高中生物必修3《稳态与环境》思维导图

中心主题：稳态与环境

第一部分：人体的内环境与稳态

• 1 细胞生活的环境

  • 1.1 体液
    • 定义：人体以细胞内液为基础，内含多种无机盐和有机物的液体。
    • 组成：
      • 细胞内液 (约2/3)
      • 细胞外液 (约1/3)
        • 组织液：组织细胞间隙的液体，是组织细胞直接生活的环境。
        • 血浆：血液中的液体部分，是血细胞生活的环境。
        • 淋巴：毛细淋巴管内的液体，是淋巴细胞生活的环境。
  • 1.2 内环境
    • 定义：由细胞外液构成的体内细胞直接生活的液体环境。
    • 组成：血浆、组织液、淋巴。
    • 三者关系：
      • 血浆 ⇌ 组织液 (毛细血管壁)
      • 组织液 ⇌ 淋巴 (毛细淋巴管壁)
      • 淋巴 ⇌ 血浆 (左右锁骨下静脉)
  • 1.3 内环境的作用
    • 是细胞与外界环境进行物质交换的媒介。
    • 提供细胞生存所需的营养物质和氧气。
    • 排出细胞产生的代谢废物。
  • 1.4 内环境的化学成分
    • 水 (90%以上)
    • 无机离子 (如 Na⁺, Cl⁻, K⁺, Ca²⁺, HCO₃⁻)
    • 血浆蛋白
    • 营养物质 (葡萄糖、氨基酸、甘油、脂肪酸等)
    • 代谢废物 (尿素、尿酸、CO₂等)
    • 激素、抗体、神经递质等信号分子

• 2 内环境的稳态

  • 2.1 概念
    • 定义：在神经-体液-免疫调节网络的调节下，机体通过各个器官、系统的协调活动，使内环境的化学成分和理化性质保持相对稳定的状态。
    • 特点：动态平衡，不是恒定不变。
  • 2.2 调节机制
    • 神经调节：快速、精确、作用时间短。
    • 体液调节：缓慢、广泛、作用时间长 (主要指激素调节)。
    • 免疫调节：清除异物、衰老细胞、病原体，维持内环境稳定。
    • 三者共同构成调节网络。
  • 2.3 意义
    • 是机体进行正常生命活动的必要条件。
    • 为细胞提供稳定的理化环境,保障酶促反应的正常进行。
  • 2.4 稳态失调与疾病
    • 血糖平衡失调：糖尿病 (胰岛素分泌不足)、低血糖症。
    • pH值失调：酸中毒、碱中毒。
    • 渗透压失调：细胞吸水或失水过多，导致形态功能异常。
    • 体温失调：发热、中暑。

第二部分：动物生命活动的调节

• 1 神经调节

  • 1.1 神经调节的结构基础
    • 神经元 (神经细胞)
      • 结构：细胞体、树突 (短而多，接受刺激)、轴突 (长而少，传导冲动)。
      • 功能：感受刺激、产生兴奋、传导兴奋。
    • 神经调节的基本方式：反射
      • 概念：在中枢神经系统参与下，动物体或人体对内外环境变化作出的规律性应答。
      • 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
        • 反射活动需要完整的反射弧。
      • 分类：
        • 非条件反射：生来就有，数量有限，低级中枢 (如膝跳反射)。
        • 条件反射：后天获得，数量无限，高级中枢 (如望梅止渴)。
  • 1.2 兴奋的传导
    • 神经纤维上的传导
      • 静息电位：外正内负 (K⁺外流)。
      • 动作电位：外负内正 (Na⁺内流)。
      • 传导方式：局部电流。
      • 特点：双向传导、绝缘性、相对不疲劳性。
    • 神经元间的传递 (突触传递)
      • 结构：突触 (突触前膜、突触间隙、突触后膜)。
      • 信号转换：电信号 → 化学信号 → 电信号。
      • 递质：由突触前膜释放，作用于突触后膜。
      • 特点：单向传递 (只能从突触前膜传递到突触后膜)。
  • 1.3 人脑的高级功能
    • 大脑皮层：最高级中枢。
    • 言语区：
      • W区 (书写中枢)：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。
    • 学习与记忆：新突触的建立。

• 2 激素调节

  
  （图片来源网络，侵删）
  • 2.1 激素调节的发现

    沃泰默 (走神经，胰液分泌) → 斯他林、贝利斯 (提取液，证明化学物质“促胰液素”)。

  • 2.2 人体主要内分泌腺及其激素
    • 下丘脑：神经内分泌枢纽。
      • 抗利尿激素 (ADH)：促进肾小管和集合管重吸收水。
      • 促激素释放激素 (如TRH, CRH)。
    • 垂体：
      • 生长激素：促进生长。
      • 促激素 (如TSH, ACTH)：调节其他内分泌腺活动。
    • 甲状腺：甲状腺激素 (TH)：促进新陈代谢、生长发育，提高神经系统兴奋性。
    • 胰岛 (胰腺内)：
      • A细胞：胰高血糖素 (升高血糖)。
      • B细胞：胰岛素 (降低血糖)。
    • 肾上腺：肾上腺素 (升高血糖，心跳加快)。
    • 性腺 (睾丸/卵巢)：性激素 (促进生殖器官发育和生殖细胞形成，激发并维持第二性征)。
  • 2.3 激素调节的实例
    • 血糖平衡的调节
      • 来源：食物中糖类的消化吸收、肝糖原分解、非糖物质转化。
      • 去路：氧化分解、合成肝糖原/肌糖原、转化成脂肪/某些氨基酸。
      • 激素：胰岛素 (唯一降血糖)、胰高血糖素、肾上腺素。
      • 调节方式：神经-体液调节。
      • 模型：分级调节 (下丘脑→垂体→内分泌腺) 和 反馈调节 (最重要)。
    • 甲状腺激素分泌的分级调节
      • 路径：下丘脑 (TRH) → 垂体 (TSH) → 甲状腺 (TH)。
      • 反馈：TH过高，抑制下丘脑和垂体活动。
  • 2.4 神经调节与体液调节的关系
    • 区别： | 特点 | 神经调节 | 体液调节 (激素) | | :--- | :--- | :--- | | 作用途径 | 反射弧 | 体液运输 | | 反应速度 | 迅速、准确 | 较缓慢 | | 作用范围 | 局部或全身 | 较广泛 | | 作用时间 | 短暂 | 比较长 |
    • 联系：
      • 两者相互协调,共同维持稳态。
      • 神经调节是主导，体液调节是神经调节的延伸。
      • 许多内分泌腺活动受神经中枢控制。

• 3 免疫调节

  • 3.1 免疫系统的组成
    • 免疫器官：骨髓 (免疫细胞来源)、胸腺 (T细胞成熟场所)、脾脏、淋巴结 (免疫细胞集中区)。
    • 免疫细胞：
      • 吞噬细胞：吞噬处理抗原。
      • 淋巴细胞：T细胞 (细胞免疫)、B细胞 (体液免疫)。
    • 免疫活性物质：抗体、淋巴因子、溶菌酶。
  • 3.2 免疫系统的功能
    • 防卫功能：三道防线。
      • 第一道：皮肤、黏膜。
      • 第二道：体液中的杀菌物质和吞噬细胞。
      • 第三道：特异性免疫 (核心)。
    • 监控和清除功能：监控并清除体内衰老、损伤或癌变的细胞。
  • 3.3 特异性免疫 (第三道防线)
    • 抗原：能够引起机体产生特异性免疫反应的物质 (如病毒、细菌)。
    • 抗体：由浆细胞产生的，能与特定抗原发生特异性结合的蛋白质。
    • 体液免疫
      • 过程：抗原 → 吞噬细胞处理、呈递 → T细胞 → B细胞 → 浆细胞 (分泌抗体) → 记忆细胞。
      • 作用对象：细胞外的抗原。
      • 方式：形成沉淀或细胞集团，被吞噬细胞吞噬消化。
    • 细胞免疫
      • 过程：抗原 → 吞噬细胞处理、呈递 → T细胞 → 效应T细胞 → 靶细胞 (裂解死亡) → 记忆细胞。
      • 作用对象：被抗原感染的宿主细胞、癌细胞、异体移植细胞。
  • 3.4 免疫失调疾病
    • 自身免疫病：免疫系统过于敏感，攻击自身物质 (如类风湿关节炎、系统性红斑狼疮)。
    • 过敏反应：免疫系统反应过强，对无害物质进行攻击 (如过敏性鼻炎、青霉素过敏)。
    • 免疫缺陷病：
      • 先天性 (如重症联合免疫缺陷病)。
      • 获得性 (如艾滋病 AIDS，由 HIV 病毒攻击 T 细胞引起)。
  • 3.5 免疫学的应用
    • 疫苗：灭活的或减毒的病原体，用于预防传染病 (属于主动免疫)。
    • 器官移植：关键是提高器官存活率，需使用免疫抑制剂。
    • 检测：利用抗原-抗体特异性反应进行疾病诊断 (如艾滋病检测、早孕试纸)。

第三部分：植物的激素调节

• 1 植物生长素的发现
  • 实验过程：达尔文 (胚芽鞘向光性) → 鲍森·詹森 (证明胚芽鞘尖端产生的影响可透过琼脂片) → 拜尔 (证明胚芽鞘弯曲生长尖端产生的刺激在下面分布不均) → 温特 (分离出该物质，命名为生长素)。
  • 胚芽鞘的尖端感受光刺激,产生某种“刺激”，向下运输，造成背光面比向光面生长快，出现向光性。
• 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。
  • 化学本质：吲哚乙酸。
  • 运输方式：
    • 极性运输：从形态学上端到下端，是主动运输。
    • 非极性运输：在成熟组织中，通过韧皮部进行。
  • 作用特点：两重性
    • 既能促进生长,也能抑制生长。
    • 既能促进发芽,也能抑制发芽。
    • 既能防止落花落果,也能疏花疏果。
    • 实例：顶端优势 (顶芽优先生长，侧芽受抑制)。
  • 作用机理：通过促进细胞伸长生长。
  • 影响生长素发挥作用的因素：浓度、植物器官 (根、芽、茎对生长素最敏感的浓度不同)。
• 3 其他植物激素
  • 赤霉素：促进细胞伸长、种子萌发、果实发育。
  • 细胞分裂素：促进细胞分裂、芽的分化、延缓衰老。
  • 脱落酸：抑制细胞分裂、促进叶和果实的衰老和脱落、促进休眠。
  • 乙烯：促进果实成熟、促进开花、脱落。
• 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。
  • 应用：促进扦插枝条生根、促进果实成熟、防止果实脱落、做除草剂 (如2,4-D)。
  • 负面影响：可能污染食品、影响人体健康、破坏生态平衡。
• 5 植物激素间的相互作用
  • 协同作用：生长素和细胞分裂素促进细胞分裂和生长。
  • 拮抗作用：脱落酸抑制生长，而细胞分裂素则促进生长。

第四部分：种群和群落

• 1 种群的特征
  • 种群密度：最基本的数量特征。
    • 调查方法：
      • 样方法：适用于植物和活动范围小的动物 (如昆虫)。
      • 标志重捕法：适用于活动范围大的动物 (如鸟类、哺乳动物)。
  • 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。
  • 年龄组成：预测种群数量变化的趋势。
    • 增长型：幼年个体多。
    • 稳定型：各年龄比例适中。
    • 衰退型：老年个体多。
  • 性别比例：影响出生率，进而影响种群密度。
• 2 种群数量的变化
  • “J”型增长
    • 条件：理想条件 (食物、空间充裕，气候适宜，没有敌害等)。
    • 特点：连续增长，增长率不变。
    • 公式：Nt = N₀·λᵗ
  • “S”型增长
    • 条件：有限环境 (存在环境阻力)。
    • 特点：先增加后稳定，存在K值 (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。
  • 影响种群数量变化的因素
    • 内源性因素：种内斗争、繁殖能力。
    • 外源性因素：食物、天敌、气候等。
• 3 群落的结构
  • 群落的概念：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
    • 最基本的特征。
    • 丰富度：群落中物种数目的多少。
  • 种间关系
    • 捕食：一种生物以另一种生物为食 (如兔和狼)。
    • 竞争：两种或两种以上生物相互争夺资源和空间 (如牛和羊)。
    • 寄生：一种生物寄生在另一种生物体内或体表，并从那里获取营养 (如蛔虫和人)。
    • 互利共生：两种生物共同生活在一起，相互依存，彼此有利 (如豆科植物和根瘤菌)。
  • 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 (由于地形、光照、湿度等差异)。
• 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：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 (如沙丘、火山岩)。

      过程：裸岩 → 地衣 → 苔藓 → 草本植物 → 灌木 → 森林。

    • 次生演替：在原有生物群落被破坏后的地方发生的演替 (如弃耕的农田、火灾后的草原)。

      过程：弃耕农田 → 杂草 → 小灌木 → 灌木丛 → 森林。

  • 影响因素
    • 内部因素：生物的繁殖、迁徙、种内/种间关系。
    • 外部因素：人类活动、气候变化、自然灾害等。
  • 人类活动对演替的影响

    可以使演替按照不同于自然演替的速度和方向进行。

第五部分：生态系统

• 1 生态系统的结构
  • 生态系统的概念：由生物群落及其无机环境相互作用而形成的统一整体。
  • 生态系统的组成成分
    • 生产者：自养生物 (主要是绿色植物)，是生态系统的主要成分。
    • 消费者：异养生物 (动物、寄生微生物)，加快物质循环。
    • 分解者：异养生物 (主要是细菌、真菌)，物质循环的关键成分。
    • 非生物的物质和能量：阳光、热能、空气、水、无机盐等。
  • 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 (生产者 → 初级消费者 → 次级消费者...)。

      特点：单向流动、逐级递减。

    • 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；增加生态系统的稳定性。

• 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。
  • 起点：生产者固定的太阳能 (总初级生产力)。
  • 流经生态系统的总能量：生产者所固定的太阳能总量。
  • 渠道：食物链和食物网。
  • 特点
    • 单向流动：沿食物链逐级流动，不能循环。
    • 逐级递减：每个营养级大约只有10%-20%的能量流入下一个营养级 (能量传递效率约10%-20%)。
  • 研究意义
    • 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。
• 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，又从生物群落到无机环境的循环过程。
  • 实例：碳循环
    • 无机环境 (CO₂) → 生产者 (光合作用、化能合成作用) → 消费者 (捕食) → 分解者 (分解作用) → 无机环境 (呼吸作用、燃烧)。
    • 关键过程：光合作用和呼吸作用。
  • 特点
    • 全球性 (生物地球化学循环)。
    • 循环性：物质可以被生物群落反复利用。
  • 能量流动与物质循环的关系
    • 共同点：二者同时进行，相互依存，不可分割。
    • 区别：能量流动是单向的、逐级递减的；物质循环是往复循环的。
• 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 (如鸟的鸣叫、花的颜色)。
    • 化学信息：生物体中的化学物质 (如性外激素、告警物质)。
    • 行为信息：生物的特殊行为 (如蜜蜂的“舞蹈”)。
  • 作用
    • 决定生物种间的互助或捕食关系。
    • 影响生物种群的繁衍。
    • 调节生物的种间关系,以维持生态系统的稳定。
  • 应用：提高农产品或畜产品的产量 (如利用人工合成性引诱剂诱捕害虫)、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。

    调节基础：负反馈调节。

  • 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 (如森林生态系统)。

      特点：物种丰富度高，营养结构复杂，抵抗力稳定性强。

    • 恢复力稳定性：生态系统在受到外界干扰因素的破坏后恢复到原状的能力 (如草原生态系统)。

      特点：物种丰富度低，营养结构简单，恢复力稳定性强。

  • 提高生态系统稳定性的措施 . 对生态系统的利用要适度，不应超过生态系统的自我调节能力。 . 对人类利用强度较大的生态系统，应实施相应的物质、能量投入，保证生态系统的内部结构和功能的协调。

第六部分：生态环境的保护

• 1 全球性生态环境问题
  • 全球气候变化：温室气体 (CO₂等) 浓度升高导致温室效应。
  • 水资源短缺。
  • 臭氧层破坏：氟利昂等物质破坏臭氧层。
  • 酸雨：pH值小于5.6的降水。
  • 土地荒漠化：气候变化和人类活动导致。
  • 生物多样性锐减：物种灭绝速度加快。
• 2 生物多样性的价值
  • 潜在价值：目前人类尚不清楚的价值。
  • 间接价值：对生态系统起到重要调节功能 (如森林的涵养水源、保持水土)。
  • 直接价值：对人类有食用、药用、工业原料、美学等实用意义。
• 3 生物多样性的保护
  • 保护层次：基因、物种、生态系统。
  • 措施
    • 就地保护 (最有效)：建立自然保护区，保护生态系统和珍稀濒危物种。
    • 易地保护：把保护物种迁出原地，进行特殊的保护和管理 (如动植物园)。
  • 保护策略
    • 加强立法：颁布相关法律法规。
    • 国际合作：许多环境问题是全球性的。
    • 全民参与：提高公众环保意识。
    • 可持续发展：在不牺牲未来几代人需要的情况下，满足当代人需要的发展模式。