受精时，精子头部的顶体泡释放水解酶使卵子最外层局部胶质膜溶解。当精子到达卵黄膜时，其表面特定的蛋白质分子与卵黄膜上特有的受体蛋白结合，这种识别性的结合确保了只有同种动物的精子和卵子才能结合。精子穿过透明带后，精子的质膜与卵子原生质膜融合，精子的细胞核进入到卵中，并且很快与由次级卵母细胞核一分为二产生的卵核融合，最终产生一个二倍体的合子。一旦一个精子的质膜与卵子的部分质膜融合，整个卵子的原生质膜便立即发生变化，卵黄膜变硬，使得其他精子不能进入卵子，从而保证了卵子只能接受一组染色体成为2n受精卵。

在受精后大约24 h受精卵开始进行同步分裂，一个受精卵通过细胞核分裂和细胞质分裂形成二分裂球，二分裂球再分为四分裂球，四分裂球再分为八分裂球，等等。分裂的结果首先形成一个多细胞的桑椹胚。早期的卵裂细胞间期很短，几乎没有细胞的生长。在受精后的第六天左右，卵裂就已经形成了一个100多个细胞的球体并到达子宫。桑椹胚继续发育，结果使细胞以单层排列在球体的表面，动物极有一内细胞团，球中央腔内充满了液体，形成了囊胚。植入子宫壁的囊胚通过表面一层滋养细胞层为胚胎提供来自母体的营养和O2，滋养细胞层发育成为绒毛膜，最终成为胎盘的一部分。囊胚内的一团细胞进一步发育成为胚胎。胚胎的发育是从囊胚继续分裂并分化成为内、中、外三个胚层开始的，此时原肠胚形成了。虽然原肠胚的内胚层、中胚层和外胚层的所有的细胞仍然很相似，但在以后的继续分化中，却衍生成为具有不同细胞结构和功能的组织、器官和系统。具体来说，外胚层主要分化形成胎儿皮肤的表皮层、神经系统和口腔与鼻腔的上皮组织等；内胚层将分化形成胎儿的各内部器官的上皮和内皮；胎儿的其他组织器官主要由中胚层分化而形成。

13．人体有哪些器官系统，各自的组成和功能是什么?

参看本章“一、要点提示”和“二、基本概念”。

人的器官系统包括骨骼系统、皮肤系统、消化系统、呼吸系统、循环系统、淋巴系统和免疫系统、排泄系统、内分泌系统、神经系统、肌肉系统、生殖系统等。

消化系统内消化道和消化腺两部分组成。消化道的主要部分是口、舌、咽、食道、胃、小肠、大肠、直肠和肛门。消化腺包括唾液腺、胰腺和肝脏。胃和小肠是食物消化和吸收的主要场所。由消化腺分泌的消化液在胃和肠道里面将食物中的大分子物质分解为细胞可吸收的小分子物质。由胃肠吸收的物质除脂质外全部经门静脉输入肝内，在肝细胞内进行合成、分解、转化、贮存。肝脏执行与糖类和脂肪等有关的新陈代谢反应；清除体内代谢过程中产牛的有毒物质如氨、胆红素等，还可通过氧化、结合等方式结合外来毒物。大肠吸收剩下的水并且将无法消化的物质转化成粪便，再经过肛门排出体外。

呼吸系统出呼吸道和肺二部分组成。呼吸系统的机能主要是与外界的进行气体交换，吸进新鲜氧气，为血液提供O2，同时排出细胞新陈代谢的终产物CO2。O2扩散进人血液的同时，CO2通过肺泡扩散进入肺。最终排出到体外。

循环系统是封闭的管道系统，它包括心血管系统(血液循环)和淋巴管系统(淋巴循环)两部分。淋巴循环是血液循环的辅助部分。主要机能是：①把机体从外界摄取的氧气和营养物质送到全身各部，供给组织进行新陈代谢之用，同时把全身各部组织的代谢产物，如CO2、尿素等，分别运送到肺、肾和皮肤等处排出体外，从而维持人体的新陈代谢和内环境的稳定；

②它还将为数众多的与生命活动调节有关物质(如激素)运送别相应的器官，以调制各器官的活动；③淋巴系是组织液回收的第二条渠道，既是静脉系的辅助系统。淋巴系统产生的淋巴细胞和抗体参与身体的免疫反应。

排泄系统由肾、输尿管、膀胱和尿道等排泄器官组成。肾的基本生理功能是形成尿液，将需要清除的水溶性物顺从血液中过滤出去。尿液暂时储存在膀胱中，通过尿道排出体外。肾脏还有调节机体水和渗透压平衡、电解质和酸碱平衡、调节血压、促进红细胞生成等作用。

内分泌系统包括独立的内分泌器官(内分泌腺)和位于某些器官内的内分泌细胞(散在

或形成某种结构)。内分泌细胞的分泌物称激素。内分泌细胞分泌的激素通过血液循环，作用于特定的细胞，即靶细胞。靶细胞具有与该激素特异性结合的受体。激素与靶细胞表面受体分子结合后，通过信号传导，启动了细胞核内相关基因的表达。激素直接作用于邻近细胞的称旁分泌。激素通过影响特定细胞的活动，调节诸如消化、新陈代谢、生长、繁殖、心率和水分平衡等生理反应。

神经系统包括中枢神经系统和周围神经系统两部分。中枢神经系统是信息集成处理器，包括脑和脊髓。周围神经是指脑和脊髓以外的所有神经结构，也可分为躯体神经和植物性神经两部分。

神经元是神经系统最基本的结构和功能单位，是专门传递信号的特化细胞，由细胞体和从细胞体延伸的突起所组成。神经冲动的传导过程是在神经纤维上顺序发生的电化学变化过程。神经系统与内分泌系统共同协调人体的活动。

运动系统是内骨、骨连接和骨骼肌三部分组成的。骨骼的主要作用是支持身体、运动、保护作用、储存矿物质和制造血球等作用，人体共有2D6块骨头。头颅容纳并保护大脑，胸廓保护肺和心脏，人体的中轴骨骼包含29块颅骨和51块躯干骨，附肢骨包含64块上肢骨和62块下肢骨。在肌肉的牵引下关节做屈伸、内收、外展和旋转等运动。人全身的骨骼肌包括头颈肌、躯干肌和四肢肌等几大类，共有600余块。每块骨骼肌都是由数量很多的肌纤维组成的，肌肉中分布有血管和神经。肌肉系统由身体中所有的骨路肌构成，骨路肌与坚硬的骨骼或者软骨结构相连，可以带动身体的某些部分进行运动。肌肉系统使我们得以随意运动，改变我们的面部表情。

生殖系统分为男性生殖系统和女性生殖系统。男性生殖系统主要由睾丸、附睾、精囊腺、前列腺、尿道球腺、输精管、射精管和阴茎等几部分组成。睾丸是产生精子和分泌男性激素的生殖腺，睾丸产生的精子先贮藏在附睾中，当射精时经输精管、射精管和尿道排出体外。精囊腺、前列腺和尿道球腺的分泌物与精子共同组成精液，并对精子具有营养和促进其活动的作用。女性生殖系统主要由卵巢、输卵管、子宫和阴道等共同组成。卵巢内成熟的卵子进入输卵管，在输卵管内受精后移动到子宫内发育成长。胎儿体内发育完成后从母体内娩出。

第十章

1．为什么要学习生态学？请举例说明环境对于生命的重要性。

首先，应从生态学的定义来看，因为生态学是研究生物(包括人)与环境之间的相互关系，研究自然生态系统和人类生态系统和功能的一门科学，无论是作为研究者还是被研究对象，人类在生态学研究中是占主要地位的，换句话说，研究生态学就是为更好地研究人类自己打基础。

其次，从生态学的研究课题相对象来看，农、林、渔、牧、野生动物管理，甚至人类面临的许多问题都是生态学所关心的，正是有了保生态学这样的综合性学科，才产生了许许多多更细的学科，使得人类能够生活得更舒适。可见，学习生态学的基本知识，了解生态学的基本常识是有相当大的实用意义的。

第三，纵观近二十年人类社会的发展过程，由于人口猛增、环境污染日益加剧和资源日益短缺这三大社会问题愈加严重，生态学的重要性也更加凸现出来。因为只有通过对生态学的研究以及与其他学科的综合研究，才能找到解决以上严峻问题的答案，这也表明生态学研究所具有的应用潜力和价值。

最后，学习生态学就是要强化全人类的生态意识。随着社会环境的改变，人们的环保意识在逐渐加强，而环保的根据和可持续发展理论的提出，恰恰是来自于生态学的研究。

2．在种群个体数量增加的指数增长模式方程和逻辑斯蒂增长模式方程中，增长系数r值的本质含义是什么?

种群在无限制环境下的增氏系数r值反映了对数生长期个体增殖的程度，r值越大，说明增殖越快。

3.为什么说生态系统越复杂，其稳定性就越好?

原因有两方面：

(1)从物理结构来考虑。随着生态系统的复杂化，一个必然的结果就是其物理结构的复杂化，如垂直结构的出现。而从整个生态系统来看，大部分能量的来源是太阳，随着垂直结构的出现，光能的利用是从体系的最顶层开始的，随着高度的下降，光能可以不断地通过不同的生产者进入系统。这就提升了整个系统利用光能的效率，在单位面积光照强度不变的情况下，效率的提升就意味着有更多的能量流入系统，可利用能量的增多也就意味着生物个体数量的增多，可见，这时系统的稳定性得到了加强。

(2)从生物结构来看。生态系统中有很多食物链，食物链中每一环节的变化都会影响到链中更高环节生物的生存现状，从而影响整个生物系统的状况，而生态系统越复杂，生物种类越丰富，食物网也越复杂；一种生物可能同时属于多条食物链及多个营养级，那么它就会与更多种的生物产生互动，使其获得能量的来源大为拓宽，食物网中相应环节的补偿作用也会更明显地表现出来。

可见，生物的多样性和生态系统的复杂化对以说是同步进行的，随生态系统复杂化而来的生物多样性可以反作用于生态系统本身，使其结构随之变得复杂而能够抵抗更强的外界干扰。

4．请列举科学家在个体、种群、群体和地态系统4个不同层次水平上开展生态学研究的例证。

(1)个体

在个体层面上主要展开对生物个体及其周围环境的研究，重点则是它们之间的关系，如适应、改造等等。但要注意的是，这里的环境多指小环境，也就是对生物有着直接影响的邻接环境。

例1：通过考察太平鲑不同生活史阶段对温度条件的要求可验证生物耐受性原理。 例2：M.J .Coe在1969年对羊茅草的研究，也是对小环境的考察，通过实验证明了因为羊茅草的作用，草丛外界的温度波动在草丛内部得到了缓冲。

例子也说明了在个体层面的研究中，非生物因子的重要作用和意义。 (2)种群

种群是物种具体的存在单位、繁殖单位和进化单位，在种群层次主要研究能表现种群变化的4个主要参量：出生率，死亡率，迁入率和迁出率以及能表示出种群结构的种群密度、年龄结构和种群分布型等。主要例证有生命表的编制。

例3：通过研究酵母茵培养的结果，可很好地验证逻辑斯蒂曲线。

例4：高斯研究了大草履虫的实验种群，结果可用逻辑斯蒂方程拟和。

(3)群落

群落中通常有许多不同的种群，在整个群落内，不同种群之间有着复杂的关系。群落是不会独立存在的，因此在研究一个特定群落时，总是或多或少地考察到它的相邻群落，所以对群落的研究往往是比较复杂的。通常对一个群落主要是考察其物种的多样性、群落结构、优势种群、物种相对数量、营养结构等比较重要的问题。

例5：辛普森指数回答了这样的问题：从无限大小的群落中随机取得两个标本，它们属于同一种的概率是多少。

如果从寒带森林随机的取两株树，它们属于同一种的概率就很高；相反，如果在热带雨

林取样，两株树属于同一种的概率就很低。达就是科学家在生物群落多样性指数研究亡的例证。

例6：1974年，G．W．Frankie在哥斯达黎加研究了森林湿地环境下的气候因子对群落结构的影响和在旱地森林环境下气候因子对群落结构的影响，并对二者作了对比分析。

(4)生态系统