第三章 个体系统的结构和过程 生物个体的外貌和结构——生态学中的粗粒化、规律性总结 个体系统物质与能量的输入和输出 生物体内物质与能量的运输、分配和存储 生长、发育

美 ——有机体的表型 “美无处不在。对于我们的眼睛，不是缺少美，而是缺少发现” (罗丹) 一颗美的心灵 美的感受

美的词汇 美：beauty 美的: esthetical 美的哲学: aesthetics 美学的: aesthetic 美学家: esthetician

美的层次 作为表象的可以感知到的形式美——美丽的形态、颜色、声音……，蝴蝶、鸟、花、人…… ：形态与多样性 深层：抽象，数理 核心：真与美——世界的本源

生物美 生物体有最表层的美，也有最深刻的美！ 带着美的观点在生物世界做一番翱游，你会发现生物界蕴涵着多层次、多方位的美。 视觉 听觉 行为

粗粒化的含义 Global Transect Distribution of IGBP

粗粒化

粗粒化

细粒化

有机体-研究最多的层次 个体的概念(涉及生物学基本学科) 外貌和结构 体型大小差别的规则 生态学注重粗粒化外貌 “有机体”一词更恰当 动物——体长1.3倍数, 重量2的倍数 原核细胞与真核细胞——差一个数量级 植物如何? 生态学注重粗粒化外貌

分形 Fractal的生物学意义 自相似 并行 占据空间 尽可能多 不能全满 (同构系统的特征)

单体生物与构件生物 单体生物——获得非匀质资源， 构件生物——获得匀质资源，并且不怕一些部分受损伤（构件替换） 结构为功能服务 移动灵活 亚个体组合而成 多级构件之间自相似 亚种群 结构为功能服务

骨骼化 生命史二次大规模骨骼化 动植物同时发生 骨骼化的意义：外部屏障与内部支撑 增大体积 建成空间结构 运动 获得资源

生物能量物质代谢 动物界 植物界 真菌界 原生生物界 原核生物界 作用或用途 代表生物 类别 特征 五界系统 吸收氧气，放出二氧化碳；有的是高蛋白食物的主要来源 各种动物 海绵动物、腔肠动物、环节动物、软体动物、节肢动物脊索动物等 真核、多细胞，异养，无细胞壁，大多数组织和器官发达，能运动 动物界 吸收二氧化碳，放出氧气；与人类衣食住行联系密切 各种植物 苔藓、蕨类、裸子植物、被子植物等 真核，多细胞，具根茎叶和繁殖器官的分化，光合自养 植物界 降解有机物，致病，作物病害，制药，食品等。 青霉、木耳、猴头菇 霉菌、子囊菌、担子菌 为真核细胞，但无叶绿素，不能光合作用，行腐食营养 真菌界 有的行光合作用，是海洋或湖泊中的原初生产者，有的是古代石油来源等 草履虫、小球藻 原生动物、真核藻类、粘菌 为真核细胞，单细胞或多细胞群体，大部分生活在水中 原生生物界 有机物的降解；自养或异养；工业发酵，造成水体污染，致病，提供单细胞蛋白及生物工程材料等 大肠杆菌、螺旋藻 古细菌、细菌、蓝细菌等 无明显的细胞核，没有膜包被的细胞器，或者是一些微小的单细胞生物 原核生物界 作用或用途 代表生物 类别 特征 五界系统

植物能量物质平衡与策略 收支平衡与代谢 植物代谢策略 C：易得资源，植物体广泛运用，从能源到结构 N：限制资源，耗能，因而节约使用 矿质元素：组织含量约10%，大部分生境无限制 有毒有害物质：吸收存留，或可降解 植物代谢策略 扩展型 (群体扩大) 投入型 (群体扩大) 保守收支型 (个体扩大) 积累型 (个体扩大)

植物水平衡与策略 土壤-植物-大气连续体 收支平衡 植物适应策略 绝大部分用于运输和降温 主动吸收与被动吸收 抑制或泌溢 干旱：开源节流 湿涝：向根系供氧 共同点——降低代谢强度

动物能量物质平衡 收支平衡与代谢 C：限制资源，动物体主要用来做能源， N：限制资源，但不能贮存 矿质元素：限制资源，舔盐 结构兼用Ca N：限制资源，但不能贮存 矿质元素：限制资源，舔盐 有毒有害物质：吸收存留，非水溶物质积累

动物代谢平衡与策略 取食频率 高质量食物——频率低 例子：狮子 低质量食物——频率高 例子：大熊猫 动物代谢策略 广食 寡食 单食 贮存

水盐平衡和氮的排出 排泄 代谢废物排出体外的过程称为排泄，它是一个需要消耗能量的过程。 哺乳动物的排泄途径包括呼吸排出CO2、出汗和由肾脏排出尿液等。 通过肾脏以尿液的形式排出的代谢废物即主要是含氮废物的排泄。

动物代谢平衡 各种类群的哺乳动物一生的总心跳数十分接近。 大型动物心跳慢因而寿命长，如象和人 小型动物心跳快因而寿命短，如鼠 遭受损伤难以彻底恢复

生物体中的信息流 通讯领域用术语 接收信息 植物感应 动物感觉 体内传递 激素 神经 发出信息

生长 （范式10） S型曲线(共同的规律,见种群) 绝对生长速率和相对生长速率

相关生长与异速生长 植物 动物 人的异速生长，丢勒图画 生长

生长 植物的相关生长和异速生长(allometry) 动物的相关生长和异速生长(allometry)

花的形态 表面上看，动植物方式差异很大 用新眼光看，无本质差异 关键是找到最基本的单位——生长元

发育 分化和特化 植物保持分生组织 动物干细胞 变态 动物体变态明显 植物生殖器官如果看作个体，也变态 衰老 死亡

果实的发育与由来 萼片 花柱 柱头 花丝 花药 花冠 子房 胚珠 花萼 花托 花柄

人类的结构和生理特征 具有脊椎动物某些原始的形态特征 躯体结构保留着树栖方式的适应特征 体毛退化，直立，躯体结构改变 独特的性行为和性生理 可以推测是从树基部演化而来 躯体结构保留着树栖方式的适应特征 体毛退化，直立，躯体结构改变 独特的性行为和性生理 社会的粘合剂，横向关系的加强 幼态持续

幼态持续 猿类的幼体与人类更相象 人类发育迟缓，骨骼钙化晚 人类性成熟晚，幼年期长，寿命也长 优越性：学习 幼儿期+儿童期+青年期占个体寿命的1/4到1/3 优越性：学习

人类的生物学进化 躯体的改变——肢骨、趾（指）骨与跗骨、骨盆、腿、颅骨、臼齿、S形的脊椎 躯体进化改变带给人类的利与弊 脑量的增长 利——头部感官前移集中于面部；声带的发展；性信号从气味转为视觉；适应优势：脑、手、语言、行为、情感及社会组织 弊——脊椎承重过大、下肢因承重过大、内脏下垂、骨盆下部开口变小人头大易难产、牙齿排列过于紧密 脑量的增长 人体美的进化

心智 什么是意识? 意识为什么出现?功能？ 脑扩大化——主要的新动物群的起源，通常都伴随着脑相对大小的一次飞跃 古老哺乳类>爬行:4~5倍; 灵长类>哺乳:2倍 猿>灵长类平均2倍 人>猿平均3倍 脑的整个结构也发生了变化——额叶，顶叶，颞叶和枕叶

进化系列中智能的增强 镜子试验 设计巧妙的欺骗行为 死亡意识 内省意识世界 思维能力、逻辑推理

语言起源的原因 口语的连续性——人有50种音素，猿约12种 人类平均具有10万个单词的词汇量 语言出现的两种观点： 是脑量增加的结果 是脑量增加的原因 智人脑量与语言之间肯定有关：孰因孰果？

生物体的行为 行为有趣，但不易分类 本能行为 趋性和向性 复杂的本能行为 学习行为 简单的学习行为 复杂的学习行为

后天性的习得行为 洞察学习

行为美 同类个体间——友谊与合作 雌雄关系——共同生活时间 亲子关系——育幼时间 社会关系 人类的行为

“艺术美” 鸟类布置新房的行为 求偶过程中的仪式化活动 游戏与快感和美

人类是一个多态复合种 智人（Homo sapiens)是同一个生物学种，遍布全球各大陆——分布最广的大型动物 种内分异十分明显，难以区分 早期根据形态特征划分种族：肤色、毛发颜色和形状、鼻形状、眼形态特征及眼色 50年代以后多用血型特征来区分种族 3种族, 4种族, 5种族

主要人种类型 最原始的人种群体 黑人——与原始人相加约占16％ 黄种人——约占41％，差异最小 白人——约占43％，差异最大 这个问题确实很难回答，一个原因在于，“人种”从未严格定义过，把某人划入某个人种所依据的习惯上的标准，在世界不同的地方是不同的。例如某人在美国被划入“黑人”，在巴西则可能被认为是“白人”，在南非则可能被归入“有色人种”（既非“黑人”又非“白人”）。 人种不能因为遗传上非常小的差异程度被定义为不同的。不过，我们可以利用遗传资讯，划分出不同的人群，这具有重要的医学意义 人种区分的意义何在？

人类的种族 3种族，4种族 美洲人（美洲印第安人） 欧洲人 亚洲人 非洲人

人类的种族 5种族 白种人（高加索人） 黄种人（蒙古人） 黑种人（埃塞俄比亚人） 红种人（美洲印第安人） 棕种人（马来人）

最原始的人种群体 混合人群，特征分化不明显 澳洲土著 巴布亚新几内亚人 美拉尼西亚人 所罗门群岛 菲律宾 太平洋诸岛屿

黑人 主要体质特征——肤色黝黑,卷缩发，鼻宽、鼻根低或平，鼻突出度小,凸唇、口宽度大,唇厚；鼻指数大,鼻尖点指数小或中等，鼻根高宽指数小或中等，显著的齿槽突颌。 班图黑人 苏丹黑人 埃塞俄比亚混合人种 俾格米人——浅黄，矮小 科伊桑人——肥臀 美洲黑人

白人 主要体质特征——柔软的直发或浓发，发达的体毛和胡须，褐、灰或蓝色的眼睛，高鼻梁，唇不向前突，口宽度小，唇薄；肤色差别大，欧洲的肤色很浅,而北非埃塞俄比亚人种,近东阿拉伯人种和南亚北印度人种肤色相当深 原始人群 罗马人——意、法、瓦隆人、西和葡等 斯拉夫人——俄、乌、波、捷、塞等 日尔曼人——德、奥、荷、佛拉芒、 英、北欧等 阿伊努人

罗马人

日尔曼人

黄种人 美洲印第安人——面部不象亚洲蒙古人种扁，鼻子突出度也稍大 主要体质特征——肤色在所有人种中居中，头发直而硬，体毛和胡须少，鼻宽度中等，鼻梁较低,脸平扁，唇厚适中,眼睑多有内眦褶;眼眶较高，面骨平扁，颧骨突出。上门齿舌面的铲形结构也是黄种人的显著特征之一。 爱斯基摩人 蒙古人——几个亚类 中国人 美洲印第安人——面部不象亚洲蒙古人种扁，鼻子突出度也稍大

美——生命的终极目标 冗余 多样化 “目的性” 纵向进化系列中美的趋势 横向进化系列中美的趋势

感受美，享受生命！ 冗余与否与物质基础有关，在物质达到基本条件后，与个人心理有关 幸福与幸福感 一位哲人曾经说过：“能够欣赏大自然一草一木的人，是真正的艺术家”