- discuss the meaning of the term species, limited to the biological species concept, morphological species concept and ecological species concept
- describe the classification of organisms into three domains: Archaea, Bacteria and Eukarya
- state that Archaea and Bacteria are prokaryotes and that there are differences between them, limited to differences in membrane lipids, ribosomal RNA and composition of cell walls
- describe the classification of organisms in the Eukarya domain into the taxonomic hierarchy of kingdom, phylum, class, order, family, genus and species
- outline the characteristic features of the kingdoms Protoctista, Fungi, Plantae and Animalia
- outline how viruses are classified, limited to the type of nucleic acid (RNA or DNA) and whether this is single stranded or double stranded
分类、生物多样性与保护
A-Level 生物 · 第 18 主题
18.1
分类
大纲
来源:剑桥国际大纲
一个物种(species)可以用不止一种方式定义:
- 生物学物种概念——一个群,其成员能一起繁殖以产生可育的后代。
- 形态学物种概念——一个群,其成员看起来相似。
- 生态学物种概念——一个填补它周围环境中同样角色的群。
The three domains
分类(classification)中最大的群是三个域(domains):
- 古菌(Archaea)和细菌(Bacteria)——两者都是原核生物(prokaryotes,无细胞核)。它们看起来相似,但在它们的膜脂、它们的核糖体 RNA,以及它们细胞壁(cell walls)的构成上不同。
- 真核生物(Eukarya)——所有细胞有细胞核的生物。
The taxonomic hierarchy
在真核生物域内部,生物被分入一个分类层级(taxonomic hierarchy)——一套越来越小的群:界(kingdom)、门(phylum)、纲(class)、目(order)、科(family)、属(genus)和物种。
真核生物被分成四个界:
- 原生生物界(Protoctista)——大多是单细胞的(如阿米巴)。
- 真菌界(Fungi)——通过吸收食物取食;有几丁质的细胞壁。
- 植物界(Plantae)——通过光合作用制造它们自己的食物。
- 动物界(Animalia)——以其他生物为食。
病毒不被放入这些群。它们按它们所含的核酸(nucleic acid)类型(DNA 或 RNA)以及它是单链(single-stranded)还是双链(double-stranded)来分类。
探索
Species and domains lab
Classify organisms and definitions by the level they describe.
探索
The taxonomic hierarchy
Step down the levels for one species — humans — from the broadest domain to the most specific species.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| species | 物种 | wù zhǒng |
| classification | 分类 | fēn lèi |
| domain | 域 | yù |
| Archaea | 古菌 | gǔ jūn |
| Bacteria | 细菌 | xì jūn |
| prokaryote | 原核生物 | yuán hé shēng wù |
| cell wall | 细胞壁 | xì bāo bì |
| Eukarya | 真核生物 | zhēn hé shēng wù |
| taxonomic hierarchy | 分类层级 | fēn lèi céng jí |
| kingdom | 界 | jiè |
| phylum | 门 | mén |
| class | 纲 | gāng |
| order | 目 | mù |
| family | 科 | kē |
| genus | 属 | shǔ |
| Protoctista | 原生生物界 | yuán shēng shēng wù jiè |
| Fungi | 真菌界 | zhēn jùn jiè |
| Plantae | 植物界 | zhí wù jiè |
| Animalia | 动物界 | dòng wù jiè |
| nucleic acid | 核酸 | hé suān |
| single-stranded | 单链 | dān liàn |
| double-stranded | 双链 | shuāng liàn |
18.2
生物多样性
大纲
- define the terms ecosystem and niche
- explain that biodiversity can be assessed at different levels, including: the number and range of different ecosystems and habitats, the number of species and their relative abundance, the genetic variation within each species
- explain the importance of random sampling in determining the biodiversity of an area
- describe and use suitable methods to assess the distribution and abundance of organisms in an area, limited to frame quadrats, line transects, belt transects and mark-release-recapture using the Lincoln index (the formula for the Lincoln index will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
- use Spearman’s rank correlation and Pearson’s linear correlation to analyse the relationships between two variables, including how biotic and abiotic factors affect the distribution and abundance of species (the formulae for these correlations will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
- use Simpson’s index of diversity (D) to calculate the biodiversity of an area, and state the significance of different values of D (the formula for Simpson’s index of diversity will be provided, as shown in the Mathematical requirements)
来源:剑桥国际大纲
一个生态系统(ecosystem)是一个区域内所有的生物连同它们非生命的周围环境。一个生态位(niche)是一个物种在它里面的特定角色和位置。
一个珊瑚礁是高生物多样性的一幅好图画——许多不同的珊瑚、鱼和其他物种生活在一起:
生物多样性(biodiversity)可以在三个层次上被测量:
- 不同生态系统和栖息地(habitats)的数目和范围。
- 物种的数目和它们相对的丰度(abundance,每个有多常见)。
- 每个物种内部的遗传变异。
Sampling an area
你不能数每个生物,所以你取样。随机取样(random sampling,偶然地选择位置)避免偏差并给出一幅公平的图画。有用的方法是:
- 样方(quadrats)——放置以数或估计里面物种的方形框。
- 样带(transects)——沿横过区域的一条线计数(一个线样带记录接触这条线的东西;一个带样带在一条带内计数)。
- 标志重捕法(mark-release-recapture)——对于移动的动物:捕捉、标记并释放一些,然后后来看一个新捕捉中被标记的占多少比例(林肯指数)。
要把一个物种的分布与生物因素(biotic factors,生命)或非生物因素(abiotic factors,非生命)联系起来,你可以用 Spearman 秩或 Pearson 相关性(correlation)。要把一个区域的多样性测量为一个单一的数,你用辛普森多样性指数(Simpson's index of diversity):一个更高的值意味着更多样、通常更稳定。
例题。 捕捉 60 只蜗牛,做标记后放归。之后又捕捉到 80 只,其中 15 只带有标记。估计该种群的数量。标志重捕法假定被标记的个体已经均匀地混回群体中,所以第二次样本中被标记的比例等于整个种群中被标记的比例:
$$N = \frac{\text{first sample} \times \text{second sample}}{\text{number marked in the second}} = \frac{60 \times 80}{15} = 320$$
所以大约有 320 只蜗牛。这个估计的可靠程度取决于它的假设,所以要把假设写出来:两次捕捉之间没有出生、死亡或迁移;标记既不会脱落,也不会让个体更容易被捕食者发现;并且留出了足够的混合时间。破坏其中一条,估计就随之失效 - 会招来捕食者的标记会降低重捕数,从而高估种群数量。
探索
Biodiversity sampling lab
Choose the sampling method or index that matches the field question.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| ecosystem | 生态系统 | shēng tài xì tǒng |
| niche | 生态位 | shēng tài wèi |
| biodiversity | 生物多样性 | shēng wù duō yàng xìng |
| habitat | 栖息地 | qī xī dì |
| abundance | 丰度 | fēng dù |
| random sampling | 随机取样 | suí jī qǔ yàng |
| quadrat | 样方 | yàng fāng |
| transect | 样带 | yàng dài |
| mark-release-recapture | 标志重捕法 | biāo zhì zhòng bǔ fǎ |
| biotic factor | 生物因素 | shēng wù yīn sù |
| abiotic factor | 非生物因素 | fēi shēng wù yīn sù |
| correlation | 相关性 | xiāng guān xìng |
| Simpson's index of diversity | 辛普森多样性指数 | xīn pǔ sēn duō yàng xìng zhǐ shù |
18.3
保护
大纲
- explain why populations and species can become extinct as a result of: • climate change • competition • hunting by humans • degradation and loss of habitats
- outline reasons for the need to maintain biodiversity
- outline the roles of zoos, botanic gardens, conserved areas (including national parks and marine parks), ‘frozen zoos’ and seed banks, in the conservation of endangered species
- describe methods of assisted reproduction used in the conservation of endangered mammals, limited to IVF, embryo transfer and surrogacy
- explain reasons for controlling invasive alien species
- outline the role in conservation of the International Union for Conservation of Nature (IUCN) and the Convention on International Trade in Endangered Species of Wild Fauna and Flora (CITES)
来源:剑桥国际大纲
一个物种能变得灭绝(extinct,完全死绝),因为气候变化(climate change)、竞争(常来自新物种)、人类的捕猎,或它栖息地的破坏和丧失。
我们试图保护生物多样性,因为其他物种给我们食物、药物和材料、帮助保持生态系统稳定,并本身有价值。
Ways to conserve species
- 动物园(zoos)和植物园(botanic gardens)保存并繁育濒危物种(endangered species)。
- 受保护的保护(conservation)区,如国家公园和海洋公园,保持栖息地安全。
- "冷冻动物园"储存冷冻的细胞、卵和精子,而种子库(seed banks)为未来储存种子。
对于稀有的哺乳动物,辅助生殖能提升数目:体外受精(in vitro fertilisation,IVF)、胚胎移植(embryo transfer),以及代孕(surrogacy,另一个雌性携带幼崽)。
保护主义者也控制入侵物种(invasive species),它们从别处被带入并胜过本地物种。
两个组织在全世界帮助:IUCN,它列出每个物种受威胁的程度;以及 CITES,它控制濒危动物和植物的国际贸易。
探索
Conservation action lab
Follow how conservation moves from threat to protected population.
词汇表
训练
| 英文 | 中文 | 拼音 |
|---|---|---|
| extinct | 灭绝 | miè jué |
| climate change | 气候变化 | qì hòu biàn huà |
| zoo | 动物园 | dòng wù yuán |
| botanic garden | 植物园 | zhí wù yuán |
| endangered species | 濒危物种 | bīn wēi wù zhǒng |
| conservation | 保护 | bǎo hù |
| seed bank | 种子库 | zhǒng zi kù |
| in vitro fertilisation | 体外受精 | tǐ wài shòu jīng |
| embryo transfer | 胚胎移植 | pēi tāi yí zhí |
| surrogacy | 代孕 | dài yùn |
| invasive species | 入侵物种 | rù qīn wù zhǒng |
18.3
考试技巧
- 学习分类层级(域 → 界 → … → 物种)和三个域;一个物种互相交配以给出可育的后代。
- 用辛普森指数测量生物多样性(一个更高的值 = 更多样)并解释为什么高生物多样性有助于稳定性。
- 给出就地对迁地保护方法,各带一个优点。
本主题的互动课程
逐步学习,并即时检测练习。