【2012优化方案同步课件】生物课件：苏教版必修3（5章）打包下载

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第一节　生物群落的基本单位——种群
课标领航
学习目标：1.明确种群的概念
2．列举说明种群的特征和影响种群数量变动的因素
3．样方法调查种群密度的基本方法
能力目标：能尝试用样方法调查周边地区双子叶植物的种群密度，并能据所得数据进行准确计算，作出合理的分析和判断，提高探究、收集信息、分析和解决问题的能力
情感目标：1.体验、领悟科学研究的方法，培养不断创新精神
2．通过学习人类活动对种群数量变化的影响，形成可持续发展的观点
情景导引
1859年，英国人托马斯·奥斯汀到澳州定居，带来的24只野兔，经一个世纪之后，这24只野兔的后代达到6亿只之多。
导致植被破坏、水土流失。你能解释其中的缘由吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、种群的特征
1．种群：在一定时间内占据一定空间的_____生物的_____个体。
2．种群密度
(1)概念：种群在单位面积或单位体积中的全部个体数。
(2)调查方法为取样调查法。
动物：___________；植物：_______。
同种
所有
标志重捕法
样方法
3．出生率和死亡率
(1)概念：单位数量个体在单位时间内新出生或死亡的个体数。
(2)意义：_____种群大小和密度的最直接因素。
4．年龄结构
(1)概念：一个种群中各年龄期的个体数目比例。
(2)类型：_______：年幼个体较多，老年个体较少，出生率大于死亡率，密度将增大。
决定
增长型
________：各年龄期个体比例适中，出生率与死亡率大致相等，密度较稳定。
________：老年个体较多，幼年个体较少，死亡率大于出生率，密度将减少。
5．性别比例
(1)概念：种群中雌雄个体数目的比例。
(2)意义：在一定程度上_____种群密度。
稳定型
衰亡型
影响
思考感悟
1．我国严禁利用超声波等技术进行非医学需要的胎儿性别鉴定，从生物学角度分析它有什么意义？
【提示】　会影响男孩和女孩的出生率，从而影响人口性别比例，不利于人口发展。
二、种群研究的核心问题及意义
1．种群研究的核心问题：种群数量的变化。
2．影响种群数量变化的因素
(1)________________ 、___________是决定种群数量变化的主要因素。
(2)年龄组成、性别比例是_________________的主要依据。
3．实践意义
(1)保育______________。
(2)监测、预报和有效控制__________。
(3)监控人口数量。
出生率和死亡率
迁入和迁出
预测种群数量变化
珍稀濒危生物
有害生物
三、种群数量的增长规律
1．建立数学模型
(1)地位：对种群进行动态研究过程中的___________。
(2)过程：表达与验证。
(3)目的：阐明__________________的规律及其调节机制。
2．种群增长的“J”型曲线
(1)形成的条件：食物和空间________、_________和没有敌害等理想条件下。
关键环节
自然种群动态变化
条件充裕
气候适宜
(2)公式：Nt＝N0λt。N0为种群__________，λ为每代的_______，Nt为种群第t代的数量。
3．种群增长的“S”型曲线
(1)形成条件：在有限的环境中，随种群密度的上升，种群个体间的竞争_____，以该种群生物为食的捕食者数量______。
(2)K值：在_________的情况下，环境条件能维持的种群最大数量。
起始数量
增长率
加剧
增加
有限环境
思考感悟
2．种群数量达到K值后，数量能维持恒定不变吗？为什么？
【提示】　不能。由于环境是时刻发生变化的，故其容纳量也会发生变化，其数量会发生波动。
4．探究：培养液中酵母菌种群数量的变化
(1)材料选择：_________繁殖速度快，个体小，作为研究种群变化的材料，容易建立具有代表意义的科学模型。
(2)研究计划：根据已经掌握的知识，设计_________________；设计计数的时间和方法；设计研究结果的记录表格。
(3)总结交流：用_____表示酵母菌数量随时间的变化过程。
酵母菌
酵母菌的培养条件
曲线
核心要点突破
种群密度变化的判断
1．影响种群密度的因素
(1)直接因素：出生率、死亡率、迁入、迁出，出生率高、迁入多时，种群密度增大；死亡率高、迁出多时，种群密度减小。
(2)间接因素：年龄结构、性别比例通过影响出生率和死亡率而间接影响种群密度。
2．预测种群密度的变化趋势
年龄结构和性别比例是影响种群密度的间接因素，是预测种群密度未来变化趋势的重要依据。分别依据年龄结构和性别比例，推测出种群出生率和死亡率的关系，从而确定种群的变化趋势。
根据下面甲、乙两个国家各年龄段的人口数量曲线图，判断下列叙述正确的是(　　)
例1
A．甲属于人口稳定型国家，乙属于人口衰退型国家
B．甲属于人口增长型国家，乙属于人口稳定型国家
C．甲属于人口增长型国家，乙属于人口衰退型国家
D．甲属于人口衰退型国家，乙属于人口稳定型国家
【尝试解答】　 B
【解析】　本题主要考查年龄结构的类型及识图能力。
【互动探究】　(1)若干年后，甲国家、乙国家人口数量将发生怎样的变化？
(2)采取什么措施可降低甲国家的人口数量？
【提示】　(1)甲国家人口数量增加，乙国家人口数量基本不变。
(2)实行计划生育，降低出生率。
跟踪训练　下列有关种群的叙述，正确的是(　　)
①内蒙古草原上的全部牛是一个种群　②池塘中所有的鱼是一个种群　③稻田中所有的三化螟是一个种群　④种群密度的决定因素是年龄结构、性别比例　⑤影响种群密度大小的直接因素是出生率和死亡率
A．①③⑤　　　　　　　　B．②④
C．②④⑤ D．③⑤
解析：选D。内蒙古草原上的全部牛一般不是由同一种牛组成的；池塘里的鱼也不是单一的物种；稻田里的三化螟是由同一种生物个体组成的，是一个种群；年龄结构和性别比例对种群密度不起决定性作用，出生率和死亡率才是决定种群密度大小的直接因素。
1．样方法
(1)样方法的含义及适用范围
①含义：在被调查种群的分布范围内，随机选取若干个样方，通过计数每个样方内的个体数，求得每个样方的种群密度，将所有样方种群密度取平均值作为该种群密度的估计值。
②适用范围：多用于植物和某些活动能力弱、活动范围小的动物，如某昆虫卵的密度、作物植株上的蚜虫的密度、跳蝻的密度等。
种群密度的测定
(2)样方的选取
①样方数目的确定。样方数目的多少随调查地段的总体面积而定。总体面积大，选取的样方数多些。一般地说，选取的样方越多，求得的种群密度越接近实际情况。
②样方大小的确定依据。
a．视调查的植物类型而定。温带地区样方的大小，一般地说，乔木为100 m2，灌木为16 m2，草本植物为1 m2。
b．视调查对象的分布情况而定。一般而言，对于分布不规则的种群，多数小样方取样比少数大样方取样效果好。
③常用取样方法：五点取样法和等距取样法。
特别提醒
样方确定原则：
(1)随机取样。
(2)样本数量足够大。
(3)取样过程不许掺入任何主观性。
2．标记重捕法
在被调查种群的样地中，捕获一部分个体，将这些个体进行标记后再放回到原来的环境中，经过一段时间后进行重捕，根据重捕取样中的标记比例，来估计该种群的种群密度，这种方法就叫做标记重捕法。
(1)标记重捕法适用于对动物种群的调查，对植物种群不适用。因为植物个体不能运动，不可能标记后再在种群中均匀分布。
特别提醒
(1)利用标记重捕法计算的种群密度要和实际相符必须满足以下两个条件：
①该区域无较多个体出生和死亡。
②该区域无较多个体迁入和迁出。
(2)标记物和标记方法必须对动物不会产生伤害；标记符号不能过分醒目，如果过分醒目，可能会改变被标记个体在自然界中与其他生物的关系，从而导致结果失真；标记符号必须能维持一定的时间，在调查期间不能消失。
如图表示某小组的同学在进行双子叶草本植物苦荬菜种群密度调查时确定的小样方之一，圆圈表示个体。
例2
(1)请将应该计数的圆圈涂黑。
(2)某调查小组对苦荬菜调查的结果进行统计。
下表是10个小组的调查结果，则该块地苦荬菜的种群密度为________株/m2。
组别 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
株数 0 2 3 3 4 8 4 2 3 3
【尝试解答】　(1)略(只要是计数样方内部和相邻两边及顶角个体即可。不是相邻四边，如果每个样方都是四边都计数，肯定要比实际值偏大)
(2)3(第1组和第6组明显偏离平均值，应舍弃不计)
【解析】　(1)要遵循样方统计原则，选取任意相邻两边及其顶角个体涂黑。(2)选取的样方必须具有代表性，不具有代表性的样方应舍弃，如第1组和第6组。
跟踪训练　(2011年江苏泰州高二检测)生态工作者从东到西对我国北方A、B、C三种类型的草原进行调查。下表是不同调查面积的物种数量统计结果。
调查面
(cm×cm)
草原类型 10×10 20×20 40×40 80×80 90×90 100×100 110×110 120×120 130×130 140×140
A 3 5 8 14 16 17 19 20 20 …
B 3 5 6 9 11 13 13 13 13 …
C 2 3 5 8 8 8 8 8 8 …
在调查B草原某种双子叶草本植物种群密度时，设计如下调查步骤。
①选取40 cm×40 cm为最佳样方面积。
②在该物种分布较密集的地方取5个样方。
③计数每个样方内该植物的个体数。若计数结果由多到少依次为N1、N2、N3、N4、N5，则将N3作为种群密度的估计值。
请指出以上设计步骤中的错误并加以改正。
解析：所取样方应随机确定，样方面积应取物种种类数达到稳定的最小面积，分析表格可知为100 cm×100 cm时种群密度为各样方的平均数。
答案：(1)选取的样方面积不对。应取物种种类数达到稳定的最小面积100 cm×100 cm。
(2)取样方法不对。应在B草原中随机取样。
(3)对种群密度值的估算方法不对。应以调查样方的单位面积中种群个体数量的平均数作为种群密度的估计值。
“J”型曲线 “S”型曲线
产生条件 理想状态：
(1)食物、空间条件充裕
(2)气候适宜
(3)没有敌害、疾病 现实状态：
(1)食物、空间有限
(2)各种生态因素综合作用
特点 种群数量以一定的倍数连续增长 种群数量达到环境容纳量K值后，将在K值上下保持相对稳定
环境容纳量(K值) 无K值 有K值
种群增长率 保持稳定 先增加后减少
曲线
种群数量增长的数学模型
1.“J”型数量增长的两种情形
(1)实验室条件下。
(2)当一个种群刚迁入一个新的适宜环境时。
2．在自然条件下，曲线不像数学模型所预测的那样光滑、典型。
3．“J”型和“S”型两种增长方式的差异主要在于有无环境阻力对种群数量增长的影响。
特别提醒
(1)“J”型、“S”型增长曲线横坐标代表时间，纵坐标代表个体数量。若纵坐标改为增长率，则“J”型应为稳定不变；“S”型曲线对应的应为先增大后减小，其中在K/2时达到最大，K时为0。
(2)“S”型曲线中的K/2，在生产中常被称为“控制点”，有益生物的数量控制在此点，会得到更快的增长，有害生物的数量控制在此点以下，会限制其快速增长。
用牛奶瓶培养黑腹果蝇，观察成虫数量的变化，结果如下表：
例3
时间(天) 1 5 9 13 17 21 25 29 33 37
成虫数(只) 6 10 28 71 131 207 270 302 327 341
根据表中数据分析，下列结果正确的是(　　)
A．第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是个体生长加快
B．第17～29天，成虫增长率上升、死亡率下降
C．第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关
D．第1～37天，成虫数量呈“J型”增长
【思路点拨】　本题考查影响种群数量变化的因素及数量增长模型。解答本题可从以下角度分析：
(1)明确影响种群数量变化的因素。
(2)回顾“J”型曲线和“S”型曲线的特点。
(3)正确分析表格提供的信息进行解答。
【尝试解答】 C
【解析】　分析题目中的表格可知，第13～25天，成虫数量增长快的主要原因是营养丰富、环境条件适宜；第17～29天，成虫增长率下降；第21～37天，成虫增长率的下降与种群密度的改变有关；第1～37天，成虫数量表现为“S”型增长，所以C正确。
跟踪训练　
(2010年高考山东卷)右图表示出生率、死亡率和种群密度的关系，据此分析得出的正确表述是(　　)
A．在K/2时控制有害动物最有效
B．图示规律可作为控制人口增长的依据
C．该图可用于实践中估算种群最大净补充量
D．在K/2时捕捞鱼类最易得到最大日捕获量
解析：选C。据图可知，K/2时种群的净补充量最大，所以控制有害动物应在其种群数量达到K/2之前，种群密度很小即该种群处于发展初期时进行控制最为有效；控制人口增长不能选择在K/2时，且控制人口不能通过控制死亡率实现，而是通过降低出生率实现；种群在K/2时净补充量最大，该图可以为实践中估算最大净补充量提供依据；在K/2时捕捞鱼类可使鱼类资源得到持续性发展，但要得到最大日捕捞量应在达到环境容纳量即K值时进行。
实验探究创新
探究培养酵母菌种群数量的变化
1．实验原理
(1)酵母菌属兼性厌氧型微生物，有氧时产生二氧化碳和水，无氧时产生二氧化碳和酒精。
(2)用液体培养基培养酵母菌，种群的增长受培养液的成分、空间、pH、温度等因素的影响。
(3)在理想的无限环境中，酵母菌种群的增长呈“J”型曲线，在有限的环境下，酵母菌种群的增长呈“S”型曲线。
2．设计对照实验
试管编号 A B C
管内液体 培养液/mL 10 10
无菌水/mL 10
酵母菌/mL 0.1 0.1 0.1
温度条件/℃ 28 5 28
3.实验步骤
(1)将10 mL无菌马铃薯培养液或肉汤培养液加入试管中。
(2)将酵母菌接种入试管中的培养液中混合均匀。
(3)将试管在28 ℃条件下连续培养7 d。
(4)每天取样计数酵母菌数量，采用抽样检测法：将盖玻片放在计数板上，用吸管吸取培养液，滴于盖玻片边缘，让培养液自行渗入到计数板小方格内，显微观察并计数一个小方格内的菌种数，已知小方格的培养液厚度为0.1 mm，计算出培养液体积，换算出10 mL培养液中酵母菌总数。
(5)分析结果、得出结论：将所得数值用曲线图表示出来，分析实验结果，得出酵母菌种群数量变化规律。
4．注意事项
(1)显微镜计数时，对于压在小方格界线上的酵母菌，应只计数相邻两边及其顶角的酵母菌。
(2)从试管中吸出培养液进行计数前，需将试管轻轻振荡几次，目的是使培养液中的酵母菌均匀分布，减少误差。
(3)结果的记录最好用记录表。表格如下：
时间/天 1 2 3 4 5 6 ……
数量/个
(4)每天计数酵母菌数量的时间要固定。
(5)培养和记录过程要尊重事实，不能主观臆造，应真实记录。
样品 酵母菌数量(个/mm3) pH
1 1210 4.8
2 820 5.4
3 1210 3.7
4 1000 5.0
A.样品取样的先后顺序为2,4,1,3
B．样品取样的先后顺序为3,1,4,2
C．对酵母菌而言，10 mL该培养液的环境容纳量为1.21×107个
D．若第五次均匀取样，10 mL样品中的酵母菌数量有可能低于1.21×107个
【解析】　选B。本题考查培养液中酵母菌数量变动的实验原理、种群数量增长等知识。随酵母菌在培养液中呼吸作用的不断进行，培养液中CO2的浓度不断增加，pH不断下降，所以样品取样的先后顺序为2→4→1→3，可以看出K值为1.21×107个/10 mL。
知能过关演练
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第二节　生物群落的构成
课标领航
学习目标：1.举例说明生物群落的概念及组成
2．了解生态位、物种丰富度的概念
3．说出群落水平结构和垂直结构
4．举例说明生物群落中的种间关系
5．了解群落结构的影响因素
能力目标：1.尝试进行土壤中小动物物种丰富度的研究
2．学会分析群落中的各物种之间的关系
情感目标：1.认识生物与环境之间的关系，理解生态系统的稳态，并领悟系统分析在科学研究中的应用
2．通过学习生物群落多样性的基本方法，培养严谨的科学素养
情景导引
置身于一片森林，映入你眼帘的是一棵,棵参天大树，林下的灌木、草丛及各种昆,虫、鸟等动物。这众多的生物之间有着,什么样的密切联系呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生物群落
1．概念
生态学上把在________内、占据一定空间的相互之间有直接或间接联系的各种生物种群的集合叫做群落。群落是由一定的动物、植物和________等生物组成的。
同一时间
微生物
2．物种丰富度
一个群落中______的多少和每个种群的个体数量，是群落多样性的基础。物种的丰富度是指一个群落或生态系统中物种数目的多少，生态学上用______________来表示物种丰富度，常用计算公式是D＝S/lnA(S：物种数目； A：_________；D：物种丰富度指数)。
物种
物种丰富指数
样地面积
3．土壤动物
土壤动物是指一生或一生中某阶段在土壤中生活，并对______产生一定影响的动物，一般按体型大小和习性分为微型土壤动物、小型土壤动物、中型土壤动物和大型土壤动物。
4．物种丰富度的调查
(1)选择样地时应考虑动物体型大小、活动方式，例如采集大型土壤动物时，选择样地一般是在林下或落叶等腐殖质较为丰富的地方。
(2)工具：在野外采集中型土壤动物时，需使用吸虫器，采集大型土壤动物时，主要使用筛子和镊子等。
土壤
二、生物群落中的种间关系
类型 概念 实例
互利共生 两个种群生活在一起，相互依赖，__________ 大豆与根瘤菌
_____ 生活在同一区域的两种或两种以上生物争夺_________而产生的相互妨碍作用的现象 牛与羊、农作物与杂草
_____ 一种生物_____另一种生物的种间关系 羊与草、狼与兔
寄生 一种生物以另一种生物的__________________________为营养，并对宿主造成危害的现象 蛔虫与人、菟丝子与大豆
相互得益
竞争
捕食
同一资源
取食
体液、组织或已消化利用的物质
思考感悟
1．生物竞争中的“同一资源”包括哪些方面？
【提示】　包括食物、水分、空间、阳光、无机盐等。
三、群落结构
1．形成原因：群落中的各个种群在进化过程中通过_________逐渐形成。
2．类型
(1)垂直结构：指群落的_____现象。
①植物由高到低依次分为乔木层、灌木层、草本层等层次。
②动物的分层与不同层次提供的食物和微环境有关。
相互作用
分层
(2)水平结构
①概念：指群落中的各个种群在_________下的格局或片状分布。
②特点：种群呈现局部范围内的______分布，如植物群落水平结构的主要特征是具有________。
③影响因素：地形、_____、湿度、人与动物等。
3．群落形成和发展的方式：生物对环境的适应阶段和______________的相互适应阶段。
水平状态
片状
镶嵌性
光照
生物种群之间
4．生态位
(1)概念：一个种群在自然生态系统中，在时间、空间上所占据的______及其与相关种群之间的功能关系与作用。
(2)意义
①生态位的_______是群落结构相对稳定的基础。
②生态位的分化是群落垂直结构和水平结构的基础，提高了生物利用环境资源的能力。
位置
多样性
思考感悟
2．实验中，两种草履虫之间竞争会使其中一种消失，但在自然环境中并不会出现这种情况。试用生态位的观点解释这一现象。
【提示】　在实验中两种草履虫的生态位相互重叠，竞争激烈，使其中一种趋于绝灭，但在自然环境中通过自然选择，生态位发生分化，减少或排除了物种间的竞争，使它们共存下来。　
核心要点突破
生物种间关系与种内关系的分析
1．种间关系的比较与归纳
关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点
互利共生 (1)相互依赖，彼此有利。如果彼此分开，则双方或者一方不能独立生存(2)在数量上表现为两种生物同时增加，同时减少，呈现出“同生共死”的同步性变化
关系名称 数量坐标图 能量关系图 特点
寄生 对宿主有害，对寄生生物有利。如果分开，则寄生生物难以单独生存，而宿主会生活得更好
竞争 (1)数量上呈现出“你死我活”的同步性变化(2)两种生物生存能力不同，如图a；生存能力相同，则如图b(3)一般生态需求越接近的不同物种间竞争越激烈
捕食 数量上呈现出“先增加者先减少，后增加者后减少”的不同步性变化
2.种内关系的分析
种内关系是同种生物个体之间的关系，如种内斗争、种内互助。
概括如下：
种内关系
特别提醒
(1)竞争关系可能导致劣势种灭绝，以利于优势种得到更多的资源与空间。
(2)生物的种间关系中互利共生为种间互助，而竞争、寄生、捕食则为种间斗争。
(3)种间关系的实质是营养关系。
下面甲、乙两图分别表示大草履虫和双小核草履虫单独培养(甲)和混合培养(乙)时的种群增长速度。从该图所示的结果可以推断(　　)
例1
A．双小核草履虫比大草履虫个体大
B．双小核草履虫是大草履虫的捕食者
C．双小核草履虫对环境的适应性更强
D．大草履虫比双小核草履虫个体大
【尝试解答】　 C
【解析】　单独培养双小核草履虫和大草履虫时，两者都能良好生存，但培养相同的天数后，双小核草履虫的个体数比大草履虫个体数要多；而把两者放在一起混合培养时，两者为了共同的生活资源而竞争，结果大草履虫减少直至消亡，双小核草履虫获胜并得到充分的生活条件而生存，可见双小核草履虫对环境的适应性更强。
【归纳提升】　种内竞争与竞争及竞争与捕食的区别：
(1)种内竞争与竞争
种内竞争是种内关系，发生在同种生物的个体之间，如大鲈鱼以小鲈鱼为食；竞争则是种间关系，发生在不同种生物个体之间，如大草履虫与双小核草履虫混合放养后，大草履虫因竞争食物失败而死亡。
(2)竞争与捕食
竞争是两种生物生活在一起，由于争夺资源和空间等而发生的竞争现象。而且两种生物生活习惯越相似，竞争越激烈，如水稻与稗草之间的关系。捕食是一种生物以另一种生物为食的现象，强调的是吃与被吃的关系。例如，狼吃兔，兔吃草。竞争关系的生物某一方由于在竞争中失败可能灭绝，捕食关系中生物不会因捕食而导致另一种生物灭绝，相反，捕食关系中生物之间在自然系统中相互依赖而生存。
跟踪训练　(2010年高考广东卷)谚语“苗多欺草，草多欺苗”反映的种间关系是(　　)
A．竞争　　　　　　　　B．共生
C．寄生 D．捕食
解析：选A。“苗多欺草，草多欺苗”的意思是说禾苗多时影响草的生长，草多时影响禾苗的生长，说明禾苗与草之间存在竞争关系。
群落内的各种生物通过复杂的中间关系有机地结合在一起，群落内部的每一种生物都处在一个对它来说最适合的位置上。群落中每个种群与其他种群在时间、空间和营养关系上都存在着相对位置和机能关系，这就是生态位。生态位是指各物种在生活小区内占据资源的部位。一般强调生物有机体在群落中的功能作用，一个动物的生态位表明它在生物环境中的地位及它与食物、天敌的关系，并与种间竞争的概念相联系，应从空间、资源利用等多方面考虑物种的生态位。
生态位的理解
群落中生态位相似的物种发生竞争，夺取生态位。生态位越近似的物种，竞争越激烈，选择压力也越强。生态位相似的物种，通过自然选择，生态位发生了分化，从而减少或排除了它们的竞争，使它们共存下来(见下图)。
具体地说，如果两个种群的生态位有重叠之处，例如一个种群主要以a为食，另一种群主要以b为食，它们所吃的食物有些是共同的，即见下图中的c。自然选择对于以c为食的个体有更大的压力，因而两种群中以c为食的个体就日趋没落。结果两种群的生态位发生了变化，各就各位，都生存下来。
2个生态位有重叠的物种经过自然选择生态位
分化，重叠部分C缩小或消失，2种群相安无事
物种处于其特定生态位上时，外界因素对它的影响最小。不同的生物占有不同的生态位，在不同的生态位上拥有不同的生态资源，换句话讲，处在不同生态位上的生物利用的生态资源是不同的，如森林中的乔木利用的是太阳的直射光(即强光)，而林下的灌木和草本利用的是散射光(即弱光)，这种群落结构特点提高了对光资源的利用率。所以，群落的空间结构特征越是复杂，对资源的利用率就越高。
(2011年江苏盐城高二检测)生态位是指一个种群在自然生态系统中，在时间、空间上所占据的位置及其与相关种群之间的功能关系和作用。下列生产实践中利用了生态位原理的是(多选)(　　)
A．不同农作物间作
B．“四大家鱼”混合放养
C．适时捕捞
D．“桑基鱼塘”生态工程建设
【尝试解答】　 ABD
例2
【解析】　生态位的分化是群落垂直结构和水平结构的基础，提高了生物利用环境资源的能力。不同农作物间作，充分利用了光和空间；“四大家鱼”分别位于不同的水层，混合放养充分利用空间资源；“桑基鱼塘”生态工程充分利用环境资源。
跟踪训练　群落空间结构的分化有利于(　　)
A．生存竞争　　　　　　　　B．占据空间
C．资源利用 D．生物进化
解析：选C。群落在垂直方向上具有明显的分层现象，从而显著提高了群落利用环境资源的能力。群落在水平方向上也有分层现象。
1．群落的结构是指群落中各个不同种群分别占据不同的空间，包括垂直结构与水平结构。
2．群落的垂直结构
生物群落在垂直方向上具有明显的分层现象。
植物的分层分布与光照强度有关。群落中的光照强度总是随着高度的下降而逐渐减弱。
乔木层——接受全光照。
灌木层——利用全光照的10%。
草本层——仅利用1%～5%的光照。
苔藓地衣层——仅利用微弱的光照。
群落结构的分析
特别提醒
在高山植物群落，不同海拔地带的植物呈垂直分布主要受温度制约。(如图所示)
动物的分层与其食物及栖息场所等有关。可以说，群落中植物的分层现象决定了动物的分层现象。
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。
3．群落的水平结构
在水平方向上，由于光照强度、地形、湿度等因素的影响，不同地段分布着不同的生物种群。
由2、3对群落垂直结构及水平结构的分析可得出以下结论：
(1)生物的垂直结构与水平结构都与环境中生态因素有关，垂直结构和水平结构的具体表现都是在长期自然选择基础上形成的对环境的适应。
(2)生物在垂直方向及水平方向上的位置配置关系有利于提高生物群落整体对自然资源的充分利用。
4．生物群落的其他特点
(1)生物群落具有物种的丰富度。
(2)具有一定的优势物种。
(3)群落内不同种群之间具有典型的营养结构。
例3
【尝试解答】　 C
【解析】　池塘生态系统中由于植物的垂直分层而导致以不同植物为食的鱼类也出现分层；因从岸边到中心分布着不同种类的植物，必然导致池塘中的动物群落有水平结构。
跟踪训练　大多数生物群落在空间上有垂直分层现象，称为群落的垂直结构。引起森林群落中植物和动物垂直分层现象的主要因素分别是(　　)
A．温度、食物 B．温度、光照
C．湿度、温度 D．光照、食物
解析：选D。生物群落的垂直结构最主要的特点是分层，生物的生存受到环境中的如光照、温度、水分等非生物因素的影响。光照影响光合作用，因此，决定植物分布的因素是光照；动物之所以分层是由于群落不同的层次提供不同的食物，其次也是与不同层次的微环境有关，因此，食物是动物分层的主要原因。
实验探究创新
土壤动物物种丰富度的统计
1．土壤动物：指一生或一生中某个阶段在土壤中生活，并对土壤产生一定影响的动物。
2．土壤动物的分类
类型 大小(体宽) 观察/采集工具 实例
微型 100 μm以下 借助显微镜 原生动物、轮虫等
小型 0.1 mm～2 mm 肉眼观察困难，可借助放大镜 线虫、线蚓和涡虫等
中型 2 mm～3 mm 使用吸虫器采集 螨、跳虫、白蚁等
大型 3 mm以上 使用筛子和镊子等采集 蚯蚓、蜈蚣马陆等、
3.土壤动物物种丰富度的研究
(1)原理：常用取样器取样的方法进行采集、调查。
(2)步骤：
(3)研究过程中的注意事项
①从不同营养环境中采集的土壤样本要分别统计，如实记录。
②尽可能多地收集小动物。
③同样营养土壤，多组同学进行统计比较。
④识别命名要准确。
(4)实验结果分析，得出结论：组成不同群落的优势种是不同的，不同群落的物种丰富度是不同的。一般来说，环境条件越优越，群落发育的时间越长，物种越多，群落结构也越复杂。
某生物兴趣小组准备对所处地区的花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度进行研究。假定你是其中的一员，请回答：
(1)提出你们小组要探究的问题：______________
_________________________________________。
(2)对土样中的小动物进行采集时，在诱虫器上方通常要放置并打开40～60 W的电灯，这样做的目的是_______________________________________
_________________________________________。
采集到的小动物可以放入_________溶液中保存。
(3)在观察和分类的基础上，若要对两类土壤中的小动物进行统计和分析，请你设计一个数据统计表。
(4)除了进行上述问题的探究外，你还可以从另外的角度进行土壤中小动物类群丰富度的调查，请你再提出一个要探究的问题：_________________
_________________________________________。
【解析】　本题考查土壤动物物种丰富度的探究。探究的问题为实验目的，即所处地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度调查研究，首先要明确土壤动物的分类和习性，即土壤动物具有趋暗、趋湿、避高温的特性。设计表格时应注意实验目的即调查土壤中动物物种丰富度。
【答案】　(1)××地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度调查研究
(2)利用了土壤动物趋暗、趋湿、避高温的特性，使土壤动物从土样进入诱虫器下部的试管中，达到采集目的　酒精
(3)××地区花园和菜地土壤中小动物类群的丰富度统计表
(4)××地区不同深度花园土壤中小动物类群的丰富度调查(或不同时间：白天或夜晚等合理答案均可)
知能过关演练
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第三节　生物群落的演替
课标领航
学习目标：1.举例说明群落演替概念及类型
2．理解原生演替和次生演替的关系
3．说明人类活动对群落演替影响
能力目标：1.能分析识别原生演替和次生演替
2．观察小型环境中生物群落的变化
3．能用系统分析法解释群落演替的原因
情感目标：1.了解人类活动对生物群落演替的影响，从而引起对自然保护的重要性的认识
2．关注我国实行的退耕还林、还草、还湖及退牧还草的政策，认同可持续发展的观点
情景导引
1988年，美国黄石国家森林公园,发生了一场大火，大火过后，森,林中的许多地方成为一片焦土。,人们不禁会问：如此灾难性的大火，黄石公园还能恢复吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、群落演替
1．概念：在生物群落发展变化的过程中，一个群落_____另一个群落的_____现象。
2．主要标志
(1)群落在__________上发生了变化。
(2)在一定区域内一个群落被另一个群落_________。
3．类型
(1)原生演替
①概念：在从未有过__________或虽有过生物生长却被______消灭了的__________上发生的生物演替，又称为初生演替。
代替
演变
物种组成
逐步替代
生物生长
彻底
原生裸地
②主要阶段
地衣、苔藓阶段(称为先驱物种) _________阶段―→灌木阶段―→______阶段。
③实例：海底火山喷发形成的新岛上开始的演替，冰层融化而暴露的地区上开始的演替。
草本植物
森林
(2)次生演替
①当某个群落受到洪水、火灾或人类活动等因素的干扰，该群落中的植被遭受__________所形成的裸地称为次生裸地。在_________上开始的演替称为次生演替。
②影响因素：主要是_________。例如：___________、放牧、垦荒、开矿等。
③实例：弃耕农田或火灾后的森林发生的演替。
严重破坏
次生裸地
人类活动
过度砍伐
思考感悟
1．群落的演替能无休止的进行下去吗？为什么？
【提示】　不能，任何环境下的演替都是最终达到一个成熟阶段，最后终止在一种稳定状态。
二、影响生物群落演替的因素
1．群落演替的先决条件是植物繁殖体的传播。
2．生物群落的演替是_____________与_____________综合作用的结果。
(1)群落________________是群落演替的动力。
(2)_________ 和_________的动态变化是群落演替的催化剂。
(3)__________ 的变化及群落本身对环境作用而引起的环境变化，也常成为引发群落演替的重要条件。
3．______对生物演替的影响远超过其他所有的自然因子。
群落内部因素
外界环境因素
内部环境的变化
种内关系
种间关系
外界因子
人类
思考感悟
2．是否所有的群落最终都可以演替为森林阶段？试举例说明。
【提示】　不是，如内蒙古草原，由于受降雨量等多种环境因素的影响，只能演替到草原阶段 。
核心要点突破
群落演替的类型、过程和特点
1．类型
　类型
内容　　 原生演替 次生演替
起点 原先从没有过植被 的环境或原有植被被彻底消灭了的环境 原来有群落环境，只是失去了原有植被，原有土壤条件基本保留
时间 经历的时间长 经历的时间短
速度 缓慢 较快
影响因素 自然因素 人类活动较为关键
实例 裸岩、沙丘、火山岩、冰川泥上的演替 弃耕农田、火灾过后的草原、过量砍伐后森林上的演替
2.过程
群落演替的过程可人为地划为三个阶段：
(1)侵入定居阶段(先锋群落阶段)。一些物种侵入裸地定居成功并改良了环境，为以后侵入的同种或异种物种创造有利条件。
(2)竞争平衡阶段。通过种内或种间竞争，优势物种定居并繁殖后代，劣势物种被排斥，相互竞争过程中共存下来的物种，在利用资源上达到相对平衡。
(3)相对稳定阶段。物种通过竞争，平衡地进入协调进化，资源利用更为充分有效，群落结构更加完善，有比较固定的物种组成和数量比例，群落结构复杂，层次多。
3．群落的演替特点
(1)规律性(有序性)：在演替过程中，群落往往会发生有规律的或有序的变化。
(2)累积性：演替是群落长期变化累积的表现，主要标志是群落在物种组成上发生了质的变化；或者是在一定区域内一个群落被另一个群落逐步替代的过程。
(3)从先驱物种到形成许多物种的演替，是一个连续的变化过程。
(4)植物群落是生物演替的先行者，并且演替的序列是多样化的。
(5)动物群落演替主要取决于食物资源的数量变动和更新速率，还取决于天敌的繁殖率和猎食强度。
【规律总结】　演替具有一定的方向性。从能量看，总生产量逐渐增加，表现为群落内有机物总量都增多，无机物从生物体外转到体内；从结构看，营养结构更复杂，物种更丰富，空间结构更复杂，稳定性更强；从生活史看，生物个体变大，生态位变窄；从物质循环看，从开放转为封闭，交换速度变慢。
群落不断发展变化，按照一定的规律进行着演替。下列关于演替的叙述，正确的是(　　)
A．原生演替历程短，速度慢
B．在正常情况下，群落演替的最终结果是使生物多样性降低
C．在演替早期，群落中优势种群的基因频率发生显著变化
D．在森林遭受火灾后的地段上重新形成森林，是次生演替的一个例子
例1
【思路点拨】　本题主要考查群落演替的特点、标志、类型等。解答本题，可从以下角度分析：
(1)回忆群落演替的类型及特点。
(2)明确群落演替的标志。
(3)明确群落演替的总趋势。
【尝试解答】　 D
【解析】　与次生演替相比，原生演替历程长、速度慢；在正常情况下，群落演替的最终结果是使生物多样性增加；在演替早期，优势种群占据生态系统中重要位置，基因频率不会有太大变化；在原来有生物群落存在，后来由于某种原因使原有群落消亡或受到严重破坏的地方开始的演替，叫做次生演替。
【互动探究】　(1)若题中B项改为人为条件下，群落演替的结果怎样？
(2)若题中C项中早期改为晚期，群落中优势种群的基因频率会发生显著变化吗？
【提示】　(1)有两种可能，生物多样性可能增加，也可能降低。
(2)不会，优势种群的基因频率不论早期、晚期都不会有太大变化。
跟踪训练　
如图是一温带地区在原生演替过程中两种量值的变化曲线，这两条曲线分别表示(　　)
A．A表示草本植物的种类数量，B表示整个植被的生物量
B．A表示整个种群的生物量，B表示草本植物的种类数量
C．A表示土壤中腐殖质总量，B表示整个植被中的种类数量
D．A表示食肉类的种类数量，B表示食肉类的生物量
解析：选A。在原生演替过程中，生物总量是逐渐增加的。先驱物种一般是较为低等的植物，但某个阶段的生物种类数量在演替到这个阶段时逐渐增加，由此阶段向另一个阶段演替时逐渐减少。必须指出，演替能否达到顶极群落(树林或森林)又决定于气候条件。
1．内部因素
(1)种内关系
①种内互助：同一物种内部存在互相帮助，会提高本物种的生存能力，在与其他物种的竞争中会提高其优势地位，如蚂蚁、蜜蜂。
②种内斗争：同一物种内部也会因食物、生存空间等限制因素而发生斗争，种群数量增长的S型曲线就能说明这一问题。
影响群落演替的因素
(2)种间关系：新物种迁入的最初表现大多是种间相互制约，如捕食、竞争。定居后会出现生态位的变化。
群落的内部因素是决定群落演替的根本原因。
2．外部环境因素
(1)外界因子的变化。
(2)群落本身对环境作用而引起的环境变化。
3．人类活动对群落演替的影响
人类活动对群落演替的影响很大，因为人类活动往往是有目的、有意识地进行的，可以对生物之间以及生物与环境之间的相互关系加以控制，甚至可以改造或重建新的关系。人类可以放火烧山、砍伐森林、开垦土地、围湖造田，也可以封山育林、治理沙漠、管理草原。人类活动往往会使群落演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。
特别提醒
人为因素影响：一般来说，人类对生物群落演替的影响远远超过其他所有的自然因子。人类可以改变演替的方向和速度。
进行生物群落演替时，若按演替方向，可分为进展演替和逆行演替。进展演替是指随着演替的进行，生物群落的结构和种类成分由简单到复杂；群落对环境的利用由不充分到充分；群落生产力由低到高；生物群落对外界环境的改造逐渐强烈。而逆行演替的进行进程则与进展演替相反。根据上述资料判断下列人类活动导致进展演替的有(　　)
A．过度放牧　　　　　 　B．毁林开荒
C．围湖造田 D．退耕还湖
例2
【尝试解答】　 D
【解析】　过度放牧、毁林开荒和围湖造田都可导致生物群落结构简单化、生产力下降等，这些属于逆行演替。而退耕还湖则会导致进展演替。
解析：选D。人类对生物群落演替的影响远远超过其他某些自然因素，因为人类生产活动通常是有意识、有目的地进行的，可以对自然环境中的生态关系起着促进、抑制、改造和重建的作用。人类甚至可以建立人工群落，将演替的方向和速度置于人为控制下。但人类的活动对群落的演替也不是只具有破坏性的，也可以是通过建立新的人工群落实现受损的生态系统恢复。
实验探究创新
群落演替过程的探究
2009年7月7日，土耳其伊兹密尔省发生一次森林大火，大火过后，森林中的许多地方成为一方焦土。但时间不长，这里就有了生命的迹象。请分析讨论：
(1)大火之后群落形成属于哪种演替？_______。
(2)这种演替一定能恢复到原始群落吗？请说明理由。
(3)试绘出在此演替过程中生物种类的变化曲线。
(4)某科研工作者欲探究群落的演替过程，选择了由于农作物产量低而弃耕的农田。
①在弃耕农田上的演替属于哪种演替？_____ 。
②首先生长的植物应该是什么？ ________ 。
③如果条件允许，演替的最后阶段是什么？________。
【解析】　本题考查群落演替的原因、类型、条件、方向等，以及理解能力、应用能力等。
(1)火烧后的森林原有植被虽已被破坏，但由于原有土壤条件、原始物种等的存在，因而该种群的恢复过程应为次生演替。
(2)演替能否恢复到原始群落由多种因素制约，如环境条件、变化程度，原始物种是否存在等，若改变，则难以恢复。
(3)群落演替的总趋势是物种多样性增加。
(4)弃耕农田保留有原有土壤条件和部分原有物种，属于次生演替；在保留有土壤条件的情况下首先生长的植物应是草本植物；如果条件允许演替的最后阶段应是森林。
【答案】　(1)次生演替
(2)不一定。次生演替能否恢复到原始群落，要看周围原始物种存在与否、变化程度及其环境条件改变与否，一般不能恢复。
(3)
(4)①次生演替　②草本植物　③森林阶段
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第五章 人与环境
第一节　人类影响环境
课标领航
学习目标：1.描述我国的人口现状与前景
2．探讨人口增长对生态环境的影响
能力目标：掌握资料搜集与分析的方法，了解人口增长过快对生态环境的影响
情感目标：关注人口过快增长对生态环境的影响，高度重视人与自然的和谐发展问题
情景导引
随着人口的增加，生产力的发展，,再加上长期不合理地开发利用自,然资源以及生产和生活排放的污,染物超过了自然环境的容纳量。,这种变化不仅影响了局部地区的环境质量状况，而且也导致了全球性的环境破坏，威胁着全人类的生存。人们把人口激增称为“无声的爆炸”。
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、人口增长
1．人口：生活在特定社会、________、具有一定__________，并在自然环境和________中与各种自然因素、社会因素组成复杂关系的人的总称。
2．我国的人口现状：人口问题主要表现在人口________、增长_____、素质有待提高以及人口城市化、人口老龄化等一些问题。
特定地域
数量和质量
社会环境
基数大
过快
3．解决人口问题行之有效的措施有：执行_________政策，减缓人口增长速度；通过优生优育优教等科学方法提高_________；遵循生态系统的_________，合理开发和利用资源；保护_________，避免或减少环境污染。
二、 人口增长对生态环境的影响
1．人口问题是指由于人口的过快增长，给_____、________以及经济发展等带来的一系列问题。
计划生育
人口素质
客观规律
生态平衡
环境
自然资源
2．人口增长引发的环境问题，例如：人类无节制地使用水，造成___________；乱砍滥伐造成_________；过度开垦等造成__________；乱排废气、废水造成__________。
3．环境污染主要是指人类活动产生的_________进入环境，并在环境中_____、转移、转化，使生态系统的___________发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。
4．人口增长引发环境问题的实质是人类的活动超出了环境的________，对人类自身所赖以生存的生态系统的___________造成了破坏。
水资源紧张
森林破坏
水土流失
环境污染
有害物质
扩散
结构和功能
承受能力
结构和功能
思考感悟
我国现有13亿人口。按照目前的人口增长速度，到2030年人口总数可能达到16亿。全国现有耕地1.3亿公顷，今后耕地可能会进一步减少。试说明如何协调我国人口与耕地的关系。
【提示】　控制人口数量，保护现有耕地；提高农业的科技含量等。　
核心要点突破
我国人口增长的概述
1．我国人口增长特点
(1)人口增长规模大
1949年我国人口已达到5.4亿，新中国人口的发展就是在这个相当庞大的基数上开始的。这也就在客观上决定了我国人口增加的绝对量、增长规模必然很大。
(2)人口老龄化速度快
由于我国人口的生育水平迅速下降和平均寿命延长，使中国人口年龄结构中幼年个体数比例下降，中老年个体数相对增多。
(3)适用于生物种群消长规律，但是人又不同于一般生物，能主动地控制人口增长(如计划生育)。
2．控制人口增长过快的措施
长期坚持计划生育的基本国策，实行少生优生，晚婚晚育，控制人口数量，提高人口素质等。
3．对生态环境的影响
从图中可以看出人口增长会给生态环境带来压力。
(1)人口增加，人类需求也不断增加，为满足衣食住
的要求和经济发展，使污染物的总量增大。大量工业、农业废弃物和生活垃圾排放到环境中，使植被破坏，生物多样性锐减，影响了环境纳污量以及对有毒、有害物质的降解能力，进一步加剧了环境污染，人类生存环境进一步恶化。
(2)人类的生存资源、土地资源、森林资源、能源都是有限的，过度利用使资源减少。
特别提醒
人口增长过快可能给资源和环境造成巨大压力，但决不能说造成环境污染的主要原因是人口数量增长。环境污染主要是在发展经济过程中，不重视保护生态环境等多方面原因造成的。
人口问题已成为世界性问题，它既是可持续发展的关键，也是实现可持续发展的保证。下图是上海市人口出生率、死亡率和自然增长率变化图。读图完成下列问题。
例1
(1)上海市人口的自然增长率经历了明显的起伏变化，负增长开始的年份是(　　)
A．1955年　　　　　　　B．1972年
C．1985年 D．1993年
(2)人类作为一个种群，也可从人口年龄结构来分析其未来发展的趋势。对上图进行分析，由此可以推测，上海市人口年龄结构可能的类型是(　　)
A．老年型 B．成年型
C．年轻型 D．无法确定
(3)为了使上海市人口年龄结构逐渐趋于合理，下列措施可行的是(　　)
A．控制人口密度
B．提高人口素质
C．适当降低人口出生率
D．适当提高人口出生率
【尝试解答】　(1)D　(2)A　(3)D
【解析】　图示中的横坐标为时间轴线，纵坐标为出生率、死亡率和自然增长率数值。当出生率小于死亡率时，自然增长率为负值，呈现负增长。从图示可知出生率逐渐下降，上海市人口年龄组成中老年人比例逐渐加大，其结构类型应为老年型(衰退型)。
【知识拓展】　我国的人口基数大，增长速度快，人口问题尤为突出。近几年由于计划生育工作取得了初步成效，出生率有所下降，但是人口的素质亟待提高以及人口城市化、人口老龄化带来了一系列的问题。
跟踪训练　(2011年河南信阳高二检测)下列关于人口增长对生态环境的影响的说法，错误的是(　　)
A．人的生存需要粮食，因而会使人们过度利用耕地和开垦更多的农田，因此又会使人口继续增加
B．人的生存除需要各种农产品以外，还有多种物质和精神需求，也会给生态环境造成更大压力
C．随着社会的发展和进步，人口增长对环境的压力将会自然减小
D．我国在发展中遇到的困难和问题，许多都与人口众多有直接关系
解析：选C。人的生存需要粮食和耕地，因而促使人们过度利用耕地和开垦更多的农田，要想耕地多，就需要更多的劳动力去开垦土地，因而就会使人口增多；我国在发展中遇到的困难和问题，如人均耕地与人均淡水量都极低，这些都与人口众多有直接关系。
主要污染物 危害 生物防治
大气污染 化学污染物(如烟尘、CO2、SO2、氮的氧化物等)、生物性污染(微生物)、放射性污染 酸雨、急慢性中毒、传染病、致癌作用 绿色植物的净化作用
水污染 重金属(汞、镉、铅等)、农药、过量的N、P元素、粪便、垃圾 毒害生物、水体富营养化、传染病 生物防治害虫，需氧型微生物的净化
固体废弃物污染 废渣、废塑料、生活垃圾 污染环境、传染病 填埋、堆肥
噪声污染 噪声 损伤听力、影响心理、干扰睡眠、诱发疾病 植树绿化
土壤污染 化肥、农药、污水灌溉、酸雨等 农作物减产、间接危害人畜健康 生物防治害虫，施用农家肥，污水净化
环境污染的类型、危害及生物防治
特别提醒
(1)人类活动在考虑经济效益和社会效益的同时，还必须特别注意生态效益及其后果。
(2)人类应严格按照自然界的生态规律办事，合理控制自身的活动，协调人与自然界的关系，以维持生物圈的稳定。
(3)人类在治理污染时，应多考虑使用生物防治。
(2011年江苏徐州高二检测)下列有关环境污染和破坏的叙述，正确的是(　　)
①造成温室效应的主要原因是煤、石油、天然气的大量燃烧　②造成臭氧层空洞的主要原因是人们大量使用了氟利昂等制冷剂　③酸雨形成的主要原因是森林被大量破坏　④造成水体富营养化、藻类大量繁殖，主要是由于有毒物质在生物体内的积累和浓缩
A．①②③④ B．①②④
C．①② D．②③④
例2
【尝试解答】　 C
【解析】　酸雨形成的主要原因是由于污染大气的SO2等气体过多使雨水的酸性增强。水体富营养化、藻类大量繁殖主要是水体中N、P等矿质元素增多造成的。
解析：选B。富营养化是水体中N、P等矿质元素含量过多造成的，海水中的富营养化称为赤潮，淡水中的富营养化称为水华。造成富营养化的主要原因有生活污水的超标排放和化肥的使用。
实验探究创新
探究酸雨危害的实验设计
2009年9月，安徽省酸雨公报显示：全省7个酸雨观测站均出现不同程度的酸雨，其中蚌埠、安庆、黄山达到了“逢雨必酸”的程度，已造成很大危害。
酸雨是指含有一定量的酸性物质(硫酸、硝酸、盐酸、碳酸等)，pH小于5.6的降雨。酸雨的形成是一个非常复杂的过程。一般认为，酸雨的形成主要是由于人为排放的SO2进入大气后，造成局部地区大气中SO2富集，在水的凝集过程中形成硫酸等酸性物质，随雨水降落下来。某小组为探究酸雨对陆生植物的影响，设计了如下实验，请你补充完整。
材料器具：培养皿、用清水浸泡过的小麦种子、清水、以硫酸为材料配制的不同pH的“酸雨”。请你根据上述材料器具，设计实验步骤：
(1)取______________________________分别放进规格相同的培养皿中，并__________。
(2)定时向培养皿中的种子喷洒____________________，对照组喷洒____________________。
(3)观察记录____________________，并分析实验结果。
(4)在“酸雨对陆生植物影响的实验”中，除本试题的方法与指标外，请你另外设计方案，填入下表：
模拟产生酸雨的方法 植物受影响的指标
【解析】因酸雨的pH不固定，实验组数不能惟一，各组要编号，且每组所使用的实验材料数量应是一样多。在培养过程中要喷洒“酸雨”，对照组喷洒清水。通过观察种子萌发情况来判断不同pH酸雨的危害程度。除了以硫酸模拟酸雨外，还可以用硝酸、盐酸、碳酸等模拟酸雨；对植物的影响，除了本实验中研究小麦种子的萌发情况外，还可以研究酸雨对幼苗生长的影响、对结实率的影响等。
【答案】　(1)相同数量的小麦种子　编号
(2)不同pH的“酸雨”　清水
(3)种子萌发的情况
(4)
配置不同浓度的盐酸或者硝酸或者碳酸溶液作为模拟酸雨 对幼苗生长的影响；
对结实率的影响；
植物出现其他不正常现象
【实验链接】　 解答实验题的基本思路
(1)了解题目要求：要弄清题目考查的是设计实验方案、步骤，还是分析实验结果。
(2)明确实验的目的和原理：明确实验到底要解决什么问题，用的是什么生物学原理。
(3)确定实验思路：找出自变量和因变量，以及影响本实验的无关变量，然后构思实验变量的控制方法和实验结果的获得手段。
(4)科学设计实验步骤：一般遵循“分组编号、实验处理、结果观察”的“三步曲”。
(5)观察实验现象，记录实验数据：如实记录在实验中观察到的现象。除了用文字进行记录外，还可以用数据或符号进行记录。
(6)分析得出结论：根据实验观察到的现象和记录数据，通过分析、计算、图表、绘图等方法做一个简明的总结。
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第二节　创造人与自然的和谐
课标领航
学习目标：1.掌握生物多样性的概念及生物多样性破坏的原因
2．掌握可持续发展的概念
能力目标：1.说出生物多样性的价值、组成和保护的意义
2．说出可持续发展的意义
情感目标：1.强化学生认识发生在生物学内部和生物与环境之间的相互作用，提高环境保护的意识
2．进一步认识到保护生物多样性的意义和形成可持续发展的战略思想
情景导引
据科学研究，一种植物与10～30种动物、真菌等共存，一种植物绝灭就会引起10～30种其他生物绝灭，我国4000～5000种植物濒危，则会有4万
～15万种其他生物受威胁。人类如何保护生物多样性？如何实现可持续发展呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、保护生物多样性
1．生物多样性
(1)概念：地球上_________、它们所包含的_____以及由这些生物与环境相互作用所构成的_________的多样化程度。
(2)内容(层次)
①遗传多样性：地球上生物所携带的_________的总和。
②___________：生物种类的丰富程度。
③生态系统多样性：地球上生态系统的____、____的多样性，以及各种__________的多样性。
所有生物
基因
生态系统
遗传信息
物种多样性
组成
功能
生态过程
(3)关系
(4)形成原因：___________。
2．生物多样性的价值
(1)直接价值：为人类提供形式多样的食物、纤维、燃料和建材等。
(2)间接价值：对生态平衡、_______稳态的调节功能。
3．生物多样性被破坏的原因
(1)人类对资源的__________和不合理利用。
(2)__________ 。
(3)______________ 。
生物进化
生物圈
过度开发
环境污染
外来物种入侵
4．保护生物多样性的意义
(1)是人类赖以生存和发展的物质基础。
(2)对__________和维持________的稳态具有极其重要的意义。
(3)有利于全球环境的保护和___________的持续利用。
生物进化
生物圈
生物资源
思考感悟
1．在我国的某海岸，对某些特殊品种鱼类要求只能适时、适量地进行捕捞成鱼， 这说明了什么？
【提示】　强调保护野生生物资源并不意味着禁止开发和利用，而是反对盲目地、掠夺式地开发和利用。
二、人类可持续发展
1．概念：既能满足当代人的需求，又能_________，且不危及后代生存发展的发展模式。
2．目的
(1)_____________ 的协调发展。
(2)人与自然的和谐。
3．核心
(1)建立在__________基础上健康的经济发展。
(2)鼓励对环境有利的生产与建设。
(3)提倡用包括保护环境和维护____________等多项指标去衡量发展。
保护环境
环境与经济
生态平衡
生物多样性
思考感悟
2．生物多样性与人类可持续发展的关系是什么？
【提示】　保护生物多样性是人类可持续发展的前提。
核心要点突破
生物多样性的层次以及保护措施
1．生物多样性的层次
层次 每层次相关内容
遗传 是分子水平的保护。任何一个生物个体或物种的消失或绝迹都意味着地球上会丧失一部分基因
物种 个体组成种群，种群是物种的存在形式，个体生存与繁殖意味着物种存在和繁衍
生态
系统 从生物与环境关系的角度来保护生物多样性，为生物提供提供优良的生存环境，防止环境污染
特别提醒
生物多样性的原因从分子水平来看，根本原因是DNA(基因)多样性，直接原因是蛋白质多样性。从进化角度看是数十亿年生物进化的结果。
2．生物多样性的保护措施
(1)就地保护：指在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及风景名胜区等，这是对生物多样性最有效的保护。
(2)迁地保护：指把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。如建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等，这是为行将绝灭的物种提供最后的生存机会。
(3)利用生物技术对濒危物种的基因进行保护。
如对物种基因进行保护，建立精子库、种子库等；利用人工授精、组织培养和胚胎移植等生物技术，加强对珍稀、濒危物种的保护等。
3．保护生物多样性的相关做法
(1)关键：协调好人与生态环境的关系，如控制人口增长、合理利用自然资源、防治环境污染等。
(2)加强立法、执法和宣传教育，使每个人都理性地认识到保护生物多样性的意义，形成符合生态文明的行为和习惯。
(3)保护生物多样性只是反对盲目地、掠夺式地开发利用，而不意味着禁止开发和利用，如保护海洋生态系统，并不是完全禁止捕鱼，而是适时地、有计划地捕捞成鱼，即“合理利用就是最好的保护”。
(4)保护生物多样性需要全球合作。
例1
【尝试解答】　 D
【解析】　本题考查保护生物多样性的措施。
【互动探究】　(1)B项中保护森林生态系统应如何采伐树木？
(2)C项中怎样捕鱼才是最佳方案？
【提示】　(1)适时、合理地采伐。
(2)适时、有计划地捕捞。
【规律方法】　(1)要注意保护生物多样性与合理利用生物资源的关系，不能走极端。
(2)从生物多样性的概念出发，来理解生物多样性，保护生物多样性就应在遗传、物种和生态系统三个层次上采取保护战略和保护措施，不能仅侧重于某一个方面。
跟踪训练　(2010年高考上海卷)右图为a、b、c、d四个不同种食叶昆虫的数量随山体海拔高度变化的示意图。据图分析，下列叙述正确的是(　　)
A．海拔2000米处的物种均匀度高于海拔3000米处
B．b数量随海拔高度的变化不能体现该物种的遗传多样性
C．海拔3000米处，b、c数量差异是生物与环境相互作用的结果
D．海拔4000米处，a、b、c、d的数量差异体现遗传多样性
解析：选A。从图中可读出，海拔2 000米时，a、b、c、d四个物种的平均数量比较相近，而海拔3 000米时，四个物种的平均数量相差很大，A项正确；b物种随海拔高度变化，数量变化较大，但仍说明在不同的海拔高度下都有一定数量的个体存活，体现了物种遗传的多样性，B项错；a、b、c、d四个物种均为食叶昆虫，在食物问题上必然存在竞争，同样也会明显影响其生物种群数量，并不单纯是生物与环境作用的结果，C项错；a、b、c、d四个物种在海拔4 000米高度时的数量差异不能体现遗传多样性，D项错。
1．内涵：既能满足当代人的需求，又能保护生态环境且不危及后代对环境资源需求的发展模式。
2．可持续发展理论内容
(1)可持续发展不否定经济增长。
(2)可持续发展以自然为基础，同环境承载能力相协调。
(3)可持续发展以提高生活质量为目标，同社会相适应。
可持续发展的内涵及基本任务
(4)可持续发展承认并要求体现出环境资源的价值。
(5)可持续发展的实施以适宜的政策和法律体系为条件，强调“综合决策”和“公众参与”。
3．基本任务
(1)保护地球的活力和生物多样性
①实施生物多样性公约。
②生物多样性的监测与保护。
③外来入侵物种控制。
④建立生物多样性保护区。
(2)大力发展生态农业：把现代生物技术的应用和农业机械化的发展与传统的耕作制度及维护土壤肥力的要求密切结合起来，因地制宜将农、林、牧、副、渔业有机融合在一起，保证农产品的丰富性、稳定性和优质性。
(3)改变生产与生活方式
①能源方面：节约能源、实现能源的清洁生产、开发新能源。
②物质生产方面：建立无废料生产体系，即“原料→产品→原料→产品”。
③野生生物资源方面：合理利用和保护。
例2
【思路点拨】　本题考查可持续发展的概念、内涵等，解答本题，可从以下角度分析：
(1)明确可持续发展的概念及内涵。
(2)把握好可持续发展的核心。
(3)理解可持续发展的理论内容。
【尝试解答】　 D
【解析】　可持续发展强调自然、社会、经济持久而协调的发展，它为正确处理人类与自然的关系确立了一个准则，考虑了人类的长远发展，要强调的是“天人合一”而不是“人定胜天”。
跟踪训练　为保护生物圈的稳态，实现人类社会和经济的可持续发展，应采取的措施是(　　)
①节约能源，开发新能源　②实施“原料→产品→原料→产品”的生产模式，促进物质的循环利用　③建立自然保护区　④禁止利用和开发野生生物资源
A．①②　　　　　　　 B．②③
C．①②③ D．①②③④
解析：选C。保护自然，合理利用资源，开发新能源，减少对环境的污染，创造人类与环境的和谐，实现人类社会和经济的可持续发展，并不是禁止利用和开发野生生物资源，而是强调合理的开发，开发与利用不矛盾。
实验探究创新
含磷洗衣粉与水体富营养化
2009年6月，黄浦江水域爆发绿萍，威胁外滩景观水域。
据调查，在我国有很多城市附近的天然水体都受到了生活污水的严重污染。其表现主要是水体发绿发蓝，继而发黑发臭，水生动物大量死亡。很多学者认为含磷洗衣粉是造成水体富营养化的一个重要因素。请你利用下面的材料用具设计一个实验，对上述观点加以验证。
实验材料和用具：取自然界的清水1 000 mL；玻璃水槽(两个)；含磷洗衣粉；发绿池水100 mL；蝌蚪20只；无磷洗衣粉。
设计实验步骤及观察，并写出相应结果：
(1)第一步：在甲、乙两个玻璃水槽中放入等量的清水，再加等量的发绿池水，甲槽中加入少许____________________，乙槽中加入________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)第二步：将甲、乙两槽放在有阳光直射的地方，每天观察________________________________________。
结果：①甲槽水质___________________________
____________________________________________________________________________________；
②乙槽水质_________________________________
____________________________________________________________________________________。
(3)等甲槽水质变为黑绿色时，_________________，并观察蝌蚪的生活情况。
结果：
蝌蚪生活情况
甲槽 逐渐死亡
乙槽 正常生活
(4)结论：______________________________
_____________________________________。
【解析】　本题考查实验设计能力。验证造成水体富营养化的一个重要因素是含磷洗衣粉，根据实验设计应遵循等量原则和对照原则，该题应设计两组实验，一组加入含磷洗衣粉为实验组，另一组加入无磷洗衣粉，为对照组。由于是验证性实验，加入含磷洗衣粉的实验组应出现富营养化现象。结论是所验证的目的，即含磷洗衣粉是造成水体富营养化的一个重要因素。
【答案】　(1)含磷洗衣粉　等量的无磷洗衣粉
(2)水质的变化　①逐渐变绿变黑发臭　②无明显变化
(3)向甲、乙两槽各放入蝌蚪10只
(4)含磷洗衣粉是造成水体富营养化的一个重要因素
【实验链接】
实验设计的一般思路可概括为：明确实验目的→弄清实验的原理及相关的知识→确定完成实验的关键条件→考虑每一种材料用具可能的作用→设计实验方案。
知能过关演练
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第二章 生物个体的稳态
第一节　人体的稳态
(一)稳态的生理意义及体温调节
学习目标：1.了解内环境概念、组成
2．掌握稳态的概念、反馈调节的类型
3．理解维持稳态的生理意义
4．了解体温概念、产热和散热的主要器官及体温的调节过程
能力目标：1.学会结合典型事例理解内环境和稳态的概念，分析体温的调节过程
2．学会利用图解分析各种组织的具体内环境成分
情感目标：1.理解事物是普遍联系的，生物是一个统一的整体
2．学会分析整体与局部的关系
课标领航
情景导引
无论是在冰天雪地的边防线上巡逻的解放军战士，还是在炼钢炉前挥汗如雨的工人，他们的体温总保持在37 ℃左右，你知道人的体温是如何调节的吗？

核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（一）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、稳态的生理意义
1．体液的构成
①＋②＋③＋④统称为_______。
①＋②＋③统称为___________，即________。
2．体液之间的联系
体液
细胞外液
内环境
3．稳态
(1)概念
在___________和____________的调控下，通过人体自身的调节，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、_________、酸碱度及________________保持相对稳定的状态，称为稳态。
神经系统
内分泌系统
渗透压
各种化学成分
(2)生理意义
①稳态正常，使人体细胞代谢活动正常进行，这是机体进行正常生命活动所必需的；②稳态遭到破坏，使细胞代谢发生紊乱，并导致疾病。因此，维持内环境在一定范围内的稳态是生命活动正常进行的____________。
必要条件
(3)调节机制
人体维持内环境的稳态有赖于__________。反馈信息与原输入信息起相同作用，使输出进一步增强的调节是__________；反馈信息与原输入信息起相反作用，使输出减弱的调节是________。
思考感悟
1．在取血进行肝功化验时，每种成分的参考值都是一个范围，这说明什么？
【提示】　血浆中的成分处于动态平衡。
反馈调节
正反馈
负反馈
二、体温调节
1．概念
人的体温是指人体内部的平均温度，通常用______温度、口腔温度和腋窝温度来表示体温。
2．体温的来源及恒定原理
人的体温来源于体内物质在代谢过程中所释放出来的热量。体温的相对恒定是在_____________和内分泌系统等的共同调节下，人体的产热和散热过程保持动态平衡的结果。
3．主要的产热和散热器官
________是人体的主要散热器官。肝脏和________是主要的产热器官。
直肠
神经系统
皮肤
骨骼肌
4．体温调节的机理
在寒冷或炎热环境中，皮肤里的冷觉感受器或温觉感受器接受刺激，将兴奋传至__________________中枢，通过中枢调节：
(1)寒冷环境中：皮肤血管收缩进而减少散热量，骨骼肌的紧张性增强进而增加产热量，_______等分泌的激素增多提高了细胞的代谢水平，也引起机体增加产热量。
(2)炎热环境中：皮肤血管舒张，血流量增加，_______分泌增多，散热量增加。
下丘脑体温调节
肾上腺
汗液
5．体温调节与酶
当体温过低或过高时，都会影响______的活性，代谢速率变慢，甚至生命活动停止。因此_________是人体生命活动正常进行的必要条件。
思考感悟
2．为什么人在高温潮湿环境中工作容易中暑？
【提示】　由于环境温度过高，机体散热受阻，从而超出人体体温调节范围，导致机体体温升高而引起的。　
体温恒定
酶
核心要点突破
体液组成成分及其相互关系
1．细胞内液
包括细胞质基质、核液和各种细胞器内的液体成分。
2．细胞外液
(1)血浆：含有水、氧气、二氧化碳、无机盐离子、各种激素、代谢废物、有机化合物。
(2)组织液：分布在组织间隙，成分与血浆相近，但不含有血浆蛋白。
(3)淋巴：与组织液成分相近，也不含有血浆蛋白。
特别提醒
(1)人的消化道、呼吸道、肺泡腔与外界相通，属于外环境。汗液、尿液、泪液、消化液能与外界直接接触，这些液体也不是体液。
(2)血红蛋白存在于红细胞内，不属于内环境的成分，另外各种激素、抗体等物质属于内环境的成分。
3．内环境的成分及其相互关系
内环境是指细胞外液，主要包括：血浆、组织液、淋巴三种成分，内环境三种成分之间的关系可表示如下：
4．人体组织细胞、血细胞、毛细血管壁细胞和毛细淋巴管壁细胞分别生活的环境
读人体内环境示意图：
细胞类型有：①组织细胞　②血细胞(红细胞)　③淋巴细胞　④毛细淋巴管壁细胞　⑤毛细血管壁细胞
细胞外液(内环境的成分)：⑥血浆　⑦淋巴　⑧组织液
箭头的方向表示物质渗透的方向。
由图可知各类细胞生活的具体内环境成分如下表：
例1
(2011年江苏镇江高二检测)有关人体内环境稳态的叙述，错误的是(　　)
A．细胞外液包括血浆、组织液及淋巴
B．人体内环境稳态的失调与外界环境无关
C．人体维持内环境稳态的调节能力有限
D．血浆是血细胞生活的内环境
【思路点拨】　本题主要考查内环境稳态的调节及组成成分，解答本题主要关注以下几点内容：
【尝试解答】　B
【解析】　细胞外液包括血浆、组织液、淋巴，其中血浆是血细胞生活的内环境，组织液是绝大多数组织细胞生活的内环境，淋巴是淋巴细胞生活的内环境。人体调节内环境稳态的能力是有限的。
【互动探究】　(1)组织液在进入淋巴管形成淋巴液时必须经过哪种结构？
(2)血浆中的血细胞主要包括哪几种？
【提示】　(1)毛细淋巴管壁细胞。
(2)红细胞、白细胞、血小板。
跟踪训练　如图为“细胞直接与内环境进行物质交换”的图解，其中②④⑤为细胞外液。下列相关叙述中错误的是(　　)
A．若某人患镰刀型细胞贫血症，则形态发生变化的是图中的⑥
B．若某人长期营养不良，血浆中蛋白质含量降低，会使图中②液体增加，引起组织水肿
C．图中①和③细胞具体的内环境分别是血液和组织液、组织液
D．某人皮肤烫伤后，出现了水泡，该水泡内的液体主要是指图中的标号②
解析：选C。解答本题应首先识别图中各结构名称：①为毛细血管壁细胞，②为组织液，③为组织细胞，④为淋巴，⑤为血浆，⑥为红细胞。镰刀型细胞贫血症患者的红细胞形态为镰刀状，组织液增加会引起组织水肿，烫伤后出现的水泡内的液体主要是组织液。毛细血管壁细胞生活的具体内环境是血浆和组织液，因为毛细血管壁细胞由一层细胞构成，这层细胞的内侧液体是血浆，外侧液体则是组织液。
内环境是细胞与外界环境进行物质交换的媒介
内环境是各种组织细胞的直接生存环境，组织细胞直接与内环境进行物质交换。因此，人体内的细胞可以通过内环境与外界环境之间间接地进行物质交换。具体地说，就是由呼吸系统吸入的O2和消化系统吸收的营养物质先进入血液，然后再通过组织液进入细胞；同时，体内细胞新陈代谢产生的废物和CO2也先进入组织液，然后再进入血液而被运送到泌尿系统和呼吸系统从而
排出体外。由此可见，体内的细胞只有通过内环境才能与外界环境进行物质交换。外界环境、内环境及细胞之间的关系如下图所示：
阅读高等动物体内细胞与外界的物质交换示意图。回答问题：
(1)a、b、c依次表示____________系统、________系统、________系统。
(2)虚线方框内的三种液体统称为________________：
例2
在图上画箭头表示出这三种液体的关系。淋巴与血浆通过________________(途径)联系。
(3)由图可见，高等多细胞动物的体内细胞只有通过________________才能与外界环境交换物质，它们只有依靠________________的分工合作，才能使新陈代谢和其他各项生命活动顺利地进行。
【尝试解答】　(1)消化　呼吸　泌尿
(2)内环境　箭头表示如图　回流
(3)内环境　各个器官、系统
【解析】　内环境是体内细胞生活的液体环境，细胞只有通过内环境，才能与外界进行物质交换，图中a为消化系统，从外界吸收各种营养物质、b为呼吸系统，机体通过呼吸系统进行气体交换、c为泌尿(排泄)系统，机体通过泌尿(排泄)系统排出尿素等代谢终产物。
跟踪训练　下图为高等动物的体内细胞与外界环境的物质交换示意图，下列叙述正确的是(　　)
A．①③都必须通过消化系统才能完成
B．人体的体液包括内环境和细胞外液
C．细胞与内环境交换的④为养料和氧气
D．⑥可表述为：体内细胞可与外界环境直接地进行物质交换
解析：选C。人体内环境之所以能保持相对的稳态，需依赖机体的各种系统来完成，如消化系统、呼吸系统、神经系统、内分泌系统、循环系统等。
“组织水肿”产生的原因
1．淋巴管阻塞型
由于毛细淋巴管受阻，如被寄生虫阻塞，使组织液中大分子蛋白质不能渗入毛细淋巴管而致使组织液浓度升高，引起组织水肿。
2．代谢旺盛型
组织细胞代谢旺盛，代谢产物增加，引起组织液浓度升高，致使组织液渗透压高于血浆渗透压，使血浆中的水分渗透到组织液中，引起组织水肿。
3．超敏反应型
在超敏反应中，细胞释放出组织胺等物质，会引起毛细血管扩张，血管壁通透性增强，血浆蛋白进入组织液使其浓度升高，组织液渗透压增大，致使组织液大量吸水造成组织水肿。
4．营养不良型
营养不良时，血浆蛋白或细胞内蛋白质合成较少，使血浆浓度下降或细胞内液浓度下降，导致组织液渗透压大于血浆渗透压或细胞内液渗透压，水分进入组织液引起组织水肿。
由于胎儿要从母体获得大量的蛋白质等营养物质，往往会造成孕妇身体浮肿，下列浮肿与孕妇身体浮肿原理不一样的是(　　)
A．营养不良引起的组织水肿
B．有蛋白尿的肾炎患者出现的组织水肿
C．局部代谢旺盛引起的组织水肿
D．过敏所引起的毛细血管壁通透性增加导致的组织水肿
例3
【尝试解答】　C
【解析】　胎儿从母体中获得大量的蛋白质等营养物质会造成孕妇血浆中蛋白质含量降低，血浆渗透压降低，血浆中水分流入组织液导致组织水肿。而局部代谢旺盛所导致的组织水肿不是由于血浆渗透压下降所造成的，而是由于组织液的渗透压上升所造成的。
跟踪训练　(2010年高考上海卷)某种寄生虫寄生在人体淋巴管内，会造成下肢肿胀，这是由于肿胀处(　　)
A．细胞间隙积聚液体
B．细胞不能接受氨基酸
C．细胞不能对脂肪进行分解
D．细胞外液Na＋浓度是内液的12倍
解析：选A。内环境中的三种液体之间的相互转化是：血浆和组织液可以相互渗透转化，组织液与淋巴之间是单向转化，即组织液只能渗透进入毛细淋巴管形成淋巴。由于寄生虫寄生使淋巴管堵塞，组织液无法继续渗透进入淋巴管，所以组织间隙中会积聚液体，导致组织水肿。
体温调节
1．体温相对恒定的调节机制
(1)体温相对恒定原因：产热＝散热
(2)体温调节过程
2．体温相对恒定的意义
保证了酶促反应的最适温度，为人体新陈代谢的正常进行提供了必要条件。
【名师点晴】　(1)人体在寒冷时的体温调节方式是神经——体液调节方式，通过调节在寒冷环境中增加产热，减少散热；炎热环境中减少产热，增加散热，从而维持体温的相对稳定。
参与调节的激素：甲状腺激素、肾上腺素，能促进新陈代谢，促进物质氧化分解。
(2)在炎热时的体温调节方式是神经调节。在炎热环境中可以减少产热，但不产热是不可能的，故炎热环境中以增加散热为主。
(2010年高考上海卷)下图表示某人的体温变化曲线，导致ab段和bc段体温变化的事件最有可能是(　　)
例4
A．发热和寒颤
B．提高环境温度和寒颤
C．寒颤和出汗减少
D．剧烈运动和出汗增加
【尝试解答】　D
【解析】　从图中可读出,60分钟前，人的体温维持在37 ℃左右，60～80分钟时，体温上升，80～100分钟时，体温恢复正常。四个选项中可能导致体温上升的事件有发热、提高环境温度、剧烈运动，可能导致体温下降的事件有出汗增加。寒冷刺激下打寒颤能增加产热，但一般不会导致体温高于正常值，因此只有D项正确。
跟踪训练　(2011年江苏扬州高二检测)设人在
20 ℃的环境中的产热速率为a1，散热速率为b1；进入0 ℃环境20分钟后的产热速率为a2，散热速率为b2。以下有关产热速率与散热速率大小比较，正确的是(　　)
A．a1＝b1，a2＝b2　　　
B．a2＞a1，b1＞b2
C．a1＜b1，a2＜b2
D．A、B两项都对
解析：选D。人是恒温动物，产热量＝散热量，即a1＝b1，a2＝b2。0 ℃环境中因环境温度与皮肤温度相差较大，皮肤通过传导散热量大于20 ℃环境中传导散热量即b2＞b1，又因a1＝b1，a2＝b2故a2＞a1。
实验探究创新
实验设计的一般步骤
小白鼠是恒温动物，当环境温度明显降低时，其体温仍能保持相对恒定。为了探究调节体温的中枢是否为下丘脑，某校生物兴趣小组设计了以下实验方案，请帮其完成实验步骤，并回答问题：
(1)实验假设：下丘脑是调节体温的中枢。
材料用具：略。
(2)实验步骤：①取两组(各5只)健康的、性别与生理状况相同的成年鼠，并标记为甲、乙。
②__________________________________。
③甲组鼠用手术法________，然后缝合，乙组鼠进行相同的手术，但不破坏下丘脑，然后缝合。
④把甲、乙两组鼠置于可人工控制的温室中，室内温度调为0 ℃，在相对安静的条件下观察24小时，每隔4小时分别测量一次体温，并做好记录。
(3)预期结果与结论
【解析】　考查实验设计和分析能力，本实验中实验组与对照组的设置是下丘脑是否被破坏，在实验前应测量鼠的体温，以便与实验后进行对照，若破坏下丘脑，体温调节能力发生改变，则说明假设成立，反之则假设不成立。
【答案】　(2)②分别测量甲、乙两组鼠的体温
③破坏其下丘脑
(3)①鼠体温发生明显改变　②鼠体温保持相对恒定
③不成立
【实验链接】　实验设计的一般步骤
(1)取材、分组、编号。根据实验要求选择适宜的材料和器材，选材应保持条件相同。将实验分为实验组和对照组，可以分2组，也可以分若干组，每组进行明确的标记，便于实验观察、统计、比较和叙述。
(2)相同处理和不同处理。根据实验的要求分别对实验组和对照组进行处理，除实验变量外，实验组和对照组的培养、饲养等条件要相同且适宜，即控制无关变量。
(3)检测、观察、统计、比较。对于植物实验和某些动物实验，分别进行实验处理后，要进行一段时间的培养，才能出现结果。而有些实验进行实验处理之后，在较短时间(1～2小时)就可观察到现象。要仔细观察实验组与对照组出现的差异，记录实验现象和实验数据。必要时辅以图表。
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(二)水和无机盐的调节及血糖调节
学习目标：1.了解水和无机盐的代谢过程及其调节过程
2．了解血糖代谢的过程和调节过程
能力目标：1.学生结合实例分析水和无机盐及血糖的调节过程
2．能概述水和无机盐及血糖的调节过程
情感目标：1.学会健康生活
2．培养学生关爱生命、热爱生活的情感
课标领航
情景导引
医院里给病人输液时，不能用蒸馏水，也不能用无菌水，而必须使用生理盐水。你知道其中的原因吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（二）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、水和无机盐的调节
1．水和无机盐的来源和去路
2．尿的形成
(1)肾脏的基本结构和功能单位——肾单位
肾小体
肾小管
肾小球
肾小球
原尿
肾小管
集合管
3．水平衡的调节
(1)当细胞外液渗透压升高时，下丘脑的渗透压感受器受到刺激，下丘脑增加_________激素的生成和分泌，由______释放进入血液，促进肾小管和集合管对水分的重吸收，排尿减少，保留体内的水分，从而使细胞外液渗透压下降并恢复正常；
(2)当细胞外液渗透压下降时，垂体释放的抗利尿激素减少，从而使细胞外液渗透压升高并恢复正常。
抗利尿
垂体
4．盐平衡调节
血浆中K＋ 浓度超过正常值或Na＋ 浓度下降时，都将刺激肾上腺皮质增加分泌________(一种激素)，促进肾小管和集合管对Na＋ 的主动吸收和对K＋ 的分泌，使血浆中离子浓度恢复正常。
思考感悟
1．肾脏排尿主要是排去体内多余的水分吗？
【提示】　体内多余的水分、钠盐以及代谢废物
(如：尿素)的主要排出途径都是随尿排出。　
醛固醇
二、血糖调节
1．血糖的概念与正常值
(1)血糖就是血液中的葡萄糖。正常人的血糖浓度在___________mmol/L的范围内保持相对稳定。
(2)在影响血糖浓度的因素中激素是最重要的调节因素。其中胰岛素和___________素发挥着主要作用。
2．血糖平衡调节
3.9～6.1
胰高血糖
(1)血糖浓度升高时，直接刺激_________细胞分泌胰岛素，同时抑制_________细胞分泌胰高血糖素。胰岛素能促进血糖进入组织细胞，并在组织细胞内氧化分解、合成糖原或脂肪酸，同时抑制糖原的分解和非糖物质转化为葡萄糖等，从而使血糖浓度降低。
(2)当血糖浓度过低时，可引起胰岛A细胞分泌___________，促进________的分解和非糖物质转化为葡萄糖，从而使血糖浓度上升。
胰岛B
胰岛A
胰高血糖素
肝糖原
3．血糖代谢失调症
(1)低血糖症：血糖浓度降低。
(2)糖尿病
①血糖浓度范围：空腹时血糖浓度≥7.0 mmol/L。口服或静脉注射葡萄糖2 h后血液浓度≥11.1 mmol/L。
②症状：________________，即______、多食、多尿和__________。
③治疗：__________并结合药物等方法。

“三多一少”
多饮
体重减少
调控饮食
思考感悟
2．当检测到某人的尿液中有葡萄糖时，能否说明此人患有糖尿病呢？
【提示】　不能，当人一次摄入糖过多或肾小管的重吸收能力减弱后，都会出现尿糖现象，而糖尿病是胰岛B细胞受损后，胰岛素分泌不足引起的。　
核心要点突破
水的平衡及调节
1．人体内水分的动态平衡是靠水分的摄入和排出来实现的
正常成年人每天(24 h)水分的摄入量和排出量
机体能够通过调节尿量，使水的排出量与摄入量相适应，以保持机体的水平衡。
2．水平衡的神经—体液调节过程图解如下
【名师点睛】　(1)水平衡的调节中枢在下丘脑。
(2)抗利尿激素是由下丘脑神经细胞分泌，由垂体后叶释放，作用于肾小管和集合管，促进对水分的重吸收，尿量减少。
(3)当细胞外液渗透压升高时，可产生三种效应：渴觉、抗利尿激素分泌、抗利尿激素的释放。
(4)调节水盐平衡的器官是肾脏。
例1
(2009年高考广东卷)如图中曲线表示某健康成年人分别饮1升清水及饮1升生理盐水后的尿生成速率。错误的叙述是(　　)
A．饮清水后约1 h，尿生成速率达到峰值
B．饮清水后0.5 h，血液中的抗利尿激素浓度降低
C．在3 h内，饮清水较饮生理盐水产生的尿量多
D．3 h后两条曲线将不再交叉或重叠
【尝试解答】　D
【解析】　本题考查水盐平衡调节，具体分析如下：
【互动探究】　B项中所涉及的激素的分泌部位和生理作用是什么？
【提示】　下丘脑。促进肾小管和集合管对水分的重吸收。
跟踪训练　下列有关人体水分调节的叙述中，正确的是(　　)
A．大量饮水，则抗利尿激素分泌增加
B．渴觉中枢兴奋，则抗利尿激素分泌减少
C．抗利尿激素分泌增加，则尿量增加
D．抗利尿激素分泌增加，肾小管、集合管对水的重吸收加强
解析：选D。大量饮水，细胞外渗透压降低，抗利尿激素的分泌量减少；细胞外渗透压升高时，一方面抗利尿激素分泌增加，肾小管、集合管对水的重吸收加强，另一方面还刺激渴觉中枢兴奋，产生渴觉。
盐平衡的调节
1．人体对无机盐的摄入和排出也保持着动态平衡
2.某些无机盐的平衡也是通过负反馈调控来完成的
无机盐平衡调节示意图(“＋”表示促进、“－”表示抑制)
【名师点睛】　(1)醛固酮在促进对Na＋吸收的同时也促进了对水的吸收。
(2)水平衡调节既有神经调节又有体液调节，但无机盐平衡的调节只有体液调节。
(3)钠盐的排出特点是多吃多排，少吃少排，不吃不排，钾盐的排出特点是多吃多排，少吃少排，不吃也排。
被切除某一内分泌器官的家鼠会很快死亡，若补充大量盐水可维持生存。切除的这一内分泌器官最可能是(　　)
A．甲状腺　　　　　　　
B．胰腺
C．肾上腺
D．脑垂体
【尝试解答】　C
例2
【解析】　由补充大量盐水可维持生存，得知该内分泌器官与Na＋的吸收有关，而与Na＋的吸收有关的激素为醛固酮，其生理作用是促进肾小管、集合管对Na＋的重吸收和对K＋的分泌。而醛固酮又是由肾上腺分泌的。
跟踪训练　实践证明，双侧肾上腺皮质损伤的动物不能存活。下列与之相关的原因可能是
(　　)
A．血液中Na＋的浓度猛增，K＋浓度猛降
B．血液中Na＋和K＋浓度猛降
C．血液中Na＋和K＋浓度猛增
D．血液中Na＋浓度猛降，K＋浓度猛增
解析：选D。双侧肾上腺皮质损伤的动物不能分泌醛固酮，醛固酮的作用是促进肾小管和集合管对Na＋的主动吸收和对K＋的分泌，所以可导致血液中Na＋的浓度猛降和K＋的浓度猛增。
血糖平衡的调节
1．血糖的来源和去向
(1)主要来源：食物。
(2)主要去向：氧化分解供能，是血糖最有意义的去路。
2．血糖平衡的调节
(1)过程
(2)激素的作用
①胰岛素的生理功能是增加血糖去路和减少血糖来源，是惟一的一种降低血糖的激素。
②胰高血糖素的生理功能是升高血糖浓度。
特别提醒
(1)肝糖原可直接分解产生葡萄糖，而肌糖原不能实现此过程。肌糖原的主要生理作用是氧化分解供给肌肉能量。
(2)胰岛素分泌增多抑制胰高血糖素的分泌，胰高血糖素分泌增多促进胰岛素的分泌。
妊娠期糖尿病(简称GDM)是一种可由多种因素导致的糖代谢异常妊娠并发症，孕妇患GDM后血糖调节能力下降，对胎儿发育和自身健康带来多种负面影响。以下是某位孕妇的GDM筛检报告，请你完善。(判定是否为GDM的标志是4个样品中有3个血糖浓度大于或等于参考值)
姓名：××× 性别：女 测定日期：××年××月××日
样品 测定值(g/L) 参考值(g/L)
例3
0h　　 1.08　　　　　1.05
1h 2.30 1.90
2h 1.85 1.65
3h 1.48 1.45
(1)由此筛检报告可判定该孕妇________。
(2)若此孕妇想了解病因是否为自身胰岛分泌异常，则需要检测血液中的________和________。
(3)相当一部分GDM患者在产后会康复。简述康复后她们身体血糖水平偏高时的调节过程。
【思路点拨】　本题主要考查血糖调节过程，解答本题可从以下角度分析：
【尝试解答】　(1)患GDM
(2)胰岛素　胰高血糖素
(3)当血糖水平偏高时，胰岛B细胞分泌胰岛素增加，同时抑制胰岛A细胞分泌胰高血糖素，从而使血糖降至正常水平。
【解析】　本题考查学生应用知识正确解释现实生活中血糖调节异常病症的相关问题的能力。静脉血的4个样品中血糖浓度均高于参考值，说明该孕妇患有GDM。胰岛分泌胰岛素和胰高血糖素，可通过检测血液中这两种激素的浓度来了解胰岛功能是否异常。GDM患者康复后，血糖调节功能恢复正常，所以当血糖水平偏高时，机体主要通过胰岛素和胰高血糖素的调节作用，使血糖恢复平衡。
跟踪训练　(2010年高考广东卷)血糖平衡对机体生命活动具有重要作用。如图是血糖调控模式图，据图回答：
(1)当机体处于低血糖状态时，如果机体通过途径①→②→③使血糖水平恢复正常，其主要机理是________分泌增多，促进了________分解成葡萄糖，使血糖水平升高。
(2)如果机体长期处于高血糖状态，可能的原因是胰岛________细胞受损，导致体内________分泌减少。
(3)胰腺中调控血糖水平的主要激素的化学本质是蛋白质或多肽，它们的合成和加工过程需要________、________和________等细胞器直接参与。激素合成时所需的能量，主要由细胞呼吸产生的________直接提供。
解析：(1)较低的血糖水平可刺激胰岛A细胞分泌胰高血糖素，胰高血糖素能够促进肝糖原分解产生葡萄糖，从而使血糖水平升高。(2)胰岛素是机体内唯一能降低血糖水平的激素，若机体长期处于高血糖状态，可能是由于胰岛B细胞受损，导致胰岛素分泌减少所致。(3)分泌蛋白合成的场所是核糖体，后经内质网、高尔基体的加工和运输并分泌到细胞外，该过程需要细胞呼吸产生的ATP直接供能。
答案：(1)胰高血糖素　肝糖原　(2)B　胰岛素
(3)核糖体　内　质网　高尔基体　ATP
实验探究创新
对照实验的设计方法
胰高血糖素对小白鼠和人具有相同的生理作用，为验证胰高血糖素具有升高血糖浓度的生理作用，以小白鼠为材料设计实验验证胰高血糖素升高血糖浓度的作用。
(1)实验材料：生理状况相似的小白鼠20只，胰高血糖素溶液，斐林试剂等。
(2)实验步骤：
①将小白鼠分成2组，每组10只，分别确定为甲组、乙组。
②将甲组小白鼠注射________，乙组小白鼠注射等量的生理盐水。(均采用腹腔注射)
③取两组试管共20只，各加入等量的________。
④一段时间后，分别对两组小白鼠取尿，分别加入对应的两组试管中。水浴加热观察两组试管中溶液的颜色变化。
(3)实验结果预测
①对应甲组小白鼠的试管均出现________，说明________。
②对应乙组小白鼠的试管仍为蓝色，说明乙组小白鼠尿液中不含糖。
③实验结论：甲组小白鼠血糖升高，超过一定数值而出现糖尿，说明 ____________________。
【解析】　验证性实验一般设计为两组实验，即对照组和实验组，再根据两组实验的不同结果，得出既定的实验结论。本实验乙组小白鼠注射的是生理盐水，故甲组应确定为实验组，乙组为对照组。实验组注射的是胰高血糖素溶液。胰高血糖素具有升高血糖浓度的生理功能，因此实验组小白鼠一段时间后的尿液中就含有葡萄糖，可用斐林试剂检测。其结果甲组小白鼠对应的试管中
会出现砖红色沉淀，说明尿中含糖，乙组小白鼠对应的试管中颜色没有改变，说明尿液中不含糖，从而得出既定结论：胰高血糖素具有升高血糖浓度的作用。
【答案】　(2)②一定量的胰高血糖素溶液　③斐林试剂
(3)①砖红色沉淀　小白鼠尿液中含有糖　③胰高血糖素具有升高血糖浓度的生理作用
【实验链接】
对照实验是指除所控因素外其他条件与被对照实验完全相同的实验。设计对照实验便于实验前后对比或组间对比，得出明确可信的结论，增加实验的可信度。常用的对照类型有以下几种：
(1)空白对照，即不给对照组作任何处理。如还原糖鉴定实验中留一部分样液不加斐林试剂，作空白对照。
(2)自身对照，指对照组和实验组都在同一对象上进行。如观察植物细胞质壁分离与复原实验即是如此，关键要看清实验处理前后的现象及变化。
(3)相互对照，指不单独设置对照组，而是几个实验组相互对照。如探究温度对酶活性的影响实验中，设置的各个温度梯度组之间即可相互对照，分析得出结论。
(4)条件对照，指虽给对照组施以某种实验处理，但不是所研究的处理因素，突出实验实施的处理因素与实验研究的因素间的差异，可通过得出两种相对立的结论验证实验结论的正确性。如探究甲状腺激素对蝌蚪生长发育影响实验中，实验组饲喂添加甲状腺激素的饲料，条件对照组饲喂添加甲状腺激素抑制剂的饲料，空白对照组饲喂普通饲料。
特别提醒
“空白”不是什么影响因素都不给予，而是对实验组所要研究的因素给予空白，以突出或纯化所要研究的因素。
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(三)免疫对人体稳态的维持、免疫失调引起的疾病
学习目标：1.了解免疫调节及其意义
2．了解免疫失调引起的疾病
3．了解艾滋病的流行和预防
能力目标：1.学会分析人体免疫的三道防线，及特异性免疫和非特异性免疫
2．掌握糖尿病的检测方法和病理特点
3．知道艾滋病的发生、流行机理和预防方法
情感目标：1.学会健康生活，关爱生命
2．培养学生具有预防艾滋病、宣传艾滋病知识，和关爱艾滋病患者的责任感
课标领航
情景导引
国家为保障儿童身体健康，投入巨资实施儿童计划免疫。凡按规定的免疫程序进行预防接种的儿童，免疫力明显提高，达到了预防相应传染病的目的。你知道其中的原因吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（三）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、免疫系统的组成及类型
1．概念：免疫是指机体识别和____________________，维持自身______________________的功能。
排除抗原性异物
生理动态平衡与相对稳定
骨髓
脾
淋巴细胞
抗体
3.类型
分类 非特异性免疫 特异性免疫
特点 对病原体不具有_______或_________ 针对某种病原体
组成 第一道防线：_____________及其分泌物等
第二道防线：________、抗菌蛋白和炎症反应等 第三道防线：______________参与
选择性
特异性
皮肤、黏膜
吞噬作用
特异性免疫细胞
二、特异性免疫
1．体液免疫：在________中发育而成的淋巴细胞，叫做B淋巴细胞，受到抗原刺激后，就能够增殖、分化成具有免疫功能的效应B细胞(浆细胞)，会分泌出具有识别特定抗原功能的特异性抗体，体液中的抗体能与侵入机体的抗原发生抗原－抗体反应，从而清除抗原。在此过程中，部分B淋巴细胞可分化为____________，能长期存在。当同一种抗原再次侵入机体时，就会迅速增殖、分化，形成大量的效应B细胞，产生抗体，及时地将抗原清除。这种由B淋巴细胞产生抗体实现免疫效应的免疫方式称为体液免疫。
骨髓
记忆细胞
2．细胞免疫：在特异性免疫中由骨髓中的造血干细胞在______中分化、发育而成的细胞叫做T淋巴细胞。它在受到靶细胞(被抗原入侵的细胞)刺激时，就能增殖、分化成____________，能使靶细胞裂解死亡，暴露出来的抗原被_______清除，还能释放出某些____________，以增强有关细胞的免疫效应。在此过程中，也有部分分化为记忆细胞。这种通过T淋巴细胞和细胞因子发挥免疫效应的免疫方式称为细胞免疫。
在特异性免疫中，体液免疫和细胞免疫的关系是既可以独自发挥作用，又可以互相配合，共同发挥免疫效应。
胸腺
效应T细胞
抗体
细胞因子
思考感悟
1．有人说病毒侵入人体后会缩短某些细胞的细胞周期，你认为有道理吗？
【提示】　有道理。病毒侵入人体后，会引起B细胞或T细胞增殖分化为效应B细胞或效应T细胞。
三、免疫失调引起的疾病
1．免疫缺陷病
(1)概念：免疫功能_______________而引起的疾病。
(2)类型：
不足或缺陷
①获得性免疫缺陷综合症(AIDS或艾滋病)
a．病因：人类免疫缺陷病毒(HIV)攻击人体______________而引起的。
b．致病过程
T淋巴细胞
②先天性免疫缺陷病
a．病因：由于遗传导致的免疫功能先天性缺陷。
b．举例：B细胞免疫缺陷病。
2．超敏反应(或过敏反应)
(1)概念：机体________接触抗原时产生以组织损伤或功能紊乱为表现的反应，如花粉过敏引起的哮喘、青霉素过敏引起的过敏性休克等。
(2)防治措施：找出超敏反应中的_________并尽量避免____________。
再次
过敏原
再次接触
3．自身免疫疾病：当机体出现异常时，则会将__________当做抗原加以排斥或使其损伤，如风湿性心脏病等。
四、免疫应用
1．克服器官移植时___________________的问题。
2．预防接种：把减毒或无毒的疫苗接种到人体内，使机体获得特异性免疫，产生对传染性疾病的免疫力的方法。
正常细胞
免疫排异反应
思考感悟
2．常用于治疗细菌感染的药物如青霉素能杀灭HIV吗？
【提示】　不能。青霉素的作用机理是抑制细菌细胞壁的形成，而病毒无细胞结构。
核心要点突破
免疫类型比较
免疫类型
比较项目　　 体液免疫 细胞免疫
概念 抗原被体液中的相应抗体消灭的过程 通过T淋巴细胞和细胞因子发挥免疫效应
作用对象 抗原 被抗原入侵的宿主细胞
(即靶细胞)
免疫类型
比较项目　　 体液免疫 细胞免疫
作用方式 效应B细胞产生的抗体与相应的抗原特异性结合 (1)效应T细胞与靶细胞密切接触，使靶细胞裂解
(2)效应T细胞释放细胞因子，促进细胞免疫作用
作用过程
免疫类型
比较项目　　 体液免疫 细胞免疫
联系 (1)抗原侵入机体后，首先是体液免疫发挥作用，但抗原一旦侵入宿主细胞内部，体液中的抗体就不能与这些抗原直接发生特异性结合，而必须通过细胞免疫作用于宿主细胞，使其裂解，释放出抗原，再消灭和清除。
(2)两者既各自有其独特的作用，又相互配合，共同发挥免疫效应
特别提醒
(1)效应T细胞能使靶细胞裂解死亡的原因是效应T细胞激活靶细胞内溶酶体酶使靶细胞水解。
(2)效应B细胞不能识别抗原，巨噬细胞不能特异性识别抗原。
(3)从分化程度来说，效应B细胞和效应T细胞的分化程度比B淋巴细胞、T淋巴细胞及记忆细胞更高。
例1
(2009年高考四川卷)病原体对不同免疫状态小鼠的感染进程如图所示。下列相关叙述，正确的是(　　)
A．巨噬细胞缺陷小鼠的非特异性免疫受损，特异性免疫也无法产生
B．B淋巴细胞缺陷小鼠虽无法合成抗体，但仍能对胞内寄生病原体产生免疫反应
C．T淋巴细胞缺陷小鼠体内的抗原呈递作用不能完成，体液免疫无法产生
D．正常小鼠免疫产生的细胞因子，加强了效应T细胞和巨噬细胞对靶细胞的特异性杀伤作用
【思路点拨】　 本题考查免疫的相关知识，解答本题应突破以下几点：
【尝试解答】　B
【解析】　巨噬细胞缺陷小鼠非特异性免疫受损，特异性免疫可以进行，因为抗原不一定要通过巨噬细胞的吞噬和处理作用，可直接传递给B、T淋巴细胞完成特异性免疫过程。B淋巴细胞缺陷的小鼠无法合成抗体，但可通过细胞免疫对胞内寄生病原体产生免疫反应。T淋巴细胞缺陷，但体液免疫中的抗原可直接传递给B淋巴细胞完成免疫作用。细胞因子是通过激活溶酶体释放相关酶而加强了效应T细胞的裂解作用。
【互动探究】　(1)非特异性免疫的组成除巨噬细胞的吞噬作用外还有哪些？
(2)图中，正常小鼠被病原体感染后一段时间曲线下降的原因是什么？
【提示】　(1)皮肤、黏膜、抗菌蛋白和炎症反应。
(2)正常小鼠被病原体感染后，由于机体免疫功能，大部分病原体被清除而导致曲线下降。
【归纳提升】　与免疫有关的细胞的来源及其功能
细胞类型 来源 功能
巨噬细胞 造血干细胞 处理、呈递抗原、吞噬抗体—抗原结合体
B淋巴细胞 造血干细胞在
骨髓中发育 识别抗原，分化成为效应B细胞、记忆细胞
T淋巴细胞 造血干细胞在
胸腺中发育 识别、呈递抗原，分化成效应T细胞、记忆细胞
效应B细胞
(浆细胞) B淋巴细胞
或记忆细胞 分泌抗体
效应T细胞 T淋巴细胞或
记忆细胞 分泌细胞因子，与靶细胞结合发挥免疫效应
记忆细胞 T淋巴细胞、
B淋巴细胞 识别抗原，分化成为相应的效应细胞
跟踪训练　(2010年高考福建卷)结核杆菌感染人体并侵入细胞后会引起结核病，体内接触该靶细胞并导致其裂解的免疫细胞是(　　)
A．浆细胞　　　　　　
B．T淋巴细胞
C．B淋巴细胞
D．效应T细胞
解析：选D。细胞免疫过程的效应阶段，T细胞或记忆T细胞接受抗原刺激后迅速增殖分化为效应T细胞，效应T细胞与靶细胞发生特异性结合，并激活其溶酶体酶，使靶细胞裂解死亡，将抗原释放出来。然后抗体与抗原结合形成细胞沉淀或集团，最终被吞噬细胞所消灭，所以本题中导致靶细胞裂解死亡的是效应T细胞。
记忆细胞与二次应答反应
1．记忆细胞是抗原刺激B细胞(或T细胞)时，少部分淋巴细胞增殖分化形成的。
2．记忆细胞寿命长，能“记住”曾经入侵的抗原，且对抗原十分敏感。某些抗原诱发产生的记忆细胞可对该抗原记忆终生，从而使动物或人体对该抗原具有终生免疫能力，如天花、麻疹、伤寒等，患者痊愈后可终生具有抵抗力。
3．当同种抗原二次入侵时，记忆细胞比未分化的淋巴细胞更快地作出反应，增殖分化出大量的效应细胞，产生更强的免疫效应。即二次免疫比初次免疫反应快且反应强，能在抗原侵入但尚未患病之前将它们消灭。因此成年人比幼儿少患传染病。
4.体液免疫的两个关键过程是：(1)产生高效而短命的效应B细胞，由效应B细胞分泌抗体清除抗原；(2)产生寿命长的记忆细胞，在血液和淋巴中循环，随时“监察”，如有同样抗原再度入侵，立即发生免疫反应以消灭之(二次免疫)。
如图表示将抗原注射到兔体内后抗体产生量的变化。请回答：
例2
当注入抗原X，抗体产生量的变化是曲线A。若第8天同时注射抗原Y和X，图中表示对抗原Y的抗体产生量的是曲线________；表示对抗原X的抗体产生量的是曲线________，其特点是________，这是因为初次免疫反应时产生的________细胞的作用。若第8天不注射抗原X，则表示以后对抗原X的抗体产生量变化的是曲线________。
【尝试解答】　C　B　第二次免疫应答反应快而强(或反应快，产生的抗体多)　记忆B　D
【解析】　兔子在第一次接受抗原X刺激后，B细胞增殖分化成大量的效应B细胞和记忆细胞，效应B细胞产生大量抗体，使抗体数量增加，当抗原X再次入侵时，记忆细胞会大量且迅速分化为效应B细胞，产生更强的免疫效应，因此，曲线B表示兔子对抗原X的抗体产生量。曲线C表示对抗原Y的抗体产生量。若在第8天不注射抗原X，则血液中X的抗体含量一直降低，出现曲线D所示的变化。
跟踪训练　(2010年高考浙江卷)乙肝疫苗的接种需在一定时期内间隔注射三次，其目的是(　　)
A．使机体积累更多数量的疫苗
B．使机体产生更多种类的淋巴细胞
C．使机体产生更多数量的抗体和淋巴细胞
D．使机体产生更强的非特异性免疫
解析：选C。注射乙肝疫苗后，可使机体产生特异性免疫，形成特定的淋巴细胞(记忆细胞)和抗体；如果有同样的抗原再次刺激机体，记忆细胞会迅速增殖分化，产生大量的效应B(浆)细胞和记忆细胞，效应B(浆)细胞进而产生抗体消灭抗原，这就是二次免疫反应。接种乙肝疫苗之所以要间隔注射三次，目的就是激发机体二次免疫反应的机制，使机体产生更多数量的抗体和特定淋巴细胞。
免疫失调引起的疾病
1．免疫系统的功能
识别和排除抗原性异物，维持自身生理功能动态平衡与相对稳定。
2．免疫功能失调病
免疫功能失调有免疫功能过高和过低两类：免疫功能过高引发超敏反应(或过敏反应)或自身免疫疾病；免疫功能过低则指免疫功能不足或缺乏，引发免疫缺陷病。
②传播途径(主要)：性接触、血液、母婴三种，共用注射器吸毒和性滥交是传播艾滋病的主要危险行为。
③预防：控制传染源和切断传播途径，如：洁身自爱，不与配偶以外第三者发生性关系；不与他人共用牙刷和剃须刀；不用未经消毒的器械文眉、穿耳等；医疗时使用的注射器及检查和治疗器械必须经过严格消毒；需要输入的血液和血液制品，必须经过艾滋病病毒抗体检测。
特别提醒
超敏反应与体液免疫的区别
(1)体液免疫产生的抗体弥散在细胞外液中，而超敏反应产生的抗体则吸附在细胞表面。
(2)超敏反应是机体免疫功能失调后，由过敏原刺激机体产生的一种不良反应，这种反应有损机体健康。
关于超敏反应的叙述，正确的是(　　)
A．反应特点是发病迅速，反应强烈，消退较快
B．超敏反应一般会损伤组织细胞
C．T细胞是超敏反应的主要免疫细胞
D．超敏反应只发生在皮肤及呼吸道
【尝试解答】　A
例3
【解析】　超敏反应具有三个特点，即：①发作迅速，反应强烈，消退较快；②一般不会损伤组织细胞；③有明显的遗传倾向和个体差异。过敏原进入机体后可选择诱导过敏原特异性B细胞产生抗体应答，而与T细胞无关，超敏反应可以是全身性反应，也可以是局部反应(如皮肤、呼吸道、消化道等)。
跟踪训练　以下关于艾滋病(AIDS)的叙述，错误的是(　　)
①AIDS患者出现病症的直接原因是其他病原体感染
②HIV攻击人体免疫系统，特别是B淋巴细胞
③HIV侵入人体后存在潜伏期，原因是潜伏期HIV复制能力较弱
④感染HIV的人称为AIDS患者，应尽快治疗
⑤目前还没有根治AIDS的特效药
A．②③⑤　　　　　　　　B．①④⑤
C．②③④ D．①②③
解析：选C。艾滋病病毒在人体内攻击T淋巴细胞，使人体的免疫系统遭到破坏，导致其他病原体乘虚而入；在HIV侵入人体后的潜伏期内，由于免疫系统的作用，暂时不会发病，但这时HIV的繁殖速度已非常快；根据资料分析，诊断为艾滋病患者的仅仅是HIV感染者中的一小部分。
实验探究创新
验证体液免疫中有T和B淋巴细胞的共同参与
某同学为验证“体液免疫需要T淋巴细胞和B淋巴细胞的共同参与”，利用给定的材料设计了如下实验：
实验材料：未受感染的体重相同的小白鼠3只，X射线照射仪，新鲜的T淋巴细胞和B淋巴细胞，毒性极低的霍乱弧菌疫苗，血清抗体测定仪以及其他必要的工具。
实验原理：T淋巴细胞和B淋巴细胞的有无，能影响抗体的产生，通过测定血清中抗体数量的多少可判断体液免疫的强弱。
(1)实验步骤如下：
第一步：取未受感染的体重相同的小白鼠3只，标为1、2、3号，都摘除胸腺并用大剂量X射线照射；
第二步：分别接种等量的霍乱弧菌疫苗，测定并确定没有了免疫力(无抗体产生)。
第三步：分别向1、2、3号小白鼠体内注射等量的新鲜T淋巴细胞、新鲜B淋巴细胞、__________；
第四步：_________________________________________;
第五步：在相同条件下饲养20天后，分别测定三只小白鼠体内血清抗体的含量。
(2)预测实验结果：
有无抗体产生 结论
1号
2号
3号
(3)实验第一步的目的和意义是___________________________________。
【答案】　(1)第三步：新鲜T淋巴细胞和B淋巴细胞
第四步：分别向3只小白鼠体内注射等量的霍乱弧菌疫苗
(2)
有无抗体产生 结论
1号 无 体液免疫需要T淋巴细胞和B淋巴细胞的共同参与
2号 无
3号 有
(3)排除实验动物体内残留的免疫细胞或物质的干扰，使实验结果更有说服力
【实验链接】　实验设计的原则
(1)科学性原则。
(2)单一变量和等量原则。
(3)对照原则。
(4)平行重复原则。
(5)简约性和可行性原则。
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第二节　人体生命活动的调节

(一)人体神经调节的结构基础和调节过程、人脑的高级功能
学习目标：1.了解人体神经调节的结构基础—反射弧的结构与功能
2．了解突触的结构与功能
3．概述人脑的高级功能
能力目标：1.举例说明人体神经调节的过程
2．举例说明人体语言中枢损伤后的病症
情感目标：进一步认识人体结构和功能统一的观点
课标领航
情景导引
奥运会上，体操运动员舒展轻盈、顺畅自如的各种动作，让观众发出由衷的惊叹。是何种调节让运动员的动作能协调统一、出神入化？

核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（一）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、人体神经调节的结构基础
1．神经调节的基本结构和功能单位——神经元
(1)结构
(2)功能：神经元能_____________________，并传导兴奋，进而对其他组织产生_________。
2．神经调节的基本方式和结构基础
(1)基本活动方式是_______。
(2)结构基础——反射弧。
接受刺激产生兴奋
调控效应
反射
思考感悟
1．脊髓灰质炎是由于病毒损伤了灰质即神经中枢，从而使患者不能进行有关运动，这说明什么问题？
【提示】　任何反射活动必须有完整的反射弧。　
二、兴奋的传导过程
1．兴奋在神经纤维上的传导
(1)方式：兴奋是以__________的形式沿着神经纤维传导的。
(2)特点：它在神经纤维上传导的主要特点是____向的。
电信号
双
外正内负
外负内正
电位差
局部电位
突触
突触前膜
突触间隙
突触小体
递质
突触后膜
兴奋
单
三、人脑的高级功能
1．脑的组成
(1)小脑：重要的运动调节的中枢。
(2)脑干：生命活动的必要中枢。
(3)大脑：大脑皮层是高级神经活动的结构基础。
(4)脊髓：调节躯体运动的_______中枢。
2．高级中枢：大脑皮层
低级
(1)功能：调节机体生命活动的最高级中枢，控制低级中枢的活动。
(2)言语区
①运动性语言中枢：控制_______和思想表达，受损伤导致________失语症。
②听觉性语言中枢：控制________语言，受损伤导致_________失语症。
③书写性中枢：受损伤导致不能________。
④视觉性语言中枢：受损伤不能看懂_______。
说话
运动性
听觉
听觉性
写字
文字
思考感悟
2．某人伸手拿别人的物品被口头拒绝而将手缩回，此缩手反应是否需要大脑皮层参与？
【提示】　需要。
核心要点突破
人体神经调节的结构基础——反射弧
特别提醒
(1)发生反射的条件：反射弧必须是完整的且存在条件刺激。
(2)兴奋在反射弧中单向传导，即感受器→传入神经→神经中枢→传出神经→效应器。
例1
(2010年高考全国卷)用去除脑但保留脊髓的蛙(称脊蛙)为材料，进行反射活动实验。请回答与此有关的问题：
(1)用针刺激脊蛙左后肢的趾部，可观察到该后肢出现收缩活动。该反射活动的感受器位于左后肢趾部的________中，神经中枢位于______中。
(2)反射活动总是从感受器接受刺激开始到效应器产生反应结束，这一方向性是由________________所决定的。
(3)剪断支配脊蛙左后肢的传出神经(见右图)，立即刺激A端________(能、不能)看到左后肢收缩活动；刺激B端________(能、不能)看到左后肢收缩活动。若刺激剪断处的某一端出现收缩活动，该活动________(能、不能)称为反射活动，主要原因是__________。
【尝试解答】　(1)皮肤　脊髓
(2)突触的结构
(3)能　不能　不能　反射弧结构不完整(其他合理也给分)
【解析】　(1)反射活动的结构基础是反射弧。反射弧包括感受器、传入神经、神经中枢、传出神经和效应器。脊蛙的该反射活动属于低级反射，其感受器是皮肤中的痛觉感受器，神经中枢位于脊髓中。
(2)反射弧由两种或两种以上神经元连接而成，神经元之间靠突触相联系，而兴奋在突触处的传递是单方向的，这决定了反射弧上兴奋传递的单向性。
(3)剪断支配脊蛙左后肢的传出神经后，刺激图中所示的A端，传出神经能将A端产生的兴奋向左传导到效应器，产生收缩活动；B端位于剪断处的右端，刺激B端时，B端产生的兴奋只能向右传导，不能使效应器产生收缩活动。刺激A端产生的收缩活动因为没有神经中枢等的参与，反射弧不完整，不能称其为反射活动。
跟踪训练　人突然受到寒冷刺激时，引起骨骼肌收缩而打冷颤。下列关于该反射的叙述，错误的是(　　)
A．该反射弧的效应器是骨骼肌
B．该反射弧的感受器主要分布在身体的皮肤中
C．该反射弧的神经中枢应包括大脑皮层、下丘脑和垂体
D．寒冷刺激以电信号和化学信号的形式在反射弧中进行传导
解析：选C。以人体在寒冷环境中引起骨骼肌收缩而打冷颤，考查反射活动的途径。此反射活动的感受器主要分布在皮肤，感受器感受到寒冷刺激后，产生冲动，以电信号的形式通过传入神经，传到神经中枢，体温调节中枢在下丘脑，该反射弧的效应器是骨骼肌。
兴奋在神经纤维上的传导及与电表偏转方向的关系
1．神经细胞形成静息电位及动作电位的原因
特别提醒
(1)兴奋在神经纤维上的传导具有双向性。
(2)电流在膜内由兴奋部位流向未兴奋部位，在膜外由未兴奋部位流向兴奋部位。
2．兴奋传导与电表偏转的方向及次数分析如下表
(2011年江苏泰州高二检测)下图所示的神经纤维上有A、B、C、D四个点，且AB＝BC＝CD，现将一个电表连接到神经纤维细胞膜的表面：①AB、②BD、③AD之间，若在C处给一强刺激，其中电表指针能够发生两次相反方向偏转的有(　　)
例2
A．①②　　　　　　　　B．①③
C．②③ D．①②③
【尝试解答】　B
【解析】　当电极分别在A、B两点时，刺激C点，A、B两点不同时兴奋，电表偏转两次，方向相反，先A→B、再B→A；当电极分别在B、D两点时，因BC＝CD，B、D两点同时兴奋，同时恢复静息电位，两点间无电位差，所以电表指针不偏转；当电极分别在A、D两点时，因AC＞CD，A、D两点不同时兴奋，电表偏转两次，先A→D，再D→A。
【归纳提升】　在神经元之间
(1)刺激b点，由于兴奋在突触间的传递速度小于在神经纤维上的传导速度。a点先兴奋，d点后兴奋，电流计指针发生两次方向相反的偏转。
(2)刺激c点，兴奋不能传至a点，a点不兴奋，d点可兴奋，电流计指针只发生一次偏转。
跟踪训练　下图是兴奋在神经纤维上产生和传导的示意图。下列说法和图示相符的是(　　)
A．图中兴奋部位是B和C
B．图中弧线最可能表示局部电流方向
C．图中兴奋传导方向是C→A→B
D．兴奋传导方向与膜外电流方向一致
解析：选B。处于静息电位时，细胞膜电位表现为外正内负，由此可知，图中A点电位发生了变化，此处为兴奋部位，与相邻两侧形成电位差，则图中弧线可以表示局部电流的方向，即兴奋向A点两侧传导，膜内电流也向A点两侧传导，两者方向一致，而与膜外电流方向相反。
兴奋在神经元之间的传递
1．结构基础——突触
(1)概念理解
(2)类型
2．兴奋传递过程
(1)过程：兴奋→轴突→突触小体→突触小泡→突触前膜→突触间隙→突触后膜(下一个神经元)→新一次神经冲动。如下图所示：
(2)信号转化：电信号→化学信号→电信号。
(3)方向：单向的，即只能由一个神经元的轴突传到下一个神经元的树突或胞体，即轴突→树突或轴突→胞体。
(4)神经递质的种类：包括兴奋性和抑制性神经递质，主要有乙酰胆碱、多巴胺、去甲肾上腺素、肾上腺素、5－羟色胺、 氨基酸类、一氧化氮等成分。
(5)作用：决定下一个神经元的兴奋或抑制。
(6)神经递质的合成与释放：神经细胞合成的神经递质需经高尔基体参与形成突触小泡，再由突触前膜以胞吐的方式释放到突触间隙，该过程需线粒体提供能量。
特别提醒
判断反射弧的各结构时，常用方法有两个：一是根据神经节的位置，含神经节的神经纤维为传入神经，其他结构依次类推；二是根据突触结构推断出反射弧各结构的名称，因为兴奋在反射弧中的传递方向是单向的。
(2009年高考宁夏卷)如图是神经元网络结构示意简图，图中神经元①、②、③都是兴奋性神经元，且这些神经元兴奋时都可以引起下一级神经元或肌细胞的兴奋。和神经细胞一样，肌肉细胞在受到适宜的刺激后，也能引起细胞膜电位的变化。图中B处表示神经—肌肉接头，其结构和功能与突触类似。请回答：
例3
(1)给神经元①一个适宜刺激，在A处能记录到膜电位的变化。这是因为刺激使神经元①兴奋，引起其神经末梢释放的________进入________，随后与突触后膜上的________结合，导致神经元②产生兴奋。
(2)若给骨骼肌一个适宜刺激，在A处________
(能、不能)记录到膜电位的变化，原因是________________。
(3)若在A处给予一个适宜刺激，在C处________
(能、不能)记录到膜电位的变化，原因是________________。
【尝试解答】　(1)神经递质　突触间隙　特异性受体
(2)不能　由肌细胞产生的兴奋在神经—肌肉接头处不能逆向传递
(3)能　兴奋从A处传到神经元③，再传到神经元①，故在C处能记录到膜电位的变化
【解析】　(1)突触包括突触前膜、突触间隙和突触后膜。刺激使神经元①兴奋，引起其神经末梢释放的神经递质进入突触间隙，随后与突触后膜上的特异性受体结合，导致神经元②产生兴奋。
(2)由题意知图中B处表示神经—肌肉接头，其结构和功能与突触类似，故刺激骨骼肌在A处不能记录到膜电位的变化，肌细胞产生的兴奋在神经—肌肉接头处不能逆向传递。
(3)神经元之间的传递可以从一个神经元的轴突传到下一个神经元的胞体或树突。因此，兴奋从A处传到神经元③，再传到神经元①，故在C处能记录到膜电位的变化。
【互动探究】　(1)若在A处给予一个适宜刺激，骨骼肌会产生怎样的反应？
(2)神经元①兴奋，引起其神经末梢释放X物质的方式是什么？此过程哪两种细胞器参与较多？
【提示】　(1)收缩或舒张。
(2)外排，高尔基体和线粒体。
跟踪训练　(2011年陕西榆林高二检测)如图表示一个神经元在一次兴奋后，将兴奋传递给另一个神经元的过程。下面相关叙述不正确的是
(　　)
A．a处产生的动作电位表现为内正外负
B．神经递质是通过自由扩散释放到突触间隙的
C．兴奋由a→b→c的传递过程体现了细胞膜的信息传递功能
D．某些麻醉药可以通过抑制突触前膜神经递质的释放而发挥作用
解析：选B。神经纤维上的静息电位表现为外正内负，动作电位表现为外负内正，细胞膜的一个重要作用是传递信息，图中兴奋的传递即属于此作用。某些麻醉药可以抑制突触前膜神经递质的释放，从而阻断兴奋的传递过程。神经递质是由突触小体内的突触小泡释放进入突触间隙，属于外排。
人体的中枢神经系统
1．中枢神经系统的组成及功能关系
脊椎动物和人的中枢神经系统包括脑(大脑、小脑、脑干等)和脊髓，神经中枢的分布部位和功能各不相同，但彼此相互联系、相互调控(如下图所示)。一般来说，位于脊髓中的低级神经中枢受到大脑皮层高级中枢的调控，保证了人体各个器官、系统的生理活动有条不紊地进行。
2．语言中枢——人类特有的高级功能区
人类在社会系统交往的过程中逐渐形成了语言文字，它是人类思维的基础，在此基础上形成了人类所特有的判断、推理和综合等全部智力活动。由于大脑皮层内有丰富的神经元及它们之间存在复杂的联系，使得大脑皮层获得了完善的分析与综合能力，构成了人类思维和语言的物质基础。由于参与人类的听、说、写、看的器官不同，因此，位于左侧大脑半球的不同部位存在四个主要言语功能区(如下图所示)。当不同区域受到损伤后，人体将出现不同类型的言语障碍(如下表所示)。
大脑皮层神经中枢(左半球侧面)
言语功能区 受损后典型表现
听觉性语言中枢(H区) 听觉良好，但听不懂言语含义
(听觉性失语症)
视觉性语言中枢(V区) 视觉良好，但看不懂文字含义
(失读症)
书写性语言中枢(W区) 懂得写什么，但不知怎么写(失写症，提笔忘字)
运动性语言中枢(S区) 不会说话，不能用“词”来表达思想(运动性失语症)
如图哪个区域受损伤可能导致患者听不懂别人的谈话(　　)
【尝试解答】　C
例4
【解析】　本题考查大脑皮层的语言中枢的定位及损伤症。分析如下：A为书写性语言中枢，受损后出现失写症；B为运动性语言中枢，受损后出现运动性失语症；C为听觉性语言中枢，受损后出现听觉性失语症；D为视觉性语言中枢，受损后出现失读症。
【互动探究】　若上述A、B、C、D四个区域同时出现障碍，分析病人会出现什么情况？
【提示】　严重语言障碍。
跟踪训练　当盲人用手指“阅读”盲文时，参与此过程的高级中枢是(　　)
A．语言中枢
B．躯体感觉中枢
C．躯体运动中枢
D．A项、B项和C项
解析：选D。盲人在用手指触及盲文时，首先要接受盲文的刺激，产生感觉，这与躯体感觉中枢有关，手指的运动与躯体运动中枢有关，最后盲人通过语言中枢对盲文进行翻译领会其表达的意思。
实验探究创新
验证兴奋在神经纤维和神经元之间的传导特点
如图为猫后肢反射弧结构模式简图，某研究小组设计了一个实验方案，以验证兴奋在神经纤维上和神经元之间的传导特点，假设所需实验材料及用具满足实验要求。请完成预期结果及相应结论：
(1)验证兴奋在神经纤维上的传导特点：
①方法：电刺激b处，观察肌肉的反应，同时用电位计测量________处的电位有无变化。
②预期结果：肌肉发生收缩反应，________________。
③实验结论：__________________。
(2)验证兴奋在神经元之间的传递特点：
①方法：先刺激a处，测量________处电位有无变化或观察________；再刺激b(c)处，测量________处电位有无变化。
②预期结果：________________________________。
③实验结论：兴奋在神经元之间的传递是单向的。
(3)实验拓展，据图写出两种判断传入或传出神经的方法
①_________________________________；
②__________________________________。
【解析】　兴奋在神经纤维上的传导是双向的，在神经元之间的传递是单向的。
(1)选择连接肌肉的神经元，刺激b处，在b处两侧均会出现相应反应，即肌肉发生收缩，c处可测出电位变化。
(2)测量整个反射弧对某点刺激的相应反应，刺激a处，可据图中突触结构得知在b(c)处能测到电位变化，肌肉随之发生收缩反应。再刺激b(c)处，由于兴奋在反射弧上的传导是单向的，a处应无电位变化。
(3)判断传入神经或传出神经的方法有：观察脊髓形状或灰质中突触结构，与突触前膜相连的为传入神经，与突触后膜相连的为传出神经；可根据神经节判断，一般情况下，有神经节的为传入神经，反之则为传出神经。
【答案】　(1)①c　②c处电位有变化
③兴奋在神经纤维上的传导是双向的
(2)①b(c)　肌肉是否收缩　a
②刺激a处，b(c)处电位有变化，肌肉收缩，再刺激b(c)处，a处无电位变化
(3)①观察脊髓灰质中突触结构，与突触前膜相连的为传入神经，与突触后膜相连的为传出神经
②一般情况下，存在神经节的为传入神经，不存在神经节的为传出神经
【实验链接】
实验分析、评价、设计题过程中几个基本概念之间的关系
知能过关演练
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(二)人体的激素调节
学习目标：1.了解体液调节和激素调节的概念
2．理解激素(甲状腺激素)分泌调节的过程
3．了解人类激素的种类及其功能
4．了解神经调节与体液调节的关系
能力目标：1.举例说明人体体液调节在维持人体稳态中的作用
2．能结合具体的异常病例分析激素的作用和反馈调节的机理
课标领航
情感目标：1.正确认识人体在青春期的生理变化，树立远大理想
2．关注各种内分泌异常引起的疾病，关注社会，珍爱生命
情景导引
有人说现在的东西都不能吃了，猪、鸡、牛等家畜都喂带有激素的的饲料，这些家畜长得很快。更有甚者有的人给猪吃瘦肉精——一种激素类物质，所以长出来的的瘦肉中瘦肉精含量很高。为什么吃了带有激素的饲料，家畜就长得快？激素在生物体内起了什么作用？这些困惑，这些疑问，你马上会得到满意的答案。
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（二）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、体液调节
1．体液调节：指化学物质(如激素、二氧化碳、
H＋等)通过体液的传送，对人体的生理活动所进行的调节。在体液调节中____________起主要作用。
2．激素及激素调节
激素主要是指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_________传输发挥调节作用。
激素调节
组织液
激素 分泌器官 主要生理功能
抗利尿激素、多种促激素释放激素 下丘脑 调节__________、血压，调节内分泌等重要的生理过程
生长激素
多种促激素 垂体 促进__________合成，促进生长
控制其他内分泌腺的活动
甲状腺激素 甲状腺 促进代谢活动和________________的发育，提高神经系统的兴奋性
3．人体内的内分泌器官及激素
水平衡
蛋白质
中枢神经系统
激素 分泌器官 主要生理功能
胰岛素
胰高血糖素 胰岛 共同调节________动态平衡
胸腺激素 _______ 促进____________的发育，增强T淋巴细胞的功能
肾上腺素 肾上腺 参与机体的______反应和______调节等多项生命活动
雌激素 卵巢 促进女性性器官的发育、卵子的发育和_______，激发并维持第二性征等
雄激素 ________ 促进男性性器官的发育、精子的生成，激发并维持男性___________
血糖
胸腺
T淋巴细胞
应激
体温
排卵
睾丸
第二性征
二、甲状腺激素分泌的调节及分泌异常病
1．甲状腺激素分泌的调节
2．甲状腺功能异常病
(1)甲亢：甲状腺___________，甲状腺激素分泌________。
(2)_________：婴儿时期甲状腺激素分泌不足。
(3)甲状腺肿(俗称“大脖子”病)：成年人食物缺碘，甲状腺激素分泌______。
思考感悟
激素调节与神经调节相比，哪个较缓慢？试分析原因。
【提示】　激素调节。因为激素调节是通过体液运输的，而神经调节主要是在神经纤维上以电信号形式传导的。
机能过强
过多
呆小症
不足
三、神经调节和体液调节的关系
人体在神经调节和体液调节的共同作用下，维持人体内环境的稳态。
1．________的一些神经细胞既具有_____________的功能，又保持着典型神经细胞的功能，从而把神经调节和激素调节联系起来。
2．内分泌腺的分泌活动受____________支配。
3．神经系统会受到______________________的影响。
下丘脑
内分泌细胞
神经系统
内分泌腺分泌的激素
核心要点突破
甲状腺功能调节
1．通过下图理解激素分泌功能的调节：从图中可以看出，下丘脑、垂体对甲状腺分泌的调节是一种促进性调节(正调节)，而血液中甲状腺激素浓度对垂体、下丘脑的调节是一种负反馈调节。在人体中，性激素、肾上腺素分泌的调节与甲状腺激素分泌的调节相似。
特别提醒
(1)甲状腺激素分泌的调节，存在着反馈调节机制。
(2)碘是组成甲状腺激素的微量元素。
(3)甲状腺激素的分泌是由神经调节和体液调节共同作用的结果。
例1
如图为甲状腺活动调节过程，请据图回答：
(1)请用“＋”(促进)或“－”(抑制)表示图中A、B、C、D四处的作用性质：A________，B________，C________，D________。
(2)当受到寒冷刺激时，甲状腺受________分泌的促甲状腺激素释放激素和垂体分泌的[E]________调节，使甲状腺激素分泌量增加。
(3)下丘脑和垂体的活动，又受血液中________含量多少的调节和控制。
【尝试解答】　(1)＋　＋　－　－
(2)下丘脑　促甲状腺激素　(3)甲状腺激素
【解析】　分析图示可知，M为下丘脑，它是激素调节的枢纽，当促甲状腺激素释放激素增多时，促甲状腺激素和甲状腺激素也增多。当甲状腺激素过多时，反过来又会使促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素分泌减少。寒冷、过度紧张使促甲状腺激素释放激素、促甲状腺激素分泌量增多。
跟踪训练　下图为甲状腺活动调节的示意图。对这一调节的叙述，错误的是(　　)
A．甲与乙结构分别表示下丘脑和垂体
B．a与b物质分别表示促甲状腺激素释放激素和促甲状腺激素
C．乙结构的活动只受甲结构释放的激素的调节
D．血液中甲状腺激素的含量起着反馈调节的作用
解析：选C。本题主要考查甲状腺激素的分泌与调节过程。下丘脑和垂体都具有多重作用。
激素分泌的反馈调节及激素作用的一般特性
1．激素分泌的反馈调节
在大脑皮层的影响下，下丘脑可通过垂体，调节和控制某些内分泌腺中激素的合成和分泌；而激素进入血液后，又可以反过来调节下丘脑和垂体中有关激素的合成和分泌。这种调节作用叫反馈调节。
【名师点睛】　下丘脑在内环境稳态调节中的作用总结：
(1)感受：渗透压感受器感受渗透压的升降，维持水分代谢平衡。
(2)传导：可将渗透压感受器产生的兴奋传导至大脑皮层，使之产生渴觉。
(3)分泌：分泌促激素释放激素，作用于垂体，使之分泌相应的促激素。
(4)调节：下丘脑是人体神经中枢的一部分，人体的水盐平衡、血糖平衡、体温平衡的调节中枢都在下丘脑中。
2．激素作用的一般特性
(1)特异性：一种激素一般只选择性地作用于某些器官、组织或细胞。
(2)传递信息：激素在体内仅起“信使”作用，既不添加成分，也不提供能量，对生理生化反应起调节作用。
(3)放大作用：激素含量甚微，但作用显著，其原因是激素和受体结合后，在细胞内发生一系列放大作用。
(4)协同或拮抗作用
①协同作用：不同激素对同一生理效应发挥相同的作用，如生长激素和甲状腺激素。
(2009年高考江苏卷)下图表示下丘脑神经细胞、垂体细胞、甲状腺细胞及它们分泌的激素之间的关系，研究表明物质乙是一种糖蛋白。请回答下列问题。
例2
(1)图中的下丘脑神经细胞除具有神经细胞的功能外，还具有________功能。
(2)如果用物质丙饲喂正常动物，则物质甲、乙的分泌量的变化分别是________；如果用物质乙饲喂正常动物，则物质丙的分泌量________，原因是________。
(3)物质乙与甲状腺细胞的细胞膜表面的________结合，反映出细胞膜能进行________。
【尝试解答】　(1)内分泌(分泌激素)
(2)减少、减少　没有明显变化　物质乙(糖蛋白)被消化分解而失去作用
(3)受体　细胞间的信息交流
【解析】　题图体现的是甲状腺激素分泌的调节。(1)下丘脑细胞具有分泌激素的功能，如分泌促甲状腺激素释放激素。(2)物质甲为促甲状腺激素释放激素，物质乙为促甲状腺激素，物质丙为甲状腺激素。外源添加甲状腺激素，使体内甲状腺激素含量增加，反馈调节作用于下丘脑和垂体，使它们分泌的物质甲和乙减少。用添加乙的饲料喂养，物质乙(糖蛋白)被消化分解而失去作用，所以物质丙的含量没有明显变化。(3)物质乙与细胞膜表面的受体结合，反映出细胞膜具有细胞间信息交流的作用。
【互动探究】　(1)物质丙的生理功能是什么？
(2)甲状腺肿瘤患者切除甲状腺后物质甲、乙浓度会发生怎样的变化？
【提示】　(1)促进代谢活动和中枢神经系统的发育，提高神经系统的兴奋性。
(2)物质甲、乙的浓度均增加。
跟踪训练　如图是人的神经系统和内分泌系统的部分结构示意图，甲、乙、丙、丁分别表示四种腺体，请分析回答：
(1)人过度紧张时，在大脑皮层相关部位的影响下，下丘脑中的一些细胞能合成并分泌___________________________________，
最终促使乙合成并分泌甲状腺激素；当甲状腺激素含量增加到一定程度时，可以抑制下丘脑和甲的分泌活动，这种调节作用称为____________________调节。
(2)当人体的血糖含量降低时，丙分泌的________和丁分泌的胰高血糖素增加，使血糖浓度升高。
(3)甲分泌的______________激素与甲状腺激素在调节机体正常生长发育方面表现为____________作用。
(4)某患者体温调节能力下降甚至丧失，图中最可能受损的部位是________________。
(5)综上所述，人体的各项生命活动受______________和____________调节。
解析：下丘脑可以通过分泌促激素释放激素，作用于垂体，垂体通过分泌促激素作用于甲状腺、肾上腺、性腺，下丘脑还可通过神经管理胰岛A、B细胞的分泌。
答案：(1)促甲状腺激素释放激素　反馈　(2)肾上腺激素　(3)生长　协同　(4)下丘脑　(5)神经　激素
神经调节与体液调节的区别和联系
调节系统 神经调节 体液调节
区别 地位 动物生命活动调节的基本形式包括体液调节和神经调节，其中以神经调节为主
结构基础或物质基础 反射弧 主要是激素
调节方式 反射 通过体液完成
反应速度 迅速、准确 比较缓慢
作用范围 有局限性 比较广泛
作用时间 短暂 时间比较长
联系 ①大多数内分泌腺受中枢神经系统控制②内分泌腺分泌的激素也影响神经系统的发育和功能
神经调节和体液调节之间的关系可以概括为以下两个方面：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，在这种情况下，体液调节可以看作神经调节的一个环节。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。例如，人在幼年时，甲状腺激素缺乏(如缺碘)就会影响脑的发育；在成年时，甲状腺激素分泌不足会使神经系统的兴奋性降低。
总之，动物体的各项生命活动常常同时受神经和体液的调节。正是由于这两种调节方式的协调，各器官、系统的活动才能协调一致，内环境的稳态才得以维持，细胞的各项生命活动才能正常进行，机体才能适应环境的不断变化。
运动员在长跑过程中，会出现呼吸极度困难、腿酸痛，甚至有不想再跑的念头，但是当听到观众们震耳的“加油”声后，却能加速冲刺，其主要调节方式是(　　)
A．神经调节　　　　　　　
B．体液调节
C．体液—神经调节
D．神经—体液调节
【尝试解答】　A
例3
【解析】　该调节的主要过程为：声音→神经系统→心血管活动增强→输送氧气和二氧化碳能力加强→促进有氧呼吸，因而此过程中只有神经调节。
跟踪训练　(2011年江苏扬州高二检测)下列人体生命活动调节的过程中，一定只有体液调节的是
(　　)
A．血糖浓度过高使胰岛素分泌增多
B．细胞外液渗透压变化，通过调节肾小管和集合管对水分的重吸收来维持细胞外液渗透压平衡
C．血液中甲状腺激素含量达到一定程度后抑制下丘脑和垂体的活动
D．寒冷环境下，皮肤血管收缩以减少散热量
解析：选C。血糖浓度过高可直接刺激胰岛使胰岛素分泌增加，也可由下丘脑通过副交感神经使胰岛素分泌增多，故该过程中有神经调节的参与。细胞外液渗透压变化由下丘脑的渗透压感受器感受后，促使下丘脑神经细胞分泌抗利尿激素，以调节水盐平衡，故该过程也有神经调节。寒冷环境中的皮肤血管收缩的调节过程为神经调节。甲状腺激素分泌的调节为反馈调节，下丘脑和垂体可直接接受甲状腺激素的刺激，故只有激素(体液)调节。
实验探究创新
胰岛素的作用以及与胰岛素相关激素的探究
(2010高考天津卷)根据下列实验结果回答问题。
实验一：选取同品种、同日龄的健康大鼠若干只，实施切除手术，一段时间后随机等分成四组，分别注射激素及生理盐水30天，结果如图1。
(1)该实验的目的是探究__________________________________________。
(2)手术应切除____________每次注射各激素的量应按照________来计算。
(3)图1表明胰岛素具有________的作用，胰岛素与生长激素共同作用的效应________(小于/等于/大于)它们单独作用之和。
实验二：选取健康大鼠，持续电刺激支配其胰岛的副交感神经，测定血液中胰岛素和胰高血糖素的浓度，结果如图2。
(4)开始刺激后，血糖浓度将________，原因是
__________________________________。
(5)图2中胰高血糖素浓度下降的原因之一是胰岛素直接抑制胰岛A细胞分泌。若要证实该结论，可在胰岛组织中注射________，通过检测注射前后其周围血液中________的浓度变化来确定。
【解析】　(1)根据题干中图1的信息，可知该实验的目的是探究胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响。(2)因为该实验探究胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响，所以要切除垂体和胰腺，避免其对实验的干扰。注射各激素的量要根据大鼠的体重确定。(3)根据图1中的信息可知，胰岛素有促进大鼠生长的效应，并且和生长激素共同作用的效应大于它们单独作用之和。(4)开始刺激后，胰岛素浓度升高，胰高血糖素浓度降低，促进了组织细胞对葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制了糖原分解和非糖物质的转化，所以血糖浓度降低。
(5)此实验的目的是研究胰岛素对胰高血糖素分泌量的影响，实验的自变量是胰岛素，因变量是胰高血糖素，因此可以向胰岛组织中注射胰岛素，检测血液中胰高血糖素的浓度变化来确定。
【答案】　(1)胰岛素和生长激素对大鼠生长的影响
(2)垂体和胰腺　单位体重注射量乘以体重
(3)促进大鼠生长(及加强生长激素的促生长作用)　大于
(4)降低　胰岛素浓度升高和胰高血糖素浓度降低，促进了组织细胞加速对葡萄糖的摄取、利用和储存，抑制了糖原分解和非糖物质转化为葡萄糖
(5)胰岛素　胰高血糖素
【实验链接】　实验变量在单一变量原则和等量原则中的体现
遵循单一变量原则要做到两个确保：一是确保“单一变量”的实验观测，即不论一个实验有几个实验变量，都应做到一个自变量对应观测一个因变量；二是确保“单一变量”的操作规范，即实验过程中要尽可能避免无关变量的干扰。具体来说：
对于自变量，要严格控制，以形成对照或对比——体现单一变量原则；
对于因变量，要认真观察、测量、记录或分析，它是得出实验结论的重要依据；
对于无关变量，要严格控制，在实验中保持一致——体现等量原则。
知能过关演练
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第三节　动物生命活动的调节
学习目标：1.昆虫激素的概念和种类
2．内激素的种类及作用
3．外激素的种类及作用
4．了解动物激素在生产中的应用
能力目标：1.举例说明动物激素的调节机理
2．举例说明动物激素在生产上的应用
情感目标：1.创设情境，培养学生的学习兴趣
2．培养学生的注意力，激发学生的探索精神
课标领航
情景导引
蚕能吐丝，蚕是昆虫，这点大家都知道。但你知道昆虫是如何调节生命活动的吗？蚂蚁、蜜蜂是社会昆虫，它们是如何进行信息交流的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第三节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、动物的激素调节
1．动物稳态主要的调节方式：________调节和______调节。
2．昆虫激素
(1)含义：由昆虫_____________或__________分泌到体液中或体外，对其他器官或同种其他个体具有特殊作用的_____________。
(2)类型：内激素和外激素。
神经
激素
内分泌器官
某些细胞
化学物质
蜕皮
激素
体液
保幼激素
体表腺
体
聚集
外液素
体表
腺体
思考感悟
1．蚕从受精卵到成虫的过程如何？受哪些激素的调节？
【提示】　蚕的发育为完全变态发育，其过程为：受精卵→幼虫→蛹→蚕蛾。在此发育过程中，脑激素、保幼激素、蜕皮激素共同起调控作用。
二、动物激素在生产中的应用
_________在生物体内的合成量极少，科学家已研制并人工合成了许多_____________。例如：①___________提高鱼类受孕率；②人工合成昆虫外激素防治害虫；③阉割猪等动物提高产量；④人工合成昆虫内激素提高质量和产量。
思考感悟
2．棉铃虫能危害棉花，施用农药灭虫又污染环境，你有什么办法，既能抑制害虫数量的增多，又不会污染环境？
【提示】　利用性引诱剂迷向法防治害虫。　
动物激素
激素类似物
催情激素
核心要点突破
昆虫内激素和外激素的比较
1．内激素
名称 分泌部位 作用与特征
脑激素 脑神经分泌细胞 作用于咽侧体和前胸腺等，对昆虫的生长发育等生命活动起调节作用
蜕皮激素 前胸腺 控制幼虫期的蜕皮(前胸腺至成虫期退化消失)
保幼激素 咽侧体 使昆虫保持幼虫状态，抑制成虫性状的出现
2.外激素(信息激素)
名称 作用
性外激素 引诱同种异性个体前来交尾，如雄蛾靠触角来识别雌蛾分泌的性外激素
聚集外激素 营群体生活的昆虫个体间的信息联系
告警外激素 营群体生活的昆虫受到天敌侵袭时用来警告同类个体
追踪外激素 营群体生活的昆虫离巢外出后再顺利归巢
名称 分泌器官 传输途径 作用对象
内激素 由昆虫的内分泌器官或某些细胞分泌 通过体液运输 对昆虫自身的生长发育等生命活动起调节作用
外激素(信息激素) 由昆虫体表腺体分泌的一类挥发性化学物质 借空气(或水及其他媒介物)传播 影响和控制同种的其他个体，使它们发生反应
3.内激素和外激素的比较
【知识拓展】　关于昆虫的变态发育
(1)完全变态：有的昆虫的发育过程，要经过卵、幼虫、蛹和成虫四个时期。幼虫的形态结构和生活习性与成虫显著不同，这样的发育称为完全变态。如蝴蝶。
(2)不完全变态：有的昆虫的发育过程，要经过卵、若虫和成虫三个时期。如蝗虫。
(3)若虫：某些昆虫的幼虫(如蝗虫的幼虫——跳蝻)，其形态结构和生活习性与成虫相似，只是身体较小，生殖器官没有发育成熟。这样的幼虫叫做若虫。
例1
昆虫的变态是与保幼激素和蜕皮激素有关的，两者共同作用时，保持幼虫状态并蜕皮成下一龄幼虫；当保幼激素分泌量减少后就化蛹。家蚕发育到4龄末就吐丝结茧和化蛹，蛹再羽化为成虫。超龄期幼虫体大，所结的茧大，产丝也多。如图表示家蚕从4龄到羽化阶段①～⑤时期体内两种激素量的变化。昆虫学家已经找到一种具有激素A活性的人工合成物质C和能抑制激素A生物合成的物质D，并已经应用于农业生产。
据图分析回答：
(1)图中A是________，其分泌部位是________，B是________，其分泌部位是________。
(2)为了提高蚕丝产量需要让蚕结出更大的茧，应在图中①～⑤发育期的________________时期采用______________措施，目的是_________________________________。
(3)和家蚕同属鳞翅目昆虫的菜青虫，对杀虫药剂产生抗性，昆虫学家在其低龄幼虫阶段，喷洒________________，从而使幼虫不能正常蜕皮或马上化蛹，不能正常生活而死亡，成功防治了菜青虫。
(4)某菜农错过了最佳捕杀菜青虫的时期，致使菜青虫羽化，为防治羽化后的菜青虫产卵，该菜农可用______________使之无法正常交尾。
【思路点拨】　本题考查的是昆虫发育过程中激素的作用及防治害虫的方法，解答本题需注意以下几点：
【尝试解答】　(1)保幼激素　咽侧体　蜕皮激素　前胸腺
(2)③或④　保幼激素类似物处理　使幼虫不化蛹，继续长大
(3)人工合成物质D
(4)性引诱剂
【解析】　(1)从坐标曲线上可以看出，家蚕在幼虫阶段，激素A和激素B共同起作用，但激素A占主导地位，在羽化过程中，激素A逐渐减少至消失，而激素B逐渐增多，可以确定激素A为保幼激素，由咽侧体分泌，激素B为蜕皮激素，由前胸腺分泌。
(2)从图中可以看出，①～⑤时期中①～④属于幼虫阶段，要提高蚕丝产量需要在幼虫期进行保幼激素类似物处理，从图中看出，①阶段幼虫自身保幼激素开始上升，②阶段含量相对较高，③阶段含量下降，④阶段含量消失，故保幼激素类似物的施加应在③或④阶段进行。
(3)利用激素杀灭害虫有很大的优越性，如何杀灭菜青虫，首先应明确菜青虫处于幼虫阶段，然后要注意利用题干提供的人工合成物质D来杀灭。
(4)在田间释放人工合成的性引诱剂，可干扰雌、雄虫之间原有的信息联系，从而干扰它们之间的正常交配。
【归纳提升】　昆虫内激素的协调作用
昆虫从受精卵到成虫的几个发育阶段都是受脑激素、蜕皮激素和保幼激素的协调作用控制的。其中脑激素在个体发育中相当于起总体的调控管理作用。关系如下：
跟踪训练　(2011年陕西汉中高二检测)在最后一龄幼虫快化蛹时，把幼虫的头结扎起来，幼虫能变成无头蛹，这种无头蛹能生活几个月或一年左右，直到死亡也不变为成虫，其原因是(　　)
A．脑激素缺少　　　　　　　　
B．保幼激素增加
C．蜕皮激素缺少
D．甲状腺激素不足
解析：选C。昆虫体内无甲状腺激素，排除D选项；正常情况下，脑神经分泌细胞分泌脑激素，脑激素被输送到前胸腺和咽侧体，使前胸腺产生和释放蜕皮激素，在蜕皮激素的作用下昆虫蜕皮，进一步发育。由于幼虫的头被结扎起来，前胸腺不能得到脑激素而停止活动，不能分泌蜕皮激素，从而使昆虫的变态发育受阻。
研究激素调节的五种方法
通过研究内分泌腺的功能，可以分析腺体所分泌的相应激素的功能。具体方法有以下几种：
1．临床观察法
在临床上观察内分泌功能过盛和不足的患者，通过症状推测相应激素的功能。
2．切除内分泌腺
在实验动物身上，观察某种内分泌腺被切除后的生理变化，从而推断该腺体所分泌的激素的功能。
3．移植内分泌腺或注射腺体的提取物
向切除某种内分泌腺的动物体内，注射该腺体的提取物或移植该腺体组织，以观察治疗效果，看其丧失的功能是否恢复。也可以注射提取物或移植腺体于正常动物，观察动物的变化。
4．激素的提纯和人工合成
从内分泌腺提取物中提纯激素，并进行化学分析，研究其化学结构，再进行人工合成。这种方法对于阐明激素的化学本质和作用机制是极为重要的。
5．同位素示踪法
用放射性同位素标记所要研究的激素，然后用放射性探测仪器等就可以追踪激素在体内的动态，从而可以研究与该激素有关的内分泌腺活动的规律、激素在体内的代谢情况等。应用放射性同位素131I研究甲状腺的功能就是一个典型的例子。
去除鼠的甲状腺，10 d后进行测试，与未去除甲状腺的鼠相比较，其物质代谢低下，而且在血液中无法检测出甲状腺激素。摘除术后第5 d开始连续注射用溶剂溶解的甲状腺激素5 d,10 d后鼠的物质代谢低下症状消失。由此推断甲状腺激素使物质代谢率提高。为证明以上推论，还需若干对照实验进行比较观察，最有必要的是下列哪项实验(　　)
例2
A．不去除甲状腺，不注射甲状腺激素的对照组
B．注射甲状腺激素，去除甲状腺后第5天移植甲状腺
C．摘除术后第5天开始，只注射前述实验用的溶剂
D．从术后就开始注射与上述实验不同的溶剂溶解的甲状腺激素
【尝试解答】　C
【解析】　对照实验的目的是消除干扰变量(或控制变量)对实验的影响。本实验的目的是证明甲状腺激素能使物质代谢率提高，设置的实验变量为甲状腺激素。由于甲状腺激素必须用某种溶剂溶解才能注射，所以这种溶剂就成了干扰变量。得出初步实验结果后，排除干扰变量的影响是最重要的对照实验，所以正确答案应选择C项。A项也是对照，但只是空白对照，不能消除本实验的干扰变量的影响；B项不是本实验的对照实验；D项是把溶剂作为实验变量进行研究，与排除干扰变量无关，因此，没有起到对照作用。
跟踪训练　关于青蛙体色的变化，有以下实验：
(1)将普通暗色的青蛙放到明亮处，蛙肤色变亮，再放到暗处，蛙肤色变暗。
(2)在明亮处，此蛙体色随着对其注射一种垂体分泌的激素而逐渐变暗，但不久后又可慢慢恢复亮色。
(3)将此蛙眼睛蒙住，放在明处或暗处，蛙体色仍保持原有的暗色。
(4)切去垂体，把此蛙放在明处或暗处，蛙体色都保持亮色。
根据上述实验结果回答：
实验(1)和(2)表明蛙体色变化受________调节；实验(2)和(4)表明蛙体色变化还受________调节。
解析：实验(1)和(2)是一组对照实验，实验现象说明体色随环境变化而变化，首先青蛙必须能感受环境的变化，因此青蛙体色变化受神经调节。青蛙的垂体能分泌促黑激素，它能刺激黑色素细胞中色素微粒的弥散分布，从而加深皮肤色泽。实验(2)的现象表明，在明亮处，注入一种垂体分泌的激索，蛙体色变暗，说明青蛙体色变化还受激素调节。
答案：神经　激素
实验探究创新
验证前胸腺所分泌激素的作用
昆虫的前胸腺能分泌蜕皮激素控制昆虫幼虫期的蜕皮。请设计实验证明前胸腺能产生某种物质调控昆虫幼虫蜕皮。
(1)材料用具：家蚕幼虫若干、家蚕前胸腺提取物、必要的解剖器材等。
(2)实验步骤：
①取______________的家蚕幼虫若干，等分成A、B、C三组。
②B组(实验组)家蚕用一定的解剖器材切除________，A组（对照组 ）______________，C组家蚕同B组处理。
③将三组家蚕幼虫放在相同的适宜环境下饲养一段时间，并观察家蚕幼虫的________情况，将C组家蚕用________________处理，一段时间后观察蜕皮情况。
(3)预测结果：A组家蚕幼虫经过一段时间的培养，________，B组家蚕幼虫经过一段时间的培养，________________，C组家蚕经一段时间培养后，不能正常蜕皮，但经________________处理后，蜕皮情况正常。
(4)实验结论：___________________________。
【解析】　本题考查对实验的补充完善能力，实验中，应用切除腺体的方法研究激素的生理作用。注意设计实验的等量原则和单一变量原则以及分析实验结果得出相应的实验结论。实验分成三组，确定A组为对照组，培养一段时间后，可以正常蜕皮。B组与C组为对比实验，在第②步时，B、C两组进行相同处理即均用解剖器材切除前胸腺，相同条件下培养一段时间后，结果相同，即均不能正常蜕皮。但C组用前胸腺提取物处理培养一段时间后，能正常蜕皮，说明前胸腺能产生某种物质调控昆虫幼虫蜕皮。
【答案】　(2)①虫龄相同，生理状况大致相同
②前胸腺　不进行任何处理
③蜕皮　家蚕前胸腺提取物
(3)能正常蜕皮　不能正常蜕皮　家蚕前胸腺提取物
(4)前胸腺能产生某种物质调控昆虫幼虫蜕皮
【实验链接】　补充完善型实验
此类考题一般给出实验设计所需的材料及条件，要求考生完成实验操作的部分步骤，并预期结果，分析原因，是高考命题的主要实验题型，能够很好地考查考生对知识的理解能力、实验设计能力和语言表达能力。
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第四节　植物生命活动的调节
学习目标：1.了解生长素发现过程
2．了解生长素的作用及其特点
3．了解植物生长素类似物的应用
能力目标：1.学会分析生长素发现的经典实验，掌握实验设计的一般思路和方法
2．初步掌握对生长素作用特点的实验验证
3．掌握生长素及类似物在实践上的应用方法
情感目标：1.了解科学的探究方法及探索精神
2．培养学生热爱科学的态度
课标领航
情景导引
朵朵葵花向太阳、许多植物是宝塔形树姿、植物的根都是向地生长而茎是背地生长。……等等。植物界为什么如此神奇呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第四节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、植物生长素的发现
1．植物生长物质：植物体内合成的___________和人工合成的具有植物激素活性的植物生长调节剂。
2．植物激素
(1)概念：在植物体内一定部位合成，并从___________运输到____________，对植物生长发育具有显著生理作用的微量的化学物质。
(2)最早发现的植物激素是___________。
3.生长素的发现过程
植物激素
产生部位
作用部位
生长素
弯向光
源生长
直立
伸长
不生长
不弯曲
尖端
吲哚乙酸
思考感悟
1．结合生长素的有关知识，试分析“朵朵葵花向太阳”的原因。
【提示】　单侧光影响了生长素的分布，使背光一侧的生长素多于向光一侧，从而使背光一侧的细胞伸长快于向光一侧，(共68张PPT)
第一节　身边的生物科学
学习目标：1.了解生物多样性丧失的原因
2．说出科学合理地保护动物的措施
能力目标：通过资料分析，初步学会得出正确的结论的方法
情感目标：通过本节学习，增强学生保护动物、服务人类的社会责任感，促使学生形成正确的世界观和价值观
课标领航
情景导引
20世纪有以下10种珍稀动物在我国灭绝：新疆虎、白头鹳、普氏野马、高鼻羚羊、冠麻鸭、台湾云豹、豚鹿、直隶弥猴、小齿灵猫、镰翅鸡。生物多样性丧失的原因是什么？人们应如何保护生物多样性？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生物多样性丧失(物种绝灭的原因)
1．内因：___________或_____________的丧失往往是物种绝灭的内在原因。
2．外因：
(1)直接原因之一：_______________。
(2)重要原因
①___________________；②外来物种的入侵；③___________；④自然灾害。
物种特化
功能基因
乱捕滥猎
栖息地的破坏和丧失
环境污染
思考感悟
1．我国某些物种濒危或绝灭的重要原因是什么？
【提示】　生存环境的改变或破坏。
二、科学合理地保护动物
1．科学合理地______和______动物，实现人与动物的和谐共处。
2．营造全社会保护动物的氛围。
3．依靠生物科学与技术来保护动物
(1)建立_____________________。
保护
利用
野生动物保护区
(2)采用____________技术。
(3)实施_____________。
(4)科学______。
4．积极开展濒危动物的____________学研究。
5．寻求广泛的国际合作，引进资金、技术和先进经验等。
思考感悟
2．麻雀经常偷吃庄稼，因此，人们可以大量捕杀麻雀从而保护庄稼。这种做法正确吗？如果不正确应该怎么做？
【提示】　不正确。我们要科学地认识动物，合理地保护动物以维持生态平衡。　
人工繁殖
再引进工程
引种
生物资源
核心要点突破
生物多样性丧失
1．生物多样性
生物多样性包括地球上所有的植物、动物、微生物和它们所拥有的基因以及由这些生物和环境所构成的生态系统。
2．物种绝灭的原因
(1)物种特化或功能基因的丧失(是物种绝灭的内在原因)。
(2)乱捕滥猎(是物种濒危和绝灭的直接原因之一)。
(3)栖息地的破坏和丧失(是导致物种濒危和绝灭的重要原因)。
(4)外来物种入侵。
(5)环境污染。
(6)自然灾害。
总之，物种绝灭的原因既有自然因素，又有人为因素。人为因素是物种绝灭的主要原因。
3．生物多样性与人类的关系
生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。经济的可持续发展必须以良好的生态环境和生物多样性为基础。
生物多样性给我们提供了食品、医药、衣服和住房等，它不仅是农、林、牧、副、渔业的主要对象，还是重要的工业原料。除此之外，生物多样性在保持水土、涵养水源、调节气候、维持生态系统的稳定性等方面也具有重要的作用。
【名师点睛】　物种绝灭的内因及特点
(1)物种特化
①含义：一个物种在长期的进化过程中，适应了某种特定的栖息环境而产生了特别的习性，使其难以再适应变化的环境或其他环境。
②特点：特化是对环境的超强适应，但这种适应可能是致命的。
(2)功能基因丧失
①含义：一些野生动物在长期进化过程中，由于种种原因使遗传力和生活力下降，从而使种群数量减少而趋于濒危。
②特点：功能基因丧失是无法弥补的，只能在人工条件下尽量繁殖较多濒危动物，但长期人工饲养和近亲繁殖，又会使某些功能基因丧失而加快其绝灭过程。
例1
(2011年河南信阳高二检测)据统计，素有“东方宝石”之称的朱鹮在全球仅存300只左右，且其野生数量极少，为防止其绝灭，在我国陕西洋县建成了朱鹮野化实验基地以保护这种珍禽。造成朱鹮绝灭的内在原因是(　　)
A．物种特化　　　　　　
B．乱捕滥猎
C．功能基因丧失
D．栖息地被破坏
【尝试解答】　C
【解析】　物种绝灭的内在原因有物种特化或功能基因的丧失，朱鹮由于长期人工饲养和近亲繁殖，导致某些野外生存的功能基因丧失。乱捕滥猎是物种濒危和绝灭的直接原因之一，栖息地的破坏和丧失是重要原因。
【互动探究】　汶川大地震对大熊猫的生存造成的影响属于上述选项中的哪一项？大熊猫绝灭的内在原因属于上述选项中的哪一项？
【提示】　D　A
跟踪训练　分析以下几个事实材料，回答物种多样性受到威胁的原因。
事实一　我国某海岛的天然林覆盖率在1956年为25.7%,1964年为18.7%,1981年仅为8.53%，并且因遮蔽地面程度大大降低，从而导致了坡垒等珍稀树种濒临绝灭，有的珍贵药用植物已经绝迹。
事实二　我国西北某县野生甘草的面积在1967年为4万多公顷，30年后已有一半被挖尽。我国的野马已经绝迹，野骆驼等野生动物也濒临绝灭。
事实三　一种原产日本的林业害虫，于20世纪80年代侵入我国华东沿海地区，并且由于缺少天敌而迅速蔓延开来。据1990年统计，这种害虫使该地区13万多公顷的马尾松林受到危害。
(1)事实一说明：野生生物濒危或绝灭的原因是______________________。
(2)事实二说明：造成这些野生生物资源明显减少或绝迹的原因是生态环境被________和________的开发利用。
(3)事实三说明：由于________入侵或引种到________的地区，使得这些地区原有物种受到威胁。
解析：物种多样性丧失的原因是多方面的，此题是通过所给材料分析其具体的原因。事实一反映的是生物栖息地的丧失；事实二说明的是生态环境破坏，人类的行为对生物的影响；事实三说明的是外来物种及不恰当的引入所造成的危害。
答案：(1)栖息地的改变和破坏
(2)破坏　乱捕滥猎、滥采乱伐的掠夺式
(3)外来物种　缺少天敌
外来物种和生物入侵
1．外来物种入侵的理解
(1)概念
外来物种入侵就是某种物种从它的原产地，通过非自然途径迁移到新的生态环境的过程。
(2)实例
这些被称为生物入侵者的物种或外来种，其中一部分是有益的，如玉米、马铃薯等，已被世界公认；另一部分是有害的，如水葫芦、大米草、紫茎泽兰等。
(3)危害
这些侵入种对原有生态系统产生的影响有：破坏原有生态系统的稳定性或生态平衡；使原有生态系统的生物多样性受到威胁。
2．外来物种入侵引发生态危机的原因
(1)占据一定的生态位。
(2)侵入种具有顽强的生命力，传播能力强，一旦传入，能迅速传播蔓延开来，在短期内呈现种群数量的“J”型增长，如松材线虫等。
(3)迁入地环境条件适宜。
(4)侵入种对环境适应性强。
(5)缺少天敌的控制。
3．防止外来物种入侵的措施
(1)防止生物入侵，最方便、简捷的方法是采取优先选择的措施。尚未经过科学研究的物种，决不轻易让其进入，如要引入也应有预防措施，要充分考虑其实际和潜在的不利影响，特别是引入到一些孤立的栖息地和生态环境，例如岛屿、湖泊等。
(2)要从生物多样性安全的角度加强边界检疫和控制，依法拦截和阻止已知的或可能对本地生物多样性有不利影响的外来物种的引入。如我国举办的昆明世界园艺博览会，为了严防危险性有害生物随参展传入，检疫人员运用了先进的分子生物学技术手段来阻止外来生物入侵。
(3)万一出现无意的引入，应立即采取迅速有效的行动来根除和控制。要清除外来物种，最好能及时发现，在其入侵的早期阶段迅速根除的方法有机械防治、生物防治、化学防治或综合防治等。如果一些物种一时还不宜采用根除方法，则应采用控制的方法，以抑制入侵物种种群的发展，减轻其所引起的危害。
【名师点睛】　各种野生动物都是大自然的一部分，在其当地生态系统乃至整个生物圈中都占有一定的地位(生态位)，在千百万年的进化过程中，它们与自然界的无机环境和其他生物之间，经过长期“磨合”，建立了较为稳定的相互依赖、相互制约的关系，共同维持着当地生态环境的相对稳定状态。对某种我们认为有害的动物赶尽杀绝，可能会影响到生态环境的稳定，从而影响生物多样性。天敌的引入，如果不经过严密的实验，有可能会造成新的外来物种入侵。
我国海关对入境的进口货物都进行严格检疫，严禁境外有害生物(包括虫卵和微生物)流入境内，若有害生物一旦流入境内适宜的环境中，结果是(　　)
①有害生物的种群数量在一段较长时间内呈“J”型增长②其天敌数量较多　③境内生物多样性受到威胁　④很快被淘汰
A．①② B．③④
C．①③ D．②④
例2
【尝试解答】　C
【解析】　本题考查生物多样性面临威胁的原因。外来物种入侵到适宜环境中，一般缺少天敌，得到较好的生存条件，不仅不被淘汰，种群数量反而在相当长一段时间内快速增长。而外来物种的大量繁殖，将会对入侵地区的生物多样性造成严重威胁，可见结果是①③。
跟踪训练　水葫芦这一外来物种在我国太湖流域疯长，且每年以极快的速度向北蔓延。下列有关说法错误的是(　　)
A．水葫芦到北方水域会因不适应环境而很快被淘汰
B．水葫芦疯长会使我国生物多样性受到威胁
C．水葫芦在一段时间内种群数量会大量增长
D．水葫芦在我国缺少天敌
解析：选A。水葫芦是外来物种，适应我国水域环境，不会很快被淘汰。
实验探究创新
如何进行较完整的实验设计
洗洁精是家庭中普遍使用的洗涤剂，它随着生活污水进入自然水域后会造成水域污染，对草履虫、变形虫等水生生物的生存产生不利的影响。某研究性学习小组的同学在老师的带领下以此为课题展开探究活动。请完成实验设计和分析。
探究课题：观察不同浓度的洗洁精对草履虫生存的影响。
器材：洗洁精、草履虫、清洁的河水、培养皿、解剖镜、计数器等。
实验步骤：
第一步：取7个培养皿，编号1～7号。
第二步：用清洁的河水分别配制稀释倍数为5倍、10倍、15倍、20倍、25倍、30倍的洗洁精溶液。
第三步：_____________________________________。
第四步：_____________________________________。
以下是该实验小组所得到的实验结果：
培养皿编号 1 2 3 4 5 6 7
洗洁精稀释倍数 5 10 15 20 25 30 清洁的河水
草履虫存活数 1 3 7 11 13 18 25
(1)根据以上实验结果可得到的实验结论为：
________________________________________。
(2)对于水域污染，请写出2条防治措施：
①____________________________________。
②_____________________________________。
【解析】　本题主要考查梯度实验的分析与设计。本实验的目的是利用不同浓度的洗洁精溶液来测定草履虫的存活数量，从而证明洗洁精和水体污染是否存在关系。梯度实验解答时需注意浓度不同，结果就会存在差异。在本题中，第二步配制完实验后，在遵循等量原则和空白对照原则的前提下，往培养皿中加入不同浓度的洗洁精，再用此培养皿培养相同生理状况的草履虫，培养一段时间后观察，记录结果。根据表格数据得出实验结论：洗洁精浓度越大，草履虫存活数量越少。防治水域污染的措施有很多，其中主要的有以下几种方法：尽量减少含磷洗衣粉及洗涤剂的使用量，建造更多的污水处理工厂等。
【答案】　第三步：将等量的上述洗洁精溶液分别加入到1～6号培养皿中，7号培养皿中加入等量清洁的河水
第四步：在上述培养皿中各加入25只生活状况良好的草履虫，在相同条件下，培养一段时间后观察、记录
(1)洗洁精浓度越大，对草履虫生存的危害越大
(2)①控制污染(如减少洗洁精的用量)
②用物理方法或化学方法或生物方法对废水进行净化处理(答案合理即可)
【实验链接】　一个较完整的实验设计方案所包含的内容
(1)实验课题，即研究的内容。
(2)实验原理，即理论依据。
(3)假设，即对可见现象提出一种可检测的解释，但未经证实的论题。假设一般分为两个步骤：第一步提出假设，即依据发现的事实材料和已知的科学原理，通过思维，提出初步假设。第二步作出推断，即依据提出的假设，推理得出假定性结论。
(4)实验步骤的设计。
(5)观察和数据的收集，即定时、定期观察实验过程发生的现象或采集数据并如实记录。
(6)分析与结论，即对实验中收集到的现象、结果、数据进行整理归纳，有的可以处理成图表等形式。最后通过分析，得出结论。若结果符合预期设想，则假设成立，得出肯定结论；若结果不符合预期设想，则得出否定结论。
知能过关演练
第二节　生物科学的学习过程
学习目标：1.列举说出一个科学研究的事例
2．了解病毒研究的历程
能力目标：1.概述科学家探究的基本过程
2．学会根据实例总结科学家探究的基本过程
情感目标：1.通过本节学习，激发学生学习生物科学的兴趣和探究愿望
课标领航
2．通过学习科学家进行科学探究的事实，使学生体验到科学探究工作的复杂性、艰巨性和严谨性，领悟出科学探究的基本过程，进而充分发展学生的观察力、思维力、想像力和创造力等，培养学生的创新精神和科学探究能力，发展学生的个性，提高学生分析问题、解决问题的能力
情景导引
席卷全球的可怕的瘟疫——甲流感的病原体H1N1是一种病毒，其危害程度比上一世纪初的大流感爆发要小的多。病毒是如何被人类发现和征服的？科学探究的过程又是怎样的？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第二节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、科学家不断研究：征服致病病毒路漫漫
1．伊凡诺夫斯基的烟草实验
伊凡诺夫斯基在发现病毒的过程中提出的问题是“世界上是不是存在一类比_________________”；作出的假设是“该病也可能是由_______引起的”；设计实验的变量是“对患病烟草叶片______是否过滤”；设计对照实验的关键是____________，即分别用过滤后的滤液和未过滤的叶片浆液去侵染健康的烟草植株，同时注意除变量外的其余因子都应始终____________。
细菌还小的生物
细菌
浆液
控制变量
保持不变
2．伊凡诺夫斯基的创新之处
伊凡诺夫斯基在多次采用常规的显微镜观察未发现病原菌的情况下，采用了一种非常精密的过滤器(滤孔比细菌还要小)过滤患病烟草叶片浆液，目的是除去患病烟草叶片浆液中的_________。
思考感悟
以RNA为遗传物质的病毒，如艾滋病病毒，很难研制出疫苗来进行预防的原因是什么？
【提示】　RNA是单链结构，不稳定易发生基因突变。
病原菌
二、科学探究的基本过程
收集证据
作出假设
观察
验证假设
实施实验
按照设计的实验步骤
是否支持假设
表格
曲线图
重复实验
核心要点突破
病毒的发现
1．伊凡诺夫斯基发现烟草花叶病毒
伊凡诺夫斯基的发现：能引起烟草花叶病的病原体是一种滤过性病毒，简称病毒。
其发现过程如下：
2．伊凡诺夫斯基在“烟草的怪病”研究中是如何提出问题、作出假设、设计实验变量和对照实验的
第一轮探索：1892年，俄国发生烟草花叶病，提出问题(病因是什么？)→作出假设(猜想病原体一定是某种细菌)→设计实验(把患病烟草叶片磨碎，放在显微镜下观察，寻找细菌)→实施实验(显微镜下观察)→分析证据(没有找到细菌，没有获取到证据)。
第二轮探索：实验创新→换一种实验方法获取证据(用一种非常精密的过滤器过滤患病烟草叶片的浆液，然后再去侵染烟草)→实施实验(烟草仍患病)。
第三轮探索：提出新问题(世界上是不是存在一类比细菌还小的生物呢？)→通过探索发现了比细菌还小的、能引起烟草花叶病的病原体(滤过性病毒)。
例1
(2011年新疆昌吉高二检测)伊凡诺夫斯基发现病毒的过程是从研究烟草花叶病的过程中发现的，其实验步骤有如下各步组成，顺序正确的是(　　)
①假设病原体是某种细菌
②假设病原体是由某种细菌释放的毒素引起的
③假设病原体是比细菌还要小的生物，可以通过过滤性的细孔
④把患病叶片磨碎，显微观察，始终没有观察到病原菌
⑤一代一代接种，毒素致病作用应该越来越小，但实验结果不支持
⑥实验证明存在能通过过滤性细孔，比细菌还小，能引起烟草花叶病的病原体，并把这种致病因子叫做滤过性病毒
A．①②③④⑤⑥　　　　　　
B．①④②⑤③⑥
C．①③⑤②④⑥
D．①⑤②⑥③④
【尝试解答】　B
【解析】　①、②、 ③是三个假设，其中伊凡诺夫斯基在考察患病烟草地后，首先作出的假设是①，接着④进行观察，没有发现病原菌，说明①假设是错误的，重新作假设②，做实验并没有得到验证(即⑤)，再作③假设，从而得出结论⑥。
跟踪训练　为证明烟草花叶病是由病毒引起而非细菌引起的，伊凡诺夫斯基采取了什么重要举措
(　　)
A．使用显微镜观察
B．磨碎叶片，提取浆液
C．使用精密的过滤器
D．设计了对照实验
解析：选C。烟草花叶病是由病毒引起而非细菌引起的，伊凡诺夫斯基使用精密的过滤器过滤患病烟草叶片浆液，能够滤过比细菌小的物质。
科学研究的基本过程
1．提出问题
科学研究是从提出一个科学探究的问题开始的。科学探究的问题是指能够通过收集证据而回答的问题。
2．作出假设
假设是对实验结果的预测，是对问题作出的尝试性解释；假设必须以已有的知识、既往的经验或证据为依据；假设的真实性能够被检验；假设通常采用“如果……那么……”的句式陈述。
3．设计实验
(1)设计实验的目的是验证假设。
(2)实验设计的重要内容是控制变量。变量是指实验中可以变化的因子，其中人为改变的因子称为调节变量，随着调节变量变化而变化的因子称为应变量。应变量是为了得到实验数据而需要观察或测量的指标。
设置对照实验，即除单因子变量外，其他因素保持不变的实验组合。
(3)必要时，设置平行重复的实验。
(4)确定实验步骤要完整、有序、可操作。
(5)实验准备是实验的起始步骤；控制变量的方法步骤是主要方面；观察和记录实验数据是终结。
4．实施实验
实施实验是科学研究的重要阶段之一。按照设计的实验步骤进行实验，并细致而客观地收集实验中观察到的各种现象和测量到的数据。有时需要重复实验以确保数据的准确性和可靠性。
5．分析证据
搜集足够的实验数据是科学研究的关键环节之一。
(1)数据是实验观察和测量结果的统称。
(2)测量必须依照国际标准计量单位。
(3)描述和绘图是搜集数据的主要方法。
(4)数据记录在事先准备的表格中。
6．得出结论
(1)结论就是对实验研究所得的总结。
(2)进行交流评价，就是与他人交换看法、分享信息的过程。
罗伯特·科赫(Robert Koch,1843～1910)是一名内科医生，我们今天的许多培养、染色、灭菌和处理细菌的技术都是他设计的。他第一次应用动物胶作为固体培养基，从而使分离和培养纯种细菌成为可能。1881年，他第一个发现了人类结核杆菌。科赫采用一定的步骤来鉴定细菌，这个程序是用来证明一种疾病是由特定的细菌引起的，叫科赫原理。其步骤包括：①注入细菌以产生同原来一样的疾病；②从许多病例中分离到同样的细菌；③从感染的动物体得到同原来一样的细菌；④将这种细菌进行纯培养。以上步骤正确的顺序是(　　)
例2
A．①→④→②→③
B．①→②→③→④
C．②→④→①→③
D．②→①→④→③
【尝试解答】　C
【解析】　这是一道实验设计题，考查能否用科学的实验思想方法对生物学事实进行简单的验证和分析的能力。实验中得到目的细菌后需要进一步验证，要培养该细菌，注入实验动物中看能否产生同样的疾病，获得同样的细菌。
跟踪训练　(2011年陕西渭南高二检测)下面是最早发现抗生素——青霉素的弗莱明先生所进行的探索过程。
观察及对问题的认识：培养细菌的培养基中偶然生出青霉菌，在其周围的细菌没有生长。为什么出现这种现象？
假设：_______________________________________。
进行实验：把青霉菌放在培养液中培养后，观察这些培养液对细菌生长的影响。
结果：培养液阻止了细菌的生长和繁殖。
结论：青霉菌可产生一种阻止细菌繁殖的物质。弗莱明在持续的研究中分离出了这种物质，分析出它的特征并将之命名为青霉素。
据上述探索过程，请回答下列问题：
(1)作为这一实验的假设，下列最为恰当的是
(　　)
A．青霉菌能产生有利于人类的物质
B．青霉菌污染了细菌生长的培养基
C．青霉菌可能产生了有利于细菌繁殖的物质
D．青霉菌可能产生了不利于细菌繁殖的物质
(2)为了证明青霉素确实由青霉菌产生而不是培养液和培养基产生的，则应进一步设计________实验，其实验方法是： ___________________。若实验结果为：________________________，则能充分证明青霉菌确实能产生可阻止细菌繁殖的物质。
解析：探究的第一步观察现象提出具有研究性的问题是进行科学。对于所作的假设正确性的检验，需通过实验来完成，通过安排对照实验加强实验的可靠性。
答案：(1)D　(2)对照　把没有放青霉菌的培养液加入培养基中，观察对细菌的影响　细菌正常生长
实验探究创新
实验设计中变量的控制
为了研究阳光对大豆发芽的影响，张华同学设计了一个实验。在①和②两个花盆中种了大豆，并对阳光、温度、水加以控制(见下表)。王明同学看了设计后提出了下列意见，其中正确的是
(　　)
花盆 阳光 温度 水
① 向阳处 20 ℃ 充足
② 暗室 20 ℃ 不充足
A. 两个花盆都应放在向阳处
B．两个花盆的温度都应维持在0 ℃
C．两个花盆都应保持充足的水分
D．两个花盆都应放在暗室中
【解析】　选C。在实验设计中，实验组和对照组的处理，应按照“单一变量原则”，只能有一项条件不同于其他条件。研究阳光对大豆发芽的影响，阳光是变量，应控制两个花盆都保证充足的水分，并且温度保持适宜、一致。
【实验链接】　实验的单一变量原则
在实验设计中，通常要把研究探讨的条件作为单一变量，其他条件应完全一样。如所用生物材料的数量、质量、长度、体积、来源和生理状况等要尽量相同，所用实验器具要相同，试剂的成分、浓度、体积(等量的问题)要相同。处理方法要相同。
【名师点睛】　关于处理方法，有时尽管某种处理对对照实验来说似乎是无意义的，但依然还是要做同样的处理。
知能过关演练
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第四章 生态系统的稳态
第一节　生态系统和生物圈
课标领航
学习目标：1.理解生态因子的概念及其对生物的影响
2．理解生态系统的概念
3．理解食物链与食物网的概念
4．理解生物圈的概念
5．生态系统的类型和生物圈的范围
能力目标：1.学会用谢尔福德的耐受定律说明生态问题
2．能利用具体的食物链和食物网分析生物成分的营养级
3．能用生态系统的组成成分及其营养结构和知识解决实际问题
情感目标：1.培养学生的科学精神和科学态度
2．了解当地生态系统、积极投身于保护当地环境的活动，提高环境保护的意识
情景导引
“螳螂捕蝉，黄雀在后”这个成语隐含了,生物之间的食物联系。生物和生物之,间、生物和生存环境之间是如何相互作,用以及相互依存的呢？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
第一节
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态因子
1．概念：环境中对生物生长、发育、生殖、行为和______等有直接或间接影响的因子。
2．类型
(1)非生物因子：_____________等。
(2)生物因子：包括生物之间的各种相互关系，如捕食、竞争等。
3．谢尔福德耐受定律
生态因子在低于或______生物体的耐受极限时均可成为限制因子，但在生态因子的耐受范围内，每种生物都具有一个______区。
分布
光、温度、水
超过
最适
二、生态系统
1．概念：在一定的空间内，生物成分和非生物成分通过物质循环、_________和_________，彼此相互作用、相互依存而构成的一个__________单位。
2．组成成分
(1)非生物成分：________________________等。
能量流动
信息传递
生态学功能
无机盐、空气、阳光、水
(2)生物成分
定位 范围
生产者 最基本、最关键的生物成分 主要指各种_____植物
消费者 直接或间接以_______为食 主要指以其他生物为食的各种动物
分解者 将动植物遗体、粪便等分解为_______ 主要是______________，还包括蚯蚓等生物
绿色
生产者
无机物
腐生细菌和真菌
思考感悟
1．细菌在生态系统中是否一定是分解者？请举例说明。
【提示】　不一定，如硝化细菌是生产者。
3．营养结构
(1)食物链：
生态系统中的生物由于________而形成的结构。
(2)食物网
①概念：生态系统中的许多_______相互交错形成的更为复杂的网状食物关系。
②作用：增强生态系统结构和______的稳定。
营养关系
食物链
功能
(3)营养级
①概念：处于食物链某一环节上的__________的总和。
②分类
a．第一营养级：_________。
b．第二营养级：___________，即植食性动物。
c．第三营养级：二级消费者，即以植食性动物为食的动物。

各种生物
生产者
一级消费者
思考感悟
2．食物网中营养级与消费者级别一致吗？试分析原因。
【提示】　不一致。生产者永远是第一营养级，不占有消费者级别，而初级消费者是第二营养级。
海洋生态系统
森林生态系统
2．生物圈
(1)概念：地球上的全部生物和一切适合于生物栖息的场所。
(2)范围：包括岩石圈上层、水圈和__________。水圈中生活着多种多样的水生生物，而陆生生物主要生活在大气圈的下层与岩石圈的上层。
(3)作用：人类的生存和发展离不开整个生物圈的繁荣；生物圈稳态的维持是实现人类社会可持续发展的基础。
大气圈下层
核心要点突破
生态系统的理解
(3)具有一定“空间”范围：一个池塘、一片草地、一块农田、一片森林、一条河流甚至一个自制的生态瓶等均可独立成为一个生态系统。
(4)具有整体性
2．九大生命系统间的逻辑关系
下列组合中，依次属于种群、群落和生态系统的一组是(　　)
①生活在人大肠内的细菌
②某一池塘中的全部鱼类
③肺炎患者肺部的肺炎球菌
④一根枯木及枯木上的所有生物
A．①②④　　　　　　B．②③④
C．③②① D．③①④
【尝试解答】　 D
【解析】　大肠内的细菌应属于群落。池塘内的鱼既不是一个物种也不是全部的生物。一根枯木及枯木上的所有生物应是生态系统。
例1
跟踪训练　以下可以称作生态系统的是(　　)
A．一个湖泊中的浮游生物和所有的分解者
B．一个烧杯中取自池塘的水、泥土和浮游生物
C．一个池塘中的所有水蚤和分解者
D．一个鱼缸中的所有金鱼和水草
解析：选B。生态系统指生物群落及无机环境相互作用的自然系统，它包括生物群落和无机环境两部分内容。题中A、C、D三个选项只包括群落中的一部分生物，因此，它们均不是生态系统。
1．生态系统中各组成成分的作用
(1)非生物成分——生物群落赖以生存和发展的基础
非生物成分为生物提供物质和能量，其中光能是绝大多数生物生命活动的最终能量来源。
(2)生产者——生态系统的主要成分
通过光合作用或化能合成作用将无机物转变成有机物，将光能或无机物中的能量转变成化学能贮存在有机物中，从而为生物群落提供可利用的物质和能量。生产者是生态系统的基石，是生态系统的主要成分，是一切生物的物质和能量的源泉。
生态系统各成分的作用及关系
(3)消费者——生态系统最活跃的生物成分
直接或间接以生产者为食，有利于植物传粉或种子的传播，能够加快生态系统中的物质循环。
(4)分解者——物质循环中的关键成分
把有机物分解成各种无机物，是生态系统中的物质循环不可缺少的环节。
特别提醒
生产者除绿色植物外，还包括能进行化能合成作用的微生物。消费者除动物外，还包括营寄生生活的菟丝子、病毒等生物。分解者除腐生生活的细菌、真菌外，还包括少数的动物，如蜣螂、蚯蚓等。
2．生态系统各成分之间的关系
特别提醒
(1)在生态系统各组成成分中，只有生产者与非生物成分的关系是双向的，其余各成分间只能是单向关系。
(2)生产者和分解者是联系生物群落和无机环境的两大“桥梁”；生产者与各级消费者以捕食关系建立的食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道。
关于生态系统中生物成分的叙述中，正确的是(　　)
A．生产者中有真核生物，也有原核生物，但都是自养型
B．消费者是异养型真核生物
C．分解者只包括腐生细菌和真菌
D．生产者和分解者间为直接联系，消费者可有可无
【尝试解答】　 A
例2
【解析】　生产者大多数是光能自养型的真核生物——绿色植物，但也有化能自养型的原核生物——硝化细菌，所以A项是正确的。B选项，消费者都是异养型的，但并不都是真核生物，如根瘤菌，它以活的生物体豆科植物制造的有机物为食，属于消费者，但属于原核生物，细菌中有很多都属于寄生菌类，属于消费者。C选项，分解者除了有腐生细菌和真菌外，还有腐生动物，如蚯蚓、蜣螂等。D选项中生产者与分解者之间不一定是直接联系，有时生产者和分解者需要靠消费者间接联系。
【规律方法】　(1)并非所有的植物均为生产者，如菟丝子营寄生生活，属于消费者。
(2)并非所有动物均为消费者，如蚯蚓为分解者。
(3)并非所有细菌均为分解者，如硝化细菌为生产者。
(4)生态系统各成分的判断关键
①判断生产者的主要依据是是否为自养型生物，若为自养型生物，则为生产者。
②判断消费者时要特别注意异养型、非腐生等关键词，植物、微生物都有可能成为消费者。
③判断分解者的主要依据是能否把动植物的遗体、残枝败叶转变成无机物，即腐生生物，可能包括动物(如蚯蚓)。
跟踪训练　(2011年河南周口高二检测)下列关于各生物成分的作用，错误的是(　　)
A．生产者是生态系统的基石
B．消费者能够加快生态系统的物质循环
C．生产者和消费者的呼吸可以把有机物转化成无机物，所以可以没有分解者
D．从理论上讲，可以没有消费者，但自然界中的生态系统一般都有消费者
解析：选C。如果没有分解者，动植物的遗体以及动物的排遗物会堆积如山，生态系统会崩溃。
食物链是生物之间单方向的食物联系，食物网是生物之间多方向的食物联系，而营养级是食物链同一环节上所有生物的总和，所以有的生物会占有不同的营养级。
1．各种生物在食物链中的营养功能和营养级
食物链、食物网和营养级的区别与联系
生物 绿色植物 植食动物 小型食肉动物 大型食肉动物
营养功能 生产者 一级消费者 二级消费者 三级消费者
营养级 第一营养级 第二营养级 第三营养级 第四营养级
2.食物链的分析
(1)每条食物链(捕食食物链)的起点总是生产者，终点是不被其他动物所食的动物，即最高营养级，中间为多种动物，有任何间断都不是完整的食物链。
(2)在食物链中，当某种生物大量增加时，一般会导致以其作为天敌的上一营养级数量减少，以其作为食物的下一营养级数量增多。
(3)食物链中各营养级生物之间是相互制约的，使它们的数量处于一种动态变化中。这种制约可能来自于种间，也可能来自于种内。
3．食物网的分析
(1)同一种消费者在不同的食物链中，可以占有不同的营养级，如猫头鹰可能在不同的食物链中分别占有第三、第四、第五营养级。这就是说猫头鹰在该食物网中占有三个不同的营养级。
(2)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，如蜘蛛与青蛙，二者之间可以既是捕食关系，又是竞争关系。
(3)在食物网中，当某种生物因外来因素而大量增加时，一般除导致上一营养级减少，下一营养级增加外，还会导致与其有竞争关系的生物数量下降。
(4)在食物网中，当某种生物因某种原因而大量减少，对另一种生物的影响，沿不同的线路分析结果不同时，应以中间环节少的为分析依据。
(5)食物网的复杂程度主要取决于有食物联系的生物种类而并非取决于生物的数量。
特别提醒　
高中生物中的食物链，一般是指捕食食物链，它是由生产者和消费者之间通过捕食关系形成的。分解者只能分解动植物的遗体残骸，不能与动植物之间形成捕食关系，所以它不参与(捕食)食物链，不占营养级。
下图是一简单生态系统中的食物网，请回答下列问题：
例3
(1)此生态系统中共有_________条食物链。
(2)此生态系统中属于第三营养级的生物是_________，淡水虾与小鱼的关系是_________，大鱼与小鱼的关系是_________。
(3)此生态系统中的分解者是(　　)
A．海鸟 B．水绵
C．水藻 D．腐生细菌、真菌
(4)若所有的海鸟迁徙到别处，则大鱼数量________，水藻数量________，淡水虾数量________。
(5)若此生态系统中的水绵大量减少，则下列哪一项会随着发生？(　　)
A．水藻大量增多 B．小鱼的数量增多
C．海鸟的数量减少 D．甲壳类的数量增多
【尝试解答】　(1)3　(2)淡水虾、小鱼、海鸟　竞争
捕食　(3)D　(4)增多　减少　减少　(5)A
【解析】　该食物网中有3条食物链，处于第三营养级的生物有淡水虾、小鱼、海鸟；淡水虾与小鱼都以水蚤为食，两者是竞争关系；大鱼以小鱼为食，两者属于捕食关系。水绵、水藻属于生产者，海鸟、小鱼等是消费者，腐生细菌、真菌属于分解者。
所有的海鸟迁徙到别处后，大鱼、甲壳类动物失去了天敌，它们会大量繁殖，数量增加，水藻数量减少。大鱼数量增加，会捕食更多的小鱼、淡水虾，使小鱼、淡水虾数量减少，水蚤数量增多，水绵数量减少。该生态系统中若水绵大量减少，以水绵为起点的食物链的每一营养级生物都减少，海鸟捕食甲壳类增多，水藻数量增多。
【规律方法】　我们可以根据以下几点来书写食物链：
(1)根据动物的食性
如“螳螂捕蝉，黄雀在后”。根据动物的食性，这条食物链是：绿色植物→蝉→螳螂→黄雀。
(2)根据生物的个体数量关系
一般来说，营养级越低的生物，其数量越多，营养级越高的生物，其数量越少，即表现出“数量金字塔”。
(3)根据图、表信息来确定
①根据能量流动的特点：在食物链中，所含能量越多的生物，其营养级就越低；反之，则越高。
②根据生物富集的特点：生物体内所含重金属(盐)、难分解的有机物等物质浓度越高，营养级就越高，这体现了生物富集现象。同样要注意体内含量相差很近的是同一营养级。
跟踪训练　(2009年高考广东卷)下图为南极某海域的食物链。据图判断正确的是(　　)
A．此食物网共有6条食物链
B．硅藻既是生产者，又是分解者
C．磷虾在不同食物链上都属于同一营养级
D．严禁过度捕杀蓝鲸是由于其对该食物网影响最大
解析：选C。此食物网共有9条食物链，硅藻是植物，属于生产者，不是分解者，生产者遭到破坏对食物网的影响最大。而磷虾在每一条食物链中都是第二营养级，所以C项对。
实验探究创新
验证生态系统各成分的不可或缺性
在一个生态系统中，非生物成分、生产者、分解者占有非常重要的地位，为了证明其重要性和不可缺少性，请设计实验进行验证。
材料用具：等大的玻璃瓶四个、清水、河泥、生长状况和大小相同的金鱼若干条、生长状况和大小相同的金鱼藻若干。
实验步骤：①取玻璃瓶，分别编号为1、2、3、4。
②分别对4个玻璃瓶做以下处理：
③观察四个玻璃瓶中金鱼存活时间。
问题与讨论：
(1)1号和2号相比，哪一瓶存活时间长？__________，原因是_______________________________________
_____________________________________________。
(2)1号和4号对照，能否说明分解者是生态系统中的必备成分？若不能，应如何改进实验？
________________________________________。
(3)金鱼存活时间最长的是__________，原因是
________________________________________。
(4)__________号和__________号对照，能说明生产者是生态系统中的必备成分。
(5)本实验的结论是_________________________
_________________________________________。
【解析】　解答实验设计题时要注意对照原则和单因子变量原则。本题验证生态系统的成分——非生物成分、生产者、分解者在生态系统中的重要性和不可缺少性，需分为四组，其中一组所有条件都适宜作为对照，其余三组分别缺少生产者、分解者、非生物成分进行实验，观察各实验组金鱼存活时间的长短。
【答案】　(1)1号　2号瓶中金鱼藻因缺少光不能进行光合作用制造O2
(2)不能。4号瓶中应加入经过烘烤后杀死其中微生物的河泥
(3)1号　1号瓶中生态系统成分齐全，能维持较长时间
(4)1　3
(5)在一个生态系统中，非生物成分、生产者、分解者不可缺少
【实验链接】　实验结果的分析
验证性实验：结果和结论是唯一的，依据自变量与因变量的关系，可用逆推法，由结论推出相应的结果。
探究性实验：结果和结论是不确定的，应先把自变量与因变量所对应的各种关系都考虑到，然后用逆推法描述出各种可能出现的结果。
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第二节　生态系统的稳态

(一)生态系统中的能量流动
课标领航
学习目标：1.举例说明生态系统中的能量流动
2．理解能量流动的特点及原因
3．明确研究能量流动的目的
能力目标：1.能运用能量流动的知识分析相关生态学问题
2．发展读图能力和概括能力
情感目标：1.通过学习培养可持续发展观
2．加深对STS相互关系的认识
3．提高环境保护的意识
情景导引
假如某人流落在荒凉的孤岛上，只有少
量玉米和几只可供宰杀的公鸡。为了
生存更长时间，你会建议他先吃哪种食物呢？
核心要点突破
知能过关演练
（一）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、能量流动的概念和作用
1．概念
生态系统中能量的_____、_____和_____的过程，称为生态系统中的能量流动。
2．作用
在生态系统中，各个营养级的生物都需要能量，能量是维持生态系统稳态的______。
二、能量流动的过程
1．输入生态系统的总能量：等于_______固定太阳能的总量。
输入
传递
散失
动力
生产者
2．起点：从_______固定太阳能开始。
3．能量流动的途径：________和________。
(1)生态系统能量流动中，能量以太阳光能→生物体内有机物中的_______→热能散失的形式变化。能量在食物链的各营养级中以_______中化学能的形式流动。
(2)生态系统能量流动中能量散失的主要途径是通过食物链中各营养级生物本身的细胞呼吸及分解者的_____作用，主要以_____形式散失。
生产者
食物链
食物网
化学能
有机物
分解
热能
4．能量流动的特点
(1)单向流动：能量只能从第一营养级流向____________，再依次流向_____________。
(2)逐级递减：能量在沿食物链传递的过程中，每个营养级的______________都会消耗相当多的能量，由一个营养级传递到下一个营养级的能量平均约为______。
第二营养级
下一个营养级
生物代谢活动
10%
5．能量流动的模型：如果将单位时间内各个营养级所得的能量数值，由低到高绘制成图，可形成一个金字塔形，叫做___________。
三、研究能量流动的目的
在农业生产中推广生态农业，研究生态系统能量流动的规律，是为了提高生态系统的____________，使其朝向对人类最有益的方向进行。
能量金字塔
能量转化效率
核心要点突破
对能量流动的理解
1．能量的输入
(1)生态系统的能量来源：太阳能。
(2)起点：生态系统的能量流动是从生产者通过光合作用固定太阳能开始的，因此生态系统能量流动的起点是生产者。
(3)输入生态系统的总能量：全部生产者经过光合作用固定的太阳能的总量。
(4)能量流动的途径：食物链和食物网。能量的变化情况是：太阳能→生物体中的化学能→热能。因此热量是能量流动的最终归宿。
2．能量的散失
(1)形式：热能。
(2)过程
4．能量流动的特点
(1)单向流动
①食物链中各营养级的顺序是不可逆转的，因为捕食关系不可逆转，这是长期自然选择的结果。
②各营养级的能量大部分以呼吸作用产生的热能的形式散失，这部分能量是不能被重复利用的。
(2)逐级递减
①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。
②各个营养级的生物都会因呼吸作用消耗相当大的一部分能量。
③各营养级中的能量都要有一部分流入分解者。
(3)传递效率平均约为10%。
特别提醒　
能量通过四个左右的营养级，已减少到不足以维持下一个营养级的生命活动的程度，所以一条食物链中营养级一般不超过五个。
例1
A．图中方框的大小可表示该营养级生物所具有的能量多少
B．该图中C所具有的能量约为B的10%
C．该图中的A表示流经该生态系统的总能量
D．图中所示四个营养级的能量关系为：
A≥B＋C＋D
【尝试解答】　 D
【解析】　本题考查能量流动的起点、传递及特点等。
【互动探究】　(1)图解中的能量流动过程中能量的转化形式是怎样的？B→C过程中又是怎样转化的？
(2)B营养级的生物个体数量一定比A少吗？举例说明。
【提示】　(1)光能→有机物中的化学能→热能，有机物中的化学能→热能和有机物中的化学能。
(2)不一定，如A为一棵树，B为树上植食性昆虫。
跟踪训练　(2010年高考山东卷)以下表示动物利用食物的过程。
正确的分析是(　　)
A．恒温动物的④/③值一般高于变温动物
B．哺乳动物的③/①值一般为10%～20%
C．提高圈养动物生长量一般需提高③/②值
D．食肉哺乳动物的③/②值一般低于食草哺乳动物
解析：选C。恒温动物相对于变温动物来说，代谢强，所以呼吸代谢消耗量相对多，有机物积累少，④/③值一般低于变温动物；相邻两个营养级的能量传递效率是10%～20%，哺乳动物与其上一个营养级(食物)之间的传递效率应表示为③/(①＋未获取量)；提高圈养动物的生长量应该提高③/②值，这样才能促使有机物积累；食肉动物与食草动物的③/②值无法比较。
1．计算某一个营养级一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该营养级全部个体同化的能量。
输出：呼吸消耗的能量＋被分解者分解释放的能量＋传递给下一营养级的能量。
2．计算某一个生物群落一段时间的能量变化
输入＝输出＋未利用。
输入：该生物群落中生产者固定的全部太阳能。
输出：该生物群落中所有生物(包括分解者)的呼吸作用释放的能量。
生态系统有关能量的计算
3．温带地区一年四季中生物群落的能量波动
春末～秋初：生物群落总能量逐渐增加。
秋末～来年早春：生物群落总能量逐渐减少。
4．在一个动态平衡的生态系统中，长期来看，各营养级的能量输入基本等于能量输出，即生物群落内总能量基本稳定。
5．(1)若一食物网中，已知最高营养级增重为N：
①要求最多需第一营养级多少时，按最长食物链，最低传递效率计算。
②要求至少消耗第一营养级多少时，按最短食物链，最高传递效率计算。
(2)若一食物网中，已知第一营养级重量M：
①要求最高营养级最多获得多少能量时，应按最短食物链，最高传递效率计算。
②要求最高营养级最少获得多少能量时，应按最长食物链，最低传递效率计算。
以上措施可表述为：
如图所示为某生态系统中的食物网简图，若E种群含有的总能量为5.8×109 kJ，B生物种群所含有的能量为1.6×108 kJ，从理论上分析，A生物种群获得的总能量最多是(　　)
A．2.0×108 kJ　　　　　B．2.32×108 kJ
C．4.2×108 kJ D．2.26×108 kJ
【尝试解答】　 A
例2
【解析】　本题考查能量流动的计算。从图中可以看出，E的能量传递有三条途径，但只有两条途径能传递到A。所以C和D获得的总能量为5.8×109 kJ×20%－1.6×108＝1×109 kJ，所以A获得的能量最多为1×109×20%＝2.0×108 kJ。
【规律方法】　有关生态系统的能量计算问题有食物链如下：A→B→C。
如果已知A求C，计算至少(至多)获得的能量，则用A的能量连续乘以10%(20%)；如果已知C求A，计算至少(至多)需要的能量，则用C的能量连续除以20%(10%)。
跟踪训练　在如图所示的食物网中，假如猫头鹰的食物有2/5来自于兔子，2/5来自于鼠，1/5来自于蛇，那么猫头鹰若增加 20 g体重，最少需要消费植物(　　)
A．600 g B．900 g
C．1600 g D．5600 g
解析：选B。通过食物链(植物→兔→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×2/5＝8 g，最少需要消费植物的量为8 g×5×5＝200 g；通过食物链(植物→鼠→蛇→猫头鹰)，猫头鹰增重20 g×1/5＝4 g，最少需要消费植物的量为4 g×5×5×5＝500 g。所以合计需要消费植物200 g＋200 g＋500 g＝900 g。
　类型
项目　　 能量金字塔 数量金字塔 生物量金字塔
形状
特点 正金字塔形 一般为正金字塔形，有时会再现倒金字塔形 一般为正金字塔形
象征含义 能量沿食物链流动过程中具有逐级递减的特性 生物个体数目在食物链中随营养级升高而逐级递减 生物量(现存生物有机物的总质量)沿食物链流动逐渐递减
每一级含义 每一营养级生物所含能量的多少 每一营养级生物个体的数目 每一营养级生物的有机物总量
生态金字塔
一片树林中，树、昆虫和食虫鸟的个体数比例关系如右图所示。下图中能正确表示树、昆虫、食虫鸟之间的能量流动关系的是(选项方框面积表示能量的多少)(　　)
例3
【尝试解答】　 C
【解析】　从生物个体的数量看，一棵大树上可能生活着成百上千只昆虫，但从能量的角度来考虑，一棵大树要比成百上千只昆虫的能量多得多。
跟踪训练　若许多昆虫生活在一棵大树上，鸟又以该树上的昆虫为食。则下图中能正确描述以上3种生物数量金字塔的是(上层代表鸟，中层代表昆虫，下层代表大树)(　　)
解析：选C。在“树→昆虫→鸟”这条食物链中，一棵大树上生活有成百上千只昆虫，鸟的数量肯定比昆虫少。
知能过关演练
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(二)生态系统中的物质循环
课标领航
学习目标：1.举例说明生态系统的物质循环的过程及其特点
2．理解生态系统的碳循环
3．理解生态系统的物质循环和能量流动的关系
能力目标：1.学会分析生态系统中的碳循环的过程及其特点
2．能进行生态系统中的物质循环和能量流动的关系分析和应用
3．联系实际分析温室效应产生的原因及造成的危害，探讨避免温室效应的措施
情感目标：1.通过探究活动学习，培养开拓创新精神和创新能力的意识
2．通过了解土壤微生物的分解作用，形成对自然和社会的责任感，树立人与自然和谐发展的观念，形成科学的价值观
情景导引
秋天，勤劳的环卫工人清扫街道上,的落叶后运往垃圾场，落叶中的各种,营养被“运走了”，使得土壤中的含量,有所减少，说明人类的活动可以影响物质循环和不同库中物质的含量。你认为这种分析有道理吗？
核心要点突破
实验探究创新
知能过关演练
（二）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态系统中的物质循环
1．概念：又称为_______________，是指在生态系统中，组成生物体的C、H、O、N、P、Ca等元素，不断进行着从________到__________，再回到__________的循环。
2．与能量流动的关系
物质循环的_____来自能量，而物质又是能量的_____，保证能量从一种形式转变为另一种形式，物质循环与能量流动相伴随。
生物地球化学循环
无机环境
生物群落
无机环境
动力
载体
思考感悟
1．既然物质是循环的，为什么人们还不断向农田中施加氮肥？
【提示】　物质在生物圈范围内是循环的。农田中不断有粮食产出，所以要不断施加氮肥。
大气环流
蒸发
生命活动
营养物质
4．人类活动影响——水体富营养化
(1)原因：水体中______含量过多。
(2)结果：______等过度繁殖导致生态系统的稳态被破坏。
思考感悟
2．碳在生物群落中以什么形式传递？
【提示】　碳水化合物。
N、P
藻类
二、物质循环与能量流动的区别与联系
1．区别：物质循环的特点不同于能量流动，物质可以被生物群落_________，而能量流动是_____的、逐级递减的，是_______的。
2．联系：生态系统的主要功能是进行能量流动和物质循环，二者同时进行，彼此相互依存，不可分割。使生态系统的各组成成分紧密地联系在一起，形成一个统一的整体。物质循环的动力来自能量，而物质又是能量的______，以保证能量从一种形式转变为另一种形式。
反复利用
单向
不循环
载体
核心要点突破
几种物质的循环参考图解
1．碳循环过程
(2)特点
①碳循环的形式：主要是CO2。
②碳在自然界中的存在形式：CO2和碳酸盐。
③碳在生物体内的存在形式：含碳有机物。
④碳进入生物体的主要途径：绿色植物的光合作用。
⑤碳在生物体之间传递的途径：食物链和食物网。
⑥碳进入大气的途径：
a．动、植物的呼吸作用；
b．分解者的分解作用；
c．化石燃料等的燃烧。
2．氮循环的过程
【规律总结】　两种物质循环的比较
比较项目 碳循环 氮循环
进入生态系统的途径 植物等的光合作用，某些细菌的化能合成作用 植物对矿质元素的吸收，固氮微生物的固氮作用
进入生态系统的形式 CO2 NH3、NO、NO、N2
返回无机自然界的形式 CO2 NH3、NO、NO、N2
返回途径 分解者分解、生物的呼吸作用、燃烧 分解者分解、细菌(包括硝化细菌和亚硝化细菌)的代谢
3.水循环
水是组成生物体的重要成分，约占体重的60%～95%，体内进行的一切生化反应都离不开水。地球上的水通过蒸发、降雨、植物的蒸腾、吸收等过程反复循环，如下图。
特别提醒
(1)物质循环中的物质是指组成生物体的基本元素，而不是化合物。(2)物质循环的范围是生物圈，具有全球性、循环性的特点。
(2009年高考重庆卷)如图是某森林生态系统物质和能量流向示意图，h、i、j、k表示不同用途的有机物(j是未利用部分)，方框大小表示使用量，下列叙述正确的是(　　)
例1
A．进入该生态系统的CO2量与各h产生的CO2总量相等
B．生产者i的量大于被初级消费者同化的有机物的量
C．流向分解者的k可被生产者直接吸收利用
D．流经该生态系统的物质和能量可循环利用
【思路点拨】　本题考查某森林生态系统的物质循环和能量流动的相关问题。解答本题可从以下几个方面分析：
(1)明确每一营养级的能量来源和去路。
(2)明确碳循环的具体途径。
(3)正确分析示意图所提供的信息解答问题。
【尝试解答】　 B
【解析】　据图判断：h表示各营养级呼吸消耗的有机物；i表示被下一个营养级摄入的有机物；k表示通过生物的遗体、粪便等流入分解者的有机物。进入该系统的二氧化碳量，即生产者固定的二氧化碳量，大于各营养级的h分解产生的二氧化碳总量，故A错误；流向分解者的有机物(k)经分解者分解为二氧化碳和无机盐后才能被生产者利用，故C错误；在生态系统中，物质可循环利用，能量只能单向流动，不能循环利用，故D错误。
跟踪训练　下图为生态系统碳循环示意图，其中甲、乙、丙表示生态系统中的三种成分。
请据图回答：
(1)生态系统的碳循环是指碳元素在______________________________之间不断循环的过程。
(2)X与甲中图示生物类群的能量来源不同，X代表的生物为____________________；Y的细胞结构与丙中图示生物不同，Y的细胞结构最主要的特点是___________________________________。
(3)大气中的CO2在甲中图示的______________________________处(在a～d中选择)合成有机物；含碳有机物在甲中图示的____________________处(在a～d中选择)可以分解为CO2。
(4)化石燃料除燃烧外，还可以通过____________________途径产生CO2。
解析：通过绿色植物光合作用或某些化能自养型生物的合成作用(常见的有硝化细菌等)，把大气中的二氧化碳和水合成为糖类等有机物。生产者合成的含碳有机物被各级消费者所利用。生产者和消费者在生命活动过程中，通过呼吸作用，又把二氧化碳释放到大气中。生产者和消费者的遗体被分解者所利用，分解后产生的二氧化碳也返回到大气中。
另外，由古代动植物遗体变成的煤和石油等，被人们开采出来后，通过燃烧把大量的二氧化碳排放到大气中，也加入到生态系统的碳循环中。由此可见，碳在生物群落与无机环境之间的循环主要是以二氧化碳的形式进行的。在植物细胞中，二氧化碳在叶绿体中被利用，又可通过呼吸作用在细胞质基质和线粒体中分解产生。
答案：(1)生物群落与无机环境
(2)化能自养型细菌(或硝化细菌等)　有核膜包围的细胞核　(3)c　a和b　(4)微生物的分解
项目 能量流动 物质循环
形式 以有机物的形式流动 以无机物的形式流动
过程 沿食物链(网)单向流动 在无机环境生物群落间往复循环
范围 生态系统各营养级 全球性
特点 单向流动、逐级递减 反复出现、循环流动
联系 (1)能量的固定、转移、释放都离不开物质的合成和分解
(2)物质是能量沿食物链(网)流动的载体
(3)能量是物质在生态系统中往复循环的动力总之，二者互为因果、相辅相成，不可分割
生态系统的能量流动与物质循环的关系
生态系统中的各种组成成分——非生物成分、生产者、消费者和分解者，正是通过能量流动和物质循环，才紧密地联系在一起，形成一个统一的整体，图解如下：
特别提醒
任何一个生态系统的能量流动和物质循环都保持着相对的平衡，这是一个生态系统相对稳定的重要保证。
下图为某生态系统中，能量流动与物质循环关系示意图[图中△为有毒物质浓度百万分之一(即10－6)，能量单位：kJ·cm－2·a－1]。请回答：
例2
(1)从完成生态系统功能的角度，简要说明生产者的重要作用是___________________________________
_____________________________________________________________________________________。
(2)该生态系统的总能量是__________kJ·cm－2·a－1。
(3)用图中数值计算能量从A到B的传递效率是____________________，其余的能量最终通过生物的__________散失。由于生物在代谢中不能再利用__________，因此能量流动具有____________________的特点。
(4)图中无机物箭头指__________、__________和CO2等物质的流动过程。图中D是__________，通过它们的__________和__________两种分解方式，将生物组织内的碳放回空气中。
(5)在生态系统中，碳循环始终与__________结合在一起进行。
(6)从生态因素的角度看，存在于__________中的有毒物质，经__________高度浓缩，在__________越高的生物体内浓度越大。
【尝试解答】　(1)能量流动、物质循环的基础　(2)466　(3)13.5%　细胞呼吸　热能　单向流动、逐级递减
(4)水　无机盐　分解者　有氧呼吸　无氧呼吸(发酵) 　(5)能量流动　(6)无机环境　食物链　营养级
【解析】　这是一道全面考查生态系统结构和功能知识的学科内综合题。首先要分析图中各符号所代表的含义，图中所示的是一个生态系统，箭头所示为这个生态系统的能量流动和物质循环的方向。我们知道流经该生态系统的总能量是来自生产者所固定的太阳能，能量在各营养级的传递过程中是单向流动、逐级递减的，其去路有三个方向：一是各营养级的生物在分解有机物用于生命活动时，总有一部分能量以热能的形式散失；二是大部分的能量未被下一个营养级所利用，其排泄物等流入分解者中；三是只有小部分流入下一个营养级。
所以流经该生态系统的总能量应该是生产者中能量的三个去路之和：97＋306＋63＝466。
由A到B的能量传递效率＝63÷466×100%＝13.5%，依此类推。
跟踪训练　(2011年江苏启东中学高二检测)在自然生态系统中，物质是能量的载体，下列叙述正确的是(　　)
A．能量可驱动物质循环
B．物质和能量可循环利用
C．能量只能沿捕食链流动
D．能量和生物数量金字塔均可倒置
解析：选A。物质是能量的载体，物质循环伴随着能量流动，所以能量可驱动物质循环。在生态系统中，物质可循环利用，而能量是单向流动的，可沿捕食链流动，也可沿寄生、腐生链流动；一般情况下，随着食物链延长，能量越来越少，且不可逆。
实验探究创新
水体富营养化的实验探究
你面前有A、B、C三个水样，它们是通过如下处理获得的：
从泛着绿色的池塘取水，静置4小时，倒去上清液，留下藻类。再加清水，静置4小时，再倒去上清液，留下藻类。重复3次。最后加水至900 mL。
将900 mL藻液搅拌均匀，分别倒入3只300 mL烧杯中继续培养。A烧杯中加入0.3 g洗衣粉和0.3 g尿素，B烧杯加入0.3 g 尿素，C烧杯中不加其他物质。
在向阳的窗台上培养5天，得到水样A、B、C。
根据上述处理过程回答如下问题。
(1)如何通过实验大致计算出3个水样中绿藻的密度哪个大哪个小？
________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)前处理中第一步处理的目的是什么？
____________________________________________________________________________________。
(3)如果已知洗衣粉中含有一定量的磷，并且你的检测结果表明加入洗衣粉和尿素的烧杯中藻类生长得最好。这可以说明什么问题？
____________________________________________________________________________________。
(4)上述实验不能证实氮和磷在藻类大量繁殖和生长中谁更重要，如何完善上述实验过程来证实这一点？
____________________________________________________________________________________。
(5)池塘中藻类大量繁殖和生长称为“水体富营养化”。大多数远离城市的天然池塘，施入一定的氮肥，常常不能引起池塘富营养化；而施入一定的磷肥后，很快引起池塘富营养化。上述实验的合理解释你认为可能是什么？
________________________________________________________________________________________________________________________________
【解析】　氮、磷是植物的主要营养元素，人类过多地使用氮肥、磷肥等会使水体和土壤中氮、磷的含量增多，过多的氮、磷流入水体会造成水体的富营养化，使藻类等过度繁殖，进而破坏生态系统的稳态。天然水体中往往缺少磷，从而磷元素成为制约藻类过度繁殖的因素。
【答案】　(1)可分别检测3个水样，即随机各检测5个样品，平均藻类个体数多的样品密度大，反之密度小
(2)使水质贫营养化，以便进行后面的实验
(3)协调的营养(一定的N、P比)可促进藻类的生长发育，也是水质富营养化的原因之一
(4)加设一个烧杯，其中只加入洗衣粉而不加尿素
(5)天然池塘可能富含固氮细菌，因而磷元素成为制约因素
【实验链接】　水体富营养化的危害
(1)水体的富营养化是指湖泊、河流、水库等水体中氮、磷等植物营养物质含量过多所引起的水质污染现象。
(2)水体富营养化的危害：过多的氮磷流入水体可能造成水体富营养化，使水生植物(藻类等)过度繁殖，在淡水体中形成“水华”，在海洋中形成“赤潮”，进而导致生态系统的稳态被破坏。
具体分析如下：水体中N、P增加→藻类等浮游植物过度繁殖→大量植物死亡，被好氧细菌分解→消耗水中溶氧，水体缺氧→水生生物死亡
知能过关演练
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(三)生态系统中的信息传递、生态系统稳态的维持
课标领航
学习目标：1.举例说出生态系统中的信息传递
2．举例说明信息传递在生态系统中的作用
3．描述信息传递在农业生产中的应用
4．阐明生态系统的自我调节能力
5．简述提高生态系统稳定性的措施
能力目标：1.通过信息传递事例的分析，总结出信息传递的特点
2．设计制作生态瓶，观察其稳定性
3．培养学生综合分析的能力和知识综合运用的能力
情感目标：1.培养严谨的科学态度和提高学生的实践能力
2．通过引导学生分析人类活动对生态平衡的影响和破坏，培养学生可持续发展的观点和环保意识
情景导引
我国昆虫学家用灵敏的录音机先将,雄蝼蛄唱的“情歌”录下来，然后在,晚间于田野中大音量播放，引来成,群结队的蝼蛄“姑娘”奔向录音机，科学家轻而易举地把它们无情的消灭。你了解这方面的知识吗？
核心要点突破
实验探究创新
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（三）
基础自主梳理
基础自主梳理
一、生态系统中的信息传递
1．信息传递形式
　　项目
类型　　 概念 实例
物理信息 以__________为传递形式的信息 光、声、热、电、磁
化学信息 以_________等化学物质传递的信息，包括__________、告警外激素等 某些昆虫释放性外激素吸引异性前来交尾
行为信息 以生物的_____或_____传递的信息，包括____、运动等 丹顶鹤雌雄求偶时双双起舞
营养信息 以_____或_____传递的信息，包括食物的数量等 _______和食物网是生物的营养信息系统
物理过程
代谢产物
性外激素
表现
动作
舞蹈
食物
养分
食物链
2.特点：既有从输入到输出的信息传递，也有从___________的信息反馈。
3．意义：强化了生态系统的_________。
思考感悟
1．狗看到“骨头”时，猛扑过去，骨头是一种信息吗？若是，属于什么信息？
【提示】　是，属于营养信息。
输出到输入
调节机制
二、信息传递在农业生产中的应用
1．调控生物的生长发育
实例：________处理能使菊花提前开花，______处理能使菊花延迟开花。
2．对有害动物进行控制
实例：田间释放人工合成的_________，干扰害虫的正常交尾，从而降低害虫的种群密度。
短日照
长日照
性外激素
三、生态系统稳态的维持
1．生态系统稳态的概念：生态系统对于环境的干扰，具有一种_________、__________和自我延续的能力，这种保持相对稳定的状态，称为生态系统的稳态。
2．生态系统中的____________是保持生态系统稳态的重要原因。生态系统中的生物种类越多，食物链越______，生态系统的自我调节和自我修复能力就______。
自我调节
自我修复
生物多样性
复杂
越强
3．生态系统的稳态主要通过_________调节方式进行。
4．一般情况下，生态系统中的物质循环和能量流动处于输入和输出的___________，物质循环和能量流动的任何环节出现问题，都可导致整个生态系统稳态的破坏。生态系统的稳态具有相对性。当一个生态系统受到大规模的干扰或外来压力超过生态系统的自我更新和自我调节的能力时，便可能导致生态系统稳态破坏，甚至引发系统的崩溃。
负反馈
动态平衡
思考感悟
2．对于已遭破坏的草原生态系统应采取什么措施加以调节，使其重新焕发生机？
【提示】　建立草原防护带、杜绝人为破坏等。
核心要点突破
信息传递的形式与作用
1．生态系统中的信息传递形式
类别 概念 传递形式 实例
物理信息 生态系统中以物理过程为传递形式的信息 物理过程 (1)响尾蛇发出声音，警告敌害(2)植物五颜六色的花(3)萤火虫的闪光
化学信息 生态系统中以代谢产物等化学物质传递的信息 植物：有机酸、生物碱
动物：性外激素、告警外激素等 (1)昆虫的性外激素
(2)狗利用其小便记路
行为信息 生态系统中以生物的表现或动作传递的信息 植物或动物的异常表现行为 (1)鸟类的求偶舞
(2)蜜蜂的“8”字舞
(3)天鹅的结伴同游
营养信息 生态系统中以食物或养分传递的信息 食物链和食物网 老鹰以田鼠为食，田鼠多的地方吸引饥饿的老鹰前来捕食
2.信息传递在生态系统中的作用
(1)生命活动的正常进行离不开信息传递
①蝙蝠通过自身发出的声波，对目标进行“回声定位”，靠声波它才能正常地取食与飞行；②有些植物种子的萌发和植物的开花由光照决定。
(2)生物种群的繁衍离不开信息传递
①昆虫靠性外激素来引诱同种异性昆虫前来交尾；②青蛙的鸣叫有利于寻找配偶。
(3)调节生物的种间关系，维持生态系统的稳态
①在草原上，当草返青时，“绿色”为植食性动物提供了可以采食的信息；②森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕，兔同样也能依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。
3．信息传递在农业生产中的应用
(1)提高农产品或畜产品的产量
①养鸡时在增加营养的基础上适当延长光照时间可以提高产蛋率；②模拟动物信息吸引大量传粉动物，可提高果树的传粉率和结实率；③用一定频率的声波处理蔬菜、谷类作物及树木等的种子，可以提高发芽率。
(2)对有害动物进行控制
①利用音响设备发出不同的声音信息诱捕或驱赶某些动物，使其结群或者远离农田；②黏虫成虫具有趋光性，对蜡味特别敏感，生产上利用这一点，在杀虫剂中调以蜡类物质将其诱杀；③利用人工合成的性引诱剂扰乱动物的雌雄交配，使有害动物种群的出生率下降，减少对农作物的破坏。
【名师点睛】　运用激素防治害虫，可以减少农药的使用量，减轻农药对环境的污染，有利于环境保护。
某种植物上栖息着一定数量的甲、乙两种昆虫和蜘蛛。甲、乙两种昆虫均以该植物为食，蜘蛛以乙昆虫为食。甲昆虫在白天活动，乙昆虫在夜晚活动。甲昆虫采食该种植物的叶片后，植物会释放出挥发性的物质X，X既可吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫。请回答：
(1)上述现象中，X分别在_____________________之间进行传递。
例1
(2)影响甲昆虫活动的信息有两大来源，分别是__________和__________。影响乙昆虫活动的信息种类是____________________。蜘蛛在蜘蛛网上捕食乙昆虫所利用的信息种类是__________。
(3)若在上述植物上施用人工合成的物质X，短期内该植物上甲昆虫天敌和乙昆虫天敌数量的变化是
________________________________________________________________________________________________________________________。
【思路点拨】　本题考查信息传递的类型、来源、传播途径等。解答本题可从以下几个方面分析：
(1)明确信息的来源、传播途径。
(2)正确判定信息传递的类型。
(3)正确分析题干中各种生物之间的关系。
【尝试解答】　(1)植物与甲昆虫的天敌，植物与乙昆虫
(2)无机环境　生物　化学信息和物理信息　物理信息
(3)甲昆虫天敌数量增加，乙昆虫天敌数量减少
【解析】　(1)X物质是植物释放出的，能吸引甲昆虫的天敌，也能驱赶乙昆虫，则X是在植物与甲昆虫的天敌、植物与乙昆虫之间传递信息的。
(2)信息可以来自无机环境，也可以来自生物；蜘蛛在蜘蛛网上捕食猎物是通过网的振动而感觉的，属于物理信息。
(3)在植物上施用人工合成的物质X，甲昆虫的天敌由于信息的传递，数量会增加，同时物质X驱赶了乙昆虫，乙昆虫的天敌会由于食物减少而减少。
跟踪训练　海水退潮后露出的海边岩石上有各种海藻附着，它们从上到下呈带状水平分布。
(1)造成这种现象的原因是不同深度的海水(　　)
A．温度不同　　　　　　　 B．盐度不同
C．含氧量不同 D．光谱成分不同
(2)从生态系统中的信息传递形式看，这属于__________信息。
(3)信息能够影响生态系统中不同物种的__________，以维持______________________________。
解析：影响海洋生物群落垂直分布的主导因素是光照，光属于物理信息。不同波长的光透过水面以下的深度不同，海水200米以下几乎没有植物存在。信息可影响生态系统中不同物种的分布，以维持生态系统的稳定。
答案：(1)D　(2)物理　(3)分布　生态系统的稳态
1．信息传递的范围
信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各个组成部分联系成一个整体。
信息传递的范围及与能量流动、物质循环的关系
2．与能量流动、物质循环的关系
(1)三个基本功能的区别与联系
项目 区别 联系
来源 途径 特点 范围
能量流动 太阳能 食物链或食物网 单向流动、逐级递减 食物链各营养级生物间 信息传递存在于生态系统的各种成分之间，把生态系统的各组成部分联系成一个统一整体，而且具有维持生态系统稳态的作用
物质循环 生态系统 全球性，反复出现、循环流动 生物圈(群落与无机环境之间)
信息传递 生物或无机环境 多种途径 信息发生生理或行为的变化(单向或双向) 生物与生物之间或生物与环境之间
(2)三个基本功能及其地位
任何生态系统都具有能量流动、物质循环和信息传递，它们是生态系统的基本功能，三者密不可分，但各有不同。
下图为生态系统的信息传递(信息流)模型，请回答：
例2
(1)生态系统的信息传递在方式和方向上不同于物质和能量的流动特点是________________________________________________________________________________________________________________________。
(2)由于生态系统所有层次、生物的各分类单元及其各部分都有特殊的信息联系，才使生态系统产生了__________机制，从而使其结构和功能维持相对稳定。
(3)生态系统营养信息的传递系统是________________________________________________________________________________________________________________________。
(4)生态系统的信息传递有利于沟通__________与__________之间以及__________与__________之间的关系，因而信息传递是生态系统的基本功能之一。
【尝试解答】　(1)生态系统中的物质是循环流动的，能量是单向流动、逐级递减的，而信息传递往往是双向的　(2)自我调节　(3)食物链和食物网　(4)生物群落　无机环境　生物　生物
【解析】　本题主要考查了生态系统信息传递的范围、特点及与能量流动和物质循环的区别。
(1)物质是循环流动的，能量是单向流动、逐级递减的，而信息往往是双向传递的。
(2)信息传递将生态系统各成分联系成为一个统一整体，使生态系统具有一定的自我调节能力。
(3)营养信息是建立在各种生物营养关系基础之上的，所以营养信息的传递系统是食物链和食物网。
(4)信息传递是生态系统的基本功能之一，发生于生物与无机环境、生物与生物之间。
【归纳提升】　任何一个生态系统，都具有能量流动、物质循环和信息传递这三大基本功能。生态系统的各个组成成分，通过能量流动、物质循环、信息传递相互联系组成一个统一整体，总是在完成接收信息、处理信息、利用信息，从而实现生物与环境的适应。
跟踪训练　(2011年江苏徐州高二检测)下列有关生态系统功能的描述，错误的是(　　)
A．物质循环的关键环节是分解者的分解作用
B．物质流是循环的，能量流是单向的，信息流往往是双向的
C．一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越多，人类可利用的能量就越少
D．信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的作用
解析：选C。本题主要考查生态系统的功能。能量是单向流动、逐级递减的；物质循环是指组成生物体的元素在生物群落和无机环境之间进行的循环，该过程离不开生产者和分解者，通过生产者的光合作用(或化能合成作用)使组成生物体的元素从无机环境进入到生物群落，再通过分解者的分解作用返回到无机环境；信息传递是双向的，有利于沟通生物与非生物环境、生物与生物之间的关系，从而维持生态系统的稳定性。
人类可利用的能量往往来自于不同的营养级，和食物链的长短没有必然的联系，如人类可以直接利用小麦的种子，而不能直接利用小麦秸秆中的能量，但是可以利用秸秆喂养动物而利用其中的能量，这样既延长了食物链，又获得了更多的能量。
1．生态系统稳态的关系，如图所示
生态系统稳态的维持
2．生态系统的自我调节能力
(1)负反馈调节
①作用：是生态系统自我调节能力的基础，能使生态系统达到和保持相对稳定的状态。
②结果：抑制或减弱最初发生的变化所产生的影响。
③实例：草原上食草动物和植物的数量变化
(2)正反馈调节
①作用：使生态系统远离平衡状态。
②结果：加速最初发生变化的那种成分所引起的变化的发生。
③实例：若一个湖泊受到了污染，鱼类就会死亡从而数量减少，鱼体死亡腐烂后又会进一步加重污染并引起更多鱼类死亡。因此，由于正反馈的作用，污染会越来越重，鱼类的死亡速度也会越来越快。
(3)自我调节能力的大小
生态系统成分 食物网 自我调节能力
越多 越复杂 大
越少 越简单 小
特别提醒
(1)生态系统的自我调节靠生物群落内生物间的关系，主要是通过捕食及种内斗争实现的，任何一个生态系统的自我调节能力都是有一定限度的。
(2)生态系统的结构和功能本身是相适应的，结构的稳定是其功能稳定的基础，而功能的稳定又是结构稳定的保证。
如图是草原生态系统中兔子种群数量与植物种群数量之间的反馈调节示意图，请据图回答问题：
例3
(1)兔子种群和植物种群数量的这种调节属于__________调节，它是生态系统__________能力的基础。
(2)这种调节对生态系统的意义是________________________________________________________________________________________________________________________。
(3)题中兔子种群数量与植物种群数量变化用曲线如何表示？
【尝试解答】　(1)负反馈　自我调节
(2)使生态系统达到和维持平衡或稳态
(3)
【解析】　通过图示分析发现兔子种群数量增加，植物减少，植物减少又反过来抑制兔子种群数量的增加，因此，这种反馈调节属于负反馈调节，生态系统通过负反馈调节使其在结构和功能上达到动态平衡。
【互动探究】　若把兔子全部消灭，上题中另一种生物种群数量会如何变化？
【提示】　先增加、后减少、最后趋于稳定。
跟踪训练　某池塘中，早期藻类大量繁殖，食藻浮游动物水蚤大量繁殖，藻类减少，接着又引起水蚤减少。后期排入污水，引起部分水蚤死亡，加重了污染，导致更多水蚤死亡。关于上述过程的叙述，正确的是(　　)
A．早期不属于负反馈，后期属于负反馈
B．早期属于负反馈，后期不属于负反馈
C．早期、后期均属于负反馈
D．早期、后期均不属于负反馈
解析：选B。食藻类浮游动物和藻类构成捕食关系，藻类减少，导致浮游动物减少，可构成负反馈；当排入污水后，浮游动物死亡，加剧了污染，又导致更多的浮游动物死亡，直到所有动物全部死亡，这属于正反馈。
实验探究创新
“设计并制作生态瓶”实验拓展
生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素等有着密切的关系。衡量生态系统的稳定性高低的重要指标，是看它能否在一定时间内保持自身结构和功能的相对稳定。
(1)方法步骤
(1)处理标本瓶：取一个标本瓶并洗干净，然后用开水煮一下瓶身和瓶盖。
(2)放沙注水：向标本瓶中放入沙土和花土，花土在下且一边高，一边低；沙土在上，沙土层厚约5～10 cm，再往瓶内注入河水(占瓶容积的4/5)。
(3)投放生物：将一些新鲜藻类和少许小型椎实螺、小鱼放入标本瓶中。
(4)加盖封口：在缸盖周围涂上凡士林，盖紧瓶盖，再在瓶盖周围涂抹上一层凡士林。
(5)粘贴标签：在制作好的小生态瓶上贴上标签，然后放在阳面窗台上(不要再移动位置)。
(6)观察记录：每一个星期观察一次，并做好记录。
(2)疑难解读
注意问题 思考分析
生态瓶要透明 既能让里面的植物进行光合作用，又便于观察
瓶内水不宜过多，应为容器容积的4/5 提供足够的CO2和O2，保证光合作用的需要，否则易造成需氧生物的死亡
生态瓶必须是封闭的 避免与外界进行物质交换
各种生物宜小不宜大，生命力要强，各种成分比例适当，不宜过多 能够形成食物链，进行物质循环和能量流动，使生态系统稳定
河泥、沙子 使生态瓶中存在原生动物和分解者
一般不用蒸馏水来制作生态瓶 蒸馏水中缺少植物生长所需的无机盐，也缺少组成生态系统的一些水生微生物
凡士林的作用 生态瓶制作完成后，用于密封生态瓶
春、夏、秋三季生态瓶放在散射光较强的地方 放在直射光下，会导致瓶内水温过高，引起生物死亡
注意问题 思考分析
白天瓶壁或藻类植物上会出现气泡 绿色植物进行光合作用产生了氧气
生态瓶稳定性高低的指标 动植物的生存状况和存活时间的长短，以生态瓶中生物全部死亡的天数为指标
藻类与椎实螺死亡的标志 藻类变黄变黑，柔软下沉，椎实螺外壳变白且浮起时即为死亡
实验过程中不要随意移动生态瓶的位置 改变光的强度，会影响光合作用和生态瓶的稳定性
生态瓶中生物能较长时间生存 水中植物进行光合作用产生O2供小鱼呼吸，小鱼呼出的CO2供植物进行光合作用。水中的藻类、水蚤等是小鱼的食物。小鱼的粪便、死亡的水藻被水中的微生物分解，重新被植物利用，使瓶内形成稳定的物质循环，生物能够长期生存
请利用下面提供的材料用品建立一个人工微型生态系统(如图所示)，并使其能维持一段时间的运转。
材料用品：小鱼、水蚤、水草、池泥、无色矿泉水瓶、培养皿、吸管、池水等。
请完成建立步骤，并回答问题：
(1)建立步骤：
第一步：在无色矿泉水瓶底部铺上一层约2 cm厚的池泥；
第二步：沿无色矿泉水瓶壁加池水至瓶口下约5 cm处；
第三步：向无色矿泉水瓶里放
________________________________________________________________________________________________________________________。
第四步：拧紧瓶口；
第五步：将无色矿泉水瓶放于__________的地方培养。
(2)该人工微型生态系统的分解者存在于__________中。
(3)制作该人工微型生态系统时选择体型较小的小鱼，容易建立生态平衡，其原因是_____________________________________________________________________________。
(4)该人工微型生态系统能建立一段时间的生态平衡，原因是什么？
_____________________________________________________________________________。
(5)在构建此微型生态系统时，还应注意的是________________________________________________________________________________________________________________________
________________________________________________________________________________________________________________________。
【解析】　本题综合考查了生态系统的相关知识及实验操作能力。
(1)制作小生态系统要保证生态系统的成分齐全，即生产者、消费者、分解者、非生物成分，生产者进行光合作用将光能转化为化学能，从而把能量输入生态系统，因此要放在有光的地方培养。
(2)分解者主要是腐生细菌和真菌，该生态系统的分解者存在于池泥和池水中。
(3)能量沿食物链单向传递、逐级递减，在微型生态系统中养料和氧气都是有限的，放入消耗多的消费者不易建立平衡。
(4)生态系统成分齐全，在一段时间内物质可以循环。
(5)建立人工微型生态系统要注意与外界隔离，而且还要注意不同营养级的比例关系。
【答案】　(1)第三步：一些水草，适量的水蚤和一条活动能力强、体型较小的小鱼
第五步：温度适宜、光照强度适中
(2)池泥和池水
(3)小鱼消耗氧气和养料少
(4)有稳定的能量来源(太阳能或光能)；生产者为消费者和分解者提供有机物、能量和氧气；消费者和分解者为生产者提供光合作用所需的二氧化碳
(5)矿泉水瓶要密封；不同营养级生物之间比例应合适
知能过关演练
本部分内容讲解结束
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