CHAPTER 4 遺 傳 第 1 節 染 色 體 與 細 胞 分 裂 1. 細 胞 的 遺 傳 物 質 含 於 染 色 體 中 不 進 行 分 裂 的 細 胞, 染 色 體 以 鬆 散 狀 態 分 布 其 中, 稱 為 染 色 質 相 同 物 種 的 體 細 胞, 其 染 色 體 數 目 相 同 2. 細 胞 中 成 對 的 染 色 體 稱 為 同 源 染 色 體, 在 減 數 分 裂 時 會 排 列 在 一 起, 稱 為 聯 會 3. 染 色 體 是 由 DNA 和 蛋 白 質 組 成,DNA 圍 繞 著 蛋 白 質, 規 律 地 纏 繞 摺 疊 成 染 色 質 4. 細 胞 由 新 生 成 長 到 再 分 裂 的 過 程 稱 為 細 胞 週 期 週 期 中 可 觀 察 到 染 色 體 動 態 變 化 的 時 期 稱 為 分 裂 期, 其 餘 部 分 稱 為 間 期 5. 有 絲 分 裂 是 體 細 胞 增 殖 時 進 行 ; 減 數 分 裂 是 產 生 生 殖 細 胞 時 進 行 有 絲 分 裂 後 產 生 的 2 個 子 細 胞, 其 染 色 體 數 目 和 母 細 胞 完 全 相 同 減 數 分 裂 後, 產 生 的 4 個 子 細 胞 染 色 體 數 目 比 母 細 胞 減 少 一 半 第 2 節 性 狀 的 遺 傳 1. 孟 德 爾 分 離 律 : 形 成 配 子 時, 細 胞 中 成 對 的 因 子 會 互 相 分 離, 每 個 配 子 只 獲 得 其 中 的 一 個 因 子 2. 孟 德 爾 獨 立 分 配 律 : 形 成 配 子 時, 一 對 因 子 的 分 離, 對 另 一 對 因 子 的 分 離 沒 有 影 響 ; 不 成 對 的 因 子, 則 會 互 相 組 合 至 同 一 配 子 中 3. 中 間 型 遺 傳 : 有 些 遺 傳 性 狀 的 一 對 等 位 基 因, 沒 有 顯 性 隱 性 之 分, 當 兩 個 不 同 的 等 位 基 因 組 合 時, 會 各 自 表 現 出 一 部 分 基 因 特 性, 稱 為 不 完 全 顯 性 遺 傳 4. 多 基 因 遺 傳 : 有 些 遺 傳 性 狀 的 表 現 型 有 很 多 種, 且 是 以 連 續 性 的 差 異 呈 現, 常 呈 鐘 型 分 布 曲 線 ; 每 對 等 位 基 因 對 性 狀 的 影 響 力 大 致 相 等, 且 有 累 加 作 用 5. 人 類 的 ABO 血 型 遺 傳 是 由 三 個 等 位 基 因 I A I B 及 i 所 控 制 6. 若 基 因 位 於 性 染 色 體 上, 此 基 因 雖 和 性 別 的 決 定 無 關, 但 其 遺 傳 方 式 會 和 性 別 發 生 關 聯, 稱 為 性 聯 遺 傳, 如 : 色 盲 及 血 友 病 遺 傳 第 3 節 遺 傳 物 質 1. DNA 雙 股 螺 旋 像 一 螺 旋 狀 的 梯 子, 去 氧 核 糖 與 磷 酸 構 成 梯 柱, 含 氮 鹼 基 對 構 成 梯 級 2. DNA 的 含 氮 鹼 基 有 A T C G, 五 碳 醣 為 去 氧 核 糖 3. DNA 複 製 時, 親 代 的 DNA 分 子 雙 股 先 鬆 開 並 解 鏈, 每 一 舊 股 當 作 模 版 合 成 一 新 股
4. 遺 傳 密 碼 在 生 物 界 中 幾 乎 是 共 通 的 語 言, 故 當 基 因 由 一 物 種 被 轉 移 至 另 一 物 種 後, 仍 能 正 確 地 轉 錄 及 轉 譯 5. 轉 譯 是 將 mrna 攜 帶 的 基 因 訊 息, 經 由 trna 與 核 糖 體 之 作 用 轉 換 為 胺 基 酸 的 序 列, 以 合 成 特 定 的 蛋 白 質 第 4 節 基 因 轉 殖 技 術 及 其 應 用 1. 生 物 學 家 將 來 自 不 同 生 物 的 DNA 互 相 接 合, 接 合 後 的 DNA 稱 為 重 組 DNA 2. 將 外 源 基 因 送 入 動 物 的 受 精 卵 或 早 期 胚 胎 細 胞, 將 來 發 育 出 來 的 個 體 可 表 現 出 外 源 基 因 的 特 性, 此 種 具 有 外 源 基 因 的 動 物 為 基 因 轉 殖 的 動 物 3. 基 因 轉 殖 成 功 的 生 物 稱 為 基 改 生 物 基 改 生 物 常 可 生 產 具 有 醫 療 價 值 的 產 品, 例 如 : 轉 殖 山 羊 的 乳 汁 中 含 有 人 類 的 凝 血 因 子 或 血 纖 維 酶 等
CHAPTER5 演 化 與 生 物 多 樣 性 第 1 節 生 物 的 演 化 1. 演 化 是 指 生 物 的 固 有 特 徵 隨 時 間 發 生 改 變 以 現 代 分 子 生 物 學 角 度 來 看, 可 以 明 確 地 將 演 化 定 義 為 : 生 物 族 群 的 遺 傳 基 因 隨 時 間 發 生 改 變 2. 演 化 能 夠 解 釋 生 物 的 起 源, 以 及 生 物 多 樣 性 的 產 生 過 程, 使 我 們 了 解 生 物 與 環 境 之 間 密 不 可 分 的 關 聯 性, 並 得 以 一 窺 生 命 發 展 的 歷 史 3. 拉 馬 克 提 出 用 進 廢 退 論, 認 為 生 物 在 適 應 的 過 程 中, 經 常 使 用 的 器 官 漸 趨 發 達, 不 用 的 器 官 則 逐 漸 退 化, 這 些 後 天 獲 得 的 特 徵 是 可 遺 傳 的 4. 達 爾 文 提 出 天 擇 理 論, 認 為 具 有 較 能 適 應 環 境 的 性 狀 之 生 物 體 才 能 留 存 下 來, 於 1859 年 出 版 演 化 論 巨 著 物 種 源 始 5. 物 種 源 始 中 所 闡 述 的 要 點 包 括 : 演 化 共 同 祖 先 物 種 增 加 漸 變 天 擇 等 6. 達 爾 文 認 為 所 有 生 物 都 起 源 於 單 一 原 始 生 物, 經 歷 了 一 代 代 的 修 飾 並 累 積 這 些 改 變, 然 後 演 變 成 今 日 之 繁 眾 達 爾 文 的 演 化 觀 點, 同 時 解 釋 了 生 物 的 共 通 性 及 多 樣 性 7. 對 環 境 有 較 佳 適 應 力 之 個 體, 將 比 適 應 不 良 者 留 下 更 多 的 子 代 如 此 經 過 許 多 世 代 後, 適 應 良 好 的 個 體 在 族 群 中 所 占 比 例 逐 漸 增 加, 此 即 天 擇 第 2 節 生 命 樹 1. 物 種 是 指 一 群 族 群 中 的 成 員, 在 自 然 狀 況 下 能 夠 相 互 交 配, 並 且 產 下 存 活 可 孕 的 子 代 2. 族 群 必 須 保 存 利 於 生 存 的 基 因, 避 免 因 交 配 而 被 外 來 基 因 干 擾 混 雜, 故 透 過 生 殖 屏 障 來 與 其 他 族 群 做 區 隔, 確 保 族 群 獨 特 性, 延 續 族 群 生 命 3. 雖 然 大 多 數 情 況, 我 們 主 要 還 是 仰 賴 外 觀 特 徵 來 做 物 種 間 的 區 分, 但 物 種 概 念 並 不 是 僵 硬 的 統 一 標 準, 應 視 不 同 情 況 找 出 最 適 切 的 定 義 4. 生 物 學 家 依 據 生 物 的 形 態 構 造 生 理 遺 傳 和 生 態 等 的 特 徵 及 演 化 史 等 做 系 統 化 標 準 化 及 國 際 化 的 命 名 及 分 類 5. 目 前 最 常 用 的 分 類 方 式 是 美 國 學 者 懷 塔 克 於 1969 年 依 據 生 物 細 胞 的 構 造 營 養 方 式 及 生 活 史 等, 提 出 的 五 界 分 類 系 統 : 原 核 生 物 界 原 生 生 物 界 真 菌 界 植 物 界 及 動 物 界 6. 地 球 上 的 生 命, 由 最 初 簡 單 的 單 細 胞 生 物, 歷 經 了 長 久 時 間 的 演 變, 逐 漸 發 展 出 各 式 各 樣 豐 富 的 生 命 形 式 透 過 化 石 生 物 地 理 學 胚 胎 學 解 剖 學 分 子 生 物 學 等
的 證 據, 可 證 實 生 物 演 化 的 事 實 7. 化 石 是 保 留 在 沉 積 岩 中 古 代 生 物 的 遺 跡 或 堅 硬 的 遺 骸 部 分, 可 用 來 推 測 生 物 生 存 的 年 代, 窺 探 其 演 化 的 歷 史 8. 生 物 地 理 學 旨 在 探 討 生 物 於 地 理 位 置 上 的 分 布, 可 了 解 生 物 的 起 源 處 及 演 化 拓 展 過 程, 生 物 地 理 學 亦 可 做 為 地 質 學 板 塊 構 造 理 論, 大 陸 漂 移 的 證 據 9. 演 化 的 過 程 是 一 種 保 留 性 的 過 程, 因 此 由 比 較 胚 胎 發 育 各 階 段 的 相 似 程 度, 可 用 來 判 斷 動 物 之 間 的 演 化 過 程 及 親 緣 關 係 10. 同 源 器 官 記 錄 著 演 化 的 訊 息, 擁 有 同 源 器 官 的 生 物 代 表 著 源 自 於 某 一 共 同 祖 先 11. 親 緣 關 係 愈 相 近 的 物 種, 其 DNA 的 鹼 基 序 列 及 蛋 白 質 分 子 的 胺 基 酸 序 列 也 愈 相 近 12. 傳 統 的 分 類 方 法 是 搜 集 生 物 的 各 種 特 徵, 將 特 徵 相 似 的 生 物 加 以 分 類, 而 藉 由 親 緣 關 係 來 確 立 的 演 化 樹 則 較 為 客 觀 新 的 分 子 證 據 顯 示 鱷 魚 和 鳥 類 的 親 緣 關 係 最 接 近, 而 非 蛇 和 蜥 蜴 13. 病 毒 不 具 有 完 整 的 細 胞 構 造, 無 法 表 現 生 命 現 象, 因 此 病 毒 是 介 於 生 物 與 非 生 物 之 間 的 有 機 體, 並 沒 有 被 納 入 生 物 分 類 系 統 中 討 論 第 3 節 生 物 多 樣 性 1. 地 球 上 存 在 著 各 式 各 樣 形 形 色 色 的 生 物, 這 種 現 象 稱 為 生 物 多 樣 性 廣 義 的 生 物 多 樣 性 可 分 為 基 因 多 樣 性 物 種 多 樣 性 及 生 態 系 多 樣 性 等 三 個 層 面 2. 物 種 多 樣 性 是 指 一 生 態 環 境 中 不 同 物 種 的 數 量 比 較 兩 個 地 區 物 種 多 樣 性 的 高 低, 生 態 學 家 常 以 物 種 豐 富 度 及 物 種 均 勻 度 來 判 斷 3. 基 因 多 樣 性 是 指 同 一 物 種 的 個 體 間 等 位 基 因 的 差 異 基 因 種 類 愈 多 樣 化, 個 體 間 的 差 異 性 高, 這 個 物 種 適 應 不 同 環 境 的 能 力 也 相 對 地 提 高 4. 生 態 系 多 樣 性 又 稱 為 棲 息 環 境 多 樣 性 生 態 系 多 樣 性 愈 高 的 地 區, 通 常 物 種 多 樣 性 也 高 5. 每 個 生 物 都 是 獨 一 無 二 且 各 自 具 有 特 定 的 生 態 棲 位, 生 物 多 樣 性 是 維 持 自 然 平 衡 的 重 要 關 鍵 生 物 多 樣 性 高, 生 態 系 受 干 擾 後 也 較 容 易 恢 復 平 衡 6. 人 類 的 食 衣 住 行 育 樂, 甚 至 醫 療 及 科 學 研 究, 可 以 說 全 都 是 直 接 或 間 接 仰 賴 其 他 生 物 7. 棲 地 的 破 壞 是 最 嚴 重 的 傷 害, 失 去 賴 以 維 生 的 棲 地, 大 部 分 物 種 將 隨 之 滅 絕, 連 帶 導 致 這 些 物 種 所 含 的 基 因 多 樣 性 也 消 失 殆 盡 8. 巨 額 人 口 加 上 生 態 概 念 缺 乏 容 易 產 生 資 源 過 度 利 用 的 問 題, 同 時, 大 規 模 的 人 類 活 動 也 造 成 許 多 汙 染 問 題
CHAPTER6 生 態 系 第 1 節 族 群 與 群 集 1. 族 群 密 度 的 大 小 受 出 生 死 亡 遷 出 和 遷 入 的 影 響 2. 族 群 的 存 活 曲 線, 在 物 種 保 育 資 源 利 用 及 管 理 上 都 非 常 重 要 3. 族 群 成 長 曲 線 可 分 為 潛 伏 期 快 速 成 長 期 減 速 期 和 平 衡 期 平 衡 期 的 族 群 個 體 數 因 生 物 潛 能 與 環 境 阻 力 而 形 成 動 態 的 平 衡, 此 時 期 的 個 體 數 可 達 最 大 負 荷 量 4. 不 同 族 群 之 間 可 能 發 生 掠 食 競 爭 和 共 生 等 生 物 間 的 交 互 作 用 5. 消 長 可 分 成 初 級 消 長 和 次 級 消 長 兩 種 初 級 消 長 是 指 從 原 本 無 生 物 的 環 境 漸 漸 出 現 生 物 並 且 變 化 的 情 形 次 級 消 長 是 指 一 地 區 原 來 有 生 物 而 逐 漸 改 變 的 情 形 第 2 節 生 態 系 1. 生 態 系 由 生 物 因 子 及 非 生 物 因 子 兩 部 分 所 組 成 2. 若 將 生 物 以 掠 食 者 與 被 食 者 的 關 係 單 向 依 序 排 列 即 成 食 物 鏈 由 多 條 食 物 鏈 可 形 成 一 個 較 複 雜 的 網 狀 食 性 關 係, 稱 為 食 物 網 3. 生 命 世 界 的 能 量, 會 隨 著 食 物 鏈 中 生 物 的 層 次 依 序 流 轉, 而 且 傳 遞 的 過 程 會 有 能 量 流 失 到 環 境 中, 只 有 少 部 分 能 量 會 傳 到 高 一 層 的 生 物 階 層 4. 生 物 體 主 要 由 碳 氫 氧 氮 磷 硫 鉀 和 鈣 等 元 素 所 組 成, 各 種 元 素 在 生 物 和 環 境 之 間 不 斷 地 循 環 5. 生 態 系 的 平 衡 一 旦 被 人 類 破 壞, 再 恢 復 的 時 間 可 能 長 達 數 十 年 即 使 平 衡 後, 重 新 建 立 的 生 態 系, 也 往 往 和 原 來 的 大 不 相 同 第 3 節 多 樣 的 生 態 系 1. 地 球 的 陸 域 生 態 系 依 緯 度 可 分 為 熱 帶 雨 林 溫 帶 落 葉 林 針 葉 林 沙 漠 溫 帶 草 原 及 凍 原 等 2. 臺 灣 的 陸 域 生 態 系 依 海 拔 高 度 區 分 如 表 列 : 海 拔 高 度 生 態 系 環 境 特 徵 植 物 動 物 3500 m 以 上 高 山 凍 原 年 均 溫 <10 植 物 : 玉 山 圓 柏 阿 里 山 龍 膽 南 湖 柳 風 化 強, 常 形 成 碎 石 坡 葉 菜 玉 山 薊
3000 m 以 上 2500m 3300 m 1800m 2500 m 1800 m 以 下 500 m 恆 春 半 島 蘭 嶼 綠 島 等 地 高 山 草 原 ~ 針 葉 林 ~ 強 風 吹 襲 的 海 邊 臨 海 雨 量 少 之 處 針 闊 葉 混 生 林 闊 葉 林 熱 帶 季 風 林 草 原 砂 丘 分 布 於 森 林 線 之 上 表 土 層 薄 年 均 溫 低 年 均 溫 低 霧 氣 瀰 漫, 又 稱 霧 林 溼 度 高 樹 冠 參 差 不 齊 氣 候 溫 暖 潮 溼 土 壤 肥 沃 蕈 類 多 樣 性 高 高 溫 多 雨 有 乾 雨 季 之 分 季 風 吹 襲 達 半 年 風 強 雨 量 少 降 雨 集 中 在 夏 秋 季 砂 地 保 水 力 差 有 機 質 少 風 強 雨 量 少 動 物 : 高 山 白 腹 鼠 華 南 鼬 鼠 酒 紅 朱 雀 金 翼 白 眉 植 物 : 玉 山 箭 竹 ( 迎 風 面 ) 高 山 芒 ( 背 風 面 ) 動 物 : 雪 山 草 蜥 3. 淡 水 水 域 由 於 水 的 流 速 不 同, 可 分 為 流 動 水 域 與 靜 止 水 域 生 態 系 流 動 水 域 河 流 靜 止 水 域 植 物 : 冷 杉 林 ( 較 高 海 拔 ) 雲 杉 鐵 杉 林 ( 較 低 海 拔 ) 動 物 : 栗 背 林 鴝 紅 頭 山 雀 臺 灣 山 椒 魚 臺 灣 長 鬃 山 羊 植 物 : 紅 檜 臺 灣 扁 柏 ( 針 葉 樹 ) 昆 欄 樹 槭 樹 楓 樹 ( 闊 葉 樹 ) 動 物 : 白 面 鼯 鼠 帝 雉 竹 雞 水 鹿 臺 灣 黑 熊 植 物 :500 m~1800 m: 樟 科 殼 斗 科 ( 樟 殼 林 ) 500 m 以 下 : 榕 屬 楠 木 屬 植 物 ( 榕 楠 林 ) 動 物 : 松 鼠 森 鼠 藍 腹 鷴 植 物 : 榕 屬 附 生 植 物 藤 本 植 物 普 遍 * 熱 帶 植 物 特 徵 : 幹 生 花 板 根 支 柱 根 纏 勒 現 象 動 物 : 椰 子 蟹 珠 光 鳳 蝶 蘭 嶼 角 鴞 植 物 : 芒 草 狗 尾 草 動 物 : 昆 蟲 蜥 蜴 小 雲 雀 牛 羊 植 物 : 馬 鞍 藤 濱 刺 麥 文 殊 蘭 瓊 麻 動 物 : 蟻 獅 螞 蟻 特 性 水 流 急 ; 食 物 來 自 兩 岸 的 枯 枝 落 葉 ; 上 中 下 游 的 環 境 理 化 因 子 不 同, 故 生 物 種 類 亦 不 同 湖 泊 水 深, 光 線 未 穿 透 到 底 ; 主 要 生 產 者 為 浮 游 藻 類 池 塘 水 淺, 光 線 穿 透 到 底 ; 主 要 生 產 者 為 沉 水 植 物 或 大 型 藻 類 4. 海 洋 生 態 系 : 鹽 度 高, 含 鹽 量 平 均 約 為 35 生 態 系 位 置 特 性
潮 間 帶 淺 海 區 大 洋 區 高 低 潮 線 之 間 的 區 域 低 潮 線 以 下 的 水 域 水 深 小 於 200 m 的 水 域 依 地 質 地 形 分 為 泥 岸 沙 岸 岩 岸 和 礁 岸 生 物 多 樣 性 : 礁 岸 > 岩 岸 > 泥 岸 > 沙 岸 底 部 陸 地 為 大 陸 棚 人 工 漁 礁 設 置 場 透 光 區 海 平 面 ~ 水 深 200 m 陽 光 充 足, 浮 游 植 物 為 主 要 生 產 者 無 光 區 水 深 超 過 200 m 缺 乏 陽 光, 特 殊 的 生 物 如 鮟 鱇 魚 管 蟲 5. 河 口 沼 澤 生 態 系 : 地 勢 低 水 流 遲 滯 定 期 被 水 淹 沒 及 有 機 養 分 豐 富 種 類 草 澤 林 澤 蘆 葦 茳 芏 主 要 生 產 者 紅 樹 科 植 物 : 水 筆 仔 海 茄 苳 及 五 梨 跤 第 4 節 人 類 與 環 境 1. 臺 灣 地 區 人 口 分 布 極 不 均 勻, 呈 現 高 度 都 市 化 的 現 象 都 市 化 過 程 中, 將 使 得 都 市 的 氣 溫 比 鄉 村 或 郊 區 高, 此 即 所 謂 的 城 市 熱 島 效 應 2. 自 然 資 源 可 分 為 再 生 性 資 源 及 非 再 生 性 資 源 再 生 性 資 源 包 括 有 土 地 水 空 氣 和 各 種 生 物 資 源 等 ; 非 再 生 性 資 源 包 括 有 金 屬 礦 物 非 金 屬 礦 物 和 化 石 燃 料 等 3. 溫 室 氣 體 的 增 加 造 成 溫 室 效 應, 導 致 全 球 的 平 均 溫 度 上 升 及 氣 候 變 遷 4. 外 來 種 是 指 原 先 並 不 屬 於 某 地 區 生 態 系 的 物 種, 從 原 產 地 被 蓄 意 或 非 蓄 意 的 引 入 該 地 區 若 外 來 種 威 脅 原 生 地 的 生 物 及 生 態 環 境 時, 此 外 來 種 便 被 稱 為 入 侵 外 來 種 5. 自 然 保 育 是 指 合 理 的 去 經 營 管 理 及 使 用 自 然 資 源, 避 免 浪 費 並 設 法 更 新 使 用 6. 永 續 經 營 是 以 保 護 自 然 環 境 為 基 礎, 使 資 源 利 用 與 環 境 保 護 相 互 協 調 7. 生 態 工 程 主 張 對 自 然 環 境 的 變 更, 應 採 用 最 少 的 人 工 能 量, 以 維 護 棲 地 系 統 的 自 我 更 新 能 力 如 此 以 減 少 施 作 工 程 對 生 態 系 統 造 成 的 傷 害