浙科版生物必修三基础知识

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生物基础知识（3）

必修三稳态与环境

第一章植物生命活动的调节

1、植物激素调节

（1）生长素的发现

1）达尔文父子实验：①完整幼苗受到单侧光照射；②如果切去苗尖端或用不透明的罩子将苗尖端罩住；③如果用透明的罩子将苗尖端罩住或用不透明的薄膜将苗的基部包起来。结论：苗尖端是感光部位，弯曲的部位在苗尖端下面，由此推测：有某种化学物质从苗尖端传递到了下面。

2）波森·詹森实验：将一片明胶或云母分别插在苗尖端和其下部之间，结果发现，插有明胶片片的苗发生向光弯曲现象，插有云母片的苗则不弯曲。实验证明：的确有一种化学物质由苗尖端向下传递。

3）温特实验：①首先将苗尖端切下，放在空白琼脂块上，他设想苗尖中的化学物质会扩散到琼脂块中，于是就可以用这种琼脂块代替苗尖。②用已有苗尖端化学物质扩散进去的琼脂块代替苗尖，放在去顶的幼苗上，在黑暗中就可促进幼苗的生长。③若将琼脂块放在切面正上方，则去顶幼苗的垂直生长加快；若放在切面一侧，则幼苗向背着放置琼脂块的一侧弯曲。④所有的对照均无生长反应。实验说明：苗尖端确实存在一种能够促进生长的化学物质。这种物质后来被命名为生长素。

4）生长素的化学本质是一种小分子有机物——吲哚乙酸，是在细胞内由色氨酸合成的。

（2）调节植物生长的五大类激素

1）五大类植物激素：生长素类、细胞分裂素类和赤霉素类主要是促进植物生长的，脱落酸和乙烯与植物的衰老、成熟、对不良环境发生响应有关。

2）激素往往是植物体的某一部位产生，然后运输到另一部位起作用的。植物激素是植物体内信息的化学载体，起着信息传递的作用。当植物的特定部位感受到外界的刺激时，会引起该部位激素浓度或比例的改变，从而引起植物发生响应。每种激素的作用决定于植物的种类、激素的作用部位、激素的浓度等。

3）植物激素的作用与浓度有关，例如生长素，低浓度起促进作用，高浓度起抑制作用。生长素是促进生长的植物激素，但其促进生长的效应按其浓度和影响的部位不同而有所不同。植物的不同部位对同样浓度的生长素有不一样的反应。

4）大多数情况下，不是单独一种激素起作用，而是多种激素的平衡协调作用控制着植物的生长和发育。

5）赤霉素促进种子萌发，脱落酸则抑制种子萌发，两者的作用是相互对抗的。当水分供应良好时，禾本科植物种子中的胚就会释放赤霉素，以动员贮藏的养分，从而促进种子萌发，这时脱落酸的作用就显示不出来了。

6）乙烯是成熟的果实和植物的其他部分产生的激素，乙烯在花、叶和果实的脱落方面起着重要作用。

（3）植物激素的应用

1）天然的植物激素和人工合成的类似化合物质合称为植物生长物质或植物生长调节剂。植物生长物质有许多种用途，如促进种子萌发、促进生根、加速生长、抑制生长、引起无籽果实的形成、果实的催熟、收获后农产品的储藏保鲜等。这些调节作用，统称为化学调控。

第二章动物生命活动的调节

1．内环境与稳态

（1）细胞外液与内环境

1）细胞外液：多细胞动物的绝大多数细胞并不能与外部环境接触，它们周围的环境就是动物体细胞外面的液体，叫做细胞外液。细胞外液包括血浆、组织液和淋巴等。

2）内环境：对于多细胞动物而言，细胞外液是身体的内部环境，称为内环境。内环境相对稳定是细胞正常生存的必要条件。因为细胞的代谢活动基本上是由多种多样的酶所促成的反应，而酶促反应要求有最合适的温度、pH，要求有一定的离子浓度、底物浓度等。

3）稳态：由内环境的变化引起机体通过自动调节反应而形成的动物机体内部环境相对稳定的状态叫做稳态。稳态并不意味着固定不变，而是指一种可变的却又相对稳定的状态。这种相对稳定的状态是靠完善的调节机制来维持的。而调节活动都依靠神经系统和内分泌系统的活动来完成。

2．神经系统的结构与功能

（1）两种调节机制

1）人和动物有两种调节机制：神经调节和体液调节。神经调节比体液调节更迅速，更准确，而体液调节往往是在神经系统的影响下进行的。

2）神经调节比体液调节更迅速、更准确。这是由于神经调节的信息是神经细胞发放的神经冲动，神经冲动沿着神经系统内的路径快速传递到特定的效应器，并使效应器做出准确的反应。

（2）神经元的结构和功能

1）神经元的组成结构：神经元一般包括胞体、树突、轴突三部分。树突是胞体发出的短突起，轴突是胞体发出的长突起，又称神经纤维。多数神经元有一个轴突和多个树突。神经元的树突和胞体的表面膜受到其他神经元轴突末梢的支配。

2）神经元的功能特性：神经元是一种可兴奋细胞。可兴奋细胞的特性就是在受到刺激后能迅速发生反应。神经元的基本特性是受到刺激后会产生神经冲动并沿轴突传送出去。

3）动作电位：刺激坐骨神经时，产生一个负电波，它沿着神经传导，这个负电波叫做动作电位。因此，神经冲动就是动作电位，神经冲动的传导就是动作电位的传播。

（3）神经冲动的产生和传导

1）动作电位的形成和恢复：在静息状态时神经纤维膜内的电位低于膜外的电位，即静息电位是膜外为正电位，膜内为负电位，膜处于极化状态。在膜上某处给予刺激后，该处极化状态被破坏，叫做去极化。在极短时间内，膜内电位会高于膜外电位，即膜内为正电位，膜外为负电位，形成反极化状态。接着，在短时间内，神经纤维膜又恢复到原来的外正内负状态——极化状态。去极化、反极化和复极化的过程，也就是动作电位——负电位的形成和恢复的过程，全部过程只需数毫秒的时间。

2）静息电位形成的原因：神经细胞膜内外各种电解质的离子浓度不同，膜外钠离子浓度高，膜内钾离子浓度高。神经细胞膜在静息时对钾离子的通透性大，对钠离子的通透性小，膜内的钾离子扩散到膜外，而膜内的负离子却不能扩散出去，膜外的钾离子也不能扩散进来，因而出现极化状态，即膜外为正电位，膜内为负电位。

3）动作电位形成的原因：当神经某处收到刺激时会使钠离子通道开放，于是膜外钠离子在短期内大量涌入膜内，造成了内正外负的反极化现象。

4）静息电位的恢复：动作电位形成后，在很短的时期内钠通道又重新关闭，钾通道随即开放，钾离子又很快涌出膜外，使得膜电位又恢复到原来外正内负的状态。

5）动作电位的传导：当刺激部位处于内正外负的反极化状态时，邻近未受刺激的部位仍处于外正内负的极化状态，两者之间会形成局部的电流。这个局部电流又会刺激没有去极化的细胞膜，使之去极化，也形成动作电位。这样不断地以局部电流向前传导，将动作电位传播出去，一直传到神经末梢。

6）动作电位在神经纤维上传导的特点：动作电位沿着神经纤维传导时，其电位变化总是一样的，不会随传导距离的增加而衰减。一条神经中包含着许多根神经纤维，一根神经纤维传导神经冲动时不影响其他神经纤维，即各神经纤维间具有绝缘性。

（4）突触的信号传递

1）突触：神经末梢与肌肉接触处叫做神经肌肉接点，又称突触。在突触处，神经末梢的细胞膜称为突触前膜，与之相对的肌膜较厚，有皱褶，称为突触后膜。突触前膜与突触后膜之间的间隙，称为突触间隙。神经元与神经元之间也是通过突触相联系的。

2）突触的信号传递：神经末梢内部有许多突触小泡，每个小泡里面含有几万个乙酰胆碱分子。当神经冲动传到末梢后，突触小泡中的乙酰胆碱释放到突触间隙中，并扩散到突触后膜处。乙酰胆碱可以和突触后膜上的乙酰胆碱受体结合，这种受体是以一种通道蛋白，结合后通道开放，改变突触后膜对离子的通透性，引起突触后膜去极化，形成一个小电位。这种电位并不能传播，但随着乙酰胆碱与受体结合的增加，开放的通道增多，电位可加大。当电位达到一定阈值时，可在肌膜上引起一个动作电位。肌膜的动作电位传播到肌纤维内部时，引起肌肉收缩。

（5）反射

1）反射是神经系统最基本的活动形式。反射是指在中枢神经系统参与下，机体对刺激感受器所发生的规律性反应。

2）反射弧：反射是在一定的神经结构即反射弧中进行的。反射弧包括感受器、传入神经元、反射中枢、传出神经元与效应器。在膝反射中，反射中枢是传入神经元与传出神经元之间的突触。反射弧中任何一个环节受损，反射活动都不能实现。

3）最简单的反射弧是二元反射弧。膝反射就是一种二元反射弧。而同侧屈反射则是涉及三个神经元组成的反射弧。

（6）大脑皮层的功能

1）白洛嘉区：如果大脑半球某区域受损，则病人可以理解语言，但不能说完整的句子，也不能通过书写表达它的思想，这个区域叫做白洛嘉区，也叫白洛嘉表达性失语症区。

2）韦尼克区：如果大脑半球某区域受损，则病人可以说话，但不能理解语言，即可以听到声音，却不理解它的意义，这个区域叫做韦尼克区。

（7）体温调节

1）恒温动物在低温环境中要及时减少散热，增加产热，而在高温环境中要减少产热，增加散热，这样才能维持体温相对稳定。

2）人体的产热方式：人体在安静时，主要由内脏、肌肉、脑等组织的代谢过程释放能量。人体主要依靠增加肌肉活动来增加热量的。

3）人体的散热方式：蒸发是非常有效的散热方式。当气温和周围物体温度接近体温时，只能靠蒸发散热。所以蒸发是重要的散热方式。

4）皮肤的散热：皮肤是主要的散热器官。

5）出汗：一般情况下，当环境温度为29℃时人开始出汗，35℃以上出汗成了唯一有效的散热机制。

3．高等动物的内分泌系统与体液调节

（1）人体的内分泌系统

1）体液调节：激素是由内分泌细胞分泌到体液中的。由于激素是通过体液的传送而发挥调节作用的，所以这种调节又称为体液调节。

2）人体的内分泌系统：人体内分泌系统包括多种腺体和组织，其中有的内分泌细胞比较集中，形成内分泌腺，如垂体、甲状腺和性腺；有的比较分散，如胃肠中的内分泌细胞；有的是兼有内分泌的作用，如下丘脑的神经细胞等。

3）体液调节特点：与神经调节相比，体液调节反应较缓慢，作用持续的时间较长，作用的范围较广泛。

（2）下丘脑与垂体

1）垂体和下丘脑的作用地位：垂体由腺垂体和神经垂体两部分组成。垂体是人和脊椎动物的主要内分泌腺。在内分泌系统中它不仅有重要的独立作用，而且还分泌几种激素分别支配性腺、肾上腺皮质和甲状腺的活动。垂体的活动又受到下丘脑的调节，下丘脑通过对垂体活动的调节来影响其他内分泌腺的活动。

2）下丘脑与垂体的功能联系：下丘脑的神经细胞分泌的多种下丘脑调节激素调节、控制腺垂体的激素分泌。腺垂体激素又调节、控制有关内分泌腺体的激素分泌。下丘脑与垂体的功能上的联系是神经系统和内分泌系统联系的重要环节。

3）神经垂体及有关激素：神经垂体分泌抗利尿激素和催产素。

4）腺垂体及有关激素：

①促激素：腺垂体能分泌一些促激素，这些促激素是它们所作用的靶腺体的形态发育和维持正常功能所必需的，而且还刺激这些腺体的激素形成和分泌。

②生长激素：腺垂体还能分泌生长激素。生长激素促进蛋白质合成，刺激细胞生长，包括细胞增大与数量增多。它对肌肉的增生和软骨的形成和钙化有特别重要的作用。人幼年时缺乏生长激素将患侏儒症，生长激素分泌过多则会患巨人症。侏儒症患者身材矮小，但智力发育正常。

（3）甲状腺和甲状腺激素

1）甲状腺分泌两种甲状腺激素：甲状腺素（T4）和三碘甲腺原氨酸（T3）。

2）甲状腺激素的作用：作用遍及全身所有的器官。①主要作用是促进物质代谢与能量转换，促进生长发育。②促进骨骼成熟是甲状腺激素的重要作用。③甲状腺激素也是中枢神经系统正常发育不可缺少的，而且必须在关键时期得到必要的甲状腺激素才能保证大脑正常发育。

3）呆小症：是一种婴幼儿时期缺碘造成甲状腺激素分泌不足所引发的病症。

（4）胰岛素与胰高血糖素

1）胰泡和胰岛：胰腺中有两类组织，一类是胰泡组织，分泌消化酶；另一类是胰岛组织，胰岛细胞中的α细胞分泌胰高血糖素；β细胞，分泌胰岛素。

2）胰岛素：胰岛素是由51个氨基酸形成的两条肽链所组成的蛋白质，是唯一能降低血糖浓度的激素。胰岛素降低血糖的作用可归结为：①促进肝细胞、肌肉细胞、脂肪细胞摄取、贮存和利用葡萄糖；②抑制氨基酸转化成葡萄糖。

3）胰高血糖素：胰高血糖素是由29个氨基酸组成的多肽。它的主要作用与胰岛素相反，可促进肝糖元的分解，使血糖升高，作用强烈；它还促使脂肪分解。

（5）雄激素和雌激素

1）雄激素：睾丸分泌雄激素，其主要成分是睾酮，它不仅促进精子发生，还促使全部附属生殖器官的生长，男性的第二性征也依靠睾酮的刺激。睾酮也增强代谢率，并影响人的行为。

2）雌激素和孕激素：卵巢分泌雌激素和孕激素。雌激素促进卵巢中的卵子成熟和卵泡生长，以及输卵管、子宫和阴道长大，准备支持妊娠活动；输卵管和子宫的活动开始增强；外生殖器成熟。雌激素支持青春期的突发性快速增长，引发女性的第二性征。

第三章免疫系统与免疫功能

1．人体对抗病原体感染的非特异性防卫

（1）人体对抗病原体的第一道防线

1）人体对抗病原体的第一道防线：包括身体表面的物理屏障和化学防御。通常病原体不能穿过皮肤和消化、呼吸、泌尿、生殖等管道的黏膜。皮肤的表面有一层死细胞，病原体不能在这种环境中生存，而且皮肤中的油脂腺分泌的油脂也能抑制真菌和某些细菌。

2）人体对抗病原体的第二道防线：如果病原体突破体表屏障，某些白细胞和血浆蛋白便会产生反应，以对付任何人体的病原体。由于这种反应不是专门针对某种特定的病原体，被称为非特异性反应。

①炎症反应：当人的皮肤破损后，往往会引起局部炎症反应，受损伤的部位出现疼痛、发红、肿胀、发热的现象。

②白细胞吞噬病微生物：皮肤的任何破损都可能使病原微生物进入体内，引起中性粒细胞和单核细胞从毛细血管钻出，进入受损部位的组织间隙。一个中性粒细胞可吞噬几个细菌。单核细胞则分化成巨噬细胞，可以吞噬上百个细菌和病毒。

③脓液：在克服感染时，一些白细胞死亡，这些白细胞及一些坏死组织、坏死细胞、死细菌和活的白细胞结合在一起形成一种黄色黏稠的液体，叫做脓液。脓液的出现，表示身体正在克服感染。

2．特异性反应（免疫应答）

（1）特异性免疫的作用

1）特异性反应：如果入侵者突破了身体的第一、第二道防线，第三道防线就会发挥作用，这道防线是针对特定病原体发生的特异性反应，即免疫应答。

2）抗原：引起机体产生特异性免疫应答的物质（蛋白质、大分子多糖、黏多糖等）叫做抗原。

3）特异性免疫的类型：特异性免疫应答分为两大类：细胞免疫应答——细胞免疫和抗体免疫应答——体液免疫。

4）淋巴细胞：白细胞中的淋巴细胞在特异性免疫应答中起着重要的作用。淋巴细胞从功能上又分为T淋巴细胞和B淋巴细胞。这两类免疫细胞都起源于骨髓中的的淋巴干细胞。进入胸腺后分化增殖，发育成熟的淋巴细胞叫做T淋巴细胞，在鸟类腔上囊或哺乳动物骨髓中发育成熟的淋巴细胞叫做B淋巴细胞。

（2）淋巴细胞对入侵者的识别

1）MHC：人体所有细胞的细胞膜上都有一种叫做主要组织相容性复合体（MHC）的分子标志，是一种特异的糖蛋白分子。它在胚胎发育中产生，所有的身体细胞上都存在。除了同卵双胞胎以外，不同的人有不同的MHC，没有两个人有相同的MHC分子。

2）识别入侵者：当一个入侵者所携带的“非己”标志被识别后，B淋巴细胞和T淋巴细胞受到刺激，开始反复分裂，形成巨大的数量。同时分化成不同的群体，以不同的方式对入侵者作出反应。一部分成为效应细胞与入侵者作战并歼灭之。另一部分分化成为记忆细胞进入静止期，留待以后对同一类型病原体的再次入侵作出快速而猛烈的反应。

3）巨噬细胞的识别过程：当病原体侵入人体内发生感染时，巨噬细胞便会吞噬入侵的病原体，将它们消化。病原体被消化，其上的抗原分子被降解成肽，然后与巨噬细胞的MHC蛋白结合，形成抗原—MHC复合体。这种复合体移动到细胞的表面呈递出来。这些巨噬细胞膜上的抗原—MHC复合体，一旦与人体中已经存在的淋巴细胞上的相应的受体结合，便会在其他因素的辅助下，促使淋巴细胞分裂，产生大量的淋巴细胞，启动免疫应答。

（3）细胞免疫

1）细胞免疫的作用对象：被病原体感染的细胞、癌细胞、移植器官的异体细胞。

2）成熟的T淋巴细胞：包括成熟的辅助性T淋巴细胞和成熟的细胞毒性T淋巴细胞。每一个成熟的T淋巴细胞只带有对应于一种抗原的受体。T细胞对自身细胞上的MHC标志不发生反应。

3）细胞免疫的过程：当一个细胞毒性T细胞遇到与它的受体相适应的抗原，而且是呈递在抗原—MHC复合体上时，这个T细胞便会受到刺激。同时必须有一个辅助性T淋巴细胞也被同样的呈递在抗原—MHC复合体上的抗原所激活，这个辅助性T淋巴细胞分泌多种蛋白质促进这个细胞毒性T淋巴细胞开始分裂，形成一个克隆。这个细胞毒性T细胞的后代分化为效应T细胞群和记忆T细胞群，每一个细胞都具有相应于这种抗原的受体。活化的细胞毒性T淋巴细胞识别嵌有抗原—MHC复合体的细胞并消灭之。

（4）体液免疫

1）体液免疫，又称抗体免疫，主要目标是细胞外的病原体和毒素。

2）抗体和受体：成熟的B淋巴细胞合成能与特定抗原结合的受体分子，也就是相对应的抗体分子。所有的抗体分子都是蛋白质，但每一种抗体分子的结合位点只能与一种抗原匹配。抗体分子基本结构是Y形的，两臂上有同样的结合位点。

3）体液免疫的过程：当成熟的B淋巴细胞表面的受体分子两臂遇到相应的抗原并将它锁定在结合位点后，这个B淋巴细胞便被致敏了，并准备开始分裂。B细胞分裂的启动还需要另外一个适当的信号，这个信号来自一个已经被抗原—MHC复合体活化了的辅助性T淋巴细胞。活化的辅助性T细胞分泌白细胞介素—2，以促进致敏B淋巴细胞分裂。反复分裂形成的B细胞克隆分化为效应B细胞和记忆B细胞。效应B细胞（又称浆细胞）产生和分泌大量的抗体分子，分布到血液和体液中。

4）抗体对抗抗原的途径：抗体可以与细胞外的病原体和毒素结合，致使病毒一类的抗原失去进入寄主细胞的能力，使一些细菌产生的毒素被中和而失效，还可使一些抗原凝聚而被巨噬细胞吞噬。

5）抗体的检测：在一次免疫应答中产生的抗体不会全部用完，各种各样的抗体在血液中循环流动。因此检查血液中的某一种抗体便会确定一个人是否曾经受到某种病原体的侵袭。

（5）免疫接种的应用

1）免疫接种（或预防接种）：是以诱发机体免疫应答为目的，预防某种传染性疾病的方法。

2）疫苗的类型：①灭活的微生物；②分离的微生物成分或其产物；③减毒的微生物。

3）主动免疫：将疫苗通过注射或口服进入体内，使体内产生初次免疫应答，再次接种则引发二次免疫应答。两次或更多次数的接种可以使机体产生更多的效应细胞和记忆细胞，提供对相关疾病的长期保护。这种免疫方式称为主动免疫。

4）被动免疫：通过接种针对某种病原体的抗体而获得免疫力。

3．免疫系统的功能异常

（1）免疫系统的过度反应

1）过敏反应（或变态反应）：一些人对某种物质（如花粉、某些食物、某些药物、螨虫、蘑菇孢子、昆虫的毒液、灰尘、化妆品等）产生强烈免疫应答的情况。

2）致敏原：能引发过敏反应的物质叫做致敏原。

3）过敏反应类型：分为速发型和迟发型。

（2）免疫系统功能减退

1）先天性免疫缺乏病：婴儿缺乏B淋巴细胞或T淋巴细胞，对异物缺乏免疫应答能力，很容易因感染病原体而致病，甚至死亡。

2）后天获得性免疫缺乏病：如艾滋病是由人类免疫缺陷病毒（HIV）感染所引起的严重的免疫缺陷病。

（3）艾滋病

1）艾滋病（AIDS）：即获得性免疫缺陷综合征。它是一种削弱人体免疫系统功能的疾病。免疫功能收到削弱，就削弱了身体自身免受许多致病的感染和恶性疾病侵袭的能力，造成严重后果。

2）艾滋病的传播途径：①性传播；②血液传播；③母婴传播。HIV不会通过一般的身体接触或空气途径传播。HIV不能经昆虫传播，也不会通过食物、握手或马桶座传播。

3）HIV：是一种逆转录病毒，它侵入人体后能识别并结合辅助性T淋巴细胞表面的受体，进入细胞。HIV的遗传物质是RNA，在辅助性T淋巴细胞中由于逆转录酶的作用形成互补的DNA，并整合到辅助性T细胞的DNA中。经过长时间的潜伏后，辅助性T淋巴细胞被激活，前病毒复制出新的HIV，并破坏辅助性T淋巴细胞。如此循环往复，从而导致大量的辅助性T淋巴细胞被破坏，进而严重削弱免疫功能。

第四章种群

1．种群的特征

（1）种群的特征：种群的很多特征是个体特征的统计值，如出生率、死亡率、年龄结构和性比率等，而密度和分布型则是种群所特有的特征。

（2）出生率和死亡率

1）出生率和死亡率是决定种群兴衰的晴雨表。在一定时期内，只要种群出生率大于死亡率，种群数量就会增加；出生率小于死亡率，种群数量就会减少。

2）不同种类的动物，出生率相差很大，主要是由动物性成熟的早晚、每次产仔数和每年生殖次数决定的。如猿猴、鲸和蝙蝠通常每胎只产1仔，而雉鸡每窝可孵出10～20只幼雏；大象和鲸每2～3年才繁殖1次，而田鼠1年就可产4～5窝；类人猿需要发育10多年才会达到性成熟，而田鼠只需要2个月就会达到性成熟。

3）自然增长率：出生率减去死亡率就是种群的自然增长率。

（3）年龄结构

1）年龄结构：是指各个年龄组个体数量在种群中所占的比例关系，并常用年龄金字塔图形来表示。

2）年龄金字塔：底部底部最年轻的年龄组，顶部代表最老的年龄组，宽度则代表该年龄组个体数量在整个种群中所占的比例。还有一条中线，它把每一个年龄组都分为左右两半，左边代表雄性，右边代表雌性，因此可以知道在每个年龄组中雌雄个体各占多少。

3）年龄组：通常把种群分为三个年龄组，即生殖前期、生殖期和生殖后期。有些昆虫，生殖前期特别长，生殖期极短，生殖后期等于零。最典型的例子是蜉蝣和蝉。

4）年龄结构类型：增长型、稳定型和衰退型。它们可带给我们关于种群未来数量动态的信息。增长型因年轻人口所占比例大，预示着人口将有一个很大的发展；稳定型预示着只要保持替补出生率（即1个家庭生2个孩子），人口就会保持零增长；衰退型因老年人口比例过大而预示着未来人口数量的衰减。

（4）性比率：指种群内两性个体数量的相对比例，大多数物种的种群，其性比率基本保持1∶1，人类也是一样。

（5）种群密度

1）概念：种群密度是指某个种群在单位空间或面积内的个体数量。

2）意义：种群密度大小是决定生物的益或害、狩猎或禁猎、防治或不防治的依据，也是检查保护效果和防治效果、进行害虫预测及研究种群动态的基础。

3）标志重捕法：对动物种群密度的调查通常采用标志重捕法。

（6）种群分布型

1）种群分布型是指种群中个体的空间分布配置格局，包括集群分布、均匀分布和随机分布。在密度相同的情况下，种群可以有不同的分布型。

2）集群分布：最常见的分布型。如橡树和雪松的种子常落在母株附近而形成集群；蛾类因趋光性、蚯蚓因趋湿性和藤壶附着在同一块岩石上而形成集群；动物因彼此密切交往而形成社会集群。人类在地球表面也呈集群分布。

3）均匀分布：是种内竞争的结果，如动物的领域行为、树木争夺树冠空间和根部空间所进行的竞争，以及沙漠植物争夺水分所进行的竞争，都能导致均匀分布。

4）随机分布：如果种群成员间既不互相吸引也不互相排斥就会出现随机分布，如狼蛛在森林底层和玉米螟卵块在玉米田中的分布。

（7）种群的存活曲线

1）存活曲线：表示种群中全部个体死亡过程和死亡情况的曲线。二维平面图的横坐标是年龄，自左向右年龄增加，纵坐标是存活个体数的对数值，自上而下逐渐减少。

2）类型：①凸型：大多数个体都能活到平均生理年龄，但达到一年龄后，短期内几乎全部死亡，人类和很多高等动物都十分接近这一类型；②对角线型：各年龄组死亡率相同。水螅、一些鸟类和小型哺乳类动物比较接近这一类型；③凹型：低龄死亡率极高，但是一旦活到了某一年龄，死亡率就变得很低而且稳定，牡蛎和树蛙属于这一类型。

3）意义：存活曲线反映了各物种的死亡年龄分布情况，有助于了解种群的特性及其与环境的适应关系。

2．种群的增长方式

（1）指数增长

1）条件：资源无限、空间无限和不受其他生物制约的理想条件。

2）特点：起始增长很慢，但随着种群基数的加大，增长会越来越快，每单位时间都按种群的一定百分数或倍数增长，其增长势头强大。指数增长曲线又称“J”形增长曲线。

（2）逻辑斯谛增长

1）条件：资源有限、空间有限和受到其他生物制约的自然条件。

2）特点：种群起始呈加速增长，K/2时增长最快，此后便开始减速增长，到K值时便会停止增长或在K值上下波动。增长曲线称“S”型增长曲线。种群的逻辑斯谛增长总是会受到环境容纳量的限制。

3）环境容纳量：指在长时期内环境所能维持的种群最大数量。由于种群数量高于K时便下降，低于K时便上升，所以K值就是种群在该环境中的稳定平衡密度。

3．种群的数量波动及调节

（1）种群数量的非周期性波动和周期性波动

1）种群数量波动：种群是一个动态系统，种群中的个体数量是随时间而变化的，这就是所谓的种群数量波动，它是由出生率和死亡率的变动以及环境条件的改变引起的。环境容纳量只代表种群数量的一个平均值，实际的种群数量在这个平均值的上下波动。

2）非周期波动：大多数种群的数量波动，是周期性波动，如欧洲灰鹭，在历史上曾因气候原因而表现为非周期性波动。东亚飞蝗也随气候变化而表现为非周期性波动。

3）周期波动：任何波动只要在两个波峰之间相隔的时间相等就可称之为周期波动。如北极旅鼠，每隔3-4年出现一次数量高峰，波动原因主要是由于食料植物因旅鼠取食而发生周期性短缺。种群的周期性波动现象主要发生在比较单调的高纬度环境中，如北方针叶林和苔原地带。

（2）种群数量波动的调节因素

1）外源性调节因素：①气候是对种群影响最强烈的外源性因素，特别是极端的温度和湿度；②食物也是调节种群数量的重要因素；③病原体和寄生物的致病力和传播速度是随着种群密度的增加而增加的，种群密度越大，抑制增长的作用力也就越强。④捕食也能把种群密度压制在一个低水平上。

2）内源性调节因素：①行为调节：领域行为对种群密度具有明显的调节作用；②内分泌调节。

第五章群落

1．植物的生长型和群落结构

（1）群落的概念：指在一定空间内所有生物种群的集合体。

（2）群落的结构

1）垂直结构：

①概念：苔藓、草本植物、灌木和乔木等不同生长型的植物，自下而上分别配置在群落的不同高度上，形成了群落的层次性或垂直结构。

②实例：在一个发育良好的森林中，从树冠到地面可以看到有树冠层、下木层、灌木层、草本层和地表层，其中树冠层对群落影响最大。群落的层次性越明显，分层越多，群落中的动物种类也越多。在群落垂直结构的每一个层次上，都有各种特有的动物栖息。

2）水平结构：

①概念：主要指群落中的生物在水平方向上的配置情况。

②特点：陆地群落的水平结构很少是均匀的，沙漠里的灌木由于彼此竞争营养和水分倾向于均匀分布，但大多数群落中的生物都是呈集群分布或表现为斑块状镶嵌。

③影响水平结构的因素：靠风力传播和靠鸟兽传播的种子，此外土壤、小地形、风和火等环境条件都能影响生物的水平分布格局，使植被在水平方向上表现出复杂的斑块性和镶嵌型。这一切都是空间异质性的一种表现。

3）时间结构：指群落的组成和外貌随时间而发生有规律的变化。

2．群落的主要类型

（1）主要的陆地生物群落类型

1）森林

北方针叶林是地球上最大的森林带。热带雨林是地球上最丰富的生物基因库。

2）草原

草原几乎完全由禾本科植物和阔叶草本植物组成。

3）荒漠

①每年降雨量不足mm，水分蒸发量是降水量的7-50倍。

②沙漠中的优势植物是蒿属植物、藜属灌木、肉质旱生植物和各种仙人掌，它们的植株间隔和根系分布能最大限度地减少竞争和充分利用水分。

4）苔原

①气候严寒，植物生长季短且没有树林生长。

②苔原的植被结构简单、种类稀少、生长缓慢。

3．群落演替

（1）群落演替的概念、类型和过程

1）概念：群落演变过程中一些物种取代另一些物种、一个群落类型取代另一个群落类型，群落的这种依次取代现象就叫演替。

2）类型

①原生演替：群落如果是在从未有任何生物定居过的裸岩、沙丘和湖底开始，这种演替就是原生演替。它所经历的时间比较长。

②次生演替：群落如果由于火灾、洪水和人为破坏把原有群落毁灭，在被毁灭群落基质上所进行的演替就是次生演替。次生演替的基质和环境条件比原生演替好，经历的时间比较短。

（2）顶级群落

1）概念：当一个群落演替到与当地的气候和土壤条件处于平衡状态的时候，演替不再进行，在这个平衡点上，群落结构最复杂也最稳定，只要没有外力干扰，它将永远保持原状。这个平衡状态就叫顶级群落。

2）决定顶级群落的因素：顶级群落主要是由平均温度和年降雨量所决定的。高温高湿——热带雨林；低温高湿——北方针叶林；中温中湿——温度草原；低温低湿——苔原；极端缺失——沙漠。

第六章生态系统

1．生态系统的营养结构

（1）生态系统的概念和组成成分

1）概念：生态系统是由生物群落及非生物环境所构成的一个生态学功能系统。

2）组成成分：生态系统通常包括无机物、有机物、气候、能源、生产者、消费者和分解者七大成分。

（2）食物链和食物网

1）食物链

①概念：在生态系统各生物之间，通过一系列的取食和被取食关系，不断传递着生产者所固定的能量，这种单方向的营养关系叫做食物链。

②特点：由于能量每次传递都会损失掉一大半，所以食物链通常只有四五个环节。

③类型：在任何生态系统中都存在着两种类型的食物链：捕食食物链是以活的动植物为起点的食物链；腐蚀食物链是以死亡生物或现成有机物为起点的食物链。陆地生态系统通常以腐食食物链为主，而海洋生态系统则以腐食食物链为主。

2）食物网

①概念：在一个生态系统中，许多食物链彼此相互交错连接的复杂营养关系，叫做食物网。

②特点：食物网越复杂，生态系统对抗外来干扰的能力就越强；食物网越简单，生态系统就越容易发生波动和毁灭。热带雨林是地球上最稳定的生态系统，而苔原则是最脆弱的生态系统。

③实例：草→鹿（羊）→狼（虎），如果没有羊，鹿一旦消失，狼就会饿死，而有羊存在的话，鹿的消失对狼的影响就不会很大。如果狼首先灭绝，鹿的数量就会急剧增加，草就会遭到过度啃食，结果鹿和草的数量都会大大下降，甚至会同归于尽。如果还有虎，那么狼一旦灭绝，虎就会增加对鹿的捕食压力，从而防止生态系统的崩溃。

（3）生物放大：由于化学杀虫剂和有害物质通过食物链逐级积累和浓缩，在生物体内高度富集，导致危害的现象叫生物放大。

（4）营养级

1）概念：营养级指处于食物链同一环节上的全部生物的总和

2）实例：所有绿色植物都位于食物链的起点，为第一营养级，即生产者营养级；所有以植物为食的动物都归属第二营养级，即植食动物营养级；第三营养级则包括全部以植食动物为食的肉食动物。

3）特点：一般说来，营养级的位置越高，归属于这个营养级的生物种类、数量和能量就越少，当某个营养级的生物种类、数量和能量少到一定程度的时候，就不可能再维持另一个营养级的存在了。

（4）生态金字塔

1）概念：生态金字塔指各营养级之间的某种数量关系，可采用生物量单位、能量单位和个体数量单位。

2）类型：包括生物量金字塔、能量金字塔和数量金字塔。

3）特点：生态金字塔通常都是下宽上窄的正金字塔形图形，但也有倒金字塔形的。

①数量金字塔，夏季的温带森林中，植食动物（如昆虫）远远多于植物的数量，这是明显的下窄上宽的倒金字塔。

②生物量金字塔也有倒的，英吉利海峡里的浮游动物和底栖动物的生物量高于浮游植物的生物量。

③能量金字塔绝不会是倒的，因为生产者所固定的能量绝不会少于靠吃它们为生的植食动物的能量。

2．生态系统中的生产量和生物量

（1）初级生产量

1）概念：初级生产量指绿色植物通过光合作用所制造的有机物质或所固定的能量。

2）意义：所有消费者和分解者都直接或间接依赖初级生产量为生。

3）总初级生产量和净初级生产量：在初级生产量中，有一部分是被植物的呼吸（R）消耗掉了，剩下的才用于植物的生长和繁殖，这就是净初级生产量（NP），而把包括呼吸消耗在内的全部生产量称为总初级生产量（GP）。三者之间的关系是：GP=NP+R。

4）地球各地的净初级生产量随温度和雨量不同而有很大差异。陆地生态系统中热带雨林的NP最大，苔原最小；海洋生态系统中珊瑚礁和藻床的NP最大。海洋净初级生产量是陆地净初级生产量的一半。

（2）生物量

1）概念：生物量实际上就是净生产量在某一调查时刻前的积累量。

2）特点：如果GP－R＞0，则生物量增加；GP－R＜0，则生物量减少；GP－R＝0，则生物量不变。

（3）次级生产量

1）概念：生产是以一切现成有机物质生产出来的，即第二次的有机物质生产，叫做次级生产量。凡是异养生物都属于次级生产者。

2）特点：在海洋生态系统中，植食动物利用藻类的效率相当于陆地动物利用植物效率的五倍。海洋次级生产量相当于陆地次级生产量的三倍多。

3．能量流动和物质循环

（1）能量流动

1）特点：①能量流动是单方向的，不可逆的；②逐级递减：在流动中每传递一次损失一大半，最终都将以热的形式耗散到周围空间，所以生态系统必须不断地从外界输入能量才能维持其正常功能。

2）能量传递效率：能量从植物到植食动物或从植食动物到肉食动物的传递效率一般只有约10%。

（2）物质循环

1）特点：在一个相对封闭的循环圈中周而复始、往复循环，参与循环的物质数量恒定，而且可以得到重复利用。

2）碳循环

①基本路线：从大气圈到生物群落，再从动、植物通向分解者，最后又回到大气圈。

②CO2在大气圈中的平均浓度是0.%，但由于很多因素影响植物的光合作用和呼吸作用，所以大气中二氧化碳的含量有着明显的昼夜变化和季节变化。

③碳在生态系统中的含量，都能通过碳循环的自我调节机制得到调整，并恢复到原理的平衡状态。

4．生态系统的稳态及其调节

（1）生态系统的稳态

生态系统内部的所有成分彼此相互协调，保持稳定，称为稳态。这种稳态是靠生态系统的自我调节来实现的。

（2）生态系统的反馈调节

1）概念：当生态系统中的某一成分发生变化的时候，它必然会引起其他成分出现一系列相应变化，这些变化最终又反过来影响最初发生变化的那种成分，这个过程就叫反馈调节。

2）负反馈：是最常见的一种反馈，反馈的结果是抑制和削弱最初发生变化的那种成分所发生的变化。例如，如果草原上的食草动物因为某种原因而增加，植物就会因为受到过度啃食而减少，植物数量减少以后，反过来会抑制和降低草食动物的数量增长，从而使生态系统保持稳态。从长远看，生态系统中的负反馈调节起主要作用。

3）正反馈：在自然生态系统中很少见。生态系统中某一成分的变化所引起的一系列变化，反过来不是抑制而是加速最初发生的变化，因此正反馈的作用常常使生态系统远离稳态。如一个湖泊受到了污染，鱼类的数量就会因死亡而减少，死鱼腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼的死亡。正反馈对生态系统有极大破坏作用。

第七章人类与环境

1．生物圈

（1）概念：指地球有生物存在的部分，包括所有生物和生存环境，它是地球表面不连续的一个薄层。

（2）范围：最高可达到离地面m处或更高，那里是副生物圈带，主要生命形式是细菌和真菌孢子。最低可达到地下植物最深的根际处和深海地壳的热裂口。

（3）功能：是人类的生命维持系统，它为我们制造氧气，生产食物、处理废物和维持其他所有生物的生存。它好比是一个无限复杂的生物化学系统，借助于生物多样性来吸收、转化、加工和贮存太阳能。

2．全球人口动态

（1）人口增长的过程

1万年前农业的出现和陆地生产力的提高，人口开始缓慢而持续地增长。18世纪的工业革命使地球上的人口开始激增。

（2）人口控制

地球的资源是有限的，食物的生产也是有限的，那么人类生存的唯一出路就是设法降低出生率，做到自我控制。人类必须学会自己控制自己，做到有计划地控制人口，并且最终使地球人口保持在一个稳定的水平上，使人口在低出生率和低死亡率的基础上保持平衡。

3．人类对全球环境的影响

（1）温室效应与全球变暖

1）温室效应与全球变暖：大气中CO2的增加会通过温室效应影响地球的热平衡，使地球变暖。

2）CO2浓度增加的原因：主要由于煤、石油和天然气的大量燃烧。

3）全球变暖的全球影响：①首先会使南极的冰盖开始融化；②地球海平面上升；③热带疾病的传播范围将扩大；④改变全球降雨格局，影响农业生产。

4）全球变暖的我国影响：①使农业生产能力下降；②北方干燥地区将会进一步变干；③海平面上升，我国沿海盐场和养殖场将面临被淹没或破坏；④有些树种的分布区将发生变化，产量也会下降；⑤永冻土将会融化，造成广大区域内冻土公路、铁路和民用建筑的破坏。

（2）臭氧减少的危害

1）臭氧的作用：臭氧（O3）能吸收对人体和生物有致癌和杀伤作用的紫外线、X射线和γ射线，从而保护人类和其他生物免受短波辐射的伤害。

2）臭氧的破坏：大量氟利昂逸散之后最终将会到达大气圈上层，并在强紫外线的照射下通过化学反应使臭氧量减少。

3）臭氧减少的危害：将会导致人类皮肤癌患者的数量增加。地球如果失去了臭氧层的保护，太空紫外线带给地球上的生物界和人类的将是灾难性的影响。

（3）酸雨

1）概念：燃烧煤、石油和天然气所产生的硫和氮的氧化物，与大气中的水结合而形成的酸性产物。这些含酸的微粒随着雨雪回降到地面就是酸雨，酸雨中所含的算主要是硫酸和硝酸。

2）酸雨的危害：①杀死水生生物、破坏水体生态平衡，伤害陆地植物、农作物和各种树木；②破坏土壤肥力；③使树木生长缓慢并容易感染病害；④腐蚀金属、建筑物和历史古迹；⑤酸雨中的重金属对人体健康也会带来不利影响。

（4）水体污染

1）八类水体污染物：家庭污水、微生物病原体、化学肥料、杀虫剂、其他矿物质和化学品、水土流失的冲积物、放射性物质、来自电厂的废热等。

2）水体污染的保护和治理：严格控制污染源、发展生产工艺无害化、工业用水封闭化、采用无水造纸法、无水印染法和建立污水处理厂等。

（5）物种灭绝与生物多样性下降

1）物种灭绝的原因：人类活动造成大量野生动物的灭绝。

2）生物多样性下降：生物多样性包括生态系统多样性、物种多样性和遗传多样性。

今天点好看，明天变好看。

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