《七年级科学第二单元思维导图》

中心主题：生物与环境

一、生物与环境的关系

• 基本概念：

  • 生物：具有生命现象的个体（包括植物、动物、微生物）。
  • 环境：生物周围影响生物生活的各种因素的总和。
  • 生态系统：生物与环境相互作用构成的统一整体。
  • 非生物因素：光照、温度、水分、空气、土壤等。
  • 生物因素：影响某种生物生活的其他生物。

• 环境对生物的影响：

  • 光照：影响植物的生长和分布，动物的活动规律（昼行性、夜行性）。
  • 温度：影响生物的代谢速率、生长发育，影响生物的分布。
  • 水分：生物生存必需，影响生物的形态结构、生理功能，影响生物的分布（陆生、水生）。
  • 空气：提供呼吸所需气体（氧气、二氧化碳），影响生物的生存。
  • 土壤：提供植物生长所需营养物质和水分，影响生物的栖息地。
  • 适应性特征：生物经过长期进化，形成的与环境相适应的形态结构、生理功能和行为。举例：仙人掌的叶变成刺，沙漠植物根系发达。

• 生物对环境的影响：

  • 生物的活动改变环境：蚯蚓改良土壤，植物防风固沙，生物的呼吸产生二氧化碳。
  • 生物的生存依赖环境，同时也影响和改变环境。
  • 环境的改变反过来又会影响生物的生存和发展。

二、生态系统及其组成

• 生态系统的组成成分：

  • 生产者：主要指绿色植物，能通过光合作用将无机物转化为有机物，为自身和其他生物提供能量和物质。
  • 消费者：指不能自己制造食物，必须以生产者或其他消费者为食的生物，主要指动物。包括初级消费者、次级消费者、三级消费者等等。
  • 分解者：指腐生细菌和真菌，能将动植物遗体和排泄物中的有机物分解为无机物，供生产者利用。
  • 非生物成分：阳光、空气、水、土壤等，为生物提供能量、物质和生存空间。

• 食物链和食物网：

  • 食物链：生态系统中不同生物之间因食物关系而形成的链状结构，反映的是生产者与消费者之间的吃与被吃的关系。
    • 书写食物链的规则：生产者开始，最高级消费者结束，箭头指向捕食者。例如：草 → 兔 → 狐
  • 食物网：生态系统中多条食物链相互交错连接形成的复杂网络结构。
  • 食物链和食物网是能量流动和物质循环的渠道。

• 能量流动：

  • 能量流动的起点：生产者固定太阳能。
  • 能量流动的特点：单向流动，逐级递减。
  • 能量传递效率：大约10%-20%。
  • 营养级：食物链上的每一个环节。
  • 生物数量金字塔：通常营养级越高，生物数量越少。

• 物质循环：

  • 主要物质：碳、氮、水等。
  • 循环特点：循环利用，全球性。
  • 碳循环：
    • 主要途径：植物光合作用吸收二氧化碳，生物呼吸作用释放二氧化碳，分解者分解有机物释放二氧化碳，化石燃料燃烧释放二氧化碳。
    • 过度砍伐森林和过度使用化石燃料会导致大气中二氧化碳浓度升高，引起温室效应。

三、生态系统的稳定性

• 生态系统的类型：

  • 森林生态系统：生物种类丰富，结构复杂，稳定性高。
  • 草原生态系统：干旱半干旱地区，植物以草本为主，动物适应干旱环境。
  • 湿地生态系统：水陆交界处，生物种类丰富，具有净化水质、调节气候等重要功能。
  • 海洋生态系统：范围广阔，生物种类繁多，对全球气候有重要影响。
  • 淡水生态系统：包括湖泊、河流、池塘等，生物种类多样。
  • 农田生态系统：人工干预较多，生物种类相对单一，稳定性较低。

• 生态系统的自我调节能力：

  • 生态系统具有一定的自我调节能力，使其维持相对稳定的状态。
  • 自我调节能力有限，与生态系统的复杂程度有关。复杂程度越高，自我调节能力越强。
  • 过度干扰会导致生态系统崩溃。

• 影响生态系统稳定性的因素：

  • 生物种类：生物种类越多，生态系统越稳定。
  • 食物网的复杂程度：食物网越复杂，生态系统越稳定。
  • 环境变化：环境变化剧烈会导致生态系统不稳定。
  • 人为干扰：过度砍伐森林、污染环境、过度捕捞等会破坏生态系统稳定性。

• 生物多样性：

  • 遗传多样性：同一物种内不同个体之间的基因差异。
  • 物种多样性：生态系统中生物种类的丰富程度。
  • 生态系统多样性：地球上生态系统的类型多样。
  • 保护生物多样性的重要性：维持生态系统稳定，为人类提供资源和服务。
  • 保护措施：建立自然保护区，颁布法律法规，进行科学研究和宣传教育。

四、探究实验设计

• 探究实验要素：

  • 提出问题：根据观察和已有的知识提出问题。
  • 作出假设：对提出的问题进行猜测性解答。
  • 制定计划：设计实验方案，包括确定变量（自变量、因变量、无关变量）、设置对照组、选择材料和方法等。
  • 实施计划：按照实验方案进行实验，收集数据。
  • 得出结论：分析实验数据，验证或否定假设。
  • 表达与交流：撰写实验报告，与其他同学交流。

• 变量控制原则：

  • 单一变量原则：每次实验只改变一个因素，观察其对结果的影响。
  • 对照原则：设置对照组，与实验组进行比较，排除其他因素的干扰。

• 常见探究实验：

  • 光照对鼠妇生活的影响：自变量是光照强度，因变量是鼠妇分布情况。
  • 水分对蚯蚓生活的影响：自变量是土壤湿度，因变量是蚯蚓分布情况。
  • 探究种子萌发条件：空气、水分、适宜的温度。

五、思维导图结构总结

• 中心：生物与环境
• 分支一：生物与环境的关系（环境影响生物，生物影响环境）
• 分支二：生态系统及其组成（生产者、消费者、分解者、非生物成分，食物链、食物网，能量流动，物质循环）
• 分支三：生态系统的稳定性（生态系统类型，自我调节能力，影响因素，生物多样性）
• 分支四：探究实验设计（要素，变量控制，常见实验）

This detailed mind map structure provides a comprehensive overview of the key concepts covered in the second unit of seventh-grade science, focusing on the relationship between organisms and their environment. It includes definitions, examples, and connections between different topics, making it a useful tool for learning and review.