3小時讀通生物 | 拾書所

3小時讀通生物

$ 221 元 原價 280
本書是生物輔助教材,
由日本國高中理科教科書編輯委員所寫,
將基礎生物學內容一網打盡,
從細胞、個體、生態及演化切入,
讓你能迅速認識DNA及RNA分子生物學的最新研究。
清晰的彩色圖解,幽默的漫畫說明,讓你在短時間內,將基礎生物學融會貫通!

生物的構造、作用演化?植物與動物的分類?細胞與遺傳?生態圈與環境平衡?日本國高中理科教科書編輯委員左卷健男,以全面概括的架構,漫畫和圖解的方式,介紹普通生物學,讓讀者能在短時間內,重新了解生物的基礎知識。
本書是針對三種人所寫,第一種是因為工作或學業等需求,希望在短時間內重新學會生物基礎知識的成人。二是希望在短時間內復習中學生物的國、高中生。三是希望可以事先預習中學生物概要的學生。
《3小時讀通生物學》可以幫助你在短時間內,重新學習到生物學的基礎知識,以進階學習更高程度的知識。本書在維持知識整體性的同時,也精心篩選真正重要的基礎知識,並以這些基礎知識為骨幹,加入補充說明,希望讀者能夠學得迅速又均衡,每一章平均只要30分鐘便能吸收!

第1章  植物的構造、作用、生活
第2章  植物的種類及歷史
第3章  動物的生活與身體構造
第4章  動物的種類與歷史
第5章  生物的細胞與產生
第6章  生物的遺傳
第7章  生物彼此相關
第8章  生物的演化
第9章  生物的歷史
第10章 人類的出現



內文試閱:
第1章
植物的構造、作用、生活
植物是一種生物,能夠經由「光合作用」自行製造養分(有機物)。觀察週遭的植物,可以發現植物會伸展枝幹以得到更多陽光,因此葉子都長在容易接收陽光照射的位置。本書的第一章是以介紹光合作用為主,來學習植物的構造與作用。


1 什麼是生物?

生物具有「呼吸」、「獲取營養」、「生長」、「繁衍後代(增殖)、」「由細胞組成」等特徵。
生物呼吸、獲取營養並生長,但是,活著就代表終會死亡,任何生物都有一定的壽命,因此,生物必須繁衍後代,以延續自己的基因。

2 動物與植物
生物可以分成「動物」與「植物」兩大類。
有人或許會認為,「獅子與鯨是動物,不過蜻蜓是昆蟲,我才不會上當呢」。確實如此,蜻蜓不是胎生,而是卵生的昆蟲。
但是,並非只有胎生並哺乳育兒的獅子與鯨等哺乳類才是動物,蜻蜓也會活動並捕食其他生物,所以是動物。
那麼,珊瑚是動物嗎?還是植物呢?
從前人們認為珊瑚「固定不動,又會開花,所以是植物」。
直到西元1800年左右,生物學家才認定珊瑚是動物。他們發現,人們以為的花,其實是珊瑚身體結構中類似海葵的部分。
珊瑚以捕食海中的微小動植物為食,即浮游生物,珊瑚會讓植物性的浮游生物寄生在體內,並以這些浮游生物的殘渣維生。

高中生物的「五界說」
中學生物課程將生物大致分為「動物與植物」兩大類。但是,以動物界與植物界的雙界說,難以將黴菌與蕈類(真菌類)區分,因此,中學生物便將生物分為三種:「動物界」(Animalia)、「植物界」(Plantae)、「菌物界」(Myceteae),也就是三界說。
但高中生物則進一步採用「五界說」,除了動物界、植物界及菌物界,又加入單細胞的「原生生物界」(Protista),與沒有核膜的「原核生物界」(Monera)。
生物的分類方式因不同的學說而異,所以五界說並不是完整的分類方式。

3 海爾蒙特的柳樹實驗
古希臘哲學家亞里斯多德曾說,「植物是倒立的動物」,因為「植物由根攝取養分,所以,根是植物的嘴巴」。很長一段時間,人們都同意這個說法。
亞里斯多德之後約2,000年,到了西元1648年(當時約日本江戶時代開始,中國清朝永曆初期),比利時醫師梵‧海爾蒙特(Jan Baptist van Helmont)有了不同的想法:「若植物真的是從土壤吸收全部所需的養分,則土的重量應該隨著植物成長而減少。」於是,他花費5年的時間觀察柳樹的成長。
剛開始實驗時,柳樹只有2.27公斤,僅灌溉水的情況下,5年後已長至76.74公斤,也就是5年之中增加了70多公斤的重量。
植物的成分約8~9成是水,1~2成為其他物質,因此,簡單計算後,可以發現柳樹除了水以外的物質,增加了7~14公斤。
那麼,土的重量是否也減少了7~14公斤呢?測量結果並沒有,土只少了0.056公斤。
海爾蒙特的結論是「由於只供給水分,所以柳樹重量增加是源自根部吸收的水」。
現在,我們知道這個結論是錯誤的,然而,海爾蒙特證明了植物與動物具有不同的生活方式,可說是相當珍貴的實驗。
海爾蒙特以後約150年,到了西元1804年,研究發現,植物的成長,會吸收大氣中的二氧化碳(CO2)。
發現植物將吸收的CO2轉換成「澱粉」,是在西元1862年。

4 植物經由光合作用製造養分
「綠色植物」主要是靠著葉中的「葉綠體」(含有葉綠素的顆粒),利用光能將二氧化碳與水轉換為碳水化合物(糖、澱粉)。這個過程會產生氧氣。植物這一連串的動作,稱為「光合作用」。
光合作用就是植物使用光能,將水與二氧化碳轉換為有機物與氧氣的反應。也可以說植物將光能保存在有機物之中。
地球生物中,只有植物能夠以無機物製造有機物。
沒有陽光照射,即無法進行光合作用,當植物原本儲存的養分用完,植物便會枯萎。

葉綠體是植物細胞內的粒子,含有光合作用色素,是製造葡萄糖與澱粉的光合作用工廠。葉綠體中的光合作用色素呈現綠色,稱為「葉綠素」(Chlorophyll)。
葉子之所以呈現綠色,就是因為葉中有許多葉綠體,葉綠體中含有葉綠素。太陽會發出紅橙黃綠藍靛紫的七色光,葉綠素主要吸收其中的紅光與藍光,以這些光能進行光合作用。葉綠素不會吸收紅光與藍光之間的綠光,因此綠光照到葉就會被反射,反射的綠光進入我們的眼睛,所以葉看起來是綠色。
紫蘇與海帶也有葉綠素。把酒精(乙醇)加熱到40~50℃後,把植物放進去,如果植物含有葉綠素,就會慢慢溶解到酒精裡,使酒精變成綠色。

為什麼葉子會變成紅或黃色?
有些植物的葉子在秋天會變成黃色或紅色,例如「楓紅」。但葉變紅跟變黃,在機制上有些不同。
楓樹、山茱萸等植物,到了秋天氣溫降低,葉就會轉為漂亮的紅色。這是因為葉細胞內的葉綠素被分解,所以綠色會消失。同時樹木對葉供應的水分減少,而且篩管(參考第36頁)會截斷,葉製造的葡萄糖就不能送給根與莖。葡萄糖累積在葉中,就會生成紅色素(Anthocyanins 花青素)。
銀杏等植物的黃葉,則是因為葉綠素分解,才會與紅葉一樣不再翠綠,但並不會形成花青素。葉綠素的綠色消失之後,使得葉中原有的黃色素(類胡蘿蔔素)顯現出來,於是葉看起來變成黃色。

光合作用的條件
以下是光合成量(糖或澱粉的合成量)與環境因素的關係。

․光的因素…光線愈強,光合作用愈活躍,但有一定限度。
․二氧化碳的因素…濃度愈高,光合作用愈活躍,但有一定限度。
․溫度的因素…光合作用在某個溫度下最活躍。溫度過高過低,光合作用都會減緩。

光合作用製造葡萄糖與澱粉
綠色植物進行光合作用的直接產物之一,就是葡萄糖(Glucose)。多個葡萄糖分子連接起來,就會變成澱粉(稱為同化澱粉)。

另外,綠色植物進行光合作用所製造的碳水化合物(葡萄糖、澱粉等等),再加上土壤中的微量肥料(氮、磷等等),以這些為材料,合成蛋白質及脂肪等。

光合作用生物改變了地球環境!
最早誕生於地球上的生物,並不會製造有機物。如果地球上都是不會製造有機物的生物,所有的有機物遲早會被吃光,生物也會跟著滅亡。
後來,地球上出現了新的生物,可利用太陽光能,以及地球上豐富的水與二氧化碳,製造出有機物,於是使得地球成為生物多樣化的富饒星球。
由這些生物會吸收二氧化碳,釋放氧氣,因此大大轉變了地球大氣的組成。
原始的地球的大氣組成,大部分是二氧化碳、氮氣、水蒸氣。不過進行光合作用的生物,將大氣中的二氧化碳轉換成有機物,並將部分有機物保存在地底,成為化石燃料。如此一來,大氣中的二氧化碳含量大幅減少。
而光合作用生物所產生的氧氣不斷增加,目前氧氣約佔大氣總量的21%。


5 植物的葉是生產器官,其他都是消費器官
植物體可分為「製造營養的葉」與「消耗或儲存營養的根莖」。構成。雖然綠色的莖與果實也會進行光合作用,但是產生的養分不多,幾乎所有光合作用都由葉進行。葉是植物製造營養的「生產器官」,除了葉子的其他部位都是「消費器官」。
大多數植物的莖都會努力長高、長長,並長出葉,葉愈多、分散愈廣、愈好。因為葉愈多,可以吸收到愈多光能。

6 「向光性競爭」與生長型態
所有植物都搶著長出綠葉,進行光合作用,但植物的構造則各有不同。以莖與葉的生長方式,可以分成許多不同種類,稱為「生長型態」。
例如,翠菊是「直立型」,蒲公英是「放射型」,白花苜蓿是「匍匐型」,早熟禾是「叢型」,虎葛是「藤型」。
蒲公英是放射型植物。從正上方觀察蒲公英的葉,可見呈現平面輻射狀展開,優點是「可在光線沒有遮蔽物的環境下,接收最多光能」。且,地面溫度比氣溫稍高,在寒冬時能夠將葉擴展到離地面相當近的地方,這點也有利於生長。
但放射型葉的植物,由於擴展至地面的葉,可能遭到其他植物包圍而無法獲得日照。一旦放射型植物被其他植物包圍,有時會將葉豎起,以獲得較多光線,但是如果被比較高的植物包圍,照射不到光線,那麼最終還是會枯萎。
所以放射型植物通常生長在動物行經之處。放射型植物的莖較短,即使受到踩踏,莖也不會斷裂。就算葉損傷,但只要莖還挺立,便能再長出新葉。直立型植物無法如此,若莖遭到踩斷,便會枯萎。


●藤蔓型植物的生活
盛夏之際,常可看到葛伸長著莖,攀爬電線杆及圍牆鐵網。看起來就像英國童話故事《傑克與豌豆》中直攀上天的魔豆。此外,葛屬豆科。
葛在春末發芽後,莖即纏繞著高大樹木擴展葉。由於不必擁有支撐自己的強壯莖幹,便能爬得比直立型植物還高,因此擅長向光性競爭。
不過,在葉到達光照處之前,葛必須不斷伸長莖,利用的是前一年儲存在根的養分。
葛根在夏天努力進行光合作用,儲存大量營養,秋天就開出紫紅色的花,結出種子,地表部分在冬天就會枯萎。
很久以前,每到冬天,日本人會挖出葛根搗碎,之後過水數次以製造「葛粉」。現今雖然仍會製造葛粉,但是因為手續繁複而價格不菲。因此,一般販售的「葛粉麻糬」使用的材料並非葛粉,而是地瓜或小麥的澱粉。

●片栗的生活方式
日本本州地區中部以北的片栗(譯註:又稱豬牙花)屬百合科,在麻櫟及枹櫟等落葉樹林中自然生長。在樹木尚未完全擴展樹葉的早春,片栗已伸長莖葉,開出美麗的紅紫花。接著,在樹木開始擴展樹葉的初夏,片栗的地上部開始枯萎,只留地底的根莖與種子,靜靜地度過一年。
因為這樣虛無縹緲的生活方式,片栗又稱為「Spring ephemeral」。Ephemeral意指蜉蝣般,生命有如曇花一現的生物,所以片栗英文的翻譯是「春之精靈」。
然而蒲公英、向日葵之類的植物,都選擇在夏天的艷陽下生長,製造大量營養,為什麼山慈姑不這麼做?
這是因為片栗的地上部分只有約20公分,為了在高聳且茂密的樹林間求生,一定要在樹木長出葉之前,先儲存養分並留下後代。
因此,片栗必須在短短1~2個月內,開花、結果並為來年做好準備,因為能夠進行光合作用的時間很短,所以片栗必須費時8年才能開花。


樹與草有何不同?

一般而言,「草」的成長快速,「樹」的成長緩慢。原因在於草的成長只需要柔軟的根莖,相對地,樹則需要堅固的根莖。
而且,大部份的草在入冬後,會讓地面上的葉與莖等部份全部枯萎,但樹的地上部不會枯萎。雖然會落葉,但仍留下莖幹。
草依生存期間分成一年草、二年草及多年草,但是其實也有很多介於樹與草之間的植物,例如「竹」。

春日時分,空地上有許多樹與草的種子發芽。樹與草都吸收陽光以進行光合作用。
草製造的養分讓莖長得更高,而樹的養分則讓根莖長得堅固又粗壯。
結果,草長得比樹快又高,在向光性競爭中贏過樹,一眼望去,空地已成為草的地盤。
無法獲得光照的樹多半會枯死。不過,其中也有存活的樹,經過數年歲月,迎接數回春天。
每年,草的生長都由種子或地下莖伸出地表開始。但是,樹則每次都能夠由比草還高的位置開始。樹每年都一點一點地長高長大,最終追過草而贏得向光性競爭的勝利。所以,即使一開始是長滿草的空地,只要人們不插手整理,最後還是會變成樹林。
當然,樹林裡也有稱為矮樹叢的草,但這個種類與草原的草完全不同。
在溫暖多雨的日本,空地只要經過數十年便會長成樹林了吧。因此,維持高爾夫球場的草地是相當困難的。
此外,由於高爾夫球場及足球場的草地,屬於禾本科的多年草,因此必須定期割草整理,以維持草地的狀態。

7 葉的構造
葉具有光合作用與蒸散水分等功用。葉的上表皮分布許多葉綠體,下表皮則佈滿「氣孔」。不過,有些植物的氣孔分布在葉的上表皮,例如葉子下表皮與水接觸的水蓮。
氣孔是水與空氣進出的小孔,由兩個「保衛細胞」組成,保衛細胞依細胞的內部水壓變化開閉氣孔。由氣孔將水分排出的動作稱為「蒸散」,蒸散時植物體內的水分雖然減少,但是同時由根吸收的水分與肥料量便會增加。
氣孔除了是水蒸氣的出入口,也是二氧化碳及氧氣等的出入口。


8 光合作用與呼吸
生物需要能量才能存活。尋找食物及注意敵人接近,甚至成長,能量都是不可欠缺的。製造生存所需能量的方式即為「呼吸」,分為「有氧呼吸」與「無氧呼吸」。

如下圖,植物無法接收光線照射時只呼吸,意即自空氣中攝取氧氣,再將二氧化碳排入空氣的行為。照射到光線時,便一併進行光合作用。
強烈光線照射下的光合作用旺盛,使用的二氧化碳比呼吸排出的二氧化碳多。呼吸排出的二氧化碳不敷光合作用使用時,植物由空氣中吸收。
而且,旺盛光合作用所排出的氧氣比呼吸使用的多,多餘的氧氣排入空氣。
如此,光線照射時,植物仍持續「使用氧氣分解養分以獲得生命活動所需能量」的呼吸運動。


9 莖的構造與作用
莖支撐植物的地上部分。莖具有運送根吸收的無機物質的「導管」與運送葉產生的有機物的「篩管」,合稱為「維管束」。維管束通往根、莖、葉。

樹的構成細胞之中,死細胞比較多?
由樹幹的橫切面來看,運送葉製造養分的篩管靠近樹皮。接著,篩管內側為「形成層」,顧名思義是指細胞分裂並形成新細胞的組織。細胞分裂後,內側的細胞死亡並在細胞壁堆積「木質素」(Lignin)。死後變硬的細胞集合為「心材」。死細胞在樹幹中佔有絕大多數,活細胞很少,因此不需要養分與氧氣。
由於寒冬之際,植物無法充分進行光合作用,樹幹中的活細胞因為受到死細胞的保護,可以忍耐寒冬,等待春天的到來。

10 根的構造與作用
根除了支撐植物,還有自根毛吸收水分與無機物質的作用。根有時亦蓄積養分,而養分通常是以不溶於水的澱粉形式儲存。蒲公英等多年草即使莖遭到踩踏或割除,只要使用儲存在根部的養分,便能快速成長。
植物的重要養分為氮、磷酸與鉀,稱為「肥料三要素」。肥料補足單靠土壤容易缺乏的植物養分。

11 花與果實(種子)的構造與作用

「花」是「種子植物」(產生種子的植物)的生殖器官,意即繁衍子孫的器官。
一般而言,花的中心為「雌蕊」,由「雄蕊」、「花瓣」、「萼片」(參照下一頁的圖)。雌蕊的頂端稱為「柱頭」;膨脹的底端稱為「子房」。
子房內部可以看到許多小顆粒,稱為「胚珠」。雄蕊頂端有叫做「花藥」的小袋,花粉在其中製造。
種子植物的花一定具備雌蕊與雄蕊,或是雌花與雄花,以及胚珠,這是因為必須擁有雌蕊與雄蕊才能產生種子。
花謝便會結果。

Brand Slider