從細胞到生物圈:馬爾薩斯陷阱、地球係統演化史、拉馬剋歸來,在「好玩」過程中理解生物學的本質

從細胞到生物圈:馬爾薩斯陷阱、地球係統演化史、拉馬剋歸來,在「好玩」過程中理解生物學的本質 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

張超
圖書標籤:
  • 生物學
  • 進化論
  • 生態學
  • 生命科學
  • 科普
  • 馬爾薩斯
  • 拉馬剋
  • 地球係統
  • 科學史
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具體描述

神奇的自然歷史、遺傳與變異、穩定與適應、生命的起源與演化⋯⋯
跳脫死闆觀念,最有趣+最好玩+最嚴肅的生物課來瞭!

  【最有趣】不隻告訴你「其然」,還會告訴你「其所以然」!
  【最好玩】在不知不覺的「好玩」過程中理解生物學的本質!
  【最嚴肅】每一個知識、概念都是學者嚴謹的科學研究結果!

  ►首先,為瞭生存奮戰
  ──在漫長的演化歲月中,自然選擇造就瞭生物的適應

  ▎「冷凍」北美林蛙:人傢鼕眠,牠直接讓自己結冰!

  林蛙鼕眠時會完全進入冷凍狀態。牠把自己埋在2.5~5公分厚的樹枝和樹葉下,牠會被徹底凍成硬塊。最極端的情況下,牠身體裡2/3的水分都會結冰,這時牠不呼吸,沒有心跳,新陳代謝完全停止。待春暖花開時,伴隨著溫度的迴升,林蛙被慢慢「解凍」,短短幾分鐘之內,牠的心跳就能奇蹟般恢復,同時呼吸也變得正常。

  ▎南極冰魚的血液之謎:牠們體內沒有紅血球啦!
  冰魚將紅血球完全除去,並允許血紅素產生突變而退化。牠們的血液中隻有1%的血細胞,甚至可以說「牠們血管中流的是冰水」。冰魚擁有很大的鰓,並且皮膚沒有鱗片,上麵有異常粗大的微血管,這些特徵提高瞭牠們從環境中吸收氧的能力。冰魚的微管可在冰點之下正常組成,並且維持穩定的結構。牠們還「發明」瞭抗凍蛋白,這種特別的蛋白質幫助降低魚體內冰晶形成的臨界溫度,讓魚能在冰冷的海水中存活。

  ►再來,為瞭後代奮鬥
  ──自然選擇造就適者,但其青睞的是具有繁殖優勢的個體


  ▎來自性的獎賞:偶爾偷偷放縱一迴的寄生蟲!
  人體消化道裡的一種叫賈第蟲的寄生蟲,從來沒有被抓到過「齣軌」行為,但是它們還保留著減數分裂的全套基因,這意味著它們可能是趁著研究者不注意的時候偶爾偷偷摸摸放縱一迴。性帶來的最大好處就是將基因進行重新組閤。若一成不變,現在可能是與環境高度適應的,但環境一旦發生改變,原來的優勢可能就成瞭災難。靠無性繁殖很難生存幾百萬年以上,滅絕似乎就是必然的結果。

  ▎花式求偶行為:美妙歌聲、華麗外錶、競技行為⋯⋯還有築巢?
  動物求偶行為十分複雜,雖沒有「語言」,但求偶形式韆奇百怪。有些鳥類會盡情歌唱嚮配偶錶達愛意;有些動物透過改變體色在異性麵前炫耀;雄杜父魚會咬住經過的雌魚頭部看其是否掙紮,不掙紮者便可以交配;雞結伴求偶卻隻有其中一隻交配成功;雌織巢鳥透過觀察雄織巢鳥所建鳥巢的堅固程度選擇雄性,還有我們熟知的雌螳螂殘忍殺夫行為⋯⋯動物世界隻遵循自然的法則,不受人類道德理念的約束,即凡是有利於物種延續的事物便都有存在的價值。

本書特色

  全書以「係統」、「適應」兩個角度作為切入點,針對閱讀特點與需求,全方位將生物學知識進行係統化建構,透過係統且有趣的描述將讀者帶入一個美妙的生物世界。本書可以作為生物學學習的重要課外讀物,具有極高的科普及學習輔助價值。
 
好的,這是一份關於一本名為《從細胞到生物圈:馬爾薩斯陷阱、地球係統演化史、拉馬剋歸來,在“好玩”過程中理解生物學的本質》的圖書簡介。 圖書名稱: 《從細胞到生物圈:馬爾薩斯陷阱、地球係統演化史、拉馬剋歸來,在“好玩”過程中理解生物學的本質》 --- 圖書簡介 這是一本帶領讀者跨越時間與尺度的生命科學探索之旅,它將我們熟悉的生物學概念,置於宏大的演化背景和復雜的係統交互之中進行審視。本書的核心在於,通過深入淺齣的敘事和引人入勝的案例,揭示生命科學的本質——一個由基礎機製驅動,並與地球環境深度耦閤、不斷演化的動態係統。 一、微觀世界的秩序與失序:從細胞到基因的博弈 生命活動的基礎,根植於細胞這一精巧的結構之中。本書首先聚焦於細胞的內部運作,但並非停留在教科書式的知識點羅列。我們將深入探討細胞如何在有限的資源約束下,進行精確的自我復製、能量代謝與信息傳遞。這裏,我們引入“馬爾薩斯陷阱”的概念——並非僅僅是人口增長與食物短缺的社會學模型,而是被放大到分子和細胞層麵。 想象一下,每一個基因的復製、每一個蛋白質的閤成,都麵臨著資源競爭、錯誤率控製以及“內捲”的壓力。細胞如何通過精妙的調控網絡,在“足夠好”和“浪費資源”之間找到微妙的平衡點?我們將剖析基因錶達的隨機性與噪聲在塑造群體差異中的作用,以及細胞如何通過錶觀遺傳修飾,在不改變DNA序列的前提下,實現對環境變化的快速響應。這部分內容著重展現,即便是最基本的生命單元,也充滿瞭基於資源限製的“權衡取捨”(Trade-offs),這構成瞭生命演化的底層邏輯。 二、係統湧現的奇跡:從單物種到復雜生態 生命故事的壯闊之處,在於個體如何聚集形成更高層次的組織。本書繼而將視角放大,探討生命如何在物理和化學的約束下,從簡單的化學反應池,逐步湧現齣多細胞生物,乃至復雜的生物圈。 我們將追溯地球生命係統的“演化史”。這不是簡單的時間軸梳理,而是著重於關鍵的“相變點”:如真核細胞的齣現、多細胞性的起源、寒武紀大爆發帶來的生態位爆炸。每一次物種的大量齣現或滅絕,都對應著地球物理化學環境的劇烈變化——氣候、氧氣濃度、闆塊運動。我們探討的是生命係統如何“重塑”瞭地球,而地球環境又如何“篩選”瞭生命形態。 重點在於理解係統動態。當物種數量達到一定規模,相互作用(捕食、共生、競爭)的復雜性幾何級數增長,由此産生的“湧現特性”(Emergent Properties)是單個物種研究無法預測的。本書試圖揭示,生物圈作為一個整體,是否也遵循著某種宏觀的平衡或失衡規律,類似於物理學中的臨界現象。 三、曆史的修正與未來的方嚮:拉馬爾剋與現代生物學的交匯 在傳統達爾文主義占據主導地位的背景下,本書勇敢地將“拉馬剋歸來”——這一在曆史上飽受爭議的概念——置於現代生物學的前沿。我們並非推崇已經被證僞的“獲得性遺傳”的簡單迴歸,而是探討在當代基因組學和錶觀遺傳學研究中,拉馬剋思想的“幽靈”如何以新的、更精細的方式重現。 環境壓力是否能夠誘導可遺傳的錶型變化,而無需等待隨機突變發生?錶觀遺傳標記在代際間傳遞的機製(例如通過配子或早期胚胎發育),如何使得生命係統具備瞭一種“記憶環境壓力”的能力?我們將審視新興領域中關於“軟性遺傳”的證據,並探討這對我們理解物種對氣候變化等快速環境壓力的適應性有何深遠影響。這部分內容引導讀者思考:演化是完全隨機的、漫長的試錯過程,還是在特定條件下,可以被環境信息“引導”的? 四、在“好玩”中理解本質 本書最大的特色,在於其敘事方式。我們相信,理解深奧的生物學原理,無需沉悶的公式和枯燥的定義。通過構建一係列類比、假想實驗(Thought Experiments)以及對著名科學史軼事的趣味性重述,我們將復雜的概念轉化為易於理解的“心智模型”。 例如,我們將“反饋迴路”比作一場即時的資源分配遊戲;將自然選擇比作一個永不停止的“設計馬拉鬆”。通過這種互動式的思考過程,讀者不僅能記住知識點,更能培養齣一種生物學傢的直覺——對生命係統內在邏輯的敏銳洞察力,以及在不同尺度下尋找統一模式的能力。 結語: 《從細胞到生物圈》旨在打破生物學學科間的壁壘,將分子生物學、生態學、地質學和演化理論整閤在一個統一的敘事框架中。它不僅是一本知識普及讀物,更是一份邀請函,邀請每一位對生命世界充滿好奇心的人,參與到這場跨越數十億年的宏大探索中,領悟生命在資源限製下,如何以驚人的創造力,在微觀的精確與宏觀的混沌之間,實現永恒的演化。讀完此書,你將不再僅僅是“知道”生物學知識,而是開始“像”一個生物學傢一樣思考。

著者信息

作者簡介

張超


  生物科教師,在生物學學科教育、學習教育、生命教育等多個教育領域均有較深入的研究和實踐。各領域著作二十餘部,代錶作有《平臺教育理念:尋找並成就屬於自己的人生》、《學習,就是找對方法》、《種豆如何能得瓜》等。

趙奐

  生物科教師,分子生物學博士。指導學生獲得「英特爾國際科技工程大獎賽」一等獎,指導學生團隊獲「國際遺傳工程機器設計競賽」金獎。著有《解讀生命體》等作品。

林祖榮

  生物科教師、國高中生物科教材作者,發錶論文200餘篇,著有《新課程理念與實施》、《高中生物讀本》等作品。

圖書目錄

序言

第一篇 係統:從細胞到生物圈

第一章 生命是一個低熵係統

生物係統像一座圍城
細胞膜上的馬剋士威惡魔
城外混亂Vs城內井然
生命體中的樂高積木

第二章 低熵係統需要從係統外攝取能量
「木材與木柴」─生命體中的兩類物質
細胞裡的發電廠
生命係統的高速公路
低熵之源

第三章係統需要獲取能源的資訊
能源也是資訊源
「牠」來瞭,所有細胞做好準備
細胞中的麥剋風
把訊號抹掉

第四章迴饋調節與係統穩態
遊泳池的管理員
馬爾薩斯陷阱
缺席的管理者
正迴饋─生與死

第五章係統的演化
地球係統演化史
分工
資訊安排
癒閤的 傷口

第六章係統失調與潰散
失調
褪色的大堡礁
消失的文明
什麼是死亡

第二篇 適應:生命的主鏇律

第七章 為瞭生存奮戰

冰魚與林蛙的故事
從嗜熱菌說起
隨機應變
軍備競賽
結成同盟

第八章為瞭後代奮戰
病毒來襲
沒有父親的無性生殖
性的獎賞
求偶行為
兩性結閤的有性生殖
操縱
犧牲自我

第九章包容與妥協也是適應
直立行走的利與弊
瘧疾與遺傳病
兩難的端粒
垃圾DNA

第十章拉馬剋「歸來」
拉馬剋與獲得性遺傳
鼕日饑荒
DNA甲基化
玳瑁貓
食物改變命運

 

圖書序言

  • ISBN:9786263325999
  • 規格:平裝 / 208頁 / 17 x 23 x 1.04 cm / 普通級 / 單色印刷 / 初版
  • 齣版地:颱灣

圖書試讀

序言

  這本書是我們師徒三人閤作的作品,林祖榮老師是我和趙奐的指導教授。我們三個人都是中學的生物老師。

  「生物學」教學於我們而言,並非單純工作那麼簡單,在生物學的學習和教授過程中,其博大的方法與思想、精謹的邏輯與係統、深廣的內涵與外延,無時無刻不在影響著我們的思維,使我們在生物學的海洋中暢遊時驚喜不斷、收穫連連;使我們麵對紛繁複雜的世界時能夠從容不迫、鮮疑少惑。

  正是因為我們對生物學的喜愛,也是因為我們對生物學教學的喜歡,更是因為我們希望透過努力將這份生物學中的美妙帶給更多的孩子,所以我們決定編寫一本既有趣又適閤中學生嚴肅閱讀的書籍。基於這種想法,就有瞭你手中的這本書。

  你手中這本有關生物學的書籍是有趣的,與隻是知識概念羅列的課本相比,這本書不但告訴你「其然」,還會告訴你「其所以然」,讓你從死闆的概念中跳脫齣來,每一個概念的來龍去脈、每一個知識的前因後果都躍然紙上,讓你在不知不覺的「好玩」過程中理解生物學的本真。

  你手中這本有關生物學的書籍是嚴肅的,其中的每一個生物學概念、思想、方法都是經歷瞭很多學者細緻嚴謹的科學研究而獲得的。身為編寫者的我們並不是這些科學結論的研究者,我們能承諾給大傢的是書中的每一個知識都有更為專業的生物學研究作為保障,也有更為專業的生物學專著或論文作為根據,有興趣的同學可以進行更為專業且深入的閱讀。

  本書的編寫首先要感謝的是學習生物學的同學們,正是你們的需求給予瞭我們靈感,正是你們的勤奮給予瞭我們動力;接下來要感謝的是和我們一樣熱愛生物學的生物組老師們,與你們並肩作戰是一種榮幸和幸福;再要感謝的是為本書的編寫提供瞭資料的生物學專業研究者們,我們隻是站在巨人的肩膀上做瞭一件力所能及的事情,在編寫期間,我們有幸聯繫上瞭王立銘教授和硃欽士教授,他們的慷慨令我們感動不已,還有更多我們沒有聯繫到的研究者,在此一併錶示感謝;還要感謝我們任教的實驗中學,是這個和睦的大傢庭讓我們師徒三人有機會相遇、相知……此書的完成需要感謝的人太多,難免掛一漏萬,在此嚮所有幫助過我們的人錶達我們的敬意。

  由於能力有限,書中難免有疏漏之處,歡迎大傢交流、指正。

張超

用戶評價

评分

老實說,我一開始對這類探討宏大主題的書其實抱持著懷疑態度,畢竟要把從單一個體到整個地球係統的演化史講得清楚又引人入勝,難度非常高。然而,作者的筆觸展現齣驚人的掌握力,他處理歷史脈絡的方式非常細膩,並沒有為瞭追求宏大而犧牲細節的準確性。我特別欣賞那種在敘事中不斷設置「轉摺點」的技巧,讓讀者在跟著時間線前進的同時,不斷地對既有的認知進行修正與更新。這種結構設計,極大地增強瞭閱讀的動態感,讓人感覺自己不是在單純接收資訊,而是在親身參與一場知識的探索之旅。對於身在颱灣這樣一個對自然環境變化感受深刻的地方,書中對地球係統變遷的論述,讓我對我們腳下這片土地的歷史產生瞭更深層次的敬畏。這本書的編排邏輯非常清晰,即使是跨學科的知識點也能流暢銜接,展現齣作者紮實的學術底蘊和高超的轉譯能力。

评分

我必須稱讚這本書在結構上的匠心獨運,它成功地將跨越數十億年的演化史,壓縮成一段段引人入勝的閱讀體驗。讀完後,我感覺自己彷彿完成瞭一場橫跨古今的知識探險,收穫的遠超過於單純的課本知識。它提供瞭一個極佳的框架,讓我能夠將過去零散學到的生物學片段,重新組織起來,形成一個更完整、更具係統性的世界觀。對於想要建立全麵生物學視野的讀者來說,這本書無疑是提供瞭極佳的入門磚與深化工具。特別是對於那些曾經被生物學複雜術語嚇退的朋友,這本書絕對能讓你重新拾迴信心,用更輕鬆、更具理解性的方式,去擁抱這個充滿奧秘的學科。這是一本真正能讓人「玩」齣知識,並從中獲得深刻啟發的優質讀物。

评分

坦白講,這本書的「好玩」之處,並不全然來自於輕鬆的語氣,而是源於它極富啟發性的內容編排。它不像某些科普書隻停留在現象的描述,而是深入挖掘瞭現象背後的機製和邏輯。作者在描述那些古老的生物學概念時,總能巧妙地與當代社會的議題產生對話,讓原本遙遠的知識突然有瞭現實的重量。尤其在探討「適應」與「選擇」這些核心議題時,那種穿透力,讓人不僅僅是理解瞭生物學,更是對人類自身的生存哲學有瞭新的體悟。我感覺作者在文字間注入瞭一種對生命強韌性的讚歎,這種情感上的共鳴,遠比單純的知識傳遞來得更有力量。它讓我意識到,生物學並非冷冰冰的科學,而是充滿瞭生命力的哲學探索。

评分

這本書的行文風格簡直是為我這種對科學有興趣但又怕硬梆梆理論的讀者量身打造的!作者的敘事功力一流,把複雜的生物學概念,像是演化和生態平衡,用一種像講精彩故事一樣的方式娓娓道來。我特別欣賞他穿插在嚴謹的科學論述中的那些生活化的比喻,讓那些原本隻存在於教科書裡的抽象名詞,瞬間變得立體又親切。讀起來完全沒有壓力,彷彿有個知識淵博又風趣幽默的朋友在旁邊陪你聊天,隨時準備解答你的「為什麼」。那種從好奇心被點燃,然後一步步被引導進入知識深處的感覺,真的很過癮。特別是處理到那些跨越時間尺度極大的議題時,作者總能找到那個讓人會心一笑的切入點,不會讓人覺得枯燥乏味。總體來說,這本書成功地把知識的深度與閱讀的樂趣完美結閤,是一本讓人讀完之後,會忍不住想跟身邊朋友大力推薦的科普佳作,成功地顛覆瞭我對傳統生物學書籍的刻闆印象。

评分

這本書最讓我耳目一新的地方,在於它敢於挑戰一些看似定論的科學觀點,並以一種開放的態度去探討不同的可能性。那種「批判性思考」的精神貫穿始終,作者不隻是告訴我們「是什麼」,更引導我們去思考「為什麼會是這樣」以及「有沒有其他解釋」。這種思辨的過程,對於我這種習慣接受標準答案的讀者來說,是一種很棒的刺激。它鼓勵讀者跳齣舒適圈,用更廣闊的視野去看待生命現象。書中某些段落對於舊有理論的重新審視,處理得相當得體,既保持瞭對前人的尊重,又展現瞭科學不斷進步的本質。這種勇於質疑、不斷探索的精神,或許就是生物學最迷人的核心所在吧!閱讀的過程就像剝洋蔥,每撥開一層,都有新的驚喜和更深層次的理解在等著你。

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