义务教育教科书·科学九年级下册.pdf

第四单元生命的进化与本质273325目录漫长的生命历程1.1自然选择1.2生命的进化历程1.3寻找生物进化的证据1.4从猿到人有多远生物的遗传与变异2.1遗传与变异2.2遗传与变异的本质2.3优生优育生命的基本特征3.1开放与高度有序的系统3.2能自我复制和不断进化的系统3.3能适应环境和自我调控的系统3710174447401第五单元人与自然第六单元科学技术与人类自然人类的母亲4.1材料与能源4.2生物多样性人与自然5.1人口问题的现状与控制5.2水循环、水污染及治理5.3土地资源的退化与保护5.4大气污染和温室效应5.5生态平衡的破坏与保护科学改变生活6.1青霉素及其他抗生素6.2伟大的粮食工程6.3开拓新空间6.4现代通信技术6.5新材料与新能源科学技术与社会7.1核电站与核武器7.2基因工程与基因安全7.3交通与环境7.4反思塑料科学技术与可持续发展汉英词汇对照262557074818896115121126107111134139143145151153什么是生命？一只小猫死去后没有了生命，还算是生物吗？既然生命活动的现象都能被物理、化学规律解释，人类将来会不会制造出有生命的机器？让我们一起来寻找这些问题的答案吧！第四单元漫 长 的 生 命 历 程生物是如何产生的？最原始的生命体是什么样的？生物是怎样进化的？人类是怎样起源和进化的？1.1自然选择1.2生命的进化历程1.3寻找生物进化的证据1.4从猿到人有多远31漫长的生命历程1.1 自然选择中国古代有盘古开天辟地、女娲造人的神话。在西方，基督教认为上帝创造了地球上的所有生物。现代科学认为，生命并不是由女娲或上帝创造的，而是经过长期、缓慢、连续的进化过程产生的。鸟喙之谜想一想自然界中有各种各样的鸟，它们的喙形各不相同。老鹰的喙呈钩状，丹顶鹤的喙又长又细，鸭子的喙扁扁的，前端还有嘴甲。那么，为什么不同种类的鸟有不同形状的喙？不同形状的喙又会对它们的生活产生什么影响呢？活动1835 年，达尔文乘坐“贝格尔”号抵达位于南美大陆西部的加拉帕戈斯群岛。在不同的小岛上，达尔文都发现了一种体形娇小、羽毛暗淡的鸟类地雀。表面看来，这些地雀与南美大陆上的地雀没有什么差别，但仔细一研究，差别就大了，其中最显著的就是喙的形态和大小。图 1.1加拉帕戈斯群岛地雀的喙形与食物以浆果为食以种子为食以仙人掌为食以昆虫为食14321漫长的生命历程4表 1.1地雀喙形与其生活习性的关系种类喙的形态食物生活习性1较大浆果树栖2尖细锐利，像针一样昆虫树栖3坚硬并略呈钩状仙人掌地栖4喙的下部很深，宽阔坚硬种子地栖分析与思考1.鸟喙的形态与鸟的食性有什么关系？2.加拉帕戈斯群岛上鸟喙形态变化的原因是什么？达尔文发现，分布于加拉帕戈斯群岛上的地雀，都是由来自于南美大陆的一种以昆虫为食的地雀逐渐演变而来的。原来地雀的后代逐渐分布到不同的岛屿上，可能会出现各种不同的变异。鸟喙的形态适应于不同的生存环境和食物种类，形成了不同的类型。以昆虫为食的地雀，鸟喙仍然保持着原来的形态，尖细锐利，像针一样；以种子为食的地雀，喙宽阔而坚硬；以果实为食的地雀，喙呈凿状；以仙人掌为食的地雀，喙坚硬并略呈钩状。鸟喙的不同形态是对环境的一种适应，它能帮助地雀更好地生存和繁衍后代。自然选择学说想一想长颈鹿以树叶为食，生活在非洲的稀树草原地带，是现存身材最高的陆生动物。稀树草原的树木多为伞型，树叶集中在上层，而长颈鹿具有较长的颈和四肢，能够吃到高处的树叶。但是，古代的长颈鹿是一种类似羚羊的动物，脖子并不像现在这么长。你知道现代的长颈鹿为什么会有这么长的颈吗？51漫长的生命历程图 1.2古代长颈鹿的骨骼化石图 1.3现代长颈鹿活动模拟自然选择1.准备一个装有豆粒的瓷盘，塑料杯，晾衣夹，汤匙，镊子，解剖针。2.请四位同学分别用晾衣夹、汤匙、镊子和解剖针为“取食”工具，扮演四种不同的地雀。3.在 1 min 内，每只“地雀”从盘中“啄”出 20 颗豆粒，放入塑料杯。“啄食”足量的“地雀”存活，并选两位同学作为自己的“后代”，参加下一回合活动；“啄食”不足的“地雀”则被淘汰。4.第二回合的“啄食”活动时间为 45 s，第三回合为 30 s，第四回合为15 s。每次活动后分别统计各种“地雀”的数量及其“繁殖后代”的状况。分析与思考1.活动中哪种“地雀”的存活量和产生的“后代”最多？2.如果将豆粒换成毛线头，结果是否相同？为什么？3.活动中影响“地雀”生存和“繁殖”的因素有哪些？在自然界中，还有哪些因素可能产生影响？在关于生物进化的研究中，长颈鹿长颈的形成原因曾经是人们争论的焦点。达尔文认为：长颈鹿的祖先有的颈部长一些，有的颈部短一些。颈长的个体能够吃到充足的树叶，因而发育良好并能产生后代，而颈短的个体因得不到充足的食物而被淘汰。在那些颈部较长的长颈鹿的后代中，也有颈更长的和颈稍短的，只有那些颈部更长的个体，才有机会获得充足的食物而传宗接代。这样经过一代代优胜劣汰的“选择”，形成长颈鹿现在的形态。1漫长的生命历程6关于生物进化的原因，人们进行着长期的探索，提出了各种解释，其中被人们普遍接受的是达尔文的自然选择（natural selection）学说。自然选择学说主要包括过度繁殖、生存斗争、遗传与变异、适者生存四部分内容。在适宜的条件下，生物的繁殖能力一般都很强，在不太长的时间内就能产生大量的后代。但是，地球上生物的生存资源是有限的，生物在争夺有限的生存资源时总会发生争斗。争斗的结果必然是一部分个体被淘汰。自然界中普遍存在着变异的现象。如果一个生物个体出现了有利于生存的变异，那么它就容易活下来，并能够把有利的变异遗传下去，而出现不利变异的个体则容易被淘汰。这种在生存斗争中适者生存，不适者被淘汰的过程称为自然选择。达尔文认为，自然选择是一个长期、缓慢、连续的过程。阅读材料进化论的奠基人达尔文达尔文（Charles Robert Darwin，18091882）英国博物学家，进化论的奠基人。1809 年 2 月 12 日，达尔文出生于一个英国医生家庭。1825 年至图 1.4达尔文1828 年在爱丁堡大学学医，后进入剑桥大学学习神学。1831 年从剑桥大学毕业后，以博物学家的身份搭乘海军舰艇贝格尔号进行历时5 年（18311836）的环球探险航行，观察和搜集了动物、植物和地质等方面的大量材料，经过归纳整理和综合分析，形成了生物进化的观点。在 1859 年出版的物种起源一书中，达尔文提出了以自然选择为基础的进化学说。该书的出版震动了当时的学术界，成为生物学研究的一个重要转折点。自然选择学说对神创论、目的论和物种不变论等理论提出了根本性的挑战，使当时生物学各领域已经形成的观念发生了重大的改变。71漫长的生命历程1.2 生命的进化历程地球上的原始生命是怎样产生的？地球上丰富多彩的生物界是如何形成的？根据众多科学家长期深入的综合研究，人们对生命的起源和进化已有了一定的了解。生命的起源想一想你听说过盘古开天地与西方的上帝创世传说吗？这些传说都认为宇宙万物和生命是由独一无二的神创造的，你赞同这种观点吗？那么生命最初是从哪里来的？读图读图 1.5 和图 1.6，思考下列问题。图 1.5原始地球电极放电火花甲烷、氢气、氨煮沸的水氨基酸混合物冷凝器图 1.6米勒探究生命起源的实验1漫长的生命历程81.原始地球的环境有什么特点？2.米勒选择水、甲烷、氨气和少量的氢气作为混合气体进行实验的原因是什么？3.不断产生的电火花代表着原始地球的哪种自然现象？1953 年，美国学者米勒为探究生命起源，模拟原始地球环境做了一个实验。他将水、甲烷、氨和少量氢气混合，灌入一个密闭的实验装置中，加热混合物，使之不断沸腾，产生气体。气体经过一个装有两个电极、不断产生电火花的小室后，再被冷却成液体回到原处。经过一个星期后，米勒发现混合物中出现了几种氨基酸和一些其他有机物。早期的地球雷鸣电闪，火山活动频繁，大气层中布满了水蒸气、甲烷、氨气以及较低含量的氢等物质。米勒的实验证明了原始环境条件下这些非生命物质能够合成构成生命体的有机小分子物质。这表明生命起源于非生命物质。生命的演化想一想荀子在劝学中说：“物类之起，必有所始。”自然界中形形色色的物种都是由原始生命演化而来的。那么，这个过程是如何进行的呢？读图读图 1.7，思考并回答下列问题：1.随着时间的推移，地球上生物的种类、结构有何变化？2.你能总结出生物进化过程的特点吗？91漫长的生命历程65流星撞击地球表面2百万年前山脉形成第四纪海豹人类灵长类猛犸象马有袋动物草类大型食肉动物鲸蝙蝠蝴蝶无齿不会飞的鸟类章鱼第三纪开花植物蜜蜂木兰霸王龙鸟类海洋爬行动物橡树现代植物翼手龙三犄龙白垩纪菊石海龟最早的鳄鱼蜥脚恐龙始祖鸟剑龙箭石龟菊石裸子植物早期翼手龙虚幻龙鱼龙现代鱼类侏罗纪古陆桥分离144213三叠纪248海胆硬骨鱼银杏早期恐龙类哺乳爬行动物二叠纪286海百合头足动物扁体鱼类巨麻黄树巨大蕨类植物异齿龙蜉蝣爬行动物针叶树巨蜻蜓蜘蛛珊瑚腕足动物早期鲨鱼简单陆生动物两栖动物石炭纪泥盆纪山脉形成头足动物扇鳍动物志留纪360408438100090080019002000简单植物甲壳鱼腕足动物笔石动物三叶虫山脉形成奥陶纪无颌鱼前寒武蠕虫三叶虫山脉形成寒武纪软体动物海绵动物水母海笔纪海藻原生动物5051100210018002900280037002400340035002300150014001300真核细胞第一个多细胞生命600570海洋陆地动植物的大量灭绝图 1.7生命的进化历程3800真核单细胞生物原始生命经过历代科学家的不懈努力，人们已经知道地球表面分布着 200 多万种生物。由原始生命的产生到形成如今丰富多彩的生物界，大致上经历了从简单到复杂，从低等到高等，从水生到陆生的漫长进化历程。阅读材料生命起源之谜关于地球上生命起源的问题，目前还存在不同的观点。除了生命起源于非生命物质这一主要观点外，还有一些科学家认为地球生命来源于外太空。他们在研究宇宙空间物质时，发现了一些新的证据，例如：1969 年，人们发现坠落在澳大利亚启逊镇的陨石中含有氨基酸；2004 年 6 月，德美研究人员在彗星尘埃中也发现了在生命形成过程中起重要作用的辅酶；1漫长的生命历程102011 年美国科学家的一项最新的陨石分析研究显示，部分构成脱氧核糖核酸（DNA）所需的物质可能是由陨石带至地球的，这一证据的出现使有些科学家认为地球上的生命或许来自其他星球，随着彗星或小行星一类的太空岩石来到地球。1.3 寻找生物进化的证据地球上生物进化的历程是错综复杂的。现存的生物是古代生物长期演化的结果。尽管绝大多数古代生物已不复存在，但是，仍然有证据能够证明这一进化历程。生物化石的证据想一想我国宋朝的沈括在梦溪笔谈中谈到，他在太行山和其他地方的山崖上看到了水生生物的化石。根据这些化石，沈括认为太行山曾经是海滨。那么，什么是化石？沈括的看法对吗？读图读图 1.8、图 1.9 和表 1.2，就“分析与思考”中的问题进行讨论。图 1.8不同生物的化石111漫长的生命历程尺骨肱骨桡骨指骨掌骨愈合的躯干脊骨增强飞行稳定性趾骨胫骨尾综骨盆骨股骨重量很轻的颅骨眼眶锁骨肋骨胸骨龙骨重量很轻的角质喙修长灵活的脖子便于整理羽毛和觅食现代鸟的骨骼骨始祖鸟化石图 1.9始祖鸟与现代鸟表 1.2地质年代与生物进化历史宙代纪距今大约年代（百万年）主要生物演化人类现代植物哺乳动物被子植物爬行动物裸子植物显生宙新生代第四纪第三纪中生代白垩纪冥古宙侏罗纪三叠纪古生代二叠纪两栖动物蕨类鱼无脊椎动物古老的菌藻石炭纪泥盆纪志留纪奥陶纪寒武纪元古宙元古代震旦纪太古宙太古代现代24 000652505708002 5001漫长的生命历程12分析与思考1.观察始祖鸟的化石，回答：（1）始祖鸟的哪些特征与现代鸟类相似？（2）始祖鸟的哪些特征与现代鸟类不同？这些特征与哪类生物相似？2.分析表 1.2，思考以下问题：（1）最古老的岩层中有没有化石？（2）从大约多少年前的岩层中开始能够发现生物化石？（3）将较早形成的岩层与较晚形成的岩层中的生物