普通高中课程标准实验教科书 生物 必修 稳态与环境 人民教育出版社课程教材研究所 生物课程教材研究开发中心著 人民社
主编 朱正威赵占良 编写人员 张志文顾咏梅包春莹谭永平 赵占良施忆王德利刘真 责任编辑 谭永平 美术编辑 林荣桓 插图绘制 刘菊王国栋林荣桓张做冰姜吉维 设计排版 北京大洋立恒设计有限公司 摄彩或提供照片 朱京孙儒泳朱正威 郭耕包全虎原瑞伦 新华社摄影部中国图片网浙江省绍兴市第一中学 广东省佛山市顺德区档案馆等
目录 科学家访谈生物与环境是统一的整体 第1章人体的内环境与稳态 第1节细胞生活的环境… 第2节内环境稳态的重要性……………………………7 科学史话稳态概念的提出和发展 第2章动物和人体生命活动的调节 15 第1节通过神经系统的调节… 16 与生物学有关的职业神经外科医生………………22 第2节通过激素的调节…………………………………23 科学·技术·社会评价应用激素类药物的利与弊 第3节神经调节与体液调节的关系…… 科学·技术·社会拒绝毒品,慎用心理药物……34 第4节免疫调节…………………………………………35 科学·技术·社会艾滋病——威胁人类的免疫缺陷病…41 第3章植物的激素调节……………………………………45 第1节植物生长素的发现……………………………46 第2节生长素的生理作用…………50 第3节其他植物激素………………… 第4章种群和群落………… 第1节种群的特征 60 科学家的故事从治蝗专家到生态学巨匠…………64
第2节种群数量的变化………………………………65 与生物学有关的职业植保员… 第3节群落的结构………………… 71 科学·技术·社会立体农业………… 4,,,44 77 第4节群落的演替…… 与生物学有关的职业林业工程师………………………83 第5章生态系统及其稳定性…… 第1节生态系统的结构… 第2节生态系统的能量流动…………………………93 科学·技术·社会生态农业 第3节生态系统的物质循环… 100 与生物学有关的职业景观设计师…………………104 第4节生态系统的信息传递…………………105 第5节生态系统的稳定性 ………109 科学·技术·社会恢复生态学及其应用………………113 第6章生态环境的保护 …………117 第1节人口增长对生态环境的影响……………118 第2节保护我们共同的家园……………………………123 科学·技术·社会关注生态伦理道德………………129
长/科学家访谈 生物与环境是统一的整体 ——与孙儒泳院士一席谈 孙懦泳院士男,浙江宁波人。1951年毕业于北京师范 大学生物系。1958年在苏联国立莫斯科大学获副博士学位 1993年当选为中国科学院院士。他从事生态学教学和科研 50多年,在鼠类和鱼类生理生态、鼠类冷适应研究上有重 要成就,对我国高校动物生态学教学作出了重大而较全 面的贡献。 2003年11月3日,孙儒泳院士接受了本书编 者的采访 问:您是怎样走进生态学研究领域的? 答:纯属偶然。我出生于浙江宁波,家 境一般。小时侯也淘气,刚上小学时成绩并 不出众,喜欢逮蟋蟀、捉螃蟹、钓鱼玩。不 孙儒泳 过,这样的童年生活使得我与大自然比较亲 中国科学院院士、生态学家 近。师范学校毕业后,在小学当了两年教员。 这时,想考大学。当时师范大学免学费,于 是就选择了北京师范大学。为了增加考取的把握,又选择了当时比较冷的专业—生物学。当 然,对于当时所做的选择,以后并没有后悔。在大学学习期间,当时的生物学界非常强调生物 与环境的关系,自己也觉得“生物是活的”,应该多到野外去研究 生物。在苏联留学时,又受到从事生态学研究的老师影响,因此 就选择了生态学作为自己的研究领域。 问:您在这个领域内取得了许多成果,能给我们举其中 的一两项吗? 答:我想从两个方面来说。首先是教学方面,我做了 50多年的教师:大学毕业就留校当老师,留学回国后又 继续当老师至今。在从事生态学教学期间,根据自己 多年的积累和长期思考、总结,在1987年出版了《动 物生态学原理》一书。 编者:这本书在生态学界影响非常大,是我国 的生态学权成教材之一,其影响几乎扩大到整个华文 至于科研方面,我想举在苏联留学时所做的研究:我 的研究证明,在莫斯科省南北相距仅110公里的两个田鼠种 《动物生态学原理》封面
群间,存在着能量代谢方面的差异,这可 以作为兽类地理物种形成假说的生理生态 学方面的证据。 问:这項研究工作是怎样开展的呢? 答:先在野外安放捕鼠笼子取样,再 将捕到的田鼠带回实验室进行研究—主 要是通过测定耗氧量来计算能量代谢的强 度 问:莫斯科省的冬天非常寒冷,野外 取样工作很艰苦吧? 答:冬天的莫斯科省,地面积雪很厚 取样时,我需要先从积雪中掏出一个洞 来,再在雪底下安放捕鼠笼子。 问:条件这么艰苦,应该有不少困难 MA血 ▲▲ 吧?当时觉得苦吗? 冬天的莫斯科 答:困难肯定是存在的。例如,在积 雪底下放好了捕鼠笼子后,一天要在雪地 里来回查看好几次。因为需要用活田鼠做实验,如果不勤看一点,笼子里的田鼠就可能被冻死 了。不过,我后来想了一个办法,就用不着这么辛苦了: 在捕鼠笼子里装上一个小窝,窝里铺上保暖的棉絮,同 时放一点食物,捕到笼子里的田鼠就不容易被冻死了 在做这项研究工作的时候,我非常有兴趣,因此没有觉 得苦。 问您能不能給我们谈一谈在科学研究过程中印象 最深的一两件事? 答:还是在苏联留学期间,有一次,我在教研室里ML 汇报自己的初步研究结果:南北两个取样地点的田鼠 存在能量代谢方面的差异。但是,教研室里有一位老师 提出了反对意见:这种差异,可能是个体差异,就像人 有高矮胖瘦一样,而不是种群水平上的差异。这使得我 需要进一步检验自己的结论是不是可靠。在寻找新证 据的过程中,我使用了生物统计学方法,从而使得到的 结论更加精确、可靠了。这使我认识到,无论是做科学 研究,还是在生活中,都要多听意见,尤其是要听得进 反对意见。兼听则明!道理虽简单,但要做到却不容 孙儒泳(右)在解剖田鼠 易 问:生态学研究对于人类解决一些目前遇到的难題非常有塞义,您能就此谈一谈吗? 答:生物与环境是一个统一的整体,生态学就是研究生物与环境间相互关系的科学。人类
的生存和发展,需要有良好的生态环 境和可以持续利用的自然资源。生物 圈虽然具有自我维持稳态的能力,但 这种能力是有限度的。人口剧增、环境 污染、资源枯竭等问题,正在给人类的 生存和可持续发展带来威胁。要实现 人与自然的和谐发展,需要生态学发 挥积极作用。当然,仅仅依靠生态学并 不能完全解决这些问题。解决这些问 题,需要全社会共同努力。生态学家所 能做的,是发现问题、提出问题,并和 孙儒泳(右)在进行野外工作 其他学科专业的研究者一起为解决间 题提供决策依据。 问:在紧张的学习和研究之余,您有什么业余爱好吗? 答:我比较喜欢音乐。工作或学习累了,就听听音乐或歌曲。在音乐声中,觉得全身都 可以得到放松。我曾学过钢琴。平时在家里,也经常用风琴给孩子们伴奏娱乐。 我最想对高中生说的话是 韶光易逝,劝君惜取少年时!
第 人体的内环境与稳态 无论是在冰天雪地的边防线上巡逻的战士还是在炼钢炉前挥汗如雨的工人, 体温都是37℃左右,这是为什么?大量出汗或严重腹泻时,需要及时补充含盐的 水,比如喝电解质饮料,这又是为什么? 在外界环境发生剧烈变化的情况下,人体仍能通过自身的调节作用,维持内 环境的相对稳定,从而使体内的细胞拥有稳定而适宜的存活条件。 n24 减A 无论春夏秋冬,风云变幻 它却总是轻波微。 稳态是生命系统的特征, 也是机体存活的条件。 它让每一个细胞分享 又靠所有细胞共建
第1节细胞生活的环境 问题探讨 0 讨论 1.图1和图2中各是什么细胞?请说出细胞的 名称。 2.它们分别生活在什么样的环境中?两者的生 活环境有何异阿? 图 图2 所有的生命系统都存在于一定的环境中,与环境之间 杰节焦 不断进行着物质和能量的交换。细胞作为最基本的生命系 ·什么是内环境? 统,也是如此。 内环境具有哪些理化 生活在水中的单细胞生物(如草履虫),可以直接从水 特性? 里获取生存所必需的养料和氧,并把废物直接排入水中。 人体细胞如何与外界 这些单细胞生物只能在水环境中生活,如果水体干涸,它 环境进行物质交换? 们就会休眠或者死亡 组成我们躯体的绝大多数细胞没有直接与外界环境接 触,不能直接与外界环境进行物质交换。这些细胞直接生 活的环境是什么呢 体内细胞生活在细胞外液中 相关信息 《红楼梦》中有句话:“女人是水做的。”其实,不论男 咸年男性体内含水量大约是体 重的60%,成年女性体内含水量 性还是女性.体内都含有大量以水为基础的液体.这些液 大约是体重的50%。出生一天的 体统称为体液( body fluid)。体液中除含有大量的水以外, 婴儿,体内含水量大约是体重 还含有许多离子和化合物。 的7% 细胞内液 (存在于细胞内,约占2/3) 体液 血浆 细胞外液 组织液 (存在于细胞外,约占1/3) 淋巴等 1章人体的内环境与稳态
说到体液,你首先想到的可能是血液。其实,血液并 不全是体液,这是因为血液中既有液体部分—血浆相关信息 plasma),也有大量的血细胞。血浆是血细胞直接生活的 手和即有时会磨出“水泡”。“水 环境。 泡”中的液体主要是组织液。 动脉中的血浆沿动脉流入毛细血管的动脉端,其中的 许多物质会透过毛细血管璧进入组织液( tissue fluid),组 织液是存在于组织细胞间隙的液体,又叫细胞间隙液。绝 大多数组织的细胞都浸浴在组织液中,与组织液进行物质 交换,因此,组织液是体内绝大多数细胞直接生活的环境。 血浆中的物质 组织液为组织细胞提供营养物质,细胞的代谢产物也 进入组织液 透过细胞膜进入组织液。组织液中包括细胞代谢产物在内 毛细血管 的各种物质,大部分能够被毛细血管的静脉端重新吸收, 进入血浆;小部分被毛细淋巴管吸收,成为淋巴液,也叫 毛纪淋巴管 淋巴( lymph)(图1-1)。毛细淋巴管内的淋巴汇集到淋巴 组织细胞 管中,经过淋巴循环由左右锁骨下静脉汇入血浆中,进入 组织液中的 组织液中的物质 心脏,参与全身的血液循环。淋巴中混悬着大量的淋巴细 返回血 进人淋巴系 胞和吞噬细胞等,可以协助机体抵御疾病,对这些细胞来 液循环系统 傲动脉 说,淋巴就是它们直接生活的环境。 傲静脉 图1-1组织液、血浆、淋巴液之 间的关系 思考与讨论) 为什么说细胞外液是细胞直接生活的 3.组织液、血浆和淋巴之间有什么内在 环境? 联系?能不能说全身的细胞外液是一个有机的 2.组织液、血浆和淋巴有什么异同? 整体? 血浆、组织液和淋巴通过动态的有机联系,共同构成 机体内细胞生活的直接环境。为了区别于个体生活的外界 环境,人们把这个由细跑外液构成的液体环境叫做内环境 (internal environment) 假如将你身体的一个细胞或一块组织拿到体外,如果 不提供特殊的环境条件,它很快就会死亡。而在内环境中, 体内细胞却能正常地生活。 内环境与外界环境有哪些差别呢? 第1节组胞生活的环境3