《生物第一单元思维导图》

中心主题：走进生命科学

一、 生物的特征 (Characteristics of Life)

• 核心概念：区别生物与非生物的基本标准。
• 主要分支：
  • 1. 生物能进行新陈代谢 (Metabolism)
    • 定义：生物体与外界环境进行物质和能量交换，并在此基础上进行自身物质和能量的转变过程。
    • 类型：
      • 同化作用 (Anabolism)：将简单物质合成为复杂物质，储存能量（如：光合作用）。
      • 异化作用 (Catabolism)：将复杂物质分解为简单物质，释放能量（如：呼吸作用）。
    • 意义：是生物最基本的特征，是其他生命活动的基础。
  • 2. 生物能对外界刺激作出反应 (Response to Stimuli / Irritability)
    • 定义：生物体感受外界刺激并发生相应反应的能力。
    • 实例：含羞草叶片受触碰闭合、向日葵朝向太阳、草履虫避开有害刺激。
    • 意义：使生物能够趋利避害，适应环境。
  • 3. 生物能生长和发育 (Growth and Development)
    • 生长：生物体体积增大、重量增加、细胞数量增多。
    • 发育：生物体从受精卵到性成熟，再到衰老死亡的生命历程中发生的一系列变化。
    • 基础：细胞的分裂和分化。
  • 4. 生物能繁殖 (Reproduction)
    • 定义：生物产生后代，延续种族的现象。
    • 方式：
      • 无性生殖：不经过两性生殖细胞结合（如：分裂生殖、出芽生殖、孢子生殖、营养生殖）。
      • 有性生殖：经过两性生殖细胞结合（如：种子植物、大多数动物）。
    • 意义：保证物种的延续。
  • 5. 生物具有遗传和变异的特性 (Heredity and Variation)
    • 遗传 (Heredity)：亲代特征通过繁殖过程传递给后代的现象（“种瓜得瓜，种豆得豆”）。
    • 变异 (Variation)：亲子代之间以及子代个体之间的差异现象（“一母生九子，连母十个样”）。
    • 物质基础：遗传物质 DNA。
    • 意义：遗传使物种保持相对稳定，变异为生物进化和适应环境提供原材料。
  • 6. 生物除病毒外都由细胞构成 (Cellular Organization)
    • 细胞：生物体结构和功能的基本单位。
    • 类型：
      • 单细胞生物：整个生物体由一个细胞构成（如：草履虫、酵母菌、衣藻）。
      • 多细胞生物：由多个细胞构成，细胞间有分工合作（如：植物、动物）。
    • 特例：病毒没有细胞结构，由蛋白质外壳和内部遗传物质构成，必须寄生在活细胞内才能生存和繁殖。
  • 7. 生物能适应一定的环境并影响环境 (Adaptation and Influence)
    • 适应：生物的形态结构、生理功能和行为方式与其生存环境相适合的现象（如：沙漠骆驼、极地企鹅）。
    • 影响：生物的生命活动对环境产生作用（如：植物光合作用改变大气成分、蚯蚓改良土壤）。

二、 生物体的结构层次 (Levels of Biological Organization)

• 核心概念：生命系统从简单到复杂的组织排列方式。
• 主要分支：
  • 1. 微观到宏观 (Microscopic to Macroscopic - Individual Level)
    • 基本单位：细胞 (Cell)
    • 组织 (Tissue)：由形态相似、结构和功能相同的细胞联合在一起形成（植物：分生、保护、营养、输导、机械组织；动物：上皮、肌肉、神经、结缔组织）。
    • 器官 (Organ)：由不同的组织按照一定次序结合在一起，形成具有一定功能的结构（植物：根、茎、叶、花、果实、种子；动物：心、肝、脑、胃）。
    • 系统 (System) (主要指动物和人)：由能够共同完成一种或几种生理功能的多个器官按照一定次序组合而成（如：消化系统、呼吸系统、循环系统、神经系统等）。植物没有系统这一层次。
    • 个体 (Organism)：一个完整的生物（单细胞或多细胞）。
  • 2. 个体及以上层次 (Individual and Above - Ecological Level)
    • 种群 (Population)：在一定区域内，同种生物所有个体的总和。
    • 群落 (Community)：在一定区域内，所有生物（不同种群）的总和。
    • 生态系统 (Ecosystem)：在一定区域内，生物部分（群落）和非生物部分（阳光、空气、水、土壤等）相互作用构成的统一整体。
    • 生物圈 (Biosphere)：地球上所有生物及其生存环境的总和，是最大的生态系统。

三、 生物学研究的基本方法 (Basic Methods in Biology Research)

• 核心概念：探索生命奥秘、解决生物学问题的手段。
• 主要分支：
  • 1. 观察法 (Observation)
    • 定义：通过感官或借助仪器（放大镜、显微镜等）直接获取信息的方法。
    • 要求：目的明确、全面细致、实事求是、及时记录。
    • 工具：
      • 显微镜的使用：
        • 步骤：取镜安放 -> 对光 -> 放置玻片标本 -> 调焦观察（先降后升、先粗后细） -> 清理收藏。
        • 成像特点：倒立、放大。
        • 放大倍数：物镜倍数 × 目镜倍数。
        • 视野亮度调节：光圈、反光镜。
  • 2. 实验法 (Experimentation)
    • 定义：在控制条件下，研究某种因素对研究对象影响的方法。
    • 核心：对照原则 和 单一变量原则。
      • 变量：自变量（要研究的因素）、因变量（随自变量变化的因素）、无关变量（需保持一致）。
      • 对照组：未做处理或标准处理的组。
      • 实验组：施加自变量处理的组。
    • 科学探究的一般过程：
      • 提出问题
      • 作出假设
      • 制定计划（设计实验方案）
      • 实施计划（进行实验操作）
      • 得出结论（分析实验数据）
      • 表达与交流
  • 3. 调查法 (Survey)
    • 定义：为了解某一区域生物种类、数量、分布等情况而进行实地考察或访问收集资料的方法。
    • 要点：明确调查目的和对象、制定合理方案、如实记录、统计分析。
    • 抽样调查：选取部分对象进行调查，以推测整体情况。
  • 4. 比较法 (Comparison)
    • 定义：比较不同生物或同一生物不同阶段的形态、结构、功能等，找出异同点。
  • 5. 文献法 (Literature Review)
    • 定义：查阅、分析、整理已有的文献资料，获取信息的方法。

四、 生物与环境的关系 (Relationship between Organisms and Environment)

• 核心概念：生物的生存依赖于环境，同时也能适应并影响环境。
• 主要分支：
  • 1. 环境对生物的影响
    • 生态因素：环境中影响生物形态、生理和分布的因素。
      • 非生物因素 (Abiotic Factors)：阳光、温度、水、空气、土壤、湿度等。
      • 生物因素 (Biotic Factors)：影响某个生物生存的其他生物。
        • 种内关系：互助、斗争。
        • 种间关系：捕食、竞争、寄生、共生（互利共生）。
  • 2. 生物对环境的适应
    • 概念：生物在长期进化过程中形成的与环境相适应的特征。
    • 表现：
      • 形态结构适应：保护色、警戒色、拟态。
      • 生理功能适应：骆驼耐旱、鱼用鳃呼吸。
      • 行为方式适应：鸟类迁徙、动物冬眠。
    • 普遍性与相对性：适应是普遍存在的，但适应是相对的，环境改变可能导致原有适应性状不再适应。
  • 3. 生物对环境的影响
    • 实例：植物蒸腾作用增加空气湿度、光合作用维持碳氧平衡、蚯蚓疏松土壤、人类活动对环境的正负影响（植树造林 vs 环境污染）。

五、 生物学的范围与意义 (Scope and Significance of Biology)

• 研究对象：生命现象及其规律。
• 学科分支：植物学、动物学、微生物学、遗传学、生态学、细胞生物学、分子生物学等。
• 应用领域：农业、工业、医药卫生、环境保护等。
• 学习意义：
  • 认识生命本质，理解人与自然的关系。
  • 提升科学素养，掌握科学探究方法。
  • 应用于生产生活实践，解决人口、资源、环境、健康等问题。
  • 树立正确的生命观和价值观。