導讀:這篇文章聚焦於「國一生物 第九章 重點」,並延伸整理演化、天擇、用進廢退,幫你快速掌握重點。
延伸導覽:國中生物段考全攻略總覽
在上一章國一生物 第8章 遺傳有提到突變的重要性,也說到突變是演化的重要基礎。
本章要進一步透過以前留下來的證據說明演化的過程以及生物在不同時代下為了適應環境所產生的變化。
9-1 化石
能夠成為化石的物質:骨骼、牙齒、細胞壁、空模、足跡、琥珀
化石的形成
1. 生物死亡 2. 生物體被分解或破壞 3. 遺骸包埋在泥沙中 4. 堅硬的部分遺骸被泥沙填滿 5. 沉積在地底成為岩層 6. 地表侵蝕或變動使化石被發現
在冰河或特殊環境,因為不利細菌微生物生存,生物體死後並不會被分解破壞,因而可以完整保留骨骼肌肉等等其他器官的完整樣貌,像琥珀裡的昆蟲、冰河裡的長毛象。
化石-環境-演化
化石可以被用來觀察古時候不同時期的生物物種樣貌與構造。
因為生物隨著環境與時間變化會有不同的樣貌,可以透過留存下來的化石了解以前的物種跟現在物種的差異(演化的過程)
除此之外,因為時間與地層的絕對關係,可以知道不同化石在不同時代、演化的資訊。例如在某一特定岩層有大量蕨類和特定草食性物種,就可以知道那段時間草食性物種很可能靠蕨類維生。（延伸閱讀：Khan Academy：演化的證據）
岩層與化石的年代
有些化石出現在特定的岩層,透過包埋在岩層的化石之間的上下深淺關係,可以推估物種生存的年代。
標準化石(指標化石):化石廣泛分布某一特定時期的岩層且數量眾多,特徵明顯
活化石:經過漫長歲月後該物種與遠古祖先的構造仍然相似且生存於現今
演化歷程
同一物種在不同岩層有些微構造上的差異,就可以透過構造上差異了解物種在不同環境下的活動、食性與生存環境
始新馬-漸新馬-中新馬-鮮新馬-現代馬
- 食性:嫩葉->磨碎青草
- 牙齒:小顆->大顆且適合磨碎東西
- 體型:小 -> 大
- 腳趾:四趾(較適合穿梭在叢林) -> 單趾 (較適合在草原奔跑)
| 特徵 | 始新馬（古代） | 現代馬 |
|---|---|---|
| 食性 | 嫩葉 | 磨碎青草 |
| 牙齒 | 小顆 | 大顆且適合磨碎 |
| 體型 | 小（約30公分） | 大（約150公分） |
| 腳趾 | 四趾（適合叢林穿梭） | 單趾（適合草原奔馳） |
從不同岩層的牙齒、骨骼上可以看到結構上的差異,逐漸從適合在叢林的生活轉移像草原的生活,就可以知道以前的馬與現代的馬的差異。（延伸閱讀：Nature Scitable：15 Evolutionary Gems）
古代生物的生存環境
假如從山上看到岩層有海洋生物的化石,就可以知道這塊岩層以前曾經在海底過,而經由地殼的變動最後變到山上被我們發現。
9-2 演化的學說
針對演化的理論,在以前有許多不同的說法,最主要被大眾接受的分成兩的學說:用進廢退說與天擇說。
用進廢退說與天擇說比較
| 比較項目 | 用進廢退說 | 天擇說 |
|---|---|---|
| 提出者 | 法國學家拉馬克 | 達爾文 |
| 論點一 | 生物器官用越多就進步越不用就會退步變不發達 | 存在個體差異,針對相同環境有不同的負荷力 |
| 論點二 | 後天獲得的性狀會遺傳給子代 | 資源有限,物種數量超過環境負荷 |
| 論點三 | - | 物競天擇,適者生存 |
舉例:長頸鹿為了吃樹上的葉子不斷拉長脖子,所以脖子變長並且將這個性狀遺傳給小孩,所以長頸鹿脖子就越來越長。
透過我們前面提到的染色體的知識可以知道,論點二並沒有辦法遺傳給子代,但是論點一為演化的理論奠定了基礎。
因為突變或有性生殖所造成的個體差異,使得每個個體對於環境的**適應力不一樣**,當環境資源有限的時候,適應力就成為活下來最重要的因素,適應不良者會死亡,適應良好的個體會有比較適合環境生存的基因,並且產生後代。
可以想像為同一個教室裡面有不同的學生,每個人努力跟聰明程度不一樣(個體差異),當考試要比賽誰考第一名時(資源有限,第一名只有一個),聰明又認真的人就會考到第一名並且繼續努力,可能其他人相對沒有得到回報就放棄努力了(物競天擇,適者生存)。（延伸閱讀：Khan Academy：天擇與族群）
人擇
人類會依據不同的需要,刻意篩選培育出自己想要的物種表現,比如乳牛很會產乳汁可以讓牛奶的產量大增。農業就會積極培育產量好的乳牛,但是不見得這樣的表現有助於乳牛對於環境的生存。
人擇會加速物種演化的速度,但是影響不見得對物種是好的,甚至可能進而影響生態平衡。
9-3 生物的演化
地球推估到現在已經46億年,經歷了很多次大滅絕,其中因為環境變動,有很多不同生物死亡,也有很多生物因而興盛,並且不斷演化。（延伸閱讀：泛科學：第六次大滅絕正在發生？科學家怎麼說）
最原始的生命
| 地質年代 | 主要特徵 |
|---|---|
| 古生代 | 初期:海洋中三葉蟲、蘚苔植物(具有角質層)。中期:海洋魚類繁盛、有維管束的蕨類、昆蟲與兩生類出現在陸地。後期:高大淺根的蕨類(現在的煤炭)、裸子植物(松柏)、爬蟲類(有防止水分散失的鱗片或骨板)。 |
| 中生代 | 代表生物:菊石、恐龍。陸地環境更為乾燥,適合能夠抵抗水分散失的物種生存。體溫恆定的哺乳類、鳥類在此時出現,但不盛行。 |
| 新生代 | 代表生物:被子植物、哺乳類與鳥類。人類在200萬年前出現,可以直立行走,並用手與大腦創造文明。 |
生物演化的軌跡
植物
藍綠菌-始祖-蘚苔類(古生代初期)-蕨類(古生代中期)-裸子植物(中生代)-被子植物(新生代)
動物
脊椎動物始祖-魚類(古生代中期)-兩生類(古生代中期)-爬蟲類(中生代)-鳥類(中生代與新生代) + 哺乳類(中生代與新生代)
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。
9-1 化石
- 請列舉6項可以成為化石的物質
- 請說明化石如何形成
- 請舉例如何透過化石了解時代、岩層與演化的關係
- 請說明什麼是活化石與指標化石
- 請說明馬的演化歷程(從牙齒、體型、腳趾的變化)
9-2 演化的學說
- 請說明用進廢退說的理論
- 請說明天擇說的理論
- 為什麼後來天擇比較被人所接受?
- 請比較人擇與天擇的差異?
9-3 生物的演化
- 請說明科學家如何探討最原始的生命
- 請說明古生代、中生代、新生代的代表生物(包含動物與植物)
- 請說明植物的演化軌跡
- 請說明動物的演化軌跡
章節導航
- 上一章： 國中生物第8章重點整理：遺傳基因
- 下一章： 國中生物第10章重點整理：生物五大界
這個概念以後在大學或工作怎麼用？演化是理解整個生命科學的底層框架，也是面試時展現「生科素養」的關鍵。 → 生科系出路現況分析：5個方向破解迷思
