高中生物必修三：稳态与环境 (思维导图)

中心主题：稳态与环境

第一单元：人体的内环境与稳态

• 1 细胞生活的环境

  • 体液
    • 定义：人体以水为基础的液体。
    • 组成：
      • 细胞内液 (约2/3) → 存在于细胞内部。
      • 细胞外液 (约1/3) → 存在于细胞外部，是细胞直接生活的环境。
        • 组织液：组织细胞间隙的液体。（组织细胞直接生活环境）
        • 血浆：血液中的液体部分。（血细胞直接生活环境）
        • 淋巴：毛细淋巴管内的液体。（淋巴细胞直接生活环境）
  • 内环境
    • 定义：由细胞外液构成的体内细胞生活的液体环境。
    • 组成： = 组织液 + 血浆 + 淋巴
    • 三者关系：
      • 血浆 ⇌ 组织液 (通过毛细血管壁的物质交换)
      • 组织液 ⇌ 淋巴 (通过毛细淋巴管进入)
      • 淋巴 ⇌ 血浆 (通过淋巴循环回流)
    • 功能：细胞与外界环境进行物质交换的媒介。

• 2 内环境的稳态

  • 概念：正常机体通过调节作用，使各个器官、系统协调活动，共同维持内环境的化学成分和理化性质处于相对稳定的状态。
  • 理化性质：
    • 温度：37℃ 左右。
    • pH：7.35-7.45 (弱碱性)。
    • 渗透压：与无机盐、蛋白质的含量有关。
  • 调节机制：神经-体液-免疫调节网络 是机体维持稳态的主要调节机制。
  • 意义：机体进行正常生命活动的必要条件。
    • 为细胞提供适宜的理化环境。
    • 为细胞提供营养物质,并接受细胞排出的代谢废物。

第二单元：动物生命活动的调节

• 1 通过神经系统的调节

  • 神经调节的结构基础
    • 神经调节的基本方式：反射。
    • 反射的结构基础：反射弧。
      • 组成：感受器 → 传入神经 → 神经中枢 → 传出神经 → 效应器。
      • 特点：反射弧完整，且需要高级中枢（大脑皮层）参与才能完成条件反射。
  • 兴奋在神经纤维上的传导
    • 形式：神经冲动（电信号）。
    • 过程：
      1. 静息状态：外正内负（K⁺外流）。
      2. 受刺激：膜对Na⁺通透性增加，Na⁺内流。
      3. 兴奋状态：外负内正（局部电流）。
      4. 恢复状态：K⁺外流,恢复静息电位。
    • 特点：双向传导。
  • 兴奋在神经元之间的传递
    • 结构：突触（突触前膜、突触间隙、突触后膜）。
    • 过程：
      1. 电信号 → 化学信号：突触小体释放神经递质（如乙酰胆碱）。
      2. 化学信号跨间隙：神经递质通过突触间隙。
      3. 化学信号 → 电信号：神经递质与突触后膜上的受体结合,引发新的电位变化。
    • 特点：单向传递（轴突→细胞体或树突）。
  • 人脑的高级功能
    • 大脑皮层：调节机体活动的最高级中枢。
    • 功能区：
      • W区（书写性语言中枢）：失写症。
      • V区（视觉性语言中枢）：失读症。
      • S区（运动性语言中枢）：运动性失语症。
      • H区（听觉性语言中枢）：听觉性失语症。

• 2 通过激素的调节

  • 激素调节
    • 定义：由内分泌器官（或细胞）分泌的化学物质进行调节的方式。
    • 特点：微量、高效、通过体液运输、作用于靶器官/靶细胞。
  • 人体主要内分泌腺及激素
    • 下丘脑：神经内分泌枢纽，分泌促激素释放激素,抗利尿激素。
    • 垂体：“内分泌之王”，分泌生长激素、促激素（如促甲状腺激素）。
    • 甲状腺：分泌甲状腺激素（促进发育、提高神经兴奋性、加快新陈代谢）。
    • 胰岛（胰腺内）：
      • A细胞：胰高血糖素（升血糖）。
      • B细胞：胰岛素（降血糖）。
    • 肾上腺：分泌肾上腺素（升血糖、加快心跳）。
    • 性腺（睾丸/卵巢）：分泌性激素。
  • 血糖平衡的调节
    • 血糖来源：食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、非糖物质转化。
    • 血糖去向：氧化分解供能、合成肝糖原/肌糖原、转化成脂肪等非糖物质。
    • 调节激素：
      • 胰岛素（B细胞分泌）：唯一降血糖的激素，促进血糖去路,抑制来源。
      • 胰高血糖素（A细胞分泌）：升血糖,促进肝糖原分解和非糖物质转化。
    • 调节方式：神经-体液调节（以体液调节为主）。
  • 甲状腺激素分泌的分级调节
    • 模式：分级调节 + 反馈调节。
    • 路径：
      1. 下丘脑 → 促甲状腺激素释放激素 → 垂体。
      2. 垂体 → 促甲状腺激素 → 甲状腺。
      3. 甲状腺 → 甲状腺激素 → 作用于全身组织细胞。
      4. 反馈：甲状腺激素过高,会抑制下丘脑和垂体的活动。
  • 神经调节与体液调节的关系
    • 区别：
      • 反应速度：神经调节快,体液调节慢。
      • 作用范围：神经调节精确,体液调节广泛。
      • 作用时间：神经调节短暂,体液调节持久。
    • 联系：
      • 相互协调：体温调节、血糖调节等。
      • 体液调节：某些内分泌腺受中枢神经调节。
      • 神经调节：神经调节中,激素也影响神经系统的发育和功能。

• 3 免疫调节

  • 免疫系统的组成
    • 免疫器官：骨髓（免疫细胞生成场所）、胸腺（T细胞成熟场所）、脾脏、淋巴结等。
    • 免疫细胞：
      • 吞噬细胞。
      • 淋巴细胞：T细胞（在胸腺中成熟）、B细胞（在骨髓中成熟）。
    • 免疫活性物质：抗体、淋巴因子、溶菌酶等。
  • 免疫系统的功能
    • 防卫：三道防线。
      • 第一道：皮肤、黏膜等。
      • 第二道：体液中的杀菌物质、吞噬细胞。
      • 第三道：特异性免疫（非特异性的基础）。
    • 监控和清除：监控并清除体内衰老、损伤或癌变的细胞。
  • 特异性免疫
    • 类型：
      • 体液免疫（由B细胞主导，主要针对细胞外液中的抗原）。

        过程：抗原 → 吞噬细胞处理 → T细胞呈递 → B细胞（识别、增殖分化）→ 浆细胞（产生抗体）→ 形成沉淀或细胞集团。

      • 细胞免疫（由T细胞主导，主要针对被感染的靶细胞和癌细胞）。

        过程：抗原 → 吞噬细胞处理 → T细胞（识别、增殖分化）→ 效应T细胞 → 靶细胞裂解死亡。

    • 关系：两者相互配合,共同发挥免疫效应。
  • 免疫失调引起的疾病
    • 自身免疫病：免疫系统过于敏感，攻击自身物质（如类风湿性关节炎、系统性红斑狼疮）。
    • 过敏反应：免疫功能过强，对已发生免疫的抗原再次反应（如花粉过敏）。
    • 免疫缺陷病：
      • 先天性免疫缺陷（如重症联合免疫缺陷病）。
      • 获得性免疫缺陷病（如艾滋病/AIDS，由HIV病毒攻击T细胞引起）。
  • 免疫学的应用
    • 疫苗：相当于处理过的抗原，能引发特异性免疫反应,产生记忆细胞。
    • 器官移植：供者与受者的HLA（人类白细胞抗原）越相似,成功率越高。
    • 免疫检测：如艾滋病检测、早孕检测（检测HCG抗原）。

第三单元：植物的激素调节

• 1 植物生长素的发现

  • 关键实验：
    • 达尔文：胚芽鞘尖端受单侧光刺激，产生“影响”传递到下部,引起向光弯曲。
    • 詹森：胚芽鞘尖端产生的影响可以透过琼脂片传递。
    • 拜尔：胚芽鞘尖端的影响在其下部分布不均匀,导致弯曲生长。
    • 温特：证明“影响”是一种化学物质，命名为生长素。
  • 胚芽鞘尖端是感受光刺激的部位；尖端下面的一段是弯曲生长的部位。

• 2 生长素的产生、运输和作用

  • 产生部位：幼嫩的芽、叶和发育中的种子。
  • 运输：
    • 极性运输：从形态学上端到下端（极性是细胞本身的特点）。
    • 非极性运输：在成熟组织中,可以通过韧皮部进行。
  • 作用：
    • 两重性：低浓度促进生长，高浓度抑制生长。
      • 应用：顶端优势（顶芽优先生长，侧芽受抑制）。
    • 作用特点：
      • 促进生长：促进扦插枝条生根、促进果实发育、防止落花落果。
      • 抑制生长：作为除草剂（单子叶作物田中去除双子叶杂草）。
    • 作用机理：通过促进细胞伸长生长（而非细胞分裂）。

• 3 其他植物激素

  • 赤霉素：促进细胞伸长,促进种子萌发和果实发育。
  • 细胞分裂素：促进细胞分裂,延缓叶片衰老。
  • 脱落酸：抑制细胞分裂，促进叶和果实的衰老和脱落,促进种子休眠。
  • 乙烯：促进果实成熟,促进器官脱落。
  • 关系：植物的生命活动，不是由某种激素单独调节的，而是由多种激素相互作用、共同调节的。

• 4 植物生长调节剂的应用

  • 定义：人工合成的,对植物的生长发育有调节作用的化学物质。
  • 优点：容易合成、原料广泛、效果稳定。
  • 应用实例：
    • 生长素类似物：促进扦插枝条生根、防止落花落果、培育无籽果实。
    • 赤霉素：促进芦苇茎秆伸长（用于造纸）。
    • 乙烯利：促进果实成熟、催熟。
  • 应用原则：需要综合考虑，既要考虑效果,也要考虑可能对人类和环境造成的影响。

第四单元：种群和群落

• 1 种群的特征

  • 种群概念：在特定时间和空间内,同种生物的全部个体。
  • 核心特征：
    • 种群密度：最基本的数量特征。
      • 调查方法：
        • 植物/活动范围小的动物：样方法。
        • 活动范围大的动物：标志重捕法。
    • 出生率和死亡率：决定种群大小和密度的重要特征。
    • 迁入率和迁出率：决定种群大小和密度的重要特征。
  • 其他特征：
    • 年龄组成：
      • 增长型：幼年个体多,未来种群密度增大。
      • 稳定型：各年龄比例适中,种群稳定。
      • 衰退型：老年个体多,未来种群密度减小。
    • 性别比例：影响出生率,进而影响种群密度。
    • 空间特征：随机分布、均匀分布、集群分布。

• 2 种群数量的变化

  • “J”型增长
    • 条件：理想条件（空间、食物充足，气候适宜，没有天敌等）。
    • 公式：Nₜ = N₀·λᵗ （λ为大于1的常数）。
    • 特点：连续增长,无K值。
  • “S”型增长
    • 条件：自然界的有限环境（有环境阻力）。
    • 特点：
      • 存在环境容纳量（K值）：在环境条件不受破坏的情况下,一定空间中所能维持的种群最大数量。
      • 增长速率先快后慢,达到K值时增长率为0。
  • 研究意义：
    • 有害动物防治：降低K值或在其达到K值前进行控制。
    • 濒危动物保护：增大K值,建立自然保护区。

• 3 群落的结构

  • 群落概念：同一时间内聚集在一定区域中各种生物种群的集合。
  • 物种组成：
    • 基础：区别不同群落的重要特征。
    • 丰富度：一个群落中物种数目的多少。
  • 种间关系：
    • 捕食（如：兔吃草）。
    • 竞争（如：两种草争夺阳光、水分）。
    • 寄生（如：菟丝子与大豆）。
    • 互利共生（如：豆科植物与根瘤菌）。
  • 空间结构：
    • 垂直结构：群落在垂直方向上的分层现象（如：森林的乔木、灌木、草本）。
    • 水平结构：群落在水平方向上的镶嵌分布（如：由于地形、光照、湿度等差异导致）。

• 4 群落的演替

  • 概念：随着时间的推移,一个群落被另一个群落代替的过程。
  • 类型：
    • 初生演替：
      • 定义：在一个从来没有被生物覆盖的地面,或者是在原来存在过植被但被彻底消灭了的地方发生的演替。
      • 过程：裸岩阶段 → 地衣阶段 → 苔藓阶段 → 草本植物阶段 → 灌木阶段 → 森林阶段。
    • 次生演替：
      • 定义：在原有生物群落被破坏后的地方发生的演替。
      • 实例：弃耕农田的演替。
  • 影响因素：内部（群落内部种间关系等）和外部（人类活动、气候变化等）。
  • 人类活动对群落演替的影响：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。

第五单元：生态系统

• 1 生态系统的结构

  • 生态系统概念：由生物群落及其无机环境相互作用而形成的统一整体。
  • 组成成分：
    • 非生物的物质和能量：阳光、热能、空气、水、无机盐等。
    • 生产者：自养生物，主要是绿色植物（生态系统的主要成分）。
    • 消费者：异养生物，主要是动物（动物）。
    • 分解者：异养生物，主要是腐生的细菌和真菌（物质循环的关键成分）。
  • 营养结构：
    • 食物链：生态系统中，各种生物之间由于食物关系而形成的一种联系。
      • 特点：生产者 → 消费者，单向,不包括分解者和非生物成分。
    • 食物网：许多食物链彼此交错连接成的复杂营养结构。
      • 意义：生态系统物质循环和能量流动的渠道。

• 2 生态系统的能量流动

  • 概念：生态系统中能量的输入、传递、转化和散失的过程。
  • 源头：太阳能。
  • 输入：生产者通过光合作用固定太阳能。
  • 传递：
    • 渠道：食物链和食物网。
    • 形式：有机物中的化学能。
    • 特点：
      • 单向流动：沿食物链逐级传递,不能循环。
      • 逐级递减：能量在相邻两个营养级之间的传递效率大约为10%-20%（林德曼效率）。
  • 研究意义：
    • 能量金字塔：形象地表示营养级与能量的关系。
    • 实践意义：
      • 帮助人们科学规划、设计人工生态系统,使能量得到最有效的利用。
      • 帮助人们合理地调整生态系统中的能量流动关系，使持续高效地流向对人类最有益的部分（如：调整食物链，缩短食物链）。

• 3 生态系统的物质循环

  • 概念：组成生物体的C、H、O、N、P、S等化学元素，不断进行着从无机环境到生物群落,又回到无机环境的循环过程。
  • 实例：碳循环
    • 存在形式：
      • 无机环境：CO₂和碳酸盐。
      • 生物群落：含碳有机物。
    • 关键过程：
      • 生产者光合作用：CO₂ → 有机物。
      • 动植物呼吸作用：有机物 → CO₂。
      • 微生物分解作用：有机物 → CO₂。
      • 化石燃料燃烧：有机物 → CO₂。
  • 特点：全球性、循环性。
  • 与能量流动的关系：
    • 共同点：都是沿着食物链（网）进行的，相互依存,不可分割。
    • 不同点：
      • 能量流动：单向、递减。
      • 物质循环：循环、全球性。

• 4 生态系统的信息传递

  • 概念：生态系统中信息的产生、传递、接收和综合的过程。
  • 种类：
    • 物理信息：光、声、电、磁、温度、湿度等。
    • 化学信息：生物碱、有机酸、性外激素等。
    • 行为信息：蜜蜂的“8”字舞、鸟类的求偶炫耀。
  • 作用：
    • 个体：生命活动的正常进行。
    • 种群：生物种群的繁衍。
    • 群落：调节种间关系,维持生态系统稳定。
  • 应用：提高农产品或畜产品的产量、对有害动物进行控制。

• 5 生态系统的稳定性

  • 概念：生态系统所具有的保持或恢复自身结构和功能相对稳定的能力。
  • 原因：生态系统具有自我调节能力。
    • 基础：负反馈调节。
    • 特点：生态系统的组分越多，食物网越复杂，其自我调节能力就越强,抵抗力稳定性就越高。
  • 类型：
    • 抵抗力稳定性：生态系统抵抗外界干扰并保持原状的能力。（核心：结构稳定）
    • 恢复力稳定性：生态系统在遭到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力。（核心：功能恢复）
  • 提高措施：对生态系统的利用应适度,不应超过生态系统的自我调节能力。

第六单元：生态环境的保护

• 1 全球性生态环境问题

  • 主要问题：
    • 全球气候变化（温室效应）。
    • 水资源短缺。
    • 臭氧层破坏。
    • 酸雨。
    • 土地荒漠化。
    • 生物多样性锐减。
  • 根源：人口压力、资源的不合理利用、片面追求经济增长。

• 2 生物多样性保护

  • 概念：地球上所有的植物、动物和微生物,它们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统。
  • 三个层次：
    • 基因多样性：生物多样性的根本原因。
    • 物种多样性：生物多样性的重要体现。
    • 生态系统多样性：生物多样性的重要前提。
  • 价值：
    • 直接价值：食用、药用、工业原料、旅游观赏、科学研究等。
    • 间接价值：对生态系统起重要调节功能（如：森林的涵养水源、保持水土）。
    • 潜在价值：目前人类不清楚的价值。
  • 保护措施：
    • 就地保护：最有效的措施,建立自然保护区。
    • 易地保护：将濒危物种迁出原地，进行特殊的保护和管理，如建立植物园、动物园、濒危物种繁育中心。
    • 加强立法和宣传教育。

• 3 可持续发展——人类的必然选择

  • 概念：在不牺牲未来世代满足其需求能力的前提下,满足当代人需求的发展模式。
  • 核心思想：经济发展、社会进步、环境保护三者协调发展。
  • 实现途径：走生态农业之路，建立“原料-产品-原料-产品”的物质循环模式。