高中生物必修3《稳态与环境》知识梳理

1 必必修修 3 3 稳态与环境稳态与环境 知识梳理知识梳理 第一单元第一单元 人体的内环境和稳态人体的内环境和稳态 第一章第一章 植物生命活动的调节植物生命活动的调节 一 植物激素 一 植物激素 是指在植物体内一定部位合成 并从产生产生部位运输到作用作用部位 对植物的生长发育具有 显著显著生理作用的微量微量化学物质 二 植物生长素的发现二 植物生长素的发现 1 1 达尔文的试验 达尔文的试验 实验过程 实验过程 见右图 思考 思考 实验 与黑暗情况下对照 说明什么 植物生长具有向光性植物生长具有向光性 实验 与 对照说明什么 植物向光弯曲生长与尖端有关植物向光弯曲生长与尖端有关 实验 与 对照说明什么 植物感受单侧光刺激的部位在尖端植物感受单侧光刺激的部位在尖端 实验 与 对照说明什么 植物感受单侧光刺激的部位在尖端植物感受单侧光刺激的部位在尖端 达尔文的推论是 胚芽鞘的尖端不仅具有感光作用 而且可能会产生某种化学物质 并从顶端向下胚芽鞘的尖端不仅具有感光作用 而且可能会产生某种化学物质 并从顶端向下 传送 在单侧光的照射下 导致向光一侧和背光一侧的细胞伸长不均匀 使植物弯向光源生长传送 在单侧光的照射下 导致向光一侧和背光一侧的细胞伸长不均匀 使植物弯向光源生长 2 2 温特的试验 温特的试验 见右图 实验结果 实验结果 接触胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖端的胚芽鞘一侧 胚芽鞘向对侧对侧弯曲生长 未接触胚芽鞘尖端的琼脂块放在切去尖 端的胚芽鞘一侧 胚芽鞘不生长不生长 实验结论 实验结论 胚芽鞘尖端确实产生了某种物质 这种物质从尖端向胚芽鞘尖端确实产生了某种物质 这种物质从尖端向 下运输 促使胚芽鞘下部某些部位的生长下运输 促使胚芽鞘下部某些部位的生长 3 3 郭葛的试验 郭葛的试验 分离出该促进植物生长的物质 确定是吲哚乙酸吲哚乙酸 命名为生长素 4 4 三个实验结论小结 三个实验结论小结 产生生长素的部位是胚芽鞘的尖端尖端 感受光刺激的部位是胚芽鞘的尖端尖端 生长素的作用部位是胚芽鞘的尖端以下尖端以下部位 三 对植物向光性的解释三 对植物向光性的解释 单侧影响了生长素生长素的分布 使背光一侧的生长素多于多于向光一侧 从而使背光一侧的细胞伸长伸长快于向 光一侧 结果表现为茎弯向光源弯向光源生长 附 判断胚芽鞘生长情况的方法附 判断胚芽鞘生长情况的方法 一看有无生长素 没有不长不长 二看能否向下运输 不能不长不长 三看是否均匀向下运输 均匀 直立直立生长 不均匀 弯曲弯曲生长 弯向生长素少的少的一侧 四 生长素的产生 运输和分布四 生长素的产生 运输和分布 产生 幼嫩的芽 叶幼嫩的芽 叶 发育中的种子发育中的种子 运输 横向运输 尖端受单侧关照射时 由向光侧向光侧 背光侧背光侧运输 受重力作用时 由远地侧远地侧 近地侧近地侧运输 纵向运输 极性运输 由形态学上端形态学上端 形态学下端形态学下端运输 注意 运输方式为主动运输主动运输 分布 各器官均有 集中在生长旺盛生长旺盛的部位 如芽 根顶端的分生组织 发育中的种子和果实 五 生长素的生理作用 五 生长素的生理作用 1 1 生理作用 生理作用 生长素对植物生长调节作用具有两重性两重性 既能促进促进植物生长 又能抑制抑制植物生长 既能促进促进发芽 又 能抑制抑制发芽 既能防止落花落果防止落花落果 又能疏花疏果疏花疏果 2 2 2 生长素的生理作用与浓度的关系 生长素的生理作用与浓度的关系 1 生长素对植物生长调节作用具有两重性两重性 一般来说 低浓度低浓度促 进植物生长 高浓度高浓度抑制植物生长 2 同一植株不同器官对生长素浓度的反应不同 敏感性大小 根根 芽 茎 芽 茎 3 曲线上 A B C 三点所对应的浓度分别表示促进根 芽 茎 生长的最适浓度最适浓度 4 曲线上小于 A B C 三点所对应的浓度分别表示对根 芽 茎的生长起促进促进作用 大于 A B C 三点所对应的浓度分别表示对根 芽 茎的生长起抑制抑制 作用 等于 A B C 三点所对应的浓度分别表示对根 芽 茎的生长既不促进 也不抑制既不促进 也不抑制 特别提示特别提示 不要将图中 AA BB CC 理解为抑制阶段 这些阶段仍体现生长素的促进作用 只是促 进作用逐渐减弱 补充 与生长素生理作用相关的图补充 与生长素生理作用相关的图 1 从甲图可以读到以下信息 不同种类的植物对生长素的敏感程度不同 双子叶植物双子叶植物比单子叶植物单子叶植物敏感程度高 思考 要除掉单子叶农作物中的双子叶杂草 应采用图中 C 点所对应的生长素浓度 2 从乙图可以读到以下信息 曲线中 H 点表示促进生长最适浓度 g 在 OH 段随生长素浓度增高 促进作用增强增强 而 HC 段随着生长 素浓度增高 促进作用减弱减弱 若植物幼苗出现向光性 且测得向光一侧生长素浓度为 m 则背光一侧生长素浓度 X 的范围为 m X 2m 若植物水平放置 表现出根的向地性 茎的背地性 且测得茎的近地侧生长素浓度为 2m 侧茎的远 地侧生长素浓度 X 的范围为 X m 4 4 顶端优势 顶端优势 1 概念 是指顶芽顶芽优先生长而侧芽侧芽受到抑制的现象 2 原因 顶芽产生的生长素向下运输 使近顶端近顶端的侧芽部位生长素浓度较高较高 从而抑制抑制了该部位侧芽 的生长 3 应用 对果树修剪 对棉花 番茄摘心 六 生长素类似物在农业生产中的应用六 生长素类似物在农业生产中的应用 促进扦插枝条生根促进扦插枝条生根 防止落花落果防止落花落果 促进果实发育促进果实发育 在未授粉的雌蕊柱头上喷洒生长素类似物 促 进子房发育为果实 形成无子番茄 黄瓜 辣椒等 思考 用此方法获得的无子果实与无子西瓜的获得在方法和原理上有什么不同 七 其他植物激素七 其他植物激素 名称合成部位主要作用 赤霉素主要是未成熟的种子未成熟的种子 幼根幼根和幼芽幼芽 促进细胞伸长伸长 从而引起植株增高增高 促进种子萌发种子萌发和果实成熟果实成熟 细胞分裂素主要是根尖根尖 促进细胞分裂分裂 脱落酸 根冠根冠 萎蔫的叶片萎蔫的叶片等 分布 将要脱落的 器官和组织中含量多 抑制细胞分裂 促进叶和果实的衰老衰老和脱落脱落 乙烯植物体各个部位各个部位 促进果实成熟果实成熟 3 八 植物激素间的相互作用八 植物激素间的相互作用 植物细胞的分化 器官的发生 发育 成熟和衰老 整个植株的生长等 是多种激素相互协调相互协调 共共 同调节同调节的结果 1 激素间存在协同作用和拮抗作用 2 决定植物某一生理效应的往往不是某种激素的绝对 量 而是各种激素间的相对含量 如 细胞分裂素配比 生长素配比 愈伤组织分化出芽芽 细胞分裂素配比 生长素配比 愈伤组织分化出根根 细胞分裂素配比 生长素配比 愈伤组织只生长不分化只生长不分化 九 九 实验实验 探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度探究生长素类似物促进扦插枝条生根的最适浓度 等浓度梯度设置溶液等浓度梯度设置溶液 第二章动物稳态维持及其意义第二章动物稳态维持及其意义 一 稳态的生理意义一 稳态的生理意义 1 1 内环境 内环境 1 体液的组成 3 内环境 概念 相对于人体生活的外界环境 细胞外液细胞外液称为内环境 练习 写出下列细胞所处的内环境 1 组织细胞 组织液组织液 2 血细胞 血浆血浆 3 毛细血管壁细胞 血浆 组织液血浆 组织液 4 毛细淋巴管壁细胞 淋巴 组织液淋巴 组织液 5 淋巴细胞和吞噬细胞 淋巴 血浆淋巴 血浆 主要组成之间的关系 如上图 功能 体内细胞与外界环境进行物质交换的媒介媒介 2 2 稳态 稳态 1 概念 在神经系统神经系统和内分泌系统内分泌系统等的调节下 机体会对内环境的各种变化做出相应的调整 使得内 环境的 温度 渗透压 酸碱度 理化性质和成分保持相对稳定相对稳定的状态 称为稳态 2 调节机制 经典解释 内环境稳态是在神经调节神经调节和体液调节体液调节的共同作用下 通过机体各种器官 系统分工合作 协调统一而实现的 目前认为 神经神经 体液体液 免疫免疫调节网络是机体维持稳态的主要调节机制 3 意义 维持内环境在一定范围内的稳态是生命活动正生命活动正 常进行常进行的必要条件 特别提示特别提示 稳态不是绝对稳定 而是相对相对稳定 稳 态主要通过神经神经调节 体液体液调节起辅助作用 另外 免疫免疫 调节也起作用 人体维持稳态的能力是有一定的限度有一定的限度的 当外界环境的变化过于剧烈或人体自身的调节功能出现障 碍时 内环境的稳态就会遭到破坏 二 体温调节二 体温调节 1 1 体温的概念 体温的概念 指人身体内部内部的温度 2 2 体温的测量部位 体温的测量部位 直肠直肠 口腔口腔 腋窝腋窝 3 3 体温的来源 体温的来源 体内有机物氧化分解有机物氧化分解过程中释放出来的热 组织液 血浆 淋巴 细胞内液 细胞外液 体液 内环境 内环境 4 量 4 4 体温相对恒定的原因 体温相对恒定的原因 人体的产热产热和散热散热过程保持动态平衡动态平衡的结果 5 5 人体的产热和散热器官 人体的产热和散热器官 产热器官 主要是肝脏肝脏 骨骼肌骨骼肌 脑 另还有立毛肌立毛肌 散热器官 皮肤 与皮肤中血管血管 汗腺汗腺的活动有关 6 6 体温调节过程 体温调节过程 7 7 调节方式 调节方式 寒冷环境下 神经神经 体液体液调节 其中以神经神经调节为主 炎热环境下 神经神经调节 8 8 调节中枢 调节中枢 下丘脑 9 9 调节机制 调节机制 负负反馈调节 1010 体温恒定的意义 体温恒定的意义 是人体生命活动正常进行的必需必需条件 主要通过对酶酶的活性的调节体现 三 水平衡的调节三 水平衡的调节 1 1 水平衡的原因 水平衡的原因 是靠水分的摄入摄入和排出排出保持动态平衡实现 的 2 2 水的来源和去路 水的来源和去路 人体内水的主要来源是饮食饮食 另有少部分来自物质代谢物质代谢 过程中产生的水 水分的排出主要通过泌尿系统泌尿系统 也是唯一唯一可由机体调节 的排出途径 其次皮肤皮肤 肺肺和大肠大肠也能排出部分水 人 体的主要排泄器官是肾脏肾脏 3 3 调节激素 调节激素 抗利尿激素抗利尿激素 它是由下丘脑下丘脑产生 由垂体垂体释放 作用是促进肾小管和集合管对水分的重吸促进肾小管和集合管对水分的重吸 收收 从而使排尿量减少减少 4 4 水平衡的调节过程 水平衡的调节过程 5 5 调节方式 调节方式 神经神经 体液体液调节 主要通过肾脏肾脏完成 6 6 调节中枢 调节中枢 下丘脑 7 7 调节机制 调节机制 负负反馈调节 特别提示特别提示 下丘脑的部分神经细胞既能传到神经冲动 又能分泌激素 下丘脑是神经传导电信号与体液调节中化学信号的中转站 所以下丘脑是调节内分泌活动的枢纽 四 无机盐平衡的调节四 无机盐平衡的调节 1 1 无机盐平衡的原因 无机盐平衡的原因 是靠无机盐的摄入摄入和排出排出保持动态平衡实现的 2 2 无机盐的来源和去路 无机盐的来源和去路 人体需要的无机盐主要来自饮食饮食 通过尿液尿液 汗液汗液 粪便粪便将无机盐排出体外 3 3 调节激素 调节激素 醛固酮醛固酮 它是由肾上腺皮质肾上腺皮质分泌的 主要功能是促进肾小管和集合管保保 Na 排排 K 从而 使血钠升高升高 血钾降低降低 4 4 无机盐平衡的调节过程 无机盐平衡的调节过程 5 5 调节方式 体液 调节方式 体液 激素 激素 调节 主要通过肾脏肾脏完成 6 6 调节机制 调节机制 负负反馈调节 补充 肾脏排盐的特点补充 肾脏排盐的特点 Na 多吃多排 少吃少排 不吃不排不排 K 多吃多排 少吃少排 不吃也排也排 五 血糖调节五 血糖调节 1 1 血糖的含义 血糖的含义 指血浆血浆中的葡萄糖葡萄糖 正常人空腹时浓度 80 120 mg dL 2 2 平衡的原因 平衡的原因 血糖的来源来源和去路去路保持动态平衡 3 3 血糖的来源和去路 血糖的来源和去路 4 4 调节血糖的激素 调节血糖的激素 5 1 1 胰岛素 胰岛素 分泌部位 胰岛胰岛 B 细胞 作用 降低降低血糖浓度 作用机理 抑制肝糖元分解肝糖元分解和非糖物质非糖物质 转化为葡萄糖转化为葡萄糖 促进血糖进入组织细胞 并在组织细胞内氧化分解氧化分解 合成糖元合成糖元 转变成脂肪酸等非糖物转变成脂肪酸等非糖物 质质 抑制 2 个来源 促进 3 个去路 2 2 胰高血糖素 胰高血糖素 分泌部位 胰岛胰岛 A 细胞 作用 升高血糖浓度 作用机理 促进肝糖元分解肝糖元分解和非糖物非糖物 质转化为葡萄糖质转化为葡萄糖 促进 2 个来源 5 5 血糖平衡调节的主要过程 血糖平衡调节的主要过程 血糖升高 胰岛 B 细胞分泌胰岛素胰岛素增加 同时胰高血糖素分泌减少 减少 血糖降低降低 血糖降低 胰岛 A 细胞分泌胰高血糖素胰高血糖素增加 同时胰岛素分泌减少减少 血糖升高升高 补充 血糖降低 肾上腺髓质 肾上腺激素肾上腺激素 血糖升高 6 6 调节方式 调节方式 神经神经 体液体液调节 主要通过肝脏肝脏完成 7 7 调节中枢 调节中枢 下丘脑 8 8 调节机制 调节机制 负负反馈调节 9 9 糖尿病 糖尿病 血糖不平衡 过高 糖尿糖尿病 过低 低血糖低血糖病 1 病因 胰岛 B 细胞受损或功能衰竭 导致胰岛素分泌不足胰岛素分泌不足造成的 2 症状 多尿多尿 多饮多饮 多食多食和体重减少体重减少 三多一少 4 检测 斐林斐林试剂 尿糖尿糖试纸 第三章第三章 动物稳态维持的生理基础动物稳态维持的生理基础 一 人体的神经调节一 人体的神经调节 1 1 神经系统 神经系统 1 基本单位 神经元 结构 由细胞体 树突 短 轴突 长 构成 轴突和树突称为神经纤维神经纤维 神经 纤维末端的细小分支称为神经末梢神经末梢 功能 接受刺激产生产生兴奋 并传导传导兴奋 进而对其他组织产生调控调控效应 种类 传入 感觉 神经元 传出 运动 神 经元 中间 联络 神经元 2 2 神经调节的基本方式 神经调节的基本方式 反射反射 是指在中枢神经系统中枢神经系统参与下 动物体或人体对内外内外环境变化作出的规规 律性律性应答 3 3 完成反射的结构基础 完成反射的结构基础 反射弧反射弧 4 4 兴奋在神经纤维上的传导 兴奋在神经纤维上的传导 1 兴奋 指动物体或人体内的某些组织 如神经组织 或细胞感受外 界刺激后 由相对静止相对静止状态变为显著活跃显著活跃状态的过程 2 兴奋的传导过程 静息状态时 细胞膜电位外正内负外正内负 原因 K 外流 受到刺激 兴奋状态时 细胞膜电位为外负内正外负内正 原因 Na 内流 兴奋部位与未兴奋部位间由于电位差的存在形 成局部电流局部电流 膜外 未兴奋部位 兴奋部位 膜内 兴奋 部位 未兴奋部位 兴奋向未兴奋部位传导 6 3 兴奋是以局部电流局部电流的形式沿着神经纤维传导的 这种电信号也叫神经冲动神经冲动 4 兴奋的传导的方向 双向双向 5 5 兴奋在神经元之间的传递 兴奋在神经元之间的传递 1 传递结构 神经元之间的兴奋传递就是通过突触突触实现的 突触包括突触前膜突触前膜 突触间隙突触间隙 突触后膜突触后膜 2 传递过程 当神经末梢有神经冲动传来时 突触前膜突触前膜内 的突触小泡受到刺激 就会释放一种化学物 质 神经递质神经递质 神经递质经扩散通过突触突触 间隙间隙 然后与突触后膜 另一个神经元 上 的特异性受体受体结合 引发突触后膜突触后膜电位变化 即引发一次新的神经冲动 这样 兴奋就从 一个神经元通过突触传递到了另一个神经元 3 信号变化 电电信号 化学化学信号 电电信号 4 传递方向 单向单向 原因是神经递质只存在于突触小体突触小体的突触小泡突触小泡内 只能由突触前膜突触前膜释放作用于突触后膜突触后膜 因此神经 元之间兴奋的传递是单向单向的 即 兴奋的传递方向只能是轴突轴突 细胞体细胞体或轴突轴突 不能反向 5 结果 使下一个神经元产生兴奋兴奋或抑制抑制 6 6 神经系统的分级调节 神经系统的分级调节 1 各级中枢的分布与功能 大脑 大脑皮层是调节机体活动的最高级最高级中枢 是高级神经活动的结构基础 其上由语言语言 听觉听觉 视视 觉觉 运动运动等高级中枢 小脑 有维持身体平衡平衡的中枢 脑干 有许多重要的生命活动生命活动中枢 如 心血管中枢 呼吸中枢等 下丘脑 有体温调节中枢体温调节中枢 渗透压感受器 水平衡中枢 渗透压感受器 水平衡中枢 血糖平衡调节中枢血糖平衡调节中枢 是调节内分泌活动的 总枢纽枢纽 脊髓 调节躯体运动的低级低级中枢 2 各级中枢的联系 神经中枢的分布部位和功能各不相同 但彼此之间相互联系相互联系 相互调控相互调控 一般来说 位于脊髓的低 级中枢受脑中相应高级中枢的调控 这样 相应器官 系统的生理活动 就能进行得更加有条不紊和精 确 7 7 人脑的高级功能 人脑的高级功能 位于大脑表层的大脑皮层 是整个神经系统中最高级的部位 它除了对外部世界的感知以及控制机体它除了对外部世界的感知以及控制机体 的反射活动外 还具有语言 学习 记忆和思维等方面的高级功能 的反射活动外 还具有语言 学习 记忆和思维等方面的高级功能 语言功能是人脑特有的高级功能 W 区 书写书写性语言中枢 此区受损 不能写字写字 失写症 S 区 运动运动性语言中枢 此区受损 不能讲话讲话 运动性失语症 H 区 听觉听觉性语言中枢 此区受损 不能听懂话听懂话 听觉性失语症 V 区 视觉视觉性语言中枢 此区受损 不能看懂文字看懂文字 失读症 二 人体的激素调节二 人体的激素调节 1 1 体液调节 体液调节 是指某些化学物质 如激素 CO2 H 等 通过体液体液的运输而对人体生理活动所进行的调节称为体 液调节 体液调节中激素激素调节起主要作用 2 2 激素 激素 由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质 经血液或组织液传输而发挥调节作用 3 3 人体主要激素及其作用 学案册 人体主要激素及其作用 学案册 p22p22 页知识整合化 页知识整合化 4 4 甲状腺激素分泌的调节 甲状腺激素分泌的调节 1 调节过程 如右图 2 调节方式 神经神经 体液体液调节 3 调节机制 负负反馈调节 7 5 5 激素作用的一般特征 激素作用的一般特征 1 1 微量高效 微量高效 2 2 通过体液运输 通过体液运输 3 3 作用于靶器官 靶细胞 作用于靶器官 靶细胞 特别提示特别提示 激素既不组成细胞机构 也不提供能量 也不起催化作用 仅仅起着 信息分子 的作用 将生物 信息传递给靶细胞 对生理生化反应起着调节作用 6 6 激素间的相互关系 激素间的相互关系 协同作用 不同激素对同一生理效应都发挥作用 从而达到增强效应增强效应的结果 拮抗作用 不同激素对某一生理效应发挥相反相反的作用 胰岛素 胰高血糖素 肾上腺激素 7 7 神经调节与体液调节的区别与联系 神经调节与体液调节的区别与联系 1 区别 作用途径反应速度作用范围作用时间 神经调节反射弧反射弧迅速迅速准确 比较局限准确 比较局限短暂短暂 激素调节体液运输体液运输较缓慢较缓慢较广范较广范比较长比较长 2 联系 一方面 不少内分泌腺本身直接或间接地受中枢神经系统的调节 另一方面 内分泌腺所分泌的激素也可以影响神经系统的发育和功能 第三单元第三单元 种群和群落种群和群落 第三章第三章 生物群落的演替生物群落的演替 第一节第一节 生物群落的基本单位生物群落的基本单位 种群种群 一 种群的概念 一 种群的概念 在一定时间一定时间内占据一定空间一定空间的同种同种生物的所有所有个体 种群是生物群落生物群落的基本单位 例 判断下列实例能否构成种群 是的打 不是的打 1 一片农田中的全部水稻 2 一片森林中的全部蕨类 3 一口池塘中全部鲫鱼 4 一片森林中的全部蛇 二 种群的特征 二 种群的特征 种群密度 种群最基本最基本的数量特征 出生率和死亡率 数量特征 迁入率和迁出率 年龄结构 性别比例 空间特征 指组成种群的个体 在其生活空间中的位置状态或布局 遗传特征 一 种群密度 一 种群密度 1 1 概念 概念 单位单位面积或体积内某一种群全部个体的数量 2 2 调查种群密度的方法 调查种群密度的方法 1 原理 一般情况下 要逐一计算某个种群的个体总数是比较困难的 因此 研究者通常只计数种群的一小 部分 用来估算整个种群的种群的种群密度 此方法称取样调查 2 方法步骤 植物种群密度样方法植物种群密度样方法 样方法样方法 通过计算若干样方中某种生物的全部个体数 然后以其平均密度平均密度估算种群总体平均密度的方法 决定决定种群数量变化的主要因素 预测预测种群数量变化的主要依据 一般依据年龄结构年龄结构 核心问题 8 确定调查对象 选取样方 随机取样 a 五点取样法 在总体中按梅花形取 5 个样方 每个样方要求一致 适用于总体为非长条形 b 等距取样法 适用于长条形的总体 先将总体分成若干等份 由抽样比例决定距离或间隔 然后以这一 相等的距离或间隔抽取样方 计数 计数每个样方内所调查植物的数量并做好记录 计算种群密度 计算各样方内种群密度的平均值 即为该种群的种群密度的估计值 单位 株 平方米 特别提示特别提示 1 1 样方应随机随机选取 2 2 样方大小 1 m 1m 应以物种个体数达到最稳定时的最小面积计算物种个体数达到最稳定时的最小面积计算 3 3 样本统计 位于样方边线上的植物计数相邻两边相邻两边及其交点交点上的植物 不同生长期的个体都应统计 例 1 在调查某种植物的密度时 共选取了 k 个样方 每个样方的个体数分别为 n1 n2 n3 nk株 每个样方的面积均为 s 平方米 则该种群的密度为 n1 s n2 s n3 s nk s k 株 m2 例 2 在某地块中选取了 4 个边长为 2m 的样方 样方中的某植 物如右图 则该地块中该植物种群密度为 2 75 株 m2 动物种群密度样方法动物种群密度样方法 标记 志 重捕法标记 志 重捕法 确定调查对象 捕获并标记部分个体 在该种群生存环境中 均匀设置捕获点 捕获一部分个体 并对其进行标记后 再在原地将其放回 并记录个体数量 M 重捕 计数 一段时间后 在原来的捕获点再次捕获一部分个体 并记录数量 n 及其中被标记的个 体数 m 然后放回原来的环境 计算种群密度 特别提示特别提示 1 前提 标记个体与未标记个体在重捕时被捕获的概率概率相等 2 标记技术 标记物和标记方法不能影响被标记动物的正常活动正常活动 也不能导致其发生疾病疾病 感染感染等 标记符号必须能维持一段时间维持一段时间 但又不能过分醒目过分醒目 例 调查某草原田鼠数量时 在设置 1 公顷的调查区内 放置 100 个捕鼠笼 一夜间捕获鼠 32 头 将捕获的鼠经标记后在原地释放 数日后 在同一地方再放置同样数量的捕鼠笼 这次共捕获 30 头 其 中有上次标记过的个体 10 头 则 1 该地区田鼠种群个体总数为 9696 头 2 事实上田鼠在被捕捉过一次后更难捕捉 上述计算所得的平均种群密度与实际种群密度相比可 能会偏高高 二 出生率和死亡率 二 出生率和死亡率 出生率 指种群在单位单位时间内新产生新产生的个体数量占该种群个体总数的比率 死亡率 指种群在单位单位时间内死亡死亡的个体数量占该种群个体总数的比率 9 三 迁入率和迁出率 三 迁入率和迁出率 迁入率 单位单位时间迁入迁入某种群的个体数占该种群个体总数的比率 迁出率 单位单位时间迁出迁出某种群的个体数占该种群个体总数的比率 四 年龄结构 四 年龄结构 1 1 概念 概念 指一个种群中各年龄段的个体数量的比例 2 2 类型 类型 增长型 增长型 种群中幼年个体较多较多 老年个体较少较少 出生 率大于大于死亡率 种群密度会在一段时间内越来越大越来越大 稳定型 稳定型 种群中各年龄段的个体数目比例相当相当 出生 率和死亡率大致相等大致相等 种群密度在一段时间内会保持保持 稳定稳定 衰退型 衰退型 种群中幼年个体较少较少 而老年个体较多较多 死 亡率大于大于出生率 种群密度会越来越小越来越小 五 性别比例 五 性别比例 种群中雌雄雌雄个体数量的比例 三 种群数量的增长规律三 种群数量的增长规律 1 1 研究方法 研究方法 建立数学模型 2 2 种群数量增长的两种曲线 种群数量增长的两种曲线 种群增长的 J J 型曲线 型曲线 1 1 模型假设 模型假设 在食物 养料 和空间条件充裕 气候适宜和没有敌害等理想理想 条件下 假定种群的起始数量为 N0 亲代 而且每代的增长率 都保持不 变 且世代间不重叠 该种群后代中第 t 代的数量为 Nt 2 2 建立模型 建立模型 N Nt t N N0 0 t t 3 3 特点 特点 种群内个体数量连续连续增长 没有最大值 增长率不变不变 种群增长的 S S 型曲线 型曲线 1 1 原因 原因 自然界的资源资源和空间空间是有限的 当种群密度增大时 种内竞争就会 加剧 以该种群为食的捕食者数量也会增加 2 2 特点 特点 种群内个体数量达到环境条件所允许的最大值环境条件所允许的最大值 K 值值 时 种群个体数量将不 再增加 种群增长率变化变化 种群数量由 0 K 2 时 增长率逐渐增大增大 种群数量为 K 2 时 增 长率最大最大 种群数量由 K 2 K 时 增长率不断降低降低 种群数量为 K 时 增长率为 0 如右图 思考 1 右图中 t1是对应种群数量为 K 2 时 t2是对应种群数量为 K 值 2 右图中阴影部分表示由于环境阻力而死亡的个体数由于环境阻力而死亡的个体数 用达尔文进化论的观点 分析 图中阴影部分表示通过生存斗争淘汰的个体数量通过生存斗争淘汰的个体数量 3 3 应用 应用 大熊猫栖息地遭到破坏后 由于食物减少和活动范围缩小 其 K 值变小 因此 建立自然保护区 改善栖息环境 提高提高 K 值 是保护大熊猫的根本措施 对家 鼠等有害动物的控制 应降低降低其 K 值 四 研究种群数量变化的意义 四 研究种群数量变化的意义 1 野生生物资源的合理开发和利用 一般将种群数量控制在环境容纳量的一般 K 2 时 种群增长速度最快 可提供的资源数量最多 当种群数量大于 K 2 时 可以猎捕一定数量该生物资源 且获得量最大 过度猎取时 种群增长速度虽 然较快 但资源总量减少 2 为害虫的预测及防治提供科学依据 五 影响种群数量的因素五 影响种群数量的因素 10 1 自然因素 气候 食物 天敌 传染病等 2 人为因素 动物栖息地环境的破坏 生物资源的过度开发和利用 环境污染等 第二节第二节 生物群落的构成生物群落的构成 一 生物群落的概念 一 生物群落的概念 在同一时间同一时间内 占据一定空间一定空间的相互之间有直接或间接直接或间接联系的各种各种生物种群的集 合 群落是由一定的动物动物 植物植物和微生物微生物种群组成 例 判断下列实例能否构成群落 是的打 不是的打 1 一个池塘中所有鲫鱼 2 一个池塘中所有鱼 虾 3 一个池塘中所有动物 4 一个池塘中所有动物和所有植物 5 一个池塘中所有动物 植物和微生物 二 生物群落中的种间关系二 生物群落中的种间关系 种间互助 互利共生互利共生 种间斗争 包括竞争竞争 捕食捕食 寄生寄生 关系 名称 概念数量坐标图能量关系图特点举例 互利 共生 指两个种群生活在一一 起起 相互依赖依赖 相互 得益得益 在数量上呈现同步同步变化 如果分开 则双方或一 方不能独立生存 地衣 大 豆与根瘤 菌等 竞争 指生活在同一区域的 两种或两种以上生物 争夺同一同一资源而产生 的相互妨碍作用的现 象 竞争能力强的生物数量 增加 竞争能力弱的数 量减少或淘汰 生态需 求越接近的不同物种间 竞争越激烈 牛与羊 农作物与 杂草 大 草履虫与 双小核草 履虫等 捕食 一种生物取食取食另一种 生物的种间关系 如 肉食肉食和植食植食行为等 在数量上呈现 先增加 者先减少 后增加者后 减少 的不同步不同步变化 羊与草 狼与兔 青蛙与昆 虫等 寄生 一种生物 寄生物 以另一种生物的体液体液 组织组织或已消化利用已消化利用的 物质为营养并对宿主 造成危害的现象 无 对寄主有害 对寄生生 物有利 蛔虫与人 菟丝子与 大豆 噬 菌体与被 侵染的细 菌 三 生物群落的结构 三 生物群落的结构 1 1 形成 形成 群落结构是由群落中的各个种群在进化进化过程中通过相互作用相互作用形成的 2 2 类型 类型 主要包括垂直结构垂直结构和水平结构水平结构 垂直结构垂直结构 1 概念 指群落在垂直方向上的分层分层现象 2 原因 植物的分层与对光的利用光的利用有关 群落中的光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱 不同植物适 于在不同光照强度下生长 如森林中植物由高到低的分布为 乔木层 灌木层 草本层 地被层 动物分层主要是因群落的不同层次提供不同的食物食物 其次也与不同层次的微环境微环境有关 如森林中动物的分布由高到低为 猫头鹰 森林上层 大山雀 灌木层 鹿 野猪 地面活动 蚯蚓及部分微生物 落叶层和土壤 水平结构 水平结构 11 1 概念 指群落中的各个种群在水平状态下的格局格局或片状分布片状分布 2 原因 由于在水平方向上地形的变化地形的变化 土壤湿度和盐碱度的差异土壤湿度和盐碱度的差异 光照强度的不同光照强度的不同 生物自身生长生物自身生长 特点的不同特点的不同 以及人与动物的影响人与动物的影响等因素 不同地段往往分布着不同的种群 同一地段上种群密度也有 差异 它们常呈镶嵌镶嵌分布 第三节第三节 生物群落的演替生物群落的演替 一 群落演替的概念 特点和标志 一 群落演替的概念 特点和标志 1 概念 在生物群落发展变化的过程中 一个群落一个群落代替另一个群落另一个群落的演变现象 2 特点 群落的演替长期变化累积长期变化累积的体现 群落的演替是有规律的有规律的或有序的有序的 3 标志 在物种组成上发生了 质的质的 变化 或者一定区域内一个群落被另一个群落逐步替代的过程 二 群落演替的类型 二 群落演替的类型 1 1 原生演替 原生演替 又称又称初生演替初生演替 1 定义 在从未有过生物生长从未有过生物生长或虽有过生物生长但已被彻底消灭彻底消灭的原生裸地上发生的生物演替 2 过程 裸岩 地衣 苔藓阶段地衣 苔藓阶段 草本植物阶段草本植物阶段 灌木阶段灌木阶段 森林阶段森林阶段 3 举例 如在火山岩火山岩 冰川泥冰川泥 沙丘沙丘上进行的演替 2 2 次生演替 次生演替 1 定义 当某个群落受到洪水 火灾或人类活动等因素干扰 该群落中的植被受严重破坏严重破坏所形成的裸 地 称为次生裸地 在次生裸地上开始的生物演替 称为次生演替 2 过程 弃耕农田 一年生杂草一年生杂草 多年生杂草多年生杂草 灌木灌木 乔木林乔木林 思考 任何群落都能演替到乔木林或森林阶段吗 3 举例 如在火灾后的草原火灾后的草原 过量砍伐的森林过量砍伐的森林 弃耕的农田弃耕的农田上进行的演替 三 群落演替的影响因素三 群落演替的影响因素 1 群落内部因素 根本原因 群落内部环境的变化 动力 种内和种间关系动态变化 催化剂 2 外界环境因素 重要条件 自然因素 火灾 洪水 严寒等 人类活动 人类的活动往往会使群落的演替按照不同于不同于自然演替的速度速度和方向方向进行 1 利于群落演替的人类活动 退耕还林 还草 还湖 封山育林等 2 不利于群落正常演替的活动 滥砍滥伐 滥捕滥猎 填湖造地等 四 原生演替与次生演替的比较 四 原生演替与次生演替的比较 原生演替原生演替次生演替次生演替 起点起点原生裸地次生裸地 时间时间较长较短 速度速度较慢较快 影响因素影响因素自然因素人类活动较为关键 实例实例裸岩上的演替弃耕农田上的演替 第四单元第四单元 生态系统和环境保护生态系统和环境保护 第四章第四章 生态系统的稳态生态系统的稳态 第一节第一节 生态系统和生物圈生态系统和生物圈 一 生态系统的概念 一 生态系统的概念 生态系统是指在一定的空间内 生物成分生物成分 群落 群落 和非生物成分非生物成分 无机环境 无机环境 通过物质循环 能量 流动和信息传递 彼此相互作用 相互依存而构成的一个生态学功能单位 二 生态系统类型 二 生态系统类型 自然生态系统自然生态系统 可分为水域生态系统水域生态系统和陆地生态系统陆地生态系统 水域生态系统主要包括海洋海洋生态系统和淡水淡水生态系统 陆地 12 生态系统有冻原冻原生态系统 荒漠荒漠生态系统 草原草原生态系统 森林森林生态系统等 人工生态系统 人工生态系统 可分为农业农业生态系统 人工林人工林生态系统 城市城市生态系统等 附 最大的生态系统附 最大的生态系统 生物圈生物圈 三 生态系统的结构三 生态系统的结构 1 1 生态系统的成分 生态系统的成分 非生物成分非生物成分 无机盐 阳光 温度 水 等 人教版 非生物物质和能量非生物物质和能量 生产者生产者 类型 主要是绿色植物绿色植物 地位 是生态系统的主要主要成分 作用 通过光合作用把无机物转化成有机物 把光能等转化为有机物中能量 生物成分 消费者消费者 类型 主要是各种动物各种动物 分类 初级消费者 次级消费者 三级消费者 作用 加快生态系统的物质循环 对植物的传粉 种子传播等有重要作用 分解者分解者 类型 主要某腐生细菌细菌和真菌真菌 也包括蚯蚓等腐生动物腐生动物 地位 生态系统的必备成分 作用 把动植物遗体 排遗物等中有机物分解为无机物 返回到无机环境中 特别提示特别提示 1 一个生态系统中必不可少的成分包括非生物成分 生产者 分解者非生物成分 生产者 分解者 2 并不是所有的动物都是消费者 如腐食性动物蚯蚓 蜣螂等属于分解者分解者 3 并不是所有微生物都是分解者 如硝化细菌属于生产者生产者 寄生细菌 真菌属于消费者消费者 2 2 生态系统的营养结构 生态系统的营养结构 1 组成 食物链食物链和食物网食物网 食物链 生态系统中的生物由于营养营养关系而形成的结构 如 草 虫 食虫鸟 肉食性鸟 生产者 一 初 级消费者 二 次 级消费者 三级消费者 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级 食物网 生态系统中的许多食物链相互交错相互交错形成更为复杂的网状网状食物关系 2 功能 生态系统中物质循环物质循环和能量流动能量流动的渠道 四 有关食物网的解题注意点四 有关食物网的解题注意点 1 食物网中每条食物链的起点总是生产者 止点是不被其他动物所食的动物 即最高营养级 2 同一中生物在不同的食物链中 可以占有不同的营养级 如猫头鹰捕食鼠时 则处于第三第三营养级 当 猫头鹰捕食吃虫的小鸟时 则处于第四第四营养级 3 在食物网中 两种生物之间的种间关系有可能出现不同概念上的重合 即捕食与竞争 因为在同一条 食物链上为捕食捕食关系 在不同食物链两者还可能同时另一种生物 则为竞争 4 在食物网中 当某种生物由于某种原因而大量减少或增加时 对其他生物的影响分析如下 1 在一条链中 按 捕食 关系依次分析 2 在不同链中 按 三角 关系分析 见笔记 注意 当用不同 三角 分析结果不同时 以最小三角的分析为依据 当有多种食物来源的高营养级生物突然缺少一种食物来源时 对其数量影响不大 例 1 观察右图 回答下列问题 1 该食物网有 5 条食物链 2 该生态系统的成分中 绿色植物属于生产者生产者 猫头鹰是第三 四五第三 四五营养级 二 三 四级二 三 四级消费者 3 该食物网各种生物中 含有能量最多的是绿色植物绿色植物 该生态系统的能量最终来源是太阳光能太阳光能 13 4 该食物网再加上非生物的物质和能量非生物的物质和能量和分解者分解者就可以构成一个完整的生态系统 5 食物链食物链和食物网食物网构成了该生态系的营养结构 例 2 右图是温带草原生态系统食物网的一部分图解 请回答 1 该食物网含 7 条食物链 猫头鹰占有的是第三 四 五 六第三 四 五 六营养 级 属于二 三 四 五二 三 四 五级消费者 2 兔与鼠的是竞争竞争关系 蟾蜍与蜘蛛是捕食和竞争捕食和竞争关系 3 由于某种原因鼠突然大量减少 蛇的数量将下降下降 蟾蜍的数量将 下降下降 第二节第二节 生态系统的稳态生态系统的稳态 生态系统的基本功能是进行物质循环物质循环 能量流动能量流动 信息传递信息传递 一 生态系统中的能量流动一 生态系统中的能量流动 一 概念 一 概念 生态系统中能量的输入输入 传递传递和散失散失的过程 二 过程 二 过程 见右图 分析 分析 1 1 输入途径 输入途径 主要是生产者的光合作用光合作用 2 2 起点 起点 从生产者生产者固定太阳能开始 流经一个生态系统 的总能量是生产者固定的全部太阳能生产者固定的全部太阳能 3 3 渠道 渠道 食物链和食物网食物链和食物网 4 4 能量流动流动中能量形式的变化 能量流动流动中能量形式的变化 太阳光能太阳光能 生物体有机物中的化学能化学能 热能热能 最终散失 5 5 能量在食物链 网 中流动形式 能量在食物链 网 中流动形式 有机物中的化学能化学能 6 6 能量散失的主要途径 能量散失的主要途径 细胞呼吸细胞呼吸 包括各营养级生物本身的呼吸及分解者的呼吸 7 7 能量在流经每一营养级时的分流问题 能量在流经每一营养级时的分流问题 1 1 能量来源 能量来源 生产者的能量来自太阳能太阳能 各营养级消费者的能量一般来自上一个营养级上一个营养级 同化量 摄入量 粪便中所含能量 2 2 能量去路 能量去路 每个营养级生物细胞呼吸细胞呼吸产生的能量一部分用于生命活动 另一部分以热能形式散失 每个营养级生物一部分能量流到后一个营养级流到后一个营养级中 注意 最高营养级无此途径 每个营养级生物的遗体 粪便 残枝败叶中的能量被分解者分解被分解者分解而释放出来 未被利用的能量 现存量 最终去路是上述三个途径 特别提示特别提示 消费者摄食的能量不是上一营养级流入该营养级的能量 流入该消费者的能量 同化量 消费者摄 食的能量 粪便中所含能量 粪便中所含能量属于上一营养级的遗体 三 特点 三 特点 1 1 特点 特点 单向流动单向流动 生态系统内的能量只能从第一营养级流向第二营养级 再依次流向下一个营养级 不能 逆向流动 也不能循环流动 原因 在食物链中 相邻营养级生物吃与被吃的关系不可逆转 各营养级的能量大部分以细胞呼吸产生热能的形式散失掉 这些能量是无法再利用的 逐级递减逐级递减 能量在沿食物链流动的过程中 逐级减少 能量在相邻两个营养级间的传递效率是 10 20 原因 每个营养级的生物都会因细胞呼吸消耗相当大的一部分能量 供自身利用和以热能形式散失 每个营养级中的能量都要有一部分流入分解者 每个营养级的生物总有一部分能量不能被下一营养级利用 特别提示特别提示 1 能量传递效率的计算 14 如某食物链中 生物 A 到生物 B 的能量传递效率为 若在食物网中 则 A 传递给下一个营养级的的能量传递效率为 2 一条食物链中营养级一般不超过 4 5 个 原因是 能量传递效率为能量传递效率为 10 20 传到第 传到第 4 5 营养营养 级时 能量已经很少了 再往下传递不足以维持一个营养级级时 能量已经很少了 再往下传递不足以维持一个营养级 2 2 能量金字塔 能量金字塔 1 概念 各个营养级单位时间内所得到的能量数值单位时间内所得到的能量数值 由低低到高高绘制成图 可形成一个金字塔图形 叫做能量金字塔 2 意义 从能量金字塔可以看出 在一个生态系统中 营养级越多越多 能 量流动过程中消耗的能量就越多越多 生态系统中的能量流动一般不超过 4 5 个 营养级 补充 其他金字塔补充 其他金字塔 1 数量金字塔 每一层表示各个营养级生物的个体数 一般呈金字塔形 2 生物量金字塔 每一层表示各个营养级生物的质量 一般呈金字塔形 特别提示特别提示 用数量金字塔或生物量金字塔来表示能量关系时 有时会 出现倒置的情况 如右图 四 研究能量流动的意义 四 研究能量流动的意义 1 可以帮助人们科学规划 设计人工生态系统 使能量得到最有效的利用得到最有效的利用 2 可以帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系 使能量持续高效地流向对人类最有益的部分持续高效地流向对人类最有益的部分 如农田生态系统中 必须清除杂草 防治农作物的病虫 害 例 1 右图表示生态系统的能量流动 请据图回答 1 将 A B C D 各营养级的名称依次写在图中 A B C D 2 图中 a1 代表 3 图中 a2 代表 4 a3 a2 的原因是 答案 1 生产者 初级消费者 次级消费者 三级消费者 2 生产者所固定的全部太阳能 3 从第一营养级流动到第二营养级的能量 4 初级消费者呼吸作用消耗了大部分的能量 只有 10 20 的能量传递给次级消费者 例 2 下图是草原生态系统中的一条食物链及能量流动图解 回答问题 1 若狐获得的能量是 8 千焦 传递给狼的能量最多为 千焦 狼要获得该能量 草应供给这条食物链的能量至少为 千焦 2 图中各营养级通过 A 被消耗 通 B 利用 而 B 又通过 C 被消耗 答案 1 1 6 200 2 呼吸作用 分解者 呼吸作用 例 3 如右图 假如鹰的食物有 2 5 来自兔 2 5 来自鼠 1 5 来自蛇 那么 鹰若增重 20g 1 最多消耗 g 植物 2 最少消耗 g 植物 答案 1 5600 2 900 二 生态系统中的物质循环二 生态系统中的物质循环 一 概念 一 概念 在生态系统中 组成生物体的 C H O N P Ca 等化学元素 15 不断进行着从无机环境到生物群落 再回到无机环境的循环 二 特点 二 特点 1 1 全球性 全球性 这里所说的生态系统是指地球上最大的生态系统 生物圈生物圈 其中的物质循环带有全球性全球性 所以又称生物地球化学循环生物地球化学循环 2 2 反复利用 循环流动 反复利用 循环流动 物质循环不像能量流动那样单向流动 逐级递减 而是可以在无机环境与生物 群落之间反复利用 循环流动反复利用 循环流动 三 实例 碳循环 三 实例 碳循环 1 1 过程 过程 小结 小结 1 碳从无机环境进入生物群落的主要途径是光合作用光合作用 还有少量是化能合成作用化能合成作用 2 碳从生物群落回到无机环境的主要途径有生产者和消费者的呼吸作用呼吸作用 分解者的分解作用分解作用 化化 石燃料的燃烧石燃料的燃烧 2 2 碳的存在形式 碳的存在形式 碳在无机环境中主要以 COCO2 2和碳酸盐碳酸盐形式存在 碳在生物群落中以有机物有机物的形式存在 3 3 碳的循环形式 碳的循环形式 碳在生物群落和无机环境之间以 COCO2 2 形式循环 在生物群落中沿着食物链和食物网食物链和食物网传 递 传递形式为有机物有机物 4 4 温室效应 温室效应 成因 煤 石油 天然气等化石燃料的燃烧煤 石油 天然气等化石燃料的燃烧 使大气中 COCO2 2 含量迅速增加 打破生物圈中碳循环平 衡 结果 导致气温升高气温升高 从而加快冰川融化 导致海平面上升 对策 保护和增加植被 开发清洁能源 如太阳能 水能 核能等 减少化石燃料的使用 特别提示特别提示 1 碳在无机环境与生物群落之间传递时 只有生产者与无机环境之间的传递是相互的 2 无机环境可接收各种生物 生产者 消费者 分解者 传回的碳 3 分解者可接收所有生产者 消费者传来的碳 4 在物质循环图中消费者可能不止一种 则有初级消费者 次级消费者 三级消费者 之分 它们 与生产者构成食物链或食物网 例 右图是碳循环的图解 请回