欢迎来到生物世界!
同学们,未来的科学家们,大家好!你们有没有想过,为什么小狗和石头不一样?为什么高大的树木和摩天大楼又不同呢?你们来对地方了!在这一章,我们将踏上一场奇妙的旅程,探索生物这个奥妙的世界。我们会发现所有生物都遵循的秘密法则,学习科学家是如何像整理一间超级整齐的图书馆一样,将生物分门别类,还会明白为什么保护地球上每种植物和动物对我们的星球是如此重要。事不宜迟,让我们开始吧!
1. 生命的秘密:生物与非生物
什么让事物“有生命”?
想想你的宠物猫和你的书包。你的猫会跑、会吃、会睡,还会生小猫。你的书包呢……它只会静静地待在那里。这是因为你的猫是生物,而你的书包是非生物。所有生物,从最小的微生物到最大的鲸鱼,都拥有一组特殊的共同特征,我们称之为生命特征或“生命过程”。
生物的7大生命特征
这看起来要记住的东西很多,但别担心!我们有一个超级简单的方法,能帮助你记住这七个生命过程。只要记住一个名字:MRS GREN!
记忆法:MRS GREN
MRS GREN 的每个字母都代表一个生命特征:
M - Movement (运动): 所有生物都会运动。动物会跑会走。植物会向着阳光转动叶子。
R - Respiration (呼吸作用): 这不只是“呼吸”那么简单!这是从食物中释放能量的化学过程,为身体的所有活动提供动力。所有生物都时时刻刻进行呼吸作用。
S - Sensitivity (感应): 这是指感知并对环境变化作出反应的能力。如果你摸到热的东西,会迅速把手缩回来。这就是感应!
G - Growth (生长): 所有生物都会生长。它们会变大、变强壮、变得更复杂。一颗小小的种子会长成一棵大树。一个婴儿会长大成人。
R - Reproduction (繁殖): 这是创造新生命或后代的能力。这确保了物种能够延续下去。猫会生小猫,苹果树会结出可以长成新苹果树的种子。
E - Excretion (排泄): 这是排出由细胞产生的有毒代谢废物的过程。对于人类来说,这包括呼出呼吸作用产生的二氧化碳,以及通过尿液和汗水排出尿素。(注意:将未消化的食物以粪便形式排出称为排遗,而不是排泄!)
N - Nutrition (营养): 这意味着摄取食物/养分,以提供生长和生存所需的能量和原料。植物利用阳光制造自己的食物(光合作用),而动物则以其他植物或动物为食。
快速回顾:活着、已死亡,还是从未有生命?
了解它们之间的区别很重要:
- 活着的生物: 显示所有 MRS GREN 特征的事物。(例如:一只狗、一棵树、你!)
- 已死亡的生物: 曾经有生命但现在没有的事物。(例如:一片落叶、一张木椅)
- 非生物: 从未有生命的事物。(例如:一块石头、一个塑料瓶、空气)
生命的多样性令人惊叹
我们的地球是数百万种不同生物的家园!这种巨大的范围称为多样性。它们形态各异,大小不一。
- 有些小到我们没有显微镜就看不到,例如微生物(例如:细菌)。
- 有些则巨大无比,例如地球上最大的动物蓝鲸,或是最大的植物巨型红杉树。
你知道吗?
最小的生物是细菌,有些只有0.0002毫米长!最大的生物是蓝鲸,它可以长达30米——这相当于三辆校车排在一起的长度呢!
第一节重点提要
要被称为生物,某个事物必须执行所有7个生命特征(MRS GREN)。世界充满了从微观到巨大的各种各样的生命。
2. 各有所属:生物的分类
我们为什么需要将事物分类?
想象一下,如果超市里所有的食物都混在货架上。要找到牛奶简直是个噩梦!科学家将生物分组或分类,也是出于同样的原因——让它们更容易被研究和理解。他们根据生物的共同主要特征将它们分组。
动物界:大区分
动物的第一个也是最大的一个分组,是基于一个简单的问题:它有没有脊骨?
- 脊椎动物: 有脊骨的动物。你可以摸摸自己的脊骨(脊椎),它从背部一直延伸下来。所以你、你的狗、鱼和蛇都是脊椎动物!
- 无脊椎动物: 没有脊骨的动物。地球上大多数动物都是无脊椎动物!想想昆虫、蜘蛛、蠕虫、水母和蜗牛。
认识脊椎动物!(「有脊骨联盟」)
脊椎动物分为五个主要类别。让我们来认识一下它们吧!
鱼类
- 生活在水中。
- 用鳃呼吸。
- 身体有鳞片和鳍。
- 体温随环境而改变(变温动物/外温动物)。
两栖类 (例如:青蛙、蝾螈)
- 过着“双重生活”——幼年时生活在水中,成年后生活在陆地。
- 皮肤光滑湿润,没有鳞片。
- 幼体(蝌蚪)有鳃;成体有肺,亦可通过湿润的皮肤呼吸。
- 体温随环境而改变(变温动物/外温动物)。
爬行类 (例如:蜥蜴、蛇、鳄鱼)
- 皮肤干燥、防水,有坚硬的鳞片。
- 用肺呼吸。
- 大多数在陆地上产下有皮革状防水外壳的蛋。
- 体温随环境而改变(变温动物/外温动物)。
鸟类
- 有羽毛、翅膀和喙。
- 用肺呼吸。
- 产下有坚硬外壳的蛋。
- 保持恒定的温暖体温(恒温动物/内温动物)。
哺乳类 (例如:人类、猫、鲸鱼、蝙蝠)
- 身上有毛发或皮毛。
- 用肺呼吸。
- 大多数是胎生(直接产下活着的幼体)。
- 雌性用乳腺分泌的乳汁喂哺幼童。
- 保持恒定的温暖体温(恒温动物/内温动物)。
植物界:绿色生长
植物也可以简单地分为几类:
- 开花植物与非开花植物: 有些植物,例如玫瑰和苹果树,会开花来制造种子。其他植物,例如蕨类和苔藓,则不会开花,并利用孢子繁殖。
- 维管植物与非维管植物: 你看到的大多数植物,例如树木和花卉,都是维管植物。这意味着它们有一套微细的管道(维管束)来输送水分和养分。一些简单的植物,例如苔藓,是非维管植物,缺乏这些输送管道。
形态与功能:完美匹配!
生物的特征(其形态)与其功能及所处环境(其功能)完美契合。这叫做适应。
例子1:鱼的流线型体型(形态)有助于减少水阻并在水中轻松游动(功能)。
例子2:鸟类中空的骨骼(形态)使其足够轻盈以飞行(功能)。
例子3:沙漠仙人掌有尖刺而不是叶子(形态),以阻止草食性动物吃掉它,并在炎热干燥的环境中尽量减少水分流失(功能)。
鉴定未知生物:二叉检索表
当科学家发现一种陌生的生物时,他们会使用一种称为二叉检索表的工具来鉴定它。“二叉”的意思是“分为两部分”。检索表由一系列基于可观察物理特征的成对陈述或问题组成。在每一步中,选择正确的选项会引导你进入下一个问题,或直接找出该生物的名称!
检索表可以用两种方式呈现:
1. 分支检索表: 组织成树状图,在每一步分支成对。
2. 数字检索表: 组织成编号的成对描述性陈述(例如 1a 和 1b),引导你前往另一个编号或最终的鉴定结果。
第二节重点提要
科学家将生物分为脊椎动物和无脊椎动物,并进一步分为五个脊椎动物类别。形态通过适应与功能相匹配。我们使用二叉检索表(分支式或数字式),根据可观察的特征逐步鉴定生物。
3. 生物多样性:为什么多样性是生命的味道
什么是生物多样性?
生物多样性是一个简单的词语,却包含着一个宏大的概念:它指的是在某个生境或地球上所有生物的总多样性。它包括每种植物、动物和微生物,从最深的海洋到最高的山脉。一个生物多样性高的地方,例如热带雨林或珊瑚礁,蕴含着种类极其繁多的不同物种。
为什么生物多样性如此重要?
生物多样性对于健康的地球和我们自身的生存至关重要。
- 它维持自然平衡: 每种生物在食物网中都扮演着独特的角色。如果太多物种消失,整个生态系统就可能会崩溃。
- 它为我们提供资源: 我们直接依赖生物多样性来获取……
食物:水果、蔬菜、谷物、海鲜和家畜。
药物:许多拯救生命的药物最初都来自野生植物和真菌。
原材料:用于建筑的木材、制作衣服的棉花和天然纤维。
人类与生物多样性:棘手的关系
人类活动可能会威胁生物多样性,并导致物种变得稀有甚至灭绝:
- 生境破坏: 砍伐森林、污染湿地和建造城市地区,破坏了动植物的天然家园。
- 过度利用与捕猎: 过度捕捞和非法盗猎使物种数量减少的速度快于它们繁殖的速度。
- 污染与气候变化: 污染水源和空气使敏感生物无法生存。
当一个物种面临完全消失的高风险时,它被分类为濒危物种。
全球例子:大熊猫、蓝鲸、老虎和海龟。
香港本地例子:中华白海豚(Sousa chinensis)、黑脸琵鹭和卢氏小树蛙。
我们能做什么?保育!
保育意味着保护和管理野生生物及自然生境,以确保它们能延续至后代。我们可以通过以下方式支持保育:
- 建立并尊重受保护地区,例如郊野公园、海岸公园和自然保护区。
- 实践4R原则(减少使用 Reduce、物尽其用 Reuse、循环再造 Recycle 和替代使用 Replace),以减少废物和污染。
- 绝不购买由濒危野生动物制成的产品(例如象牙或龟甲)。
- 认识并欣赏本地的原生野生生物及其生境。
第三节重点提要
生物多样性是地球上生命的多样性,对平衡的生态系统和人类资源至关重要。生境丧失和人类活动使全球和本地的物种面临濒危。通过保育和受保护地区,我们可以为未来守护生物多样性。