树立动态的稳态与平衡观 论文

树立动态的"稳态与平衡观"摘ꢀ要“稳态与平衡观”是动态的、具有调节机制的平衡观，本文结合教学实例，从细胞、个体、生态系统等不同层次上展现稳态与平衡的调节，帮助学生系统全面地分析生命现象，真正理解生命的本质，树立生命观念。关键词ꢀ稳态与平衡观ꢀ生命观念相对的稳定“稳态”的概念是由美国生理学家坎农于1926年提出的，他认为稳态是一种相对的、可变的状态，并不是保持稳定不变。“稳态与平衡观”指生命系统是一个稳态和平衡的系统，稳态和平衡是通过调节来实现的，它强调处于正常生命活动的生命系统，其结构与功能能够维持在相对稳定的状态，即在一定范围内波动，而不是稳定不变，是一种动态平衡，波动的范围反映了生命系统对环境变化的耐受程度，同时也是其对环境变化的适应。”稳态与平衡观”的核心是“相”，稳态是通过生命部“自我调节机制”实现的，因而，我们在教学过程培养学生的“稳态与平衡观”一定是动态的、具有调节机制的平衡观，高中生物学课程在细胞、个体、生态系统等不同层次上均有涉及稳态与平衡调节的内容，下面以教学中经典的实例进行说明。一、分子与细胞水平的稳态1.ATP与ADP的相互转化与平衡ATP作为一种高能磷酸化合物，在细胞中与ADP的相互转化，将放能反应与吸能反应偶联起来，从而保证细胞各项生命活动的能量供应。ATP在体内的含量是很有少的，但是，ATP与ADP在细胞内的相互转化是十分迅速的。这样，细胞内的ATP含量总是处在动态平衡之中，这对于构成生物体内部稳定的供能环境，具有重要的意义。人的骨骼肌细胞中，ATP的含量仅供剧烈运动3秒钟内的能量供给，某运动员参加短跑比赛过程中，骨骼肌细胞中的ATP的相对含量随时间变化的曲线如图1所示，a→b的过程中说明ATP被水解，释放的能量用于肌肉收缩等生命活动，b→c的过程中，ATP含量增加说明细胞呼吸加强，释放更多能量供ADP形成ATP，以补充细胞中ATP含量的不足。从整个曲线来看，肌细胞中ATP含量不会降为零，说明ATP在细胞内的转化十分迅速，从而使细胞中的ATP总是处在一种动态的平衡中。因为剧烈运动时虽然ATP消耗增快，但呼吸作用也在加强，不断产生新的ATP，使得ATP处在快速的转化过程中。2.环境条件变化对光合作用中间产物含量的影响在光合作用过程中，当光照强度和CO2量等条件都适宜时，光合作用的光反应和暗反应过程能有条不紊地进行，叶绿体内[H]（NADPH）、ATP、C3和C5等物质的含量相对稳定，如果改变某一环境因素就会使上述物质的含量发生相应变化。例如光照强度和CO2浓度的变化，短时间内将直接影响光合作用过程中[H]、ATP、C3和C5等物质的含量，进而对光合作用的速率产生影响。在分析光照和CO2浓度等条件骤变对光合作用过程中相关物质量的影响时，要引导学生动态分析，树立动态平衡观。表示光照强度和CO2浓度变化对植物细胞内C3、C5、[H]、ATP等的影响，当环境条件由光照较弱变为光照较强时，C3和C5量由原来的稳定状态发生了变化，在另一个水平上达到平衡；同样，当环境中的CO2浓度由充足变不足时，C3和C5量由原来的稳定状态发生了变化，重新达到平衡。二、个体水平稳态与1.人体体温的相对恒定与调节过程人体体温在正常情况下，会因为年龄、性别等不同而存在着微小的差异，同一个人的体温在一日之内也有变化，但一般不超过1℃。尽管周围的气温波动范围较大，但健康人的体温始终接近37℃，人的体温每日变化体现了人的体温的相对稳定，是一种动态变化的过程。一些特殊情况下，体温的平衡点会发生改变，比如人在发烧的时候。体温调定点学说认为，由于某种原因使调定点向高温侧移动，就会出现发热。例如由于某种原因使体温调定点上移至39℃，由于在发热初期体温低于此时的调定点水平，机体通过调节，减少散热和增加产热，直到体温升到39℃，此时，产热和散热过程在新的调定点水平达到平衡，即发热是属于调节性体温升高，是[5]体温调节的结果。人体的产热和散热的平衡点变化，还表现在人由高温环境进入低温环境或由低温环境进入高温环境中的调节。如图4，表示一个人从高温环境进入低温环境中产热和散热的变化及调节过程，ab段表示人处于一定环境中，产热速率和散热速率相等，b点时人进入一个温度相对较低的环境中，甲曲线表示散热情况，乙曲线表示人体产热的变化，经过一段时间的适应和生理调节，在d时间点产热和散热在会在另一个平衡点上达到平衡，此时，产热和散热的速率都比ab段要快。2.血糖水平稳态与平衡血糖平衡及调节是个体层次稳态与平衡的典型实例，人体内环境血糖平衡主要指的是内环境中血糖含量相对稳定，正常机体内血糖浓度为0.8～1.2g/L。当血糖浓度低于0.6g/L时会出现低血糖如头晕、出冷汗等症状，血糖浓度高于1.6g/L时会出现糖尿病症状，因此血糖含量的稳定对维持机体的正常生命活动具有至关重要的作用。人体血糖浓度的相对稳定受多种因素影响，受到摄食、运动等因素影响，人体血糖水平围绕正常水平波动，处于变化中。三、群体水平的稳态1.受到捕食关系影响，种群数量平衡点的变化在食物链中，“天敌”一方由于某种原因减少，单从食物链角度衡量，短时间内被捕食者数量会增加，但从长时间来看，会先增加后减少，最后趋于稳定。例如“草→兔→狼”这条食物链中，如果人类大量杀狼，就没有动物来捕食兔子，那么兔子的数量会增加，草原上的草就会被大量的吃掉，而兔子的数量增多后，由于草来不及生长，兔子就没有了食物，还是会慢慢减少，数量由原来的平衡点变化为新平衡点。2.受到自然因素影响，种群K值的变化环境中除天敌外，食物、气候等都是影响种群数量变化的因素，达到K值环境容（纳量）时种群数量仍是不断波动的，若环境条件发生改变，K值会发生变化。如图7表示生活在某环境中的乙、丙两种动物，随着环境条件的变化，两种动物的种群数量发生变化。t1～t2时间段，乙、丙种群数量的变化保持相对稳定，围绕K值上下波动，由于外界环境的变化，在t2后丙种群数量减少直至消失，乙种群数量增加，乙种群的K值发生了变化，即在新的平衡点，乙种群达到相对稳定。综上所述，生命系统在不同层次上都能达到平衡，首先这种平衡是动态的，是在一定范围内的波动的，是相对的稳定。其次，受到周围环境因素的影响，这种平衡点也可能发生变化，从而达到新的平衡与稳定。教学中引导学生从细胞、个体和群体水平等不同层次，用动态的平衡的观点去分析问题，有利于学生系统全面地分析生命现象，进而真正理解生命的本质，建立稳态与平衡观，树立生命观念，为学生分析问题、解决问题打下良好的基础。参考文[1]朱兆军，薛松.例谈在初中生物学教学中促进学生建构稳态与平衡观[J].生物学教学，017，42(12).[2]李振海，李品.高中生物学教学中稳态与平衡观的培养策略[J].中学生物教学，2019，1-2).[3]李小琳.解读光合作[H]、ATP、C3和C5的变化规.[J].试题与研，2010，(5)：72.[4]蒋沂蒙.用动态平衡的观点认识生物学科——2011年新课标卷第29题赏析[J