现代生命科学进展大纲
现代生物学进展自考重点
现代生物学进展自考重点20世纪80年代以来，随着计算机技术的广泛应用和基因工程的不断深入发展，生物信息学及其理论和方法进入了一个新的发展阶段。
生物学的研究对象从过去单一的植物或动物，逐渐发展到生命现象、生物分子和生态系统等许多领域，不仅包括了一个完整的生态过程，而且已成为影响人类社会发展、改变自然生态系统结构与功能结构及相互关系的一门重要学科。
生物学基本研究内容包括：(1)生命现象；(2)生物体细胞与分子；(3)遗传信息；(4)细胞结构与功能，包括生长发育，细胞分裂和分化等各过程及其对生物生产力、生存环境以及在生理功能中的作用。
(5甚至分子水平上或微观世界对生命现象做出解释或预测。
）上述内容是对人类社会历史，尤其是生物技术、经济管理等方面进行研究并作出贡献的学者的重要贡献。
1、生命现象生命现象包括生命体及其系统发生过程及其在生理活动中的作用。
生物体：包括细胞（包括动物）等在内的许多物质集合，它是人类生命活动不可缺少的部分。
生命诞生于地球上，我们所熟悉的一切生命存在都来自于自然生态系统。
我们能够直接接触到大自然是因为那里充满了生命；相反，许多无法直接接触到大自然的生命存在则是由于不能直接接触大自然自身所具有的生命基础结构与功能系统所造成的。
生命就是生物生存发展所必须具备的物质基础条件和一切生命活动所必需的环境条件。
生物是自然界最基本最活跃因素之一，而这些基本因素又都是决定我们生存与繁衍所必须具备的物质基础；其中又包括生命基本结构及其形成与发展所必须具备且决定生命存在基础结构因素等诸多因素。
生命现象包括许多已被我们认识到了但尚未被认识到或者在理解生命现象方面有很大局限性的因素（包括未被发现、尚未发现……等等),它们对生物学的发展以及社会经济的发展都具有很大地影响和作用。
2、生物体细胞与分子生物体是由生物细胞组成的，其细胞结构和功能受外部因素控制，有一定限度而复杂。
以哺乳动物为例，不同种类的器官都有多种功能。
《生命科学进展》课件
PART 03
生命科学的研究方法
实验法
实验法是通过人为控制条件，对研究对象进行观察和研究的 方法。在生命科学领域，实验法是常用的研究方法之一，可 以通过对生物体或生物材料的实验处理，观察其反应和变化 ，从而得出科学结论。
实验法具有可重复性和可控制性，能够排除其他因素的干扰 ，精确地控制实验条件，从而得出可靠的实验结果。实验法 还可以通过对照实验和空白实验等方法，提高实验的准确性 和可靠性。
PART 04
生命科学的前沿进展
基因编辑技术
1 2 3
基因编辑技术概述
基因编辑技术是一种能够对生物体的基因进行精 确修改的技术，包括CRISPR-Cas9系统等。
基因编辑技术的应用
基因编辑技术被广泛应用于遗传病治疗、农作物 改良等领域，为生命科学研究提供了强大的工具 。
基因编辑技术的挑战与前景
尽管基因编辑技术具有巨大的潜力，但仍存在伦 理、安全等方面的挑战，需要进一步研究和探讨 。
脑科学概述
01
脑科学主要研究大脑的结构和功能，揭示大脑的工作原理和机
制。
脑科学的应用
02
脑科学在神经性疾病治疗、人工智能等领域具有广泛的应用前
景。
脑科学的挑战与前景
03
目前，脑科学仍面临许多技术、伦理等方面的挑战，但随着研
究的深入，其应用前景将更加广阔。
免疫学
免疫学概述
免疫学主要研究生物体的免疫系统的结构和功能，揭示免疫系统 的奥秘。
人工智能与药物设计的结 合
人工智能技术为药物设计带来了新的机遇。 通过人工智能算法对已知药物分子和靶点进 行虚拟筛选和优化，可以加速新药研发进程 ，降低研发成本和提高成功率。同时，人工 智能技术还可以帮助预测药物的副作用和相
生命科学研究进展与未来趋势
生命科学研究进展与未来趋势第一章生命科学的概述生命科学指的是对生物学系统的研究，包括分子生物学、细胞生物学、遗传学、生态学、生理学、生物化学和生物技术等。
生命科学的目的是研究生物学的本质和特点以及应用科学技术来解决生物学问题。
生命科学在过去几十年中取得了惊人的成就，在生物学的各个领域都有了很大的发展。
几乎没有一个领域没有受到生命科学的影响。
人类对生态系统和环境中各类微生物的探究提高了我们对自然神秘和美丽的认识。
同时，医学界、食品工业、能源行业也从生命科学中受益匪浅。
第二章生命科学的研究进展生命科学目前的研究重点包括以下几个方面：1. 细胞生物学细胞是构成生命的基本单位，因此，细胞生物学一直是生命科学中最重要的研究领域之一。
随着时代和技术的进步，细胞学家们不断地从不同的角度研究细胞生物学，从单细胞到多细胞，从基因表达到细胞运动，为研究生命学的基础提供了坚实的基础。
2. 基因组学基因组学是研究基因组结构和功能的学科，包括全基因组测序、基因表达和功能分析等方面。
基因组学的研究和技术的进步使得我们能够了解生命的基因组结构和生命的运行机制，因此，基因组学的重要性在生命科学领域中不可忽视。
3. 蛋白质学蛋白质是构成生命的基本物质之一，通过研究蛋白质的结构和功能可以更好地了解生命的基本特性和运行机制。
同时，蛋白质也是药物发现和基因治疗的主要目标。
4. 系统生物学系统生物学研究生物系统中的所有部分如何相互依赖、相互作用以及如何引导生命的机制。
它通过整合分子和细胞领域的知识，将生物系统的各个方面组合起来，为解决复杂的生物学问题提供了一种新的框架和方法。
第三章生命科学的未来趋势1. 个性化医疗个性化医疗是指根据个人的基因信息、体征等特征，制定个性化的医疗方案，以最大程度地提高治疗效果和减少副作用。
随着美国国家人类基因组计划的推进，越来越多的医疗研究将基因组学和生物信息学相结合，个性化医疗将成为未来医疗的趋势之一。
2. 基因编辑基因编辑技术可以精确地改变基因序列，进而实现遗传性疾病的治疗和基因功能的研究。
生命科学的前沿进展
生命科学的前沿进展生命科学是当前世界范围内最具活力的科学领域之一，这个领域中不断涌现出各种革命性的技术和理论。
本文将介绍五个当今生命科学的前沿进展。
一、基因编辑技术基因编辑技术拥有无限可能，这个技术可以创造出新的真核生物，让人可以自由地操纵生物体的遗传物质。
这个技术一旦成熟，或许就可以完全治愈我们许多现在被认为是不治之症的疾病，如癌症、艾滋病等。
基因编辑技术对未来的医疗，特别是个性化治疗方向，注定将有深远的影响。
二、干细胞技术干细胞可以被转化成成体细胞，如心脏细胞、神经细胞和肝脏细胞等，其可用于治疗多种疾病。
干细胞技术也为人们提供了一种可以代替器官捐献的方法，因为它可以培养出个性化的匹配器官。
未来，干细胞技术对细胞治疗和组织工程学的成功将会有重要的贡献，可能使治愈那些目前还无法治愈的疾病成为现实。
三、人工智能人工智能技术正在被应用到生命科学中，例如，人工智能可以为药物发现提供有效的方法。
在药物发现中，人工智能可以发现传统方法难以发现的药物。
研究人员已经用人工智能成功地开发了许多新的药物，特别是肿瘤治疗方面。
人工智能还能够帮助提高病人的医疗保健水平，例如通过智慧医疗管理患者的电子病历，篡改药品管理等。
四、脑机接口技术脑机接口技术让人们可以通过大脑波来控制物体，例如，运动假肢等。
同时，脑机接口技术也可以学习思维和行为模式，可以让我们更好地了解大脑工作的方式。
这个技术一旦成熟，将会推动整个医疗行业向前发展。
未来的治疗趋势可能会像"黑镜"中一样，实现一些令人难以想象的操作，例如，通过脑机接口来直接传递感官体验，通过“黑镜”传递的信息，实现参与其中。
五、纳米技术纳米技术是一种利用微观材料的性质来设计、制造和操作材料和装置的技术。
在生命科学中，纳米技术可以用来制造人工器官和药物，纳米技术的效率相比传统的技术大大提高。
另外，纳米技术还可以用于控制药物的释放时间和合成方法，有望为治疗癌症等疾病带来新策略。
现代生物学基础与进展
专题一生命科学导论1.1 生命科学的概念和研究容1.1.1 生命和生命科学生命（life）的科学定义是什么？这是生命科学最基本的问题，也是长期以来备受争论和探讨的问题。
我们所居住的地球是生命的世界，充满着复杂而又丰富多彩的生命现象。
目前地球上已定名的生物种类约有200万种，实际上可能高达500万种。
地球上的生物种类繁多、形态各异、分布广泛、行为和习性千变万化。
根据特克（R. H. Whittaker, 1969）的“五界分类系统”，这些生物可分为动物界、植物界、原核生物界、真菌界和原生生物界。
如此复杂的生命现象使得很难给生命一个科学、完整的定义。
从物理学角度出发，生命可定义为“负熵”。
根据热力学第二定律，任何自发过程总是朝着使体系熵增加的方向变化。
而生命的演化过程总是朝着熵减少的方向进行，一旦负熵的增加趋近于零，生命将趋向终结，走向死亡。
现代生物学给生命下的定义为生物体所表现出来的自身繁殖、生长发育、新代、遗传变异以及对刺激产生反应等的复合现象。
这个定义把生命描述为生物的生命特性。
分子生物学给生命下的定义为由核酸和蛋白质等物质组成的分子体系，它具有不断繁殖后代以及对外界产生反应的能力。
这个定义把生命描述为分子体系和生命特性，是目前认为比较合理的定义。
生命现象虽然十分错综复杂，但在其中却并没有什么超越自然的因素。
它是客观世界的现象，因而可以认识，可以用科学方法进行探索并揭示其规律。
生命科学就是用来研究生命现象和规律的科学，它是自然科学的一个重要分支，研究包括从简单的生命（病毒）到最复杂的生物（人类）的各种动物、植物和微生物等生命物质的结构和功能、它们各自的发生和发展规律、生物之间以及生物与环境之间的相互关系。
生命科学的目的是阐明生命的本质，探讨其发生和发展的规律，以有效地控制生命活动和能动的加以利用，使之更好地为人类服务。
1.1.2 生命的基本特征地球上的生物种类繁多，物种间差异虽然很大，但有共性，即它们都有生命现象，服从于生命运动规律。
《生命科学导论》课程教学大纲(修订版)
《生命科学导论》课程教学大纲（修订版）一、课程性质和教学目标《生命科学导论》课程是为人文、管理、工科、理科等非生物专业学生开设的一门公共基础课，其目标是向各门类非生物专业学生传授现代生命科学的基础知识，使他们能够应对进入新世纪面临生命科学迅速发展所带来的挑战。
本课程教学理念反映生命科学近年来发展的主脉，涵盖生命学科的若干主要领域，并使教学内容兼具基础性、前沿性和趣味性。
教学内容依据教师对生命科学近几十年来迅猛发展的脉络的把握，以生物化学和分子生物学为基础，以基因重组技术为核心，再加上对宏观自然环境的重视，把握现代生命科学和生物技术发展的主流。
教学大纲紧跟学科发展趋势，结合生命科学前沿热点，课程设置和内容抓住生物技术、生态环境、生物能源、生物材料和生命伦理几大方向，体现了科学与人文的结合、理论与实践的结合，将科研成果转化到教学中，将素质教育体现在课堂教学中。
1.紧密联系生命科学和生命技术的最新进展，学习内容具时代感。
2.包含必要的基础知识内容，有利于非生物类专业学生向生命科学作跨学科发展。
3.配合课堂教学，开设生命科学导论实验课程，供学生选修，通过动手实践，加深对理论知识的理解。
4.注意与中学生物课程衔接，收到温故知新的效果；尽量利用课件中大量生动图片，提高学习兴趣。
5.注意课堂互动交流，调动学生学习主动性。
通过课堂与课外的师生互动与讨论，活跃学生的创新思维，激发学生的创造动能，使学生能以科学的思维来理解生命的本质，进而提高学生的创新能力。
本课程各教学环节对人才培养目标的贡献见下表。
注：“√”的数量从１－３，代表贡献的大小。
二、课程教学内容及学时分配三、教学方法以课堂（视频）教学为主，结合自学、课外作业、小论文。
本课程要求学生进行积极的思考，培养自身的专业思考能力，不要把对生命科学知识的学习当成是死记硬背基础知识的课程。
所以，学习过程中，要求学生主动阅读除课本以外的相关书籍、杂志。
四、考核及成绩评定方式课程学习完成之后，最终成绩将根据期末考试（70%）、平时成绩（30%）按比例给出。
生命科学发展大事记
生命科学发展大事记生命科学是研究生物学及相关学科的发展和应用的学科，它涉及到生物学、生物化学、生物物理学、生物工程等多个学科的交叉与融合。
以下是生命科学领域的一些重要发展大事记。
1.1865年-格里高利·孟德尔发现了遗传学规律，奠定了生物遗传学的基础。
他通过对豌豆杂交的研究，发现了遗传因子的存在和遗传规律。
2.1953年-詹姆斯·沃森和弗朗西斯·克里克提出了DNA分子的双螺旋结构模型，揭示了基因的结构和遗传信息的传递机制，为分子生物学的发展奠定了基础。
3.1973年-斯坦利·科恩和赫伯特·博耶恩成功实现了基因重组，即将外源基因导入到细菌中，这是第一次成功实现基因的人工操作，标志着基因工程学的开始。
4.1990年-国际人类基因组计划（HGP）宣布启动，该计划旨在解读人类基因组的所有遗传信息。
2003年，HGP成功完成了人类基因组的测序工作，这是生命科学史上的重大突破。
5.2001年-克隆骷髅“多莲娜”在南韩诞生，这是第一次通过克隆技术成功复制大型哺乳动物。
6.2024年-科学家詹姆斯·汤普森成功研发出人工诱导多能干细胞（iPS细胞）技术，这一技术使得普通细胞可以被重新编程为类似干细胞的状态，从而可以实现器官和组织的再生。
9.2024年-全球爆发新型冠状病毒疫情，生命科学成为抗击疫情的重要力量。
科学家们利用基因测序技术迅速鉴定新冠病毒，并开展了疫苗研发和抗病毒药物研究。
以上是生命科学领域一些重要的发展大事记。
这些科学突破推动了生命科学的发展，为人类健康和可持续发展提供了重要支撑。
随着科学技术的不断进步，相信生命科学领域将继续创造更多的突破和进展。
2024年生命科学领域的新进展
人工智能在生命科学领域的应用
基因编辑：利用 AI技术辅助基因 编辑，提高效率 和准确性
药物研发：利用 AI算法加速药物 筛选和设计，降 低研发成本
疾病诊断：利用 AI技术辅助医生 进行疾病诊断， 提高诊断准确率
个性化治疗：利 用AI技术分析患 者的基因、生活 习惯等信息，为 患者提供个性化 的治疗方案
03
2024年生命科学领域的重大突破
பைடு நூலகம்
基因编辑技术的进步
基因编辑技术概述
技术进步对生命科学领域的影响
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2024年的基因编辑技术突破
添加标题
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未来展望
免疫疗法的新突破
肿瘤免疫疗法：利用免疫系统攻击癌症细胞，提高疗效和减少副作用 细胞免疫疗法：通过改造和培养细胞来增强免疫系统的抗癌能力 免疫检查点抑制剂：打破免疫系统的抑制状态，激活免疫细胞对肿瘤的攻击 联合免疫疗法：将不同免疫疗法结合使用，提高抗癌效果
生物信息学的新方法
人工智能在生物信息学中的应 用
基因组学数据分析的新算法
蛋白质组学研究的新技术
生物信息学在药物研发中的应 用
合成生物学的新应用
生物燃料：利用合成生物学技术生产可再生能源，降低对化石燃料的依赖。 药物研发：通过合成生物学技术加速新药研发，提高药物疗效和降低副作用。 农业科技：利用合成生物学技术改良农作物，提高产量和抗逆性，保障粮食安全。 生物环保：利用合成生物学技术治理环境污染，促进生态恢复和可持续发展。
纳米技术在生命科学领域的应用
添加项标题
纳米药物载体：利用纳米技术将药物精准送达病灶，提高疗效并 降低副作用。
添加项标题
纳米诊断技术：利用纳米材料和纳米结构对疾病进行早期诊断和 精确检测。
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《现代生命科学》课程教学大纲（理论课36学时）课程简介：当前生命科学研究发展突飞猛进，人类基因组计划的实施，使生命科学进入了生命本质的研究，直接从分子水平了解生命的基本现象，人类的生老病死，能源，粮食，生态环境危机的解决无一不与生命科学有关。
本课程是适应于非生物类本科专业学生学习生命科学的基本知识，了解生命科学研究的前沿课题而开设的，目的是使学生在学习本课程后具备必要的生命科学基本知识，了解生命科学的最新发展动态，具有良好科学素养的大学生起推动作用。
在引言部分以热点问题作引导，对“什么是生命？”“生命是如何起源的？”“地球上有多少物种？”“生物进化的动力”“人类是否还在进化”“有性生殖是否必要”“人为什么要睡觉”等进行概括，提出问题，开拓思路，并对如何研究生命科学进行介绍。
在细胞和遗传部分，主要介绍生命活动的化学基础，遗传的原理，基因技术操作；在生物进化与生物多样性部分，以介绍微生物、植物、动物多样性的类型为主，对如何造成生物多样性的小进化和大进化的原理进行了高度的概括；在结构、功能与发育生物学中，介绍植物、动物的结构和功能的统一，对脑科学涉及的睡眠、思维、记忆等以及如研究脑功能进行了扼要的介绍，发育生物学则介绍精卵发生，受精卵形成，胚胎发育，组织、器官的形成，机体衰亡；生态环境则以人为自然的和谐关系，在介绍生态基本原理的同时，加深对保护生物多样性的认识；生命伦理道德对生命科学飞速发展情况下，涉及到的胚胎干细胞研究、基因测试、器官移植、辅助生殖技术、转基因生物的安全性，以及安乐死的依据等，阐明行善、自主、不伤害和公正的四大生命伦理道德原则。
引言（1学时）就“什么是生命？”“生命是如何起源的？”“地球上有多少物种？”“生物进化的动力”“人类是否还在进化”“有性生殖是否必要”“人为什么要睡觉”等提出问题，进行讨论，以期开拓思路；介绍生命科学研究的方法。
第一篇细胞和遗传（15学时）第一章细胞生命活动的化学基础主要内容：介绍什么是细胞，细胞学说的主要内容，原核细胞和真核细胞异同点，真核细胞细胞结构和功能，细胞如何将光能转变成化学能，呼吸中糖分子中的能量转变成ATP进行流通，此外也介绍细胞质膜的组成及流动镶嵌模型的特点。
第一节细胞的化学基础：原子与分子第二节生命的化学基础：有机分子第三节细胞的基本结构第四节细胞代谢的基本规律第五节细胞的呼吸作用：ATP的合成第六节光合作用第二章遗传基本原理主要内容：介绍细胞分裂的作用，什么是有丝分裂和减数分裂，减数分裂的遗传学意义；阐述遗传学三大基本定律，DNA分子标记，介绍什么是基因组和基因组学，人类基因组计划意义，基因表达调控的意义等。
第一节繁殖方式第二节遗传的基本定律第三节基因组第四节遗传的分子基础第五节遗传与优生第三章基因工程原理主要内容：介绍基因工程技术是何时产生的，如何操作；什么是基因文库，基因文库的构建；基因重组体的筛选和鉴定；生物工程技术的应用；以及如何进行植物转基因操作等。
第一节基因工程技术的诞生第二节限制性内切核酸酶第三节基因工程载体第四节体外重组第五节重组DNA的转移、筛选与鉴定第六节生物技术及应用第二篇生物进化与生物多样性（8学时）第四章生物进化主要内容：介绍达尔文主义核心思想的自然选择学说；认识生物的进化同时包含物种形成和物种的绝灭，介绍物种形成的途径；古细菌（原细菌）的发现的意义；什么是小进化，什么是大进化；“RNA世界”的提出对生命起源研究的意义，和真核细胞起源的内共生学等内容。
第一节进化论——生物学中最大的统一理论第二节进化论的产生与发展第三节小进化——种内进化第四节物种形成第五节大进化第六节生命起源与早期生物进化的探索第五章微生物及其多样性主要内容：介绍病毒、朊粒、真细菌的形态，古细菌，菌物，地衣的形态以及它们生命世界中的地位，自然界中作用，和人类的密切关系等。
第一节病毒第二节细菌第三节菌物第六章植物与植物多样性主要内容：介绍藻类植物、地衣植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物形态上的特点，以及它们在植物系统演化中的地位，和人类的密切关系。
第一节藻类植物第二节地衣第三节苔藓植物第四节维管植物第七章动物与动物多样性主要内容：介绍脊椎动物和脊索动物各个门的扼要情况，动物的演化，各门类动物的结构与环境适应，动物与人类生活的密切关系等。
第一节动物的门类第二节无脊椎动物的主要类群第三节脊椎动物的主要类群第三篇结构、功能与发育生物学（8学时）第八章植物的结构与功能主要内容：介绍植物的组织系统，以及体内物质运输过程，水分在植物生命活动中起的作用；吸水和失水方式特别是蒸腾的作用；植物的有性繁殖过程；植物的的无性生殖包括自然界的无性生殖和诱导的无性生殖、组织培养等在农业生产的应用。
第一节植物组织第二节植物的水分生理第三节植物的矿质营养第四节有花植物的繁殖第九章动物的结构与功能主要内容：介绍动物的组织、器官和系统间的关系；完全双循环动物心脏的结构，肺循环与体循环的概念；抗原与抗体，是呼吸，消化，排泄，动物生殖的环节；神经的功能；激素的产生和激素的作用等。
第一节动物的组织器官和系统第二节动物功能的基本特性第三节皮肤、骨骼和肌肉系统第四节循环系统第五节免疫系统第六节呼吸系统第七节消化系统第八节排泄系统第九节生殖系统第十节神经系统第十一节内分泌系统第十章脑科学主要内容：介绍了脑的解剖结构及生活所需环境；对脑的高级功能如睡眠与觉醒、情绪与动机、语言和思维、学习与记忆做了详细阐明，并对脑机制进行了探讨；脑疾病及病理变化，脑研究技术等。
第一节脑的结构第二节睡眠与觉醒第三节情绪与动机第四节语言和思维第五节学习与记忆第六节脑疾病与脑功能退化第七节脑功能研究技术第八节人类脑计划和神经信息学第十一章发育生物学主要内容：介绍作为生命现象的发育过程，是基因按着一定的时间和空间特异表达的结果，多细胞生物从单个受精卵出发，经历卵裂、胚层形成、细胞分化和器官形成等一系列的变化过程，逐渐形成一个复杂的有机体，然后经过生长发育、衰老，直至死亡，完成整个生命旅程。
介绍遗传信息在基因组内编码方式，DNA上的一维信息又怎样控制生物机体的三维形态结构的构建和生命现象的发展，胚胎细胞在诱导因子的作用下定向分化形成机体的各种组织和器官；细胞的凋亡在这一过程中起的作用；以及如何预防疾病和延缓衰老等。
第一节生殖细胞的发生第二节受精的机制第三节胚胎的早期发育第四节胚胎细胞的分化第五节胚胎诱导与组织、器官形成第六节有机体的衰亡第四篇生态环境（3学时）第十二章生态学与保护生物学主要内容：介绍种群、群落、生态系统的概念，生态系统中的食物链；三种生物地化循环的过程和意义；生物圈的定义；影响气候的主要相互作用的因子；以及生物多样性和保护生物学。
第一节种群第二节群落第三节生态系统第四节生物圈第五节人类对生物圈的影响第六节生物多样性及其保护第五篇结束篇：生命伦理道德（1学时）第十三章生命伦理道德主要内容：重点了解生命伦理的四大原则；人类研究干细胞的目的；基因测试要遵循伦理规范；辅助生殖技术的伦理原则要有利于维护和促进夫妻、家庭和社会的利益；转基因生物安全性对人类健康、生物多样性和环境的影响需要更多的研究；安乐死与临终关怀的做法和带来的社会效果。
第一节生命伦理道德的基本原则第二节生命伦理学的内容《现代生命科学》参考文献1. [美]Eugene P. Odum著，孙儒泳钱国桢林浩然朱靖李祖荫陆厚基译。
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