《自然史思维导图》
一、宇宙起源与演化
- 宇宙大爆炸理论:
- 奇点：无限小，无限密，无限热
- 膨胀：瞬间爆发，宇宙快速膨胀
- 冷却：温度降低，基本粒子形成
- 微波背景辐射：大爆炸的余辉，关键证据
- 元素合成：氢，氦，少量锂等轻元素
- 星系形成:
- 引力作用：物质聚集，密度不均匀
- 星云：气体和尘埃的集合
- 恒星形成：引力坍缩，核聚变
- 星系类型：螺旋星系，椭圆星系，不规则星系
- 星系团，超星系团：更大的引力结构
- 恒星演化:
- 主序星：氢聚变为氦，稳定阶段
- 红巨星：氢耗尽，体积膨胀
- 白矮星：质量较小恒星的最终状态
- 中子星：超新星爆发后形成的致密星体
- 黑洞：引力极强，吞噬一切物质
- 太阳系形成:
- 太阳星云：气体和尘埃旋转盘
- 行星形成：吸积，碰撞，形成行星
- 行星类型：类地行星，类木行星
- 小行星带，柯伊伯带：太阳系遗迹
- 宇宙未来:
- 持续膨胀：加速膨胀，宇宙越来越空旷
- 热寂：能量均匀分布，宇宙达到平衡
二、地球的形成与演变
- 地球形成:
- 星子吸积：小型天体碰撞，聚集
- 原始地球：熔融状态，剧烈火山活动
- 月球形成：大碰撞理论，地球与忒伊亚星碰撞
- 冷却固化：地壳形成，海洋形成
- 地质年代:
- 太古代：最早生命出现，厌氧环境
- 元古代：真核生物出现，大气氧化
- 古生代：寒武纪生命大爆发，陆地植物出现
- 中生代：恐龙时代，大陆漂移
- 新生代：哺乳动物繁盛，人类出现
- 板块构造学说:
- 大陆漂移：大陆板块移动
- 海底扩张：洋中脊形成新地壳
- 板块边界：汇聚边界，分离边界，转换边界
- 地震，火山：板块运动的结果
- 大气演化:
- 原始大气：火山气体，无氧
- 氧气积累：光合作用，蓝细菌
- 臭氧层：保护地球生物免受紫外线辐射
- 温室气体：维持地球温度
- 气候变化:
- 冰期，间冰期：地球轨道变化，太阳辐射变化
- 温室效应：人类活动的影响
- 气候变化的影响：海平面上升，极端天气事件
三、生命的起源与进化
- 生命起源:
- 化学进化：无机物合成有机物
- 米勒-尤里实验：模拟原始地球环境
- RNA世界：RNA作为遗传物质和催化剂
- 原始细胞：膜结构包裹有机物
- 自生论：生命从非生命物质自然产生
- 进化理论:
- 达尔文：自然选择，适者生存
- 遗传变异：突变，基因重组
- 物种形成：隔离，基因漂变，自然选择
- 进化证据：化石，比较解剖学，生物地理学，分子生物学
- 生命进化树:
- 原核生物：细菌，古菌
- 真核生物：原生生物，真菌，植物，动物
- 动物进化：无脊椎动物，脊椎动物
- 植物进化：藻类，苔藓，蕨类，裸子植物，被子植物
- 人类进化:
- 灵长类：共同祖先
- 人科：南方古猿，能人，直立人，尼安德特人，智人
- 文化进化：语言，工具，艺术，社会
- 生命多样性:
- 物种概念：可育后代
- 生物分类：界，门，纲，目，科，属，种
- 生态系统：生物群落与环境的相互作用
- 生物多样性的重要性：生态系统服务，经济价值，文化价值
四、地球生态系统
- 生态系统组成:
- 非生物环境：阳光，水，空气，土壤
- 生产者：自养生物，光合作用
- 消费者：异养生物，捕食，寄生
- 分解者：腐生生物，分解有机物
- 生态系统功能:
- 能量流动：食物链，食物网
- 物质循环：碳循环，氮循环，水循环
- 信息传递：物理信息，化学信息，行为信息
- 生物群落:
- 森林：热带雨林，温带阔叶林，针叶林
- 草原：热带草原，温带草原
- 荒漠：热荒漠，寒荒漠
- 湿地：沼泽，泥炭地，红树林
- 水域：海洋，湖泊，河流
- 生态系统演替:
- 初生演替：从无到有
- 次生演替：在原有基础上
- 顶极群落：稳定状态
- 人类活动的影响:
- 环境污染：空气污染，水污染，土壤污染
- 资源过度开发：森林砍伐，过度捕捞
- 生物入侵：外来物种
- 全球变暖：温室气体排放
- 生物多样性丧失：物种灭绝
五、自然史研究方法
- 观察:
- 肉眼观察：直接观察自然现象
- 显微镜观察：观察微观结构
- 遥感观察：卫星，航空遥感
- 实验:
- 控制变量：控制实验条件
- 重复实验：验证实验结果
- 模拟实验：模拟自然环境
- 调查:
- 野外调查：收集数据，观察现象
- 访谈调查：了解当地知识
- 文献调查：查阅相关资料
- 化石研究:
- 化石发掘：寻找化石
- 化石鉴定：确定化石种类
- 年代测定：确定化石年代
- 分子生物学技术:
- DNA测序：确定基因序列
- 基因组比较：研究物种关系
- 分子钟：推断进化时间
- 数学建模:
- 建立数学模型：描述自然现象
- 计算机模拟：模拟复杂过程
- 数据分析：统计分析数据