问题

动物和植物界定的标准是什么?

回答
要界定动物和植物,我们首先要明白,科学的分类体系一直在发展和完善,随着我们对生命认识的深入,一些曾经模糊的界限也变得更加清晰。但总的来说,区分这两个巨大的生命王国(界),我们主要从几个核心的方面来考量,这些方面共同构成了它们各自独特的生命策略和生存方式。

核心区分点:获取能量与物质的方式

这是最根本也是最显著的差异。

植物:自养生物 (Autotrophs)
植物最显著的特征是它们能够自己制造食物。它们通过一个神奇的过程叫做光合作用 (Photosynthesis)来实现这一点。简单来说,植物利用阳光的能量,将二氧化碳(从空气中吸收)和水(从土壤中吸收)转化成葡萄糖(一种糖类,是它们的能量来源和构建物质的基础)和氧气(作为副产品释放到大气中)。
光合作用的“燃料”: 阳光是必需的。植物体内有特殊的色素,比如叶绿素 (Chlorophyll),它能够吸收光能。这也就是为什么大多数植物呈现绿色。
光合作用的“原料”: 二氧化碳通过叶片上的微小气孔(气孔,Stomata)进入植物体内。水则通过根系从土壤中吸收,并通过植物体内的维管束(木质部,Xylem)输送到叶片。
光合作用的“产物”: 葡萄糖可以立即被植物利用来提供能量,也可以储存起来(比如转化为淀粉),或者用于构建植物体的各个部分,如茎、叶、花、果实、种子等。氧气则被释放到环境中,这对于包括动物在内的许多其他生物来说至关重要。
这意味着什么? 植物不需要去“吃”别的生物来获取能量。它们是独立的生产者,是生态系统中最基础的能量输入者。它们的生长和发育主要依赖于阳光、水、二氧化碳以及土壤中的矿物质营养。

动物:异养生物 (Heterotrophs)
与植物截然不同,动物无法自己制造食物。它们是异养生物,这意味着它们必须摄取(吃)其他生物来获取能量和构成身体所需的物质。
食物来源的多样性: 动物的食物来源非常广泛。有些动物是植食性动物 (Herbivores),只吃植物;有些是肉食性动物 (Carnivores),只吃其他动物;还有些是杂食性动物 (Omnivores),既吃植物也吃动物。此外,还有食腐动物 (Scavengers),以死亡的动物尸体为食;分解者 (Detritivores),则以死亡的有机物为食。
摄取和消化: 动物通过特定的器官和系统来完成摄取和消化食物的过程。大多数动物有发达的消化系统 (Digestive System),可以将摄入的复杂有机物分解成更小的、可被吸收的分子(如氨基酸、葡萄糖、脂肪酸),然后通过血液输送到全身细胞,用于提供能量、修复组织或生长。
这意味着什么? 动物的生存直接依赖于其他生物的存在。它们在生态系统中扮演着消费者和分解者的角色。它们的生命活动、生长发育都需要从外部获取现成的有机化合物。

其他重要区别点:

除了获取能量和物质的方式,还有一些其他显著的特征帮助我们区分动物和植物:

1. 细胞结构与特征:
植物细胞:
细胞壁 (Cell Wall): 这是一个非常重要的特征。植物细胞最外面有一层坚固的细胞壁,主要由纤维素组成。它为植物提供了结构支撑,帮助植物保持形状,并防止细胞在吸水过多时破裂。这使得植物能够直立生长,形成高大的树木和结构。
叶绿体 (Chloroplasts): 植物细胞含有叶绿体,这是进行光合作用的场所,里面含有叶绿素。
液泡 (Vacuole): 植物细胞通常有一个或多个大的中央液泡,可以储存水分、营养物质、废物,并帮助维持细胞的膨压(Turgor Pressure),这对于植物的支撑也非常重要。
动物细胞:
无细胞壁: 动物细胞没有细胞壁。细胞最外层是细胞膜 (Cell Membrane)。这使得动物细胞更加灵活,能够形成各种形状,也能够进行吞噬等活动。
无叶绿体: 动物细胞不含叶绿体,因此它们不能进行光合作用。
液泡小且不固定: 动物细胞的液泡通常很小,而且数量较多,或者根本就没有大的中央液泡。

2. 运动能力:
植物: 大多数植物是固着生活 (Sessile)的,即它们固定在某个地方,通常是土壤中,不能自由移动。虽然植物可以通过生长来改变位置(比如向光性或向地性),但这种移动是缓慢的、生长性的,而非主动的、瞬时的整体移动。当然,也有一些例外,比如一些藻类(虽然通常被归入植物界下的藻类部分,但其复杂性让分类有所变动)。
动物: 大多数动物具有运动能力 (Motility)。它们可以通过肌肉收缩等机制来主动移动身体,以寻找食物、躲避捕食者、寻找配偶或迁徙到适宜的环境。这种移动可以是游、走、跑、飞、爬等多种形式。当然,也有少数动物是固着生活的,例如海绵、珊瑚、海葵等,但它们在生命周期的某个阶段(如幼体)可能具有移动能力,而且它们的细胞结构和能量获取方式仍然符合动物的定义。

3. 生长方式:
植物: 植物的生长是开放式生长 (Indeterminate Growth),这意味着它们可以在一生中不断地生长,尤其是在顶端(如茎尖、根尖)和侧面(如侧芽、形成层)。许多植物的寿命也很长,能够经历多个季节或年份。
动物: 大多数动物的生长是有限式生长 (Determinate Growth),即它们在达到一定体型或成熟度后,生长就会停止。虽然身体的细胞会不断更新和修复,但整体尺寸的增加通常是有限的。

4. 响应外界刺激:
植物: 植物对外界刺激的响应通常是生长性或生理性的,比如向光性(叶片朝向光源)、向重力性(根向下长,茎向上长)、闭合叶片(如捕蝇草)或释放化学信号等。这些响应通常是相对缓慢的。
动物: 动物通常具有神经系统和感觉器官,能够对环境刺激做出快速、复杂的响应。它们能够感知光线、声音、气味、触碰等,并迅速做出反应,如逃跑、攻击、求偶等。

5. 繁殖方式:
植物: 植物的繁殖方式非常多样,包括有性生殖(通过花、种子、孢子等)和无性生殖(如扦插、嫁接、块茎、孢子繁殖等)。它们通常是雌雄同体或通过受精过程进行有性生殖。
动物: 动物的繁殖方式也多样,主要是有性生殖,通过雄性和雌性配子(精子和卵子)的结合来产生后代。无性生殖在动物界也存在,例如分裂、出芽、孤雌生殖等,但不如植物普遍。

需要注意的“模糊地带”和例外:

科学分类总会有一些边缘情况,让人觉得界限没那么分明。

藻类 (Algae): 这是一个比较复杂的例子。许多单细胞或简单的多细胞藻类(如衣藻、海带)拥有叶绿体,进行光合作用,但它们也可能具有运动能力(比如鞭毛藻),或者结构上更接近动物的某些特征。传统上,许多藻类被归入植物界,但现代分类学上,它们被划分到不同的界,比如原生生物界(Protista),因为它们的多样性超出了传统植物的范畴。但通常我们提到“植物”,还是会想到陆地上的高等植物。
一些固着生活的动物: 如前面提到的海绵、珊瑚、海葵等。它们不移动,但它们是通过摄取其他生物来获取营养,并且它们具有动物的细胞结构,所以毫无疑问属于动物界。
寄生植物: 有些植物完全失去了光合作用的能力,例如菟丝子。它们直接从其他植物宿主那里吸取营养,成为寄生者。虽然它们保留了植物的细胞结构和一些基本特征,但它们的能量获取方式与典型的自养植物不同。

总结一下,区分动物和植物最核心的基石是它们获取能量和生命所需物质的方式:

植物是生产者,依靠光合作用自己制造食物(自养)。
动物是消费者,必须吃其他生物来获取食物(异养)。

其他的差异,如细胞壁、叶绿体、运动能力、生长方式等,都是由这最根本的生存策略所衍生出的特征。理解了这两大王国是如何“生存”和“繁衍”的,我们就能更清晰地认识它们各自独特的生命图景。

网友意见

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在支序分类学上,动物和植物可以追溯到各自不同的祖先,二者的共同祖先生活在超过 7 亿年前,已经分道扬镳很久了。

分子生物学可以比对动物和植物的基因组,找出大量不同的基因,并根据相似基因的变化率大致确定各物种出现的次序。

在解剖结构上,动物和植物的身体明显不一样。即使只比较一个细胞,也能看出植物细胞里通常有质体、植物的细胞外基质通常比动物发达(称为细胞壁)、植物细胞的液泡通常比动物细胞发达等差异。

1966 年,Lynn Margulis 提出内共生理论,认为真核生物的共同祖先通过与某种细菌(可能是贝塔变形菌)的内共生获得了线粒体,植物的共同祖先在那之后通过与某种蓝菌内共生获得质体(包括叶绿体),将 Plantae 定义为维管植物(Plantae Margulis, 1967)。

Margulis 在 1971 年将她定义的植物界的范围改为有胚植物 (Plantae Margulis, 1971,即 Plantae sensu stricto) 。

在内共生理论下,细胞核基因组和细胞器基因组的演化历史不一致,可以通过二者的差别来判断内共生的发生时点,进而追溯当前生物的祖先。英国牛津大学的汤玛斯·卡弗利尔-史密斯带领的研究团队进行的分子系统学研究显示,原始色素体生物(Archaeplastida,包括灰藻、红藻、绿藻、轮藻、有胚植物)是最早与蓝菌内共生并获得质体的生物类群,其他藻类的质体是通过与原始色素体生物内共生间接获得的(二次内共生),他们将植物界定义为原始色素体生物,即 Plantae Caval.-Sm. 1981(Plantae sensu lato)。

系统发育和分类学研究普遍采用 Plantae Caval.-Sm. 1981,将原始色素体生物视为植物。

2015 年以来,汤玛斯·卡弗利尔-史密斯、Patrick J. Keeling、Alastair G. B. Simpson、Fabien Burki 各自带领的研究团队发现皮胆虫可能是红藻的姊妹群,隐藻要么是灰藻和绿色植物构成的单系群的旁系群,要么是红藻的旁系群,要么是原始色素体生物和皮胆虫的外类群。

这些研究显示,皮胆虫和隐藻很可能是原始色素体生物的共同祖先的后代,它们在演化过程中丢失了一度拥有的质体,而后隐藻通过内共生再次获得红藻的质体,皮胆虫则恢复为异养生活。皮胆虫作为植物就跟你日常所见的绿色植物完全不同了。

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