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无脊椎动物百科-电子书下载

人文社科 2年前 (2022-07-01) 1544次浏览 已收录 0个评论 扫描二维码

简介

*几百幅图片向你介绍无脊椎动物这个既简单又复杂的世界
*受到《时代》杂志关注的生物学书籍
*被80多所大学用作通识性教材,包括哈佛大学、斯坦福大学、芝加哥大学等
*历久弥新,出版80年仍不过时
*频繁出现在各类科普推荐书单上
*《自然》杂志推荐
你可能不知道,这世上97%的动物都属于无脊椎动物。只有3%和人类一样,属于脊椎动物。我们的关注度被体型巨大而显眼的脊椎动物占据,对肉眼不可见或者微小的无脊椎动物缺乏足够的重视。这些微小的动物不但体量巨大,无处不在,也与我们的生活息息相关。
有些成为我们餐桌上的美味佳肴,给我们补充独特的营养;有些被我们用作生物控制的手段,消灭各种细菌和病毒;有些广泛用于农业生产,保证土地的肥力和作物的产量。但也有一些不那么友好的无脊椎动物。它们可能入侵我们的身体或周围的环境,给我们造成麻烦和损失。
本书是对这些无足轻重的小生物体的概览,你将详细了解它们的生活环境、形体特征、活动特点以及与我们人类的关系。通过对它们的了解,你将清楚地知道如何与它们更好地相处。

作者介绍

拉尔夫·布克斯鲍姆是匹兹堡大学生物学荣休教授;米尔德里德•布克斯鲍姆曾参与过本书早期版本的撰写;约翰•皮尔斯是加利福尼亚大学圣克鲁兹分校生物学教授;维姬•皮尔斯是加利福尼亚大学圣克鲁兹分校的研究助理,发表过无脊椎动物相关论文多篇。

部分摘录:
第2章 生命活动
为了生存和健康,所有生物都必须开展特定的生命活动,这些生命活动会利用能量,它们因此有时会被比作内燃机。但是,这个比喻也不太恰当,因为生命不仅是自我供给、自我修复、独立存续的机器,其形式、要求和活动在整个生命周期中也会发生巨大的变化。此外,这台机器必须不停地运转。引擎停转后还可以修理,生命停转后却不是这样,一旦个别功能受损,就会引发整个机体的失效解体。我们可以往机器上涂抹润滑油,也可以把它置于架上,或者用布等东西盖起来,等到使用时再拿出来。但生命需要不断地运行,有时候速度会快一些,有时候会慢一些,但从头到尾都要保持运行的状态。
生命活动的连续性乍一看似乎有悖于我们平日里观察到的动物的样子。比如,我们知道小龙虾可能会在一个干涸的池塘里冬眠,当春雨滋润池塘、池水充盈的时候,小龙虾就会恢复它们的活动。我们所见的只是小龙虾可见活动的暂停,而能量释放却在持续,速度虽缓慢,但可以量化。此时,生命的机器处于闲置状态,而释放的能量则来自冬眠之前小龙虾储存了数月的食物。还有一些动物能够进入长达数年而非一个冬季的休眠期,其间这些动物看似没有进行储存食物的活动,能量的释放也无法衡量,但一旦休眠期结束,生命活动就会立刻恢复。
正如本书第1章所述,获得能量的方式是区分不同界生物的重要依据。本章讨论的大多数生命过程都适用于五大界的所有生物,但摄食是动物不可或缺的一项生命活动,与动物类似的原生生物亦如此,只是方式不同。
绝大多数动物都有其特定的运动方式,这使得它们具备出去觅食或摆脱捕食者追击的能力。动物在移动方式上存在巨大的差异,这些差异与动物的大小、结构及其移动时所处的媒介有关。固着动物是不能移动的,但它们可以牢固地附着在基部,并且常具有可移动的身体部位,能将食物推进体内。固着动物包括海绵、牡蛎、藤壶等。此外,还有一些固着动物,比如蛤或者织网的蜘蛛,会在吃食的时候停留在某个地方不动,但当它们遇到危险或者为占据更有利的觅食地点时,就可以移动。
你可以通过观察两块玻璃之间的胶合板洞内的白蚁了解它们的活动情况,如图所示。白蚁是一种群居动物,在木白蚁属中,是由幼蚁负责完成整个种群的工作的。幼蚁来回奔走,吃下木屑,寄生在它们体内的原生动物会帮助消化这些木屑。图中这个洞内可见许多粪便颗粒,这就是白蚁排泄的证据。当然,我们还可以从中观察到生殖的证据,工蚁正在照看几个细长的白卵。在这个群落中,工蚁受到了保护,不会被风干或者遭受机械创伤,在自然筑巢的环境下亦如此。玻璃放置的方式让白蚁有比较宽裕的空间,可保持空气流通,方便它们呼吸。图下部刻度以毫米为单位(R. 布克斯鲍姆)
捕获和消化食物 也是动物开展的重要生命活动。动物摄食方式的差异与其结构及食物的多元化都有关系。可撕裂生肉的口部结构是无法咀嚼木头的,吸食汁液和血液的口部结构自然也不同。运动和摄食要求各类动物在身体构造上有一些相通之处,它们需要有捕食和消化的工具:能获得外部环境信息的感觉器官,具备执行特定活动的生理机能,凭借获得的外界信息协调运动和摄食的机制。一言以蔽之,使用这些工具的最终目的是获得食物,同时避免自身被天敌吃掉。
消化 是将摄入的食物通过化学变化转化成身体可用的能量形式的过程。有了消化,生命活动才能获得能量,生长才能发生,身体老化或受损的部分才能得以更换。食物中包含水分、碳水化合物、脂肪、蛋白质、无机盐和其他物质。水、盐等物质不需要消化,可直接被动物吸收。其他物质因为颗粒过大,不能直接进入细胞膜,它们的结构也太过复杂,所以无法直接用于生长或者其他生命活动,必须先分解再吸收。消化就是将摄入的食物分解为更小单元的过程,为了促进分解过程的发生,几乎所有动物都有特殊的内腔来进行消化的化学反应。
分泌 是指生产并释放特殊化学物质的过程。这些分泌物可以在分泌的地方使用,也可以流动到身体其他地方使用,或者释放到体外。消化液和黏液是常见的动物分泌物。像蜂蜡、丝绸、海绵丝和哺乳动物的毛发等材料本身也是分泌物。在所有进入基础生命活动化学反应的分泌物中,最重要的是酶。它是一种复合蛋白,仅由生物体分泌,有加速化学反应的功能。通过控制产生和分泌酶的时间、地点和数量,生物体能够调节全身发生的多种化学反应活动。
酶的存在为生命的多种化学反应的发生创造了条件。这些化学反应在非生物体上发生的速度很慢,根本无法满足不断变化的生物体的需要。酶的一大显著特征是它具有特定的功能,大多数酶都能够加速某种特定的化学反应。比如,有些消化酶主要针对碳水化合物,有些消化酶针对脂肪,还有一些消化酶针对蛋白质。在分解这类物质的过程中,每种酶都有其特定的步骤,比如通过破坏蛋白质中某些氨基酸之间的肽键来分解蛋白质。
激素和神经递质也是重要的分泌物。激素遍布身体的不同部分,可调节身体的行为;神经递质由神经分泌,可激活或者抑制其他神经或者肌肉的活动。
排泄 是指将难以消化的食物或积累的其他固体废物排出体外的过程。大多数食草动物都不具备完全消化所食用植物的木质组织所需的酶,它们必须把相当多的难消化物质,以固体废物或粪便的形式排出体外。而肉食动物往往会排出少量的粪便。但即使是食用花蜜等液体的动物,比如蝴蝶,也会从消化器官中排出小块的固体废物。
吸收 是指把消化的物质渗入活的细胞或者体液的创造性化学反应过程。当摄入的植物或者动物被分解为结构更简单、更小的单位时,它们就成了适合构成生物体的碳水化合物、脂肪、蛋白质的营养物或者化学成分。将几十种建筑材料(如石头、木头、钢材等)组合和加工,可以制造出无数有用的东西。同理,几十种食物单元可以组合成无穷多种生物,而且每一种都有其独特的构造。
呼吸 是释放原本通过绿色植物的光合作用储存在食物内的能量的破坏性化学反应的过程。木头的燃烧是一种氧化反应:空气中的氧与构成木头的有机物发生反应,释放光和热。大多数有机物都是以类似的方式燃烧糖或者其他食物成分的,食物被氧化或者与空气中的氧气发生反应,并释放能量。只不过这种化学反应过程受到控制,更加缓慢,发生的温度也更低。只有部分能量以热量的形式释放出来,剩余的稳定高能物质只在需要为生物的新陈代谢过程提供能量的时候才会释放能量。燃烧和有氧呼吸这两种氧化反应都需要氧的参与,而且都会产生需要及时排出体外的二氧化碳和水。
氧气与二氧化碳的呼吸交换是另一种重要的生命运动。吸入的气体在血液或者体液中溶解,携带氧的血液或者体液进入生物体表面并渗入呼吸细胞,而二氧化碳则从相反的路径排出。在脊椎动物中,这种气体交换是在肺部发生的。很多无脊椎动物有专门的身体结构,可为动物与周围的空气或者水提供发生呼吸交换的界面。还有一些动物的呼吸是在体表完成的。
呼吸过程产生的包含在食物中或者通过其他渠道获得的多余的水,必须从生物体内排出。动物一般会利用这种多余的水溶解其他非气态物质,比如特定的盐,以及氧化蛋白质所产生的有毒含氮废物等。因此,水分调节和排出多余的非气态物质这类生命活动,往往由同一种身体结构完成:人类有肾脏,其他动物则有不同的器官可实现类似功能。
生殖 是指生育下一代,具体包含两种类型:无性生殖和有性生殖。这两种生殖方式的过程截然不同,但在动物孕育后代的过程中也不是非此即彼、互相排斥的。无性生殖是指单个生物体通过出芽、分裂或断落等模式完成的生殖活动。所有复制产生的生物体(除了基因突变以外)都与其亲本完全一样。而有性生殖则涉及基因重组,把双亲各一半的基因重新组合,产生新的独立个体,后代不仅与双亲不同,与其同胞或该物种的其他成员也不同。
当真核细胞经历细胞分裂数量增加时,它们所含的遗传物质先被复制,然后通过有丝分裂这种无性生殖过程平均分配,最终两个新细胞都具有与原始细胞相同的遗传物质。当单细胞生物复制时或当多细胞生物通过添加新细胞生长时,都涉及有丝分裂。在有性生殖的基因重组中,性细胞经历减数分裂这种特殊的分裂过程,其中每次分裂过程只保留亲本细胞的一半遗传物质,由此产生的卵子或精子分别携带父母的不同基因组合。当来自双亲的卵子和精子结合在一起时,它们开启了与父母截然不同的新个体的生命活动。
从一个最简单的与动物相似的原生生物开始,我们将在接下来的章节中看到各种各样的无脊椎动物开展生命活动的复杂机制。各不相同的结构和生活方式彰显了生物的多样性,当把它们与自身的功能以及动物从简单到复杂生命形式的进化联系起来分析时,生物的多元化就显得更加重要了。

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