护物种多样性和生态系统多样性。
- 答:水质改善与鸟类种数增加密切相关;保护湿地栖息地是维持生物多样性最有效的措施之一。
生活应用题 2 · 给良渚遗址公园的绿化提建议
管理处打算在公园大面积单一种植同一品种的观赏草。请从生物多样性的角度指出这样做的风险,并提出改进建议。
分步解:
- 风险一 · 抗病虫害能力差:单一品种的遗传多样性低,一旦某种病虫害爆发,可能整片同时受害。
- 风险二 · 生态功能单一:只有一种植物,能供给昆虫、鸟类的食物种类少,物种多样性难以提高。
- 风险三 · 适应性风险:遇到极端天气(如杭州夏季连续高温或梅雨积水),单一品种可能整体受损。
- 改进建议:搭配多种本地物种(乔木、灌木、草本分层种植),营造接近自然的群落结构;避免引入未经评估的外来物种。
- 答:单一种植会降低遗传与物种多样性、增加病虫害与极端天气风险;应采用本地多物种混植的方式。核心思想:多样性本身就是生态系统稳定性的来源。
考点
- 选择题:按由大到小写出分类等级,或判断哪一级包含生物更多
- 填空题:根据共同等级判断两种生物亲缘关系的远近
- 填空题:物种的判断标准(能否产生可育后代)
- 简答题:分析物种减少的原因并提出保护措施(区分就地与易地保护)
- 实验题:设计校园或某区域的生物多样性调查方案,说明随机取样的必要性
中考真题
下列关于生物分类和多样性的说法正确的是( )
A. 分类等级越高,生物间共同特征越多 B. 种是分类的最基本单位 C. 马和驴属于同一物种 D. 建立动物园属于就地保护
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逐项分析:A 错,等级越高共同特征越少;B 对,种是最基本单位,同种个体间能产生可育后代;C 错,马与驴的后代骡子不育,是两个物种;D 错,动物园属易地保护,自然保护区才是就地保护。
答案:B。要点:这四个选项覆盖了本节全部四个高频考点,值得逐条背熟。
某地为发展经济大面积围垦滩涂,几年后当地水鸟数量锐减。请分析原因,并从生物多样性角度提出两条建议。
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第一步 · 分析原因:围垦破坏了水鸟赖以生存的栖息地,滩涂上的贝类、小鱼等食物来源随之消失,繁殖和停歇场所也不复存在,因此水鸟数量锐减。这属于栖息地破坏,是物种减少最主要的人为原因。
第二步 · 提出建议:① 划定并建立自然保护区,停止破坏性围垦,实施就地保护;② 恢复部分滩涂湿地并种植本地植物,重建食物链,同时立法禁止捕猎水鸟。
第三步 · 归纳:保护生物多样性最根本的做法是保护它们的栖息环境,而不是只保护个别物种。