導讀:這篇文章聚焦於「國中生物 第十章 重點」,並延伸整理五大界、生物分類、原核生物、原生生物、菌物界、植物界、動物界,幫你快速掌握重點。
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前面在國中生物 第9章講完了演化的理論與生物的演化歷程,我們知道經過漫長的演化過程,地球上產生了各式各樣、形形色色的生物。這一章的內容要來談怎麼幫這些生物做分類:誰跟誰比較像、誰跟誰差很多,以及每一群生物有什麼獨特的生存方式。
如果還沒看過上一章的,可以回去看一下喔!-> 國中生物 第9章 生物演化
10-1 生物的分類
地球上被發現而且有被命名、記錄下來的生物大約有 200 萬種,但科學家估計實際上可能存在超過 1,000 萬種——光是昆蟲就可能有 500 萬種以上。
這麼多生物,要一個一個認識根本不可能。所以科學家發展出「分類」這套系統:把構造相似、親緣關係近的生物放在同一群,這樣只要知道這個群體的「通則」,就能快速掌握一大類生物的基本特性。
分類的依據
科學家在分類生物時,主要看以下幾個特徵:
| 特徵 | 怎麼分 |
|---|---|
| 有沒有細胞核 | 有核 → 真核生物;無核 → 原核生物 |
| 單細胞還是多細胞 | 只有一顆細胞還是一大團細胞分工 |
| 有沒有細胞壁 | 植物、菌物有;動物沒有 |
| 怎麼獲得養分 | 自己光合作用?吸收環境養分?還是主動攝食? |
| 能不能自由移動 | 大部分動物會動;植物、菌物通常固著 |
五界系統
目前國中階段學的是五界分類系統(由美國生態學家惠塔克在 1969 年提出):
- 生物
- 原核生物界(無細胞核)
- 原生生物界(有細胞核,構造簡單)
- 真核多細胞生物
- 菌物界
- 植物界
- 動物界
喚的經驗:第一次看到這個分類表的時候,我是用「住哪裡、吃什麼、怎麼長大」來記每一界的特色,比硬背名詞快很多。接下來我們就照這三個問題來認識每一界。
10-2 原核生物界及原生生物界
原核生物界——地球最早的原住民
原核生物是地球上最古老的生物,早在 35 億年前就出現了(地球也才 46 億年!)。
結構特徵:
- 沒有細胞核:遺傳物質(DNA)直接散在細胞質中,沒有核膜包圍——這是它們最大的特色
- 單細胞生物:一顆細胞就是一個完整的生命個體
- 大多數有細胞壁
- 體型極小,必須用顯微鏡才能看到(通常 1-10 微米)
營養方式:非常多元。有的像植物一樣能行光合作用(如藍綠菌),有的分解環境中的有機物(如腐生細菌),還有的寄生在別的生物體內(如病原菌)。
原核生物的繁殖:原核生物用分裂生殖(一個變兩個、兩個變四個)來繁殖,速度極快。在適合的環境下,一隻大腸桿菌每 20 分鐘就能分裂一次——一天之內就能產出理論上超過地球質量的細菌(當然環境養分會先被用完所以不會真的無限長)。
原核生物為什麼重要:
- 地球上最早的生產者(藍綠菌製造氧氣改變了大氣組成)
- 自然界最重要的分解者(把屍體和有機廢物分解成無機鹽)
- 人體腸道內的細菌數量跟我們自己的細胞數差不多(約 38 兆 vs 30 兆)——等於你體內住著一個跟你本人差不多重量的細菌室友
代表例子:
- 藍綠菌:能行光合作用,35 億年前的化石就有牠們的身影,是地球最早釋放氧氣的功臣
- 大腸桿菌:住在我們的腸道裡,有些菌株幫助我們消化,有些會讓我們拉肚子
- 乳酸菌:被用來做優格、優酪乳
- 甲烷菌:生活在無氧環境(如水田底泥、牛胃),產生甲烷(天然氣的主要成分)
喚的經驗:小時候第一次知道優格裡面的「菌」是活的生物,覺得超噁心。後來才知道這些小傢伙在我們腸道裡面幫了超大的忙——沒有它們,我們可能連消化都有問題。
原生生物界——什麼都像、又什麼都不像
原生生物的英文是 Protista,源自希臘文「最原始的」。這個界的生物最大的特色就是「雜」——有的是單細胞、有的是多細胞;有的像植物、有的像動物、有的像菌物。之所以全部歸在同一界,是因為它們比原核生物複雜(有細胞核),但又比植物/動物/菌物簡單。
結構特徵:
- 有細胞核(真核生物)
- 多數為單細胞,少數為多細胞(如海帶)
- 構造多樣:有的有鞭毛或纖毛幫助移動、有的有葉綠體
營養方式:
| 類型 | 怎麼吃 | 例子 |
|---|---|---|
| 原生動物(像動物) | 攝食:吞細菌、藻類或有機碎屑 | 變形蟲、草履蟲 |
| 原生藻類(像植物) | 光合作用:有葉綠體 | 眼蟲、矽藻 |
| 原生菌類(像菌物) | 分解吸收環境有機物 | 黏菌 |
代表例子:
- 變形蟲:沒有固定形狀(所以才叫「變形」),靠伸出偽足移動和包圍獵物
- 草履蟲:形狀像草鞋底,全身佈滿纖毛幫助移動,用口溝攝食
- 眼蟲:身上有葉綠體會行光合作用,但同時也有鞭毛會游泳——根本就是動植物的混合體
- 瘧原蟲:寄生在紅血球內,透過蚊子傳播,會引起瘧疾
10-3 菌物界
菌物界包含了我們熟悉的香菇、黴菌、酵母菌。牠們跟植物長得有點像(都不太會動),但仔細看構造和營養方式,其實差非常多。
結構特徵:
- 有細胞核(真核生物)
- 有細胞壁,但不是纖維素——菌物的細胞壁主要由幾丁質構成(跟昆蟲的外骨骼同一種材質!)
- 除了酵母菌是單細胞之外,大多是多細胞
- 身體由菌絲交織而成,菌絲可以深入土壤或腐木中吸收養分
營養方式:菌物不能行光合作用(沒有葉綠體),牠們把消化酵素分泌到體外,先在環境中把大分子分解,再吸收小分子養分。這種「體外消化」是菌物最特別的地方。
可以想像菌物像是一個把嘴巴跟胃都外掛在體外的生物——先吐消化液出來把東西分解掉,再用菌絲把養分吸進去。
代表例子:
- 黴菌:常見於發霉的麵包、水果上,用孢子繁殖。青黴菌產生的青黴素(盤尼西林)是人類第一個抗生素
- 酵母菌:單細胞菌物,分解糖類時會產生二氧化碳和酒精——麵包會膨脹、酒會發酵,都是酵母菌的功勞
- 香菇/洋菇:我們吃的部分其實是菌物的「子實體」(繁殖構造),地下的菌絲才是菌物的本體
菌物在生態系中扮演分解者的角色,把動植物屍體分解成無機物,歸還給土壤讓植物重新利用。沒有菌物,世界的養分循環會直接當機。
10-4 植物界
植物是我們日常生活中最常見的生物之一,從路邊的小草到森林裡的大樹都是植物。
結構特徵:
- 有細胞核(真核生物)
- 多細胞生物
- 有細胞壁,由纖維素構成,這也是植物可以長得又高又直的關鍵
- 細胞內有葉綠體,含有葉綠素
營養方式:植物是自營生物——透過光合作用把太陽能轉換成葡萄糖,不需要吃別的東西就能養活自己。這是植物跟其他四界最大的差別。
喚的經驗:國中的時候一直覺得植物很無聊,因為牠們不會叫不會跑。但大學學了光合作用的分子機制之後,覺得植物根本是地球上最猛的化學工廠——用空氣(CO₂)跟水就能做出養分,還順便產生氧氣給我們用。人類現在砸了幾兆在搞人工光合作用,到現在還是做不出來。
植物的分類:
| 類群 | 特色 | 例子 |
|---|---|---|
| 蘚苔植物 | 沒有維管束,矮小貼地,靠水繁殖 | 地錢、土馬騌 |
| 蕨類植物 | 有維管束,靠孢子繁殖,葉背有孢子囊堆 | 筆筒樹、鐵線蕨 |
| 裸子植物 | 種子裸露,無果實包覆,多為針葉 | 松樹、杉樹、銀杏 |
| 被子植物 | 種子包在果實裡,開花結果 | 稻米、玫瑰、芒果樹 |
植物在生態系中是生產者——把無機物變成有機物,是所有動物(包括我們)的食物來源起點。
植物的演化趨勢
這四個植物類群的出現順序,也反映了植物從水中走向陸地的演化過程:
蘚苔(無維管束,需水繁殖)→ 蕨類(有維管束,孢子繁殖)→ 裸子(有種子,耐旱)→ 被子(有果實保護種子,傳播效率最高)
關鍵趨勢:從依賴水 → 獨立於水。蘚苔沒有維管束,長不高也離不開潮濕環境;蕨類發明了維管束,可以長得比人還高,但繁殖還是靠孢子(需要水);裸子植物發明了「種子」,種子本身有養分儲備,可以在乾旱環境存活;被子植物進一步用果實把種子包起來,藉由動物吃果實幫忙散布種子——這是演化上最成功的設計,也是為什麼今天地球上被子植物佔了絕對多數。
10-5 動物界
動物界是我們最熟悉的一界——因為人類自己就在這一界裡面。
結構特徵:
- 有細胞核(真核生物)
- 多細胞生物
- 無細胞壁——所以動物細胞可以自由變形,這也是動物可以自由移動的結構基礎
- 體內有感應環境變化的能力
營養方式:動物是異營生物——不會光合作用,必須吃其他生物才能獲得養分。這決定了動物的生存策略:要嘛去找食物、要嘛去抓食物、要嘛去搶食物。
動物的分類:
動物最粗略的分法是看有沒有脊椎:
| 類群 | 特色 | 例子 |
|---|---|---|
| 無脊椎動物 | 沒有脊椎骨 | 海綿、水母、蚯蚓、昆蟲、螃蟹、蝸牛 |
| 脊椎動物 | 有脊椎骨 | 魚類、兩生類、爬蟲類、鳥類、哺乳類 |
無脊椎動物佔所有動物的 95% 以上!光昆蟲就可能有 500 萬種。
動物在生態系中扮演消費者——直接或間接攝食生產者(植物)或其他消費者。
脊椎動物的演化趨勢
脊椎動物的演化也有一個明顯的方向,從魚類一路到哺乳類:
魚類 → 兩生類 → 爬蟲類 → 鳥類 + 哺乳類
每個階段的關鍵變化是:
| 類群 | 新出現的特徵 | 適應的環境 |
|---|---|---|
| 魚類 | 鰓呼吸、鰭游泳 | 水生 |
| 兩生類 | 肺呼吸、四肢爬行,但繁殖仍需回水中 | 水陸兩棲 |
| 爬蟲類 | 羊膜卵(不需回水中產卵)、鱗片防水分流失 | 完全陸生 |
| 鳥類 | 恆溫、羽毛、翅膀 | 空中為主 |
| 哺乳類 | 恆溫、毛髮、乳腺哺乳 | 陸地、海洋皆有 |
這個演化趨勢的核心思路是:離水愈來愈遠。魚類完全離不開水,兩生類繁殖必須回水裡,爬蟲類發明羊膜卵之後終於可以完全在陸地上生小孩,鳥類和哺乳類則進一步發展出恆溫能力,讓牠們不管外面多冷多熱都可以維持正常活動。
動物死亡後,屍體被菌物等分解者分解,歸還養分給土壤,形成完整的循環。
五界總整理
| 界別 | 細胞核 | 細胞數 | 細胞壁 | 營養方式 | 代表例子 |
|---|---|---|---|---|---|
| 原核生物界 | 無 | 單細胞 | 有 | 光合/分解/寄生 | 細菌、藍綠菌 |
| 原生生物界 | 有 | 單/多細胞 | 部分有 | 光合/攝食/吸收 | 變形蟲、草履蟲、眼蟲 |
| 菌物界 | 有 | 多細胞(少數單細胞) | 有(幾丁質) | 體外分解後吸收 | 黴菌、酵母菌、香菇 |
| 植物界 | 有 | 多細胞 | 有(纖維素) | 光合作用(自營) | 蘚苔、蕨類、松樹、稻米 |
| 動物界 | 有 | 多細胞 | 無 | 攝食(異營) | 昆蟲、魚類、鳥類、人類 |
喚的經驗:我習慣先去判斷「有沒有細胞核」→ 有的話看「有沒有細胞壁」跟「怎麼吃東西」→ 三個問題就能把九成的生物分類搞定。段考常考的陷阱是「眼蟲有葉綠體,為什麼不是植物?」——因為牠同時有鞭毛會游泳,而且沒有纖維素的細胞壁,所以歸在原生生物界。
Take Home
這部分有許多這個章節的重點所集結成的問題,希望能做到每個問題在腦裡都有相對應的答案。如此一來才算真正了解這個章節的內容。
10-1 生物的分類
- 請說明科學家用來分類生物的五大依據
- 請畫出五界系統的簡單分類圖
- 分類系統的好處是什麼?
10-2 原核生物界及原生生物界
- 原核生物界跟其他四界最根本的差異是什麼?
- 請各舉出一個原核生物的例子,並說明其特徵
- 原生生物界有什麼「特色」讓它最難定義?
- 眼蟲為什麼不是植物?
10-3 菌物界
- 菌物的細胞壁由什麼成分構成?
- 請用你自己的話解釋菌物的「體外消化」
- 酵母菌為什麼能讓麵包膨脹?
- 菌物在生態系中的角色是什麼?
10-4 植物界
- 植物跟其他四界最根本的差異是什麼?
- 請依演化順序排列蘚苔、蕨類、裸子、被子植物,並說明演化趨勢
- 「裸子」跟「被子」的差別是什麼?
10-5 動物界
- 動物跟植物在結構上有哪三個主要差異?
- 無脊椎動物佔所有動物的百分之多少?
- 請說明動物在生態系中扮演的角色
後記
這一章節的內容就到這裡,可以根據 Take Home 的內容看看自己是不是真的了解生物分類的知識。
這章是國中生物系列的最後一章。從第一章的「什麼是生命」走到現在,我們認識了細胞怎麼運作、營養怎麼來、遺傳怎麼傳下去、演化怎麼發生、再到地球上這些形形色色的生物怎麼被分類——你已經擁有一個完整的生物學基礎架構了。未來無論是高中生物、還是大學的專業科目,都是從這些基礎概念長出去的。
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延伸閱讀
章節導航:
- 上一章: 國中生物第9章重點整理:生物演化
- 下一章: 國中生物第11章重點整理:生物與環境(生態系)
國中生物全系列(七上 1–6、七下 7–12):
- 國中生物第1章重點整理:生命的驚奇
- 國中生物第2章重點整理:生物體的組成
- 國中生物第3章重點整理:生物體的營養
- 國中生物第4章重點整理:生物體的運輸作用
- 國中生物第5章重點整理:生物體的協調作用
- 國中生物第6章重點整理:生物體內的恆定性調節
- 國中生物第7章重點整理:生殖
- 國中生物第8章重點整理:遺傳基因
- 國中生物第9章重點整理:生物演化
- 國中生物第10章重點整理:生物五大界
- 國中生物第11章重點整理:生物與環境(生態系)
- 國中生物第12章重點整理:生物多樣性與保育
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