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® YIWU JIAOYU JIAOKESHU SHENGWUXUE 义 务 七年级 教 全国优秀教材一等奖 育 教 科 义务教育教科书 上册 书 生物学 七年级 上册 封面动物／朱 生 物 生物学 学 七 年 级 上 册 绿绿色色印印刷刷产产品品 ((55..1188))初初中中封封面面生生物物学学77上上绿绿色色标标志志 11 22002222//66//77 1133::1133义 务 教 育 教 科 书 生物学 七年级 上册 人民教育出版社 课程教材研究所 编著 生物课程教材研究开发中心 ·北 京·主 编：朱正威 赵占良 主要编写人员：朱正威 吴成军 赵占良 王伟光 张 怡 谭永平 林祖荣 李 红 责任编辑：吴成军 美术编辑：王 喆 版面设计：李猛（北京气和宇宙艺术设计有限公司） 插 图：文鲁工作室（含封面） 北京静远嘲风动漫传媒科技中心 图片提供：朱京 曹凡 刘全儒 梁孝平等 义务教育教科书 生物学 七年级 上册 人民教育出版社 课程教材研究所 编著 生物课程教材研究开发中心 出 版 （北京市海淀区中关村南大街 17 号院 1 号楼 邮编：100081） 网 址 http://www.pep.com.cn 版权所有·未经许可不得采用任何方式擅自复制或使用本产品任何部分·违者必究 如发现内容质量问题，请登录中小学教材意见反馈平台：jcyjfk.pep.com.cn 如发现印、装质量问题，影响阅读，请与×××联系调换。电话：×××-××××××××目目目 录录录 致致致同同同学学学们们们 第第第一一一单单单元元元 生生生物物物和和和生生生物物物圈圈圈 111 第第第一一一章章章 认认认识识识生生生物物物 ..........................................................................................................................................................................................222 第第第一一一节节节 生生生物物物的的的特特特征征征 ...............................................................................................................................................................333 第第第二二二节节节 调调调查查查周周周边边边环环环境境境中中中的的的生生生物物物 ...................................................................................................999 第第第二二二章章章 了了了解解解生生生物物物圈圈圈 .....................................................................................................................................................................111222 第第第一一一节节节 生生生物物物与与与环环环境境境的的的关关关系系系 .....................................................................................................................111222 第第第二二二节节节 生生生物物物与与与环环环境境境组组组成成成生生生态态态系系系统统统 .................................................................................111999 与与与生生生物物物学学学有有有关关关的的的职职职业业业 林林林业业业工工工人人人的的的新新新任任任务务务 ....................................222555 第第第三三三节节节 生生生物物物圈圈圈是是是最最最大大大的的的生生生态态态系系系统统统 .................................................................................222666 科科科学学学···技技技术术术···社社社会会会 生生生物物物圈圈圈ⅡⅡⅡ号号号 ....................................................................................333222 第第第二二二单单单元元元 生生生物物物体体体的的的结结结构构构层层层次次次 333555 第第第一一一章章章 细细细胞胞胞是是是生生生命命命活活活动动动的的的基基基本本本单单单位位位 .....................................................................333666 第第第一一一节节节 练练练习习习使使使用用用显显显微微微镜镜镜 .................................................................................................................................333666 科科科学学学···技技技术术术···社社社会会会 人人人类类类探探探索索索微微微观观观世世世界界界不不不可可可缺缺缺少少少 的的的工工工具具具——————显显显微微微镜镜镜 ................................................444111 第第第二二二节节节 植植植物物物细细细胞胞胞 .....................................................................................................................................................................444222 第第第三三三节节节 动动动物物物细细细胞胞胞 .....................................................................................................................................................................444666 科科科学学学家家家的的的故故故事事事 施施施莱莱莱登登登、、、施施施旺旺旺与与与细细细胞胞胞学学学说说说 ....................................444999 第第第四四四节节节 细细细胞胞胞的的的生生生活活活 .........................................................................................................................................................555000 科科科学学学···技技技术术术···社社社会会会 克克克隆隆隆哺哺哺乳乳乳动动动物物物 ........................................................................555555 第第第二二二章章章 细细细胞胞胞怎怎怎样样样构构构成成成生生生物物物体体体 ...............................................................................................................555666 第第第一一一节节节 细细细胞胞胞通通通过过过分分分裂裂裂产产产生生生新新新细细细胞胞胞 .................................................................................555666 科科科学学学···技技技术术术···社社社会会会 “““脱脱脱缰缰缰之之之马马马”””——————癌癌癌细细细胞胞胞 ..................555888 第第第二二二节节节 动动动物物物体体体的的的结结结构构构层层层次次次 .....................................................................................................................555999 第第第三三三节节节 植植植物物物体体体的的的结结结构构构层层层次次次 .....................................................................................................................666333 第第第四四四节节节 单单单细细细胞胞胞生生生物物物 .........................................................................................................................................................666666 目目目录录录 111第三单元 生物圈中的绿色植物 71 第一章 生物圈中有哪些绿色植物 ............................72 第一节 藻类、苔藓和蕨类植物 ...............................72 科学·技术·社会 微藻与生物柴油 ....................78 第二节 种子植物 .......................................................79 生物学与文学 寄予植物的情怀 ............................87 第二章 被子植物的一生 ..............................................88 第一节 种子的萌发 ...................................................88 与生物学有关的职业 农业技术员和绿色证书 ....95 第二节 植株的生长 ...................................................96 科学·技术·社会 无土栽培 .............................101 第三节 开花和结果 ................................................103 与生物学有关的职业 大地的美容师—— 园艺师 .....................................................................108 第三章 绿色植物与生物圈的水循环 ....................109 科学·技术·社会 节水农业 .............................115 第四章 绿色植物是生物圈中有机物的制造者 ..116 科学·技术·社会 现代化温室 .........................120 第五章 绿色植物与生物圈中的碳－氧平衡 .......121 第一节 光合作用吸收二氧化碳释放氧气 ............121 第二节 绿色植物的呼吸作用 ................................127 第六章 爱护植被，绿化祖国 ..................................132 科学·技术·社会 森林可以减缓气候变化 .....136 2 目录致同学们 你喜欢生物吗？ 不用说，许许多多的生物，你都太熟悉、太喜欢了！ 禾苗青青 , 麦浪滚滚；春水澄碧，游鱼嬉戏；长空万里，秋雁远去⋯⋯都 曾引发你无限的遐想。 五颜六色的花草，伴你玩耍的宠物，引你追赶的蝴蝶⋯⋯都曾牵动你的爱 心，带给你难忘的童趣。 从今天开始，你的课程表上多了一门崭新的课程——生物学。生物学是研 究生命现象和生命活动规律的科学。植物、动物、细菌、真菌、病毒，这形形 色色的生物，以及它们与环境的关系，还有我们人类自己的身体，都是生物学 研究的对象。它们就像一座座神秘的宝库，吸引着人们去探究和发现。观察、 实验、调查，分析、综合、比较⋯⋯一代代生物学家的不懈努力，揭示着生物 界的奥秘，使生物学之树枝繁叶茂，硕果累累。 对人类来说，生物学的确太重要了！现代农业离不开它，医药卫生离不开 它，环境保护离不开它，生物技术产业离不开它⋯⋯经济和社会的发展，人类 文明的进步，个人生活质量的提高，都与生物学的发展息息相关。 那么，怎样才能学好生物学呢？朝以下几个方面去努力，你会发现，生物 学课程的学习，是充满乐趣之旅！ ●为自己的好奇心而自豪。好奇产生兴趣，兴趣是最好的老师。 ●为提出好问题而愉悦。“发现一个问题比解决一个问题更重要”。 ●为动脑动手、主动探究而兴奋。科学问题靠证据和逻辑来回答。通过观 察和实验寻找证据，通过逻辑推理做出解释，从而体验科学探究的真谛。 ●为交流与合作而快乐。乐于倾听，勇于表达，观点碰撞产生思想的火花； 取长补短，分工合作，不仅提高学习效率，而且增进同学间的友谊。 ●为理解和欣赏而倍感充实。生物学不仅描述生物界的“是什么”，更要 解释“为什么”。因此，学习生物学知识要重在理解而不是背诵。在理解的基 础上，倍加欣赏生命的神奇和美丽！ 目录 56 生物学 七年级 上第一单元 生物和生物圈 假如你乘坐宇宙飞船从太空中遥望地球，映 入你眼帘的将是一幅由蓝色、绿色和白色等编织 而成的美丽图案。蓝色是浩瀚的海洋，绿色是广 袤的森林和原野，白色是飘动在海洋和陆地上空 的云彩。这是一个充满生机的世界，包括我们人 类在内的各种各样的生物都在这里生活和繁衍。 地球表层生物和生物的生存环境构成了生物圈， 它是所有生物共同的家园。 目录 7第一章 认识生物 相信你一定认识不少生物（organism）。你能 说出这些生物共同的特征吗？你又是怎样将两种不 同的生物区分开的？这都需要进行观察。 法国著名的昆虫学家法布尔（J. H. Fabre, 1823-1915）曾经说过：“在对某个事物说‘是’ 以前，我要观察、触摸，而且不是一次，是两三次， 甚至没完没了，直到没有任何怀疑为止。” 让我们通过观察、比较和讨论，来进一步认识 生物。 科学方法 观察 观察是科学探究的一种基本方法。科学观察 可以直接用肉眼，也可以借助放大镜、显微镜、 望远镜等仪器，或利用照相机、摄像机、录音机 等工具，有时还需要测量。科学观察不同于一般 的观察，要有明确的目的；观察要全面、细致和 实事求是，并及时记录下来；对于需要较长时间 的观察，要有计划和耐心；观察时要积极思考， 多问几个“为什么”。在观察的基础之上，还需 要同别人交流看法，进行讨论。 2 第一单元 生物和生物圈第一节 生物的特征 想一想，议一议 右图中的机器人能用乐器演奏出优美动听 的曲子。有的机器人还能做操、跳舞、踢足球， 甚至与人交流。为什么说机器人不是生物？请 说出你的理由。 什么是生物？也许你会说，能生长的东西就是 通过本节学习，你将知道： 生物。岩洞里的钟乳石也能从小长大，它也是生物 ◂ 什么是生物？ 吗？或许你还想到，能自主运动的东西就是生物。 ◂ 生物具有哪些共同的特 树木花草不能移动位置，为什么说它们也是生物？ 征？ 观察右图和下图，以及老师提供的生物和 非生物的实物或图片，结合自己已有的知识和 生活经验，跟同学讨论怎样区别生物和非生物。 讨论 ❶ 生石花的肉质叶看起来像石头，为什么说它是生物？ 生石花能开出 黄色的花朵 ❷ 岩洞里的钟乳石能慢慢长大，为什么说它不是生物？ ❸ 怎样判断一个物体是否有生命？生物有哪些共同特征？ 岩洞里的钟乳石能慢慢长大 第一章 认识生物 3关于生物的共同特征，专家们做出的概括也不 尽相同。请你分析下面的概括是否全面、准确。你 有不同意见或补充建议吗？ 生物的生活需要营养 生物的一生需要不断从外界获得营养物质。 图1-1 阳光下生长的小麦 图1-2 捕食大马哈鱼的海豚 绿色植物（plant）从外界吸收水、无机盐 动物（animal）和植物不同，不能自己制造有机 和二氧化碳，通过光合作用制造出自身 物。它们以植物或别的动物为食，从中获得营 所需要的葡萄糖、淀粉等有机物（organic 养物质，维持生存。 compound）。 ? 生物能进行呼吸 植物需要从外界吸 绝大多数生物需要吸入氧气，呼出二氧化碳。 收氧气吗？ 图1-3 鲸呼气时产生雾状水柱 鲸需要时常浮出水面进行换气。 4生物能排出身体内产生的废物 生物在生活过程中，体内会不断产生多种废物， 并且能将废物排出体外。 小资料 植物也能产生废 物。落叶能带走一部 分废物。 图1-4 人出汗 动物和人通过多种方式排出体内废物。例如，人可以通过排尿、 出汗和呼出气体将废物排出体外。 生物能对外界刺激作出反应 生物能够对来自环境中的各种刺激作出一定的 反应。 图1-5 猎豹追捕羚羊 图1-6 含羞草对刺激的反应 猎豹发现猎物后迅速追击；羚羊发现敌害后迅速奔逃。 有些植物如含羞草，受到碰触 时，展开的叶片会合拢。 第一章 认识生物 5生物能生长和繁殖 生物体能够由小长大。生物体发育到一定阶段， 就开始繁殖下一代。 图1-7 种子的萌发 图1-8 破壳而出的幼鳄 图1-9 蘑菇的生长 许多植物产生种子（seed）， 动物的繁殖方式多种多样。例 蘑菇属于真菌（fungi），它能 种子萌发并长成幼苗。幼苗能 如，鳄类通过产卵繁殖下一代， 由小长大。 不断长大。 虎、狼等动物通过产仔繁殖下 一代。 生物都有遗传和变异的特性 生物体的子代与亲代之间，在很多方面表现出 相同的特征，但总有一部分特征并不相同，这就是 生物表现出来的遗传和变异的现象。 图1-10 狗的一家 图1-11 同一株碧桃上的花 6 第一单元 生物和生物圈生物还有其他特征。例如，除病毒（virus）以 外，生物都是由细胞（cell）构成的，等等。想一 想，你自己是否也有这些特征？任举一种你熟悉的 生物，它也有这些特征吗？现在，假如有人问你 ：“什 么是生物？”你该怎么回答呢？ 通过观察找出相同点和不同点 对看上去相似的生物，要注意观察它们的 不同之处；对看上去差别明显的生物，要注意 观察它们的相同之处。观察下列图片，找出马 和驴在外形上的不同之处，马和牛在外形上的 相同之处（不比较体型大小）。 你是怎样进行观察的？观察到了 什么？哪些特点是你没有观察到的？ 其他同学的观察方法有什么 值得学习的地方？ 驴 马 牛 第一章 认识生物 7练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）能够运动的物体就一定是生物。 （ ） （2）植物可以吸收氧气，释放出二氧化碳气体。 （ ） （3）“一猪生九仔，连母十个样”，这句话描述了生物的遗传现象。 （ ） （4）生物都是由细胞构成的。 （ ） 2. 生物具有哪些共同的特征呢？我们可以用图解的方法表示出来。请根据所 学的知识进行整理和总结，并联想课本以外的实例完成下列图解。 需要 营养 例如： 蜜蜂吃花粉、花蜜 能 例如： 能 例如： 生物 能 例如： 能 例如： 具有 例如： 3. 下面是有关珊瑚的介绍。请你仔细阅读这段文字和图，然后回答问题。 珊瑚虫身体微小，口周围长着许多小触手，用来捕获海洋中 的微小生物。珊瑚虫大多群居生活，虫体一代代死去， 而它们分泌的外壳却堆积在一起，慢慢形成千姿百态 的珊瑚，进而形成珊瑚礁。珊瑚虫与藻类植物生活 在一起，这些藻类从珊瑚虫排出的废物中获取营 养物质，同时给珊瑚虫提供氧气。藻类植物需要 阳光和温暖的环境才能生存，珊瑚堆积得越高， 越有利于藻类植物的生存。由大量珊瑚形成的珊瑚 礁和珊瑚岛，能够给鱼类创造良好的生存环境，加固 海边堤岸，扩大陆地面积。因此，人们应当保护珊瑚。 （1） 珊瑚和珊瑚虫都是生物吗？请说明理由。 珊瑚虫 （2） 珊瑚虫一般生长在温暖的浅水区，这是为什么？ 8 第一单元 生物和生物圈第二节 调查周边环境中的生物 想一想，议一议 “不必说碧绿的菜畦，光滑的石 井栏，高大的皂荚树，紫红的桑椹； 也不必说鸣蝉在树叶里长吟，肥胖的 黄蜂伏在菜花上，轻捷的叫天子（云 雀）忽然从草间直窜向云霄里去了。 单是周围的短短的泥墙根一带，就 有无限趣味。油蛉在这里低唱，蟋蟀 们在这里弹琴。……”这是鲁迅先生在《从百草园到三味书屋》中所描 写的身边的生物世界。这段文字中说到哪些植物？又提到哪些昆虫和鸟 类？它们栖息的环境有什么不同？ 你注意过身边的生物吗？你能说出它们的名称 通过本节学习，你将知道： 吗？在你身边各种各样的生物中，有些并没有引起 ◂ 怎样进行调查？ 你的注意。为了更好地认识和了解它们，让我们一 ◂ 你周边环境中有哪些生 起做一次调查。 物？ 科 学 方 法 调查 调查是科学探究常用的方法之一。我国的森 林资源每五年清查一次，这就是调查。人口普查 也是调查。调查时首先要明确调查目的和调查对 象，并制订合理的调查方案。有时因为调查的范 围很大，不可能逐一调查，就要选取一部分调查 对象作为样本。调查过程中要如实记录。对调查 的结果要进行整理和分析，有时还要用数学方法 进行统计。 第一章 认识生物 9调调查查校校园园、、公公园园或或农农田田的的生生物物种种类类 目的要求 ❶ 了解校园、公园、农田或周边其他环境中的生物，记录你所看到的生 物和它们的生活环境。 ❷ 尝试对你所看到的生物进行归类，初步认识生物的多样性，以及生物 与环境的关系。 ❸ 初步学会做调查记录。 材料用具 调查表，笔，望远镜，放大镜，照相机等。 方法步骤 ❶ 选择调查范围。如校园生物种类调查，公园或绿地生物种类调查，某 块农田生物种类调查，等等。 ❷ 分组。6〜8人为一个调查小组，确定一人为组长。 ❸ 设计调查路线。选择一条生物种类较多、环境有较多变化的路线。 ❹ 调查。沿着事先设计好的路线进行调查，注意边调查边将观察到的各 种植物、动物和其他生物的名称、数量以及生活环境的特点一一记录在 事先设计好的调查表中。要特别注意树皮、草丛和枯枝落叶等处，那里 常有容易被忽略的小生物，另外，也要注意空中偶尔飞过的鸟和昆虫。 ❺ 归类。将全组调查到的生物按照某种共同的特征进行归类。归类的项 目和方法可由全组同学讨论决定，并说明归类的理由。 ❻ 整理。将归好类的生物的资料进行整理，写在记录本上。 10注意事项 ❶ 参考下面的调查表，讨论并设计一个你们小组认为比较合适的调查表， 认真记录你所观察到的每一种生物。 ❷ 调查是一项科学工作。对你所看到的生物，不管你是否喜欢它，都要 认真观察，如实记录。不能仅凭个人好恶取舍。 ❸ 不要损伤植物和伤害动物，不要破坏生物的生活环境。 ❹ 注意安全。全组同学要集体行动，不要一个人走到偏僻的地方；不要 攀爬高处；不要下水；防止被动物咬伤；等等。 讨论 ❶ 全组一共调查到多少种生物？其中植物有多少种？动物有多少种？其 他生物有多少种？说说它们与人类的关系。 ❷ 在你调查到的生物中选 2〜3 种，说说它们的 生 物 调 查 表 生活环境有哪些特点？ 调 查 人 班 级 ❸ 提出你在调查中所想到的其他问题，跟大家交流。 调查时间 天气情况 调查地点 生物名称 数量 生活环境 对调查到的生物，可以有多种归类方法。例如， 可以按照形态结构特点，将生物归为植物、动物和 其他生物三大类；也可以按照生活环境，将生物划 分为陆生生物和水生生物等；还可以按照用途，将 生物分为作物、家禽、家畜、宠物等。由各组推选 一名代表，将本组调查到的生物和采用的归类方法 向全班同学汇报。大家一起讨论，对生物进行归类 有什么意义？ 练习 1. 调查时，有没有你不认识的生物？从中挑出一两种，记录它们的特征。在 教师的帮助下查找资料，设法认识它们。 2. 完成一篇校园（或公园、农田）生物的调查报告。内容应包括时间，地点， 天气，调查路线，所见生物的种类、数量和生活环境，调查后的体会等。 第一章 认识生物 11第二章 了解生物圈 通过调查我们认识到，生物都是生活在一定环 境中的。地球上所有的生物与其环境的总和就叫生 物圈（biosphere）。生物圈是包括我们人类在内所 有生物的共同家园，我们应该了解它，爱护它。 第一节 生物与环境的关系 想一想，议一议 我国的珍稀动物大熊猫，为世界各 国人民所喜爱。你知道野外生活的大熊 猫主要分布在哪些地区吗？这些地区的 环境有哪些适于大熊猫生活的特点？ 生物的生活离不开一定的环境。什么是环境？ 通过本节学习，你将知道： ◂ 环境中有哪些因素影响生 环境仅仅是指生物生活的地点吗？拿鲤鱼来说，在 物的生活和分布？ 同一个池塘里，不同时期，水质的好坏、水温的高 ◂ 生物能影响和改变环境吗？ 低、食物的多少，等等，都会影响鲤鱼的生活。可见， ◂ 生物怎样适应环境？ 生物的生活环境不仅是指生物的生存空间，还包括 存在于它周围的各种影响因素。 环境中的生态因素 环境中影响生物的生活和分布的因素叫做生态 因素（ecological factor）。生态因素可分为两类： 非生物因素——光、温度、水等； 生物因素——影响某种生物生活的其他生物。 12 第一单元 生物和生物圈观察图 1-12，想一想：影响小麦生活的非生 物因素和生物因素有哪些？小麦的正常生长需要怎 样的环境条件？ 非生物因素对生物的影响 图1-12 小麦田示意图 通过上面的分析可以看出，小麦的生活受到阳 光、温度和水等非生物因素的影响。其他植物也同 样受到非生物因素的影响。例如，在高山上，海拔 ? 越高温度越低，阔叶林往往分布在海拔较低的地方， 针叶林往往分布在海拔较高的地方，这说明温度对 为什么要给农作物 植物分布的影响；沙漠上到处都是不毛之地，只有 施肥？这说明农作物还 靠近水源的地方出现绿洲，这说明水对植物分布的 受到哪些非生物因素的 影响。 影响？ 非生物因素是不是也影响动物的生活和分布呢？ 第二章 了解生物圈 13非生物因素对某种动物的影响 下面介绍几种常见的动物，你可以选择其中的一 种，通过实验探究非生物因素的影响。 鼠妇 鼠妇 如果你翻动花园或庭院中的花盆、砖块或 石块，常常会看到一些身体略扁、长椭圆形、灰褐色 或黑色的小动物在爬动，这就是鼠妇，俗称潮虫。这 些小动物似乎总是在阴暗的角落里生活，在光线明亮 黄粉虫 的地方很少看到。那么，光照条件是否影响鼠妇的分布呢？ 黄粉虫 黄粉虫又叫面包虫，幼虫体表是黄色的，常常成群聚集在 粮仓里的粮食堆中。黄粉虫幼虫的营养价值很高，也容易饲养，因此常 用来作为鱼类的饵料。你也可以探究光照条件对黄粉虫分布的影响。 金鱼 金鱼是大家熟悉的小动物。饲养金鱼时，控制好水温是很重 要的。你可以通过观察它在不同温度下的呼吸频率（每分钟内鳃盖张合 的次数），来探究温度对它生活的影响。 下面以鼠妇为例说明探究的过程和方法。如果你选择其他生物作为 探究的对象，同样可以参考下面的内容设计并完成探究的过程。 提出问题 光会影响鼠妇的分布吗？ 作出假设 鼠妇适于生活在阴暗的环境中，光会影响鼠妇的分布。 作出假设的依据：在比较阴暗的地方看到了鼠妇，而在明亮的地方 没有看到。 制订计划 实验思路：设计明暗不同但是相通的两种环境，各放入等量的鼠妇 若干只，过一段时间后，看哪边的鼠妇多。如果暗环境中鼠妇多，则说 明假设可能是正确的。 材料用具：10 只鼠妇，湿土，铁盘（或 塑料盘、纸盒），纸板，玻璃板。 实验装置：在铁盘内铺上一层湿土，以 横轴中线为界，一侧盖上纸板，一侧盖上玻 实验装置图 14 第一单元 生物和生物圈璃板。这样两侧就形成了阴暗和明亮两种环境。 方法步骤：1.以小组为单位进行实验。在两侧中央各放入 5只鼠妇。 静置2分钟。2.每分钟统计一次明亮处和阴暗处的鼠妇数目，统计10次。 将统计的结果填写在下表中。 时间（分钟） 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 环境 明亮 阴暗 实施计划 ! 按照上述实验方案做实验。实验过程中要认 真观察，如实记录。 做完实验后，别忘 得出结论 了把鼠妇放回适合它们 你们小组的实验结果与假设一致吗？你们的 生存的自然环境中。 结论是什么？ 表达和交流 向全班同学汇报你们小组的探究过程和结果。计算出全班各组第 10 次数据的平均值。对全班平均值进行分析得出的结论，与你们小组的结 论一致吗？如果不一致，请分析原因。 讨论 ❶ 这个实验所探究的非生物因素是什么？还有哪些因素对该动物有影响？ ❷ 如何保证实验动物出现的变化只能是由于实验要探究的因素引起的？ ❸为什么要用多只鼠妇做实验？只用1只鼠妇做实验行吗？ ❹为什么要计算全班各组的平均值？ ? 通过探究可以发现，光照会影响鼠妇、黄粉虫 在河流中生长的鱼 等动物的分布，温度会影响金鱼的呼吸。其实，阳光、 能否在海洋中生活呢？ 温度和水等非生物因素影响动物的生活和分布的例 子还有很多，你能列举一些吗？ 第二章 了解生物圈 15科 学 方 法 对照实验 在上述探究实验中，为了确保实验结果只是 由于光照不同而引起的，应当使两种环境中除光 照以外，湿度、温度等其他条件都保持相同，也 就是说，只有光照是不同的，光照就是这个实验 中的变量。像这样，在研究一种条件对研究对象 的影响时，所进行的除了这种条件不同以外，其 他条件都相同的实验，叫做对照实验。在探究过 程中，还需要排除偶然因素的影响。 生物因素对生物的影响 自然界的每一种生物，都会受到周围环境中很 多其他生物的影响。生物与生物之间，最常见的是 捕食关系，如七星瓢虫捕食蚜虫（图1-13）。此外， 还有竞争、合作、寄生，等等。例如，稻田中的杂 草和水稻争夺阳光、养料和水分；蚂蚁、蜜蜂等昆 虫往往成百上千只生活在一起，组成一个大“家庭”， “家庭”成员之间分工合作（图1-14）。 图1-13 七星瓢虫捕食蚜虫 图1-14 蚂蚁合作搬运食物 生物对环境的适应和影响 在自然界中，生物受到很多生态因素的影响， 因此，生物必须适应环境才能生存下去。生物在适 应环境的同时，也影响和改变着环境。 16 第一单元 生物和生物圈分析下列图片和文字资料。 在 炎 热 缺 荒漠中的植 水的荒漠中生活 物——骆驼刺， 的骆驼，尿液非 根系非常发达。 常少，当体温升 高到 40.7 ℃时 才会出汗。 生活在寒冷 海域中的海豹， 皮下脂肪很厚。 蚯 蚓 在 土 壤中活动，可以 使土壤疏松。 讨论 ❶ 骆驼和骆驼刺是怎样适应缺水环境的？ 海豹是怎样适应寒冷环境的？ ❷ 蚯蚓是怎样影响和改变土壤环境的？ ❸ 你还能说出哪些生物适应和影响环境的 实例？ 在生物与环境相互作用的漫长过程中，环境在不 断改变；生物也在不断进化，适应环境。生物与环境 的相互作用共同造就了今天欣欣向荣的生物圈。 第二章 了解生物圈 17第二节 生物与环境组成生态系统 想一想，议一议 右图画出了草原 上的部分生物。 有人为了防止鸟 吃草籽儿，把人工种 草的试验区用网罩了 起来。过一段时间发 现，草几乎被虫吃光 了，而未加罩网的天 然草原，牧草却生长 良好。这是什么原因 呢？这个实例说明了 什么道理？ 什么是生态系统 通过本节学习，你将知道： 在草原上，昆虫吃草；有的鸟吃草籽儿，有的 ◂ 什么是生态系统？ 鸟吃昆虫，有的鸟既吃草籽儿又吃昆虫；吃草籽儿 ◂ 生态系统的组成是怎样 和昆虫的鸟又往往被狐和鹰等动物捕食。由此可见， 的？ ◂ 什么是食物链和食物网？ 自然界中的各种生物是相互制约的。草地被网罩起 ◂ 为什么说生态系统具有 来以后，鸟飞不进去了，吃草的昆虫失去了鸟的控 一定的自动调节能力？ 制，就猖獗起来。这个实例说明，生物与环境是一 个不可分割的整体。 在一定的空间范围内，生物与环境所形成的统 一的整体叫做生态系统（ecosystem）。一片森林， 一片草原，一块农田，一个湖泊，一条河流，等等， 都可以看做一个个生态系统。 第二章 了解生物圈 19生态系统的组成 分析下列图片中展示的生物现象。这些现象在森林中是常见的。 讨论 ❶ 树皮里面有昆虫的幼虫。 树、昆虫的幼虫和啄木鸟 之间的关系是怎样的？ ❷ 腐烂的树桩最终会消失 吗？ ❸ 在生态系统中，植物、 动物和真菌分别扮演着 啄木鸟在树干 什么角色？ 上找虫吃 腐烂的树桩上 长出许多真菌 在生态系统中，植物能够通过光合作用制造有 机物。有机物中储存着来自阳光的能量。植物制造 的有机物，不仅供给了植物自身，也是动物的食物 来源，因此，植物是生态系统中的生产者（producer）。 动物不能自己制造有机物，它们直接或间接地 以植物为食，因而叫做消费者（consumer）。随着 动物摄食的过程，食物中的物质和能量就流入动物 体内。 树桩上长出的真菌，会将树桩分解成碎片， 使坚硬的树桩慢慢腐烂。在树桩腐烂的过程中，还 有另一类你看不见的生物在起作用，那就是细菌 （bacteria）。森林中的落叶也是被大量细菌和真菌 分解的，其中的有机物被分解成无机物，可供植物 重新利用。细菌和真菌常常被称为生态系统中的分 解者（decomposer）（图1-15）。 图1-15 细菌和真菌的分解作 用使苹果腐烂 20 第一单元 生物和生物圈被取食 被捕食 消费者 被分解 被分解 消费者 生产者 分解后的产物被吸收 被分解 图1-16 生产者、消费者和分 分解者 解者的关系示意图 生产者、消费者和分解者之间是相互依存、相 互制约的关系（图1-16）。 生态系统的组成成分中除了生物部分外，还有 非生物部分，如阳光、空气和水，等等。 食物链和食物网 ? “螳螂捕蝉，黄雀在后”。“大鱼吃小鱼，小鱼 有人说，在生态系 吃虾米”。这些谚语生动地反映了不同生物之间吃 统中，消费者是可有可 与被吃的关系。在生态系统中，不同生物之间由于 无的，你认同这种观点 吃与被吃的关系而形成的链状结构叫做食物链（food 吗？请说出你的理由。 chain）。食物链的起始环节是生产者。例如，兔 吃草，狐吃兔，草→兔→狐，这就是一条食物链。 第二章 了解生物圈 21观察下图所示生态系统中的生物，并将它们用箭头连接起来，以表 示不同生物之间吃与被吃的关系（箭头指向取食者或捕食者）。 蛇 狐 猫头鹰 青蛙 鼠 蜘蛛 兔 吃虫的鸟 食草昆虫 草 讨论 ❶ 你连接的食物链有多少条？这些食物链是互不关联的吗？ ❷ 假如蛇的数量大量减少，哪些生物的数量可能发生变化？发生怎样的 变化？ 在一个生态系统中，往往有很多条食物链， 它们彼此交错连接，形成食物网（food web）。生 态系统中的物质和能量就是沿着食物链和食物网 流动的。 当人类排放的有毒物质进入生态系统，有毒物 质可能会通过食物链不断积累，危害生态系统中的 许多生物，最终威胁人类自身。 22 第一单元 生物和生物圈分析下面的资料。 右图是淡水生态系统中的一条食 物链：A 微小的水生植物→ B 剑水蚤 →C 蜻蜓的幼虫 →D 小鱼→E 大鱼。 E 图中的红色圆点表示的是排入水 体中的某些有毒物质，这些有毒物质 在生物体内是难以分解、无法排出的。 红色圆点的多少表示有毒物质量 的多少。 D 讨论 C ❶ 如果这些积累了很多有毒物质的鱼 被人吃了，会产生什么样的后果？ ❷ 为什么在食物链中营养级别越高的 B 生物，体内的有毒物质积累得越 多？ A 生态系统具有一定的自动调节能力 在草原上，当雨量充沛、气候适宜时，草木生 长得十分繁茂，兔的数量会由于食物充足而大量增 加。兔的数量会不会无限制地增加呢？ 小资料 在草场上适度放牧，草场会由于牧草的不断生 生态系统的成分 长而基本维持原状。但是，如果放养的牲畜太多了， 越复杂，其自动调节 草场会发生哪些变化呢？ 能力就越强。例如， 在生态系统中，随着环境的不断变化，各种生 一般情况下，森林生 态系统比草原生态系 物的数量也在不断地变化着，但是在一般情况下， 统的自动调节能力更 生态系统中各种生物的数量和所占的比例是相对稳 强一些。 定的。这说明生态系统具有一定的自动调节能力， 但这种调节能力是有一定限度的。如果外界干扰超 第二章 了解生物圈 23过了这个限度，生态系统就会遭到破坏。例 如，如果草场上放养的牲畜太多，就会严重 破坏草场植被，造成土地沙化，草场就很难 恢复原样了。为了保护草原生态系统，我国 于1985年颁布了《中华人民共和国草原法》， 并且建立了有关的自然保护区（图1-17）。 图1-17 呼伦贝尔草原自然保护区 发现问题，提出问题 爱因斯坦说过 ：“提出一个问题 往往比解决一个问题更重要。” 观察猫和兔的双眼在头部的位 兔的头部 置，你能发现什么问题吗？ 提出你所发现的问题，与同学 交流，讨论谁提出的问题更有探究 的价值。 猫的头部 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）一块农田中的农作物可以看做一个生态系统。 （ ） （2）生产者、消费者和分解者构成了一个完整的生态系统。 （ ） （3）生态系统具有的自动调节能力是有限的，外界干扰超出了一定的范围， 生态系统就可能受到破坏。 （ ） 2. 下列四个选项中，正确表示食物链的是：（ ） A. 阳光 → 草 → 牛 → 虎； B. 鼠 → 蛇 → 鹰； C. 鹰 → 蛇 → 青蛙 → 昆虫； D. 草 → 兔 → 鹰。 3. 有些人爱吃青蛙，为此便有人大量捕捉野生青蛙，这种做法会产生什么后果？ 24 第一单元 生物和生物圈4. 生物实验室的水族箱里生活着水生的植物和动物，还有其他小生物。这样的 水族箱能否看做一个生态系统？为什么？ 5. 下面是生态系统的组成图解，请你补充完善。 植物 生物部分 消费者 生态系统 细菌、真菌 非生物部分 林业工人的新任务 你知道马永顺爷爷吗？他生前是黑龙江省小兴 安岭林区的林业工人。小兴安岭林区的天然森林是 我国面积最大的森林。森林是地球上功能完善、生 物储存量大和木材产量高的陆地生态系统。它还能 调节气候、保持水土、防风固沙、维护生物多样性。 但是，由于建设的需要，人们大量采伐林木。马永顺爷爷 在当林业工人的 34 年里，辛勤工作，共砍伐了 3.6 万棵树。我们知道， 砍树容易栽树难，栽树跟不上砍伐，导致生态环境恶化。晚年的马爷爷 感悟到其中的道理，决心在有生之年努力栽树，恢复林海。他在 16 年 内，研究怎样育苗，怎样选择和搭配树种，怎样防治森林病虫害，带领 全家栽树 4.65 万棵，使采伐过的林地重现生机。在他 85 岁时，获得了 联合国环境规划署颁发的保护环境全球 500 佳的称号。2009 年，他被评 为 100 位新中国成立以来感动中国人物之一。 林业工人的工作不再只是伐木，植树、护树才是首要的任务。而植 树、护树，需要许多生物学知识。例如，对每一种树木生长发育的研究， 培育新树种的研究，森林病虫害防治的研究等，都是专门的学问和技术。 你想试一试吗？为大地添绿，是我们和林业工作者的共同任务。 第二章 了解生物圈 25第三节 生物圈是最大的生态系统 想一想，议一议 20 世纪 50〜70 年代，在许多国家，人 们经常施用一种叫做 DDT 的农药杀灭农林害 虫，但在荒无人烟的南极从未施用过 DDT。 从 20 世纪 70 年代开始，研究人员发现，在 南极海洋中的鱼、磷虾和企鹅等动物体内竟 然也含有 DDT。 在其他洲施用的农药 DDT，怎么会出现 在遥远的南极洲动物的体内呢？ 生物圈的范围 通过本节学习，你将知道： ◂ 生物圈的范围是怎样的？ 地球的直径长达一万多千米，而地球上适合生 ◂ 生态系统的类型有哪些？ 物生存的地方，其实只是它表面的一薄层，科学家 ◂ 为什么说生物圈是最大 把这一薄层叫做生物圈。你知道吗，如果把地球比 的生态系统？ 作一个足球大小，那么，生物圈就比一张纸还要薄 呢！ 如果以海平面来划分，生物圈向上可达到约 10 千米的高度，向下可深入10千米左右的深度（图 1-18）。生物圈的范围包括大气圈的底部、水圈的 大部和岩石圈的表面。 大气圈的空气由多种气体组成，如氮气、氧气、 二氧化碳等。在大气圈中生活的生物，主要是能够 飞翔的昆虫和鸟类，还有细菌等微小生物。 水圈包括地球上的全部海洋和江河湖泊。在水 圈中，几乎到处都有生物，但是大多数生物生活在 距海平面150米以内的水层中。 岩石圈是地球表层的固体部分。它的表面大多 覆盖着土壤，是一切陆生生物的“立足点”。这一 26 第一单元 生物和生物圈喜马拉雅兀鹫 图1-18 生物圈的范围示意图 喜马拉雅兀鹫能飞越珠 穆朗玛峰，是世界上飞 得最高的鸟类之一。 深海狮子鱼 2008年，科学家利用遥 控车上的摄像机拍摄到 了狮子鱼，它生活在太 平洋7.7千米的深处。 圈层内，生物种类十分丰富，例如，多姿多彩的花 草树木，形形色色的各类昆虫，种类繁多的飞禽走 兽，形态各异的水生生物，无处不在的细菌、真菌， 等等。岩石圈也是人类的“立足点”，人类的活动 可以到达生物圈的各个圈层。 第二章 了解生物圈 27多种多样的生态系统 在生物圈中，由于不同地域的环境差别很大， 生物种类也是千差万别，因此，生物圈中有着多种 多样的生态系统，如草原生态系统、湿地生态系统、 海洋生态系统、森林生态系统、淡水生态系统、农 田生态系统、城市生态系统，等等（图 1-19 至图 1-25）。 图1-19 草原生态系统 图1-20 湿地生态系统 草原生态系统多分布在干 湿地生态系统是在多水和 旱地区，年降雨量很少， 过湿条件下形成的生态系 缺乏高大的植物，动植物 统。沼泽是典型的湿地生 种类虽然比森林生态系统 态系统，以沼泽植物占优 少，但仍然是非常丰富 势，动物的种类也很多。 的。草原在水土保持和 湿地具有净化水质、蓄洪 防风固沙等方面起着 抗旱的作用。有“地球之 重要的作用。 肾”之称。 图1-21 海洋生态系统 海洋中的植物绝大部分 是微小的浮游植物；动 物种类很多，大都能在 水中游动。辽阔的海平 面能吸收大量二氧化 碳，海洋中植物每年制 造的氧气占地球每年产 生氧气总量的70%。 28 第一单元 生物和生物圈图1-22 森林生态系统 森林生态系统分布在较湿 润的地区，动植物种类繁 多。森林在涵养水源、保 持水土、防风固沙、调节 气候、净化空气等方面起 着重要作用，有“绿色水 库”、“地球之肺”之称。 图1-23 淡水生态系统 淡水生态系统包括河流生 态系统、湖泊生态系统、 池塘生态系统等，由淡水 水体与其中的生物组成。 淡水生态系统不仅为人类 提供饮用、灌溉及工业用 水的水源，在调节气候等 方面也有重要的作用。 图1-25 城市生态系统 城市生态系统中人类 起着重要的支配作用。 图1-24 农田生态系统 植物的种类和数量少。 农田生态系统以农作物 消费者主要是人类， 为主体，动植物种类相 而不是野生动物。由 对较少。同野生植物相 于人口密集，排放的 比，农作物抵抗旱、涝 污水、废气和固体废 或病虫害的能力较差， 弃物多，容易产生环 因此，需要在栽培和管 境问题。 理中投入大量的人力物 力。 29生物圈是一个统一的整体 生态系统是多种多样的。这些生态系统是不是 各自独立、彼此互不相干呢？ 分析下面的资料。 一条河流是一个生态系统。生活在河 里的龟、鳄等动物，会爬到河岸上产卵。鹭 吃河里的鱼、虾等动物，但它却在河边的大 树上筑巢。陆地上的动物，有时到河边喝水。 对于河流生态系统来说，阳光和空气 并不是它所独有的。降雨会带来别处的水 分，还会把陆地上的土壤冲入河流。风也 可以把远处的植物种子吹到河流中。河水 可以用来灌溉农田。在有些地方，人们的 饮用水也取自河流。 讨论 河流生态系统与哪些生态系统相关联？ 河流生态系统与许多生态系统有着密切的联 系。实际上，每一个生态系统都与周围的其他生态 系统相关联，这种关联表现在方方面面。 ? 从非生物因素来说，阳光普照于所有的生态系 统，大气在不停地有规律地环流，水和水蒸气也在 古人说 ：“海纳百川， 全球范围内运动。地球上所有的生态系统都受这些 有容乃大。”海洋中的 因素的影响。 水还能返回陆地吗？ 从地域关系来说，各类生态系统也是相互关联 的。我们的母亲河——黄河和长江，源自西部源头 的雪山和草原。江河奔流东去，滋润着沿途的农田， 养育着亿万人口和其他生物。它们沿途还形成湖泊 和湿地，最终挟裹着陆地上的土壤和其他物质，融 30 第一单元 生物和生物圈入浩瀚的海洋。 从生态系统中的生物来说，许多微小的生物、 花粉、种子、果实（图1-26），能够随大气运动， 到达不同的生态系统。鱼类的洄游，鸟类的迁徙（图 1-27），会经过不同的生态系统。人类的活动更是 广泛，可以把生物带到不同的地方。 通过以上的分析可以看出，生物圈是一个统一 的整体，是地球上最大的生态系统，是所有生物共 同的家园。保护生物圈，人人有责。 图1-26 蒲公英的果实随风飘散 图1-27 迁徙的大雁会经过不同的生态系统 作出假设 小熊同学说 ：“我爸爸说在他小时候，村边的小河里有许多鱼、虾， 稻田中也有不少黄鳝和泥鳅。现在河里和稻田中几乎没有鱼、虾了。这 与环境的变化有什么关系呢？” 分组讨论小熊提出的问题，作出假设。 第二章 了解生物圈 31练习 1. 下列有关生物圈的范围及其定义的叙述中，正确的是：（ ） A. 地球上所有生物的总称； B. 大气圈、水圈和岩石圈的全部； C. 地球上所有生物能够生活的地方；D. 地球上所有生物以及它们所生活的环境。 2. 通过互联网或其他途径了解下列动物的分布和生活习性，画线将每种生物 与它所在的生态系统（可能不止一个）连接起来。 猞猁 森林生态系统 扬子鳄 草原生态系统 疣鼻天鹅 海洋生态系统 鸬鹚 河流生态系统 黑斑蛙 湿地生态系统 鳗鲡 农田生态系统 3. 你所熟悉的当地某生态系统与哪些生态系统相关联？试举例说明。 生物圈Ⅱ号 人类能够模拟一个与生物圈类似、可供人类生存的生态环境吗？为 了研究这个问题，20 世纪 80 年代，美国在亚利桑那州的沙漠上建造了 一个实验基地。为了与地球生物圈——科学家将它称为“生物圈Ⅰ号” 相区别，人们将这座建筑称为“生物圈Ⅱ号”。“生物圈Ⅱ号”几乎是 完全密封的，占地 12 700 平方米，容积达 141 600 立方米，由 80 000 根 白漆钢梁和 6 000 块玻璃组成。里面有微型的森林、沙漠、农田、海洋 和溪流，还有猪、牛、羊、鸡等家畜家禽，以及供人居住的房子。科学 家利用计算机来控制射入的阳光，调节各区所需的温度。 1991 年 9 月，8 名科学家进入“生物圈Ⅱ号”。他们计划在里面住 上两年，一边从事科学研究，一边饲养禽畜，耕种和收获，过着完全自 给自足的生活。科学家们要设法使这个生态系统维持在相对稳定的状态， 有利于人和其他生物的生存。遗憾的是，一年多以后，“生物圈Ⅱ号” 中氧气含量大幅度下降，不得不从外界泵入氧气，以维持科学家实验结 32 第一单元 生物和生物圈1. 下列有关生物圈的范围及其定义的叙述中，正确的是：（ ） A. 地球上所有生物的总称； B. 大气圈、水圈和岩石圈的全部； 居住区 C. 地球上所有生物能够生活的地方；D. 地球上所有生物以及它们所生活的环境。 热带雨林 热带草原 海洋 农业区 沼泽 沙漠 ““生生物物圈圈ⅡⅡ号号””实实验验基基地地区区域域分分布布 “生物圈Ⅱ号”实验基地内部 束之前的生存。这次探索虽然没有完成预定计划，但是它用事实告诉人 们，迄今为止，地球仍是人类和其他生物的唯一家园，我们应该倍加珍 惜和爱护。 第二章 了解生物圈 33单元小结 生物圈是包括人类在内所有生物的共同家园。爱护生物、保护生物 圈是现代公民的基本素养和行为准则。实现人与自然的和谐发展，地球 上每一个人都有一份责任。 学习生物学不仅要学习生物学知识，还要学习科学探究的方法，培 养科学探究能力。亲自进行科学探究，是学习生物学的重要方式。观察、 调查和实验，以及资料分析等，都是科学探究活动。通过探究生物与环 境的相互关系，体验科学探究的一般过程：提出问题——作出假设—— 制订计划——实施计划——得出结论——表达和交流。在通过实验进行 探究的过程中，控制变量和设置对照都是十分重要的。 通过本单元的学习，对以下重要概念加深了理解。 ●生物具有区别于非生物的特征。 ●生物的生存依赖于一定的环境。 ●生物以各种方式适应环境，影响环境。 ●在一定的空间范围内，生物与环境形成的统一整体就是生态系统。 ●生态系统的成分包括生物成分和非生物成分，前者由生产者、消 费者和分解者组成。 ●在生态系统中，物质和能量沿着食物链和食物网流动，一些不易 分解的有毒物质能够沿食物链积累。 ●生态系统靠自身的调节能力维持相对稳定，但这种调节能力是有 一定限度的。当人为的或自然因素的干扰超过这种限度时，生态系统会 遭到严重破坏。 ●生物圈是最大的生态系统。生物圈是所有生物的共同家园。 34 第一单元 生物和生物圈第二单元 生物体的结构层次 有人说，如果把生物体比作一座房子，细胞就相当于建 造这座房子的砖块。这个比喻并不十分恰当，因为细胞是活 的。细胞会与外界进行物质交换，会从小长大，能由一个变成 两个，也有衰老和死亡……许许多多活细胞有组织有秩序地结 合在一起，形成生物体的各种结构，构成一个个充满生命活力 的生物。因此，细胞是生物体结构和功能的基本单位。右图是英国物理学家罗伯特· 胡克（Robert Hooke，1635-1703）研制出能放大140倍的光学显微 镜（仿制品）。罗伯特·胡克用它来观察软木薄片， 发现了细胞。请你从该显微镜的外形推测：观察的材 料应该放在哪里？哪些部件可以将观察材料放大？目目镜镜 上上面面标标明明的的数数 镜筒 字字表表示示目目镜镜的的 放放大大倍倍数数 粗准焦螺旋 物物镜镜 数数字字““1100”” 细准焦螺旋 转换器 表表示示物物镜镜的的 放放大大倍倍数数 镜臂 载物台 通光孔 压片夹 遮光器 反光镜 镜座 图2-1 普通光学显微镜 练习使用显微镜 目的要求 练习使用光学显微镜，学习规范的操作方法。 材料用具 光学显微镜，写有“上”字的玻片， 动物或植物玻片标本，擦镜纸，纱布。 方法步骤 一、取镜和安放 ❶ 将显微镜从镜箱中取出时，应一只手握 住镜臂，另一只手托住镜座。 第一章 细胞是生命活动的基本单位 37二、对光 ❷ 把显微镜放在实验台 ❸ 转动转换器，使低 ❹ 用一个较大的光圈对 距边缘大约7厘米处， 倍物镜对准通光孔 准通光孔。一只眼注 安装好目镜和物镜。 （物镜前端与载物台 视目镜内。转动反光 要保持2厘米左右距 镜，使反射光线经过 离）。 通光孔、物镜、镜筒 到达目镜。以通过目 镜看到明亮的圆形视 野为宜。 四、练习 ❶ 练习将所观察的物像移到视野中央。先向左移动玻片标本，看看物像朝 哪个方向移动？想一想，物像移动的方向和移动玻片标本的方向之间有 什么关系？ ❷ 换成写有“上”字的玻片标本，继续观察，描述你所观察到的现象。 38 第二单元 生物体的结构层次三、观察 ❺ 把所要观察的玻片标 ❻ 转动粗准焦螺旋，使 ❼ 一只眼向目镜内看， 本正面朝上放在载 镜筒缓慢下降，直 同时逆时针方向转动 物台上，用压片夹压 到物镜接近玻片标本 粗准焦螺旋，使镜筒 住。玻片标本要正对 为止（此时，眼睛一 缓缓上升，直到看清 通光孔的中心。 定要从侧面看着物 物像为止。再略微转 镜）。 动细准焦螺旋，使看 到的物像更加清晰。 注意事项 讨论 实验完毕，要将显微镜外表擦 ❶ 显微镜的使用步骤有哪些？ 拭干净。如需擦拭目镜和物镜，请 ❷ 使用显微镜观察时，为什么在下 用擦镜纸。然后，转动转换器，把 降镜筒时眼睛要注视物镜？ 两个物镜偏到两旁，并将镜筒缓缓 ❸请说出你看清玻片标本上的“上” 下降到最低处。最后把显微镜放进 字时，光线在显微镜中经过的路 镜箱里，送回原处。 线。 第一章 细胞是生命活动的基本单位 39从目镜内看到的物像是倒像。一台显微镜的 目镜与物镜放大倍数的乘积就是该显微镜的放大倍 数。显微镜的放大倍数越大，观察到的物像就越 大，但观察的视野范围就越小。 练习 1. 判断下列关于使用显微镜的说法是否正确。正确的画“√”，错误的画 “×”。 （1）对光完成的标志是要看到明亮的圆形视野。 （ ） （2）用显微镜观察英文字母“P”，看到的物像是“b”。 （ ） （3）观察时，用一只眼看着目镜，另一只眼睁开的目的是便于画图。 （ ） （4）当光线较暗时，用反光镜的凹面来对光。 （ ） 2. 几个同学围看一台显微镜时，视野有时会变暗，这是为什么？ 3. 如果将写有“上”字的玻片换成写有“上”字的不透明纸，请问，此时在 显微镜下能看清“上”字吗？为什么？ 4. 小熊在做实验时，先用一块洁净纱布擦拭目镜，再将玻片标本放在显微镜 载物台正中央，用压片夹压住。然后在双眼侧视下，将物镜下降。接着小 熊用左眼朝目镜里观察，同时转动细准焦螺旋，缓缓上升镜筒。小熊的操 作有几处错误？请帮助他改正。 5. 用下列四台显微镜观察洋葱鳞片叶内表皮细胞，视野中细胞数最多的是几 号显微镜？为什么？ 显微镜序号 目镜 物镜 1 5× 40× 2 10× 40× 3 10× 4× 4 12.5× 10× 6. 如果显微镜视野中出现了一个污点，你用什么办法判断这个污点是在目镜 还是在玻片上？ 40 第二单元 生物体的结构层次“工欲善其事，必先利其器”。人们对细胞的认识， 离不开显微镜。 显微镜是生命科学研究中常用的观察工具。最 早的显微镜是由一位荷兰眼镜商人在公元1600年前 后制造的，它的结构简单，用光线照明，放大倍数只 罗伯特·胡克 有10 ~ 30倍。可以观察一些小昆虫，如跳蚤等。 观察到的细胞 半个多世纪后，英国物理学家罗伯特·胡克用自己 研制的光学显微镜来观察软木薄片，发现了细胞。19世 纪30年代，光学显微镜的制造技术有了明显进步，使 人们对细胞内部结构的认识有了很大的提升。 20世纪30年代，电子显微镜诞生了。电子显微 镜是用高速运动的电子束代替光线，放大倍数可达几 十万倍，使细胞更细微的结构清晰地呈现在人们的视 野中。 20世纪80年代，科技工作者又制造出激光扫描共聚焦显微镜。利 用它可以对一个半透明的物体进行三维扫描，再利用计算机对信息进行 处理，形成图像。这种显微镜不但成像的分辨率比光学显微镜高30% ~ 40%，而且还由于它能观察活细胞，因而能较长时间地对细胞的生长等 活动进行连续观察。 显微镜制造技术的发展， 促进了生命科学的研究。显微 镜不仅应用于生物科学领域， 在医学、物理、化学等领域的 应用也十分广泛。 显微镜已经成为人类探索 微观世界不可缺少的工具。萌萌学会使用显微镜之后，就想看看真实的细 胞是什么样。她将一片天竺葵叶放在显微镜的载物 台上，按照显微镜的使用方法规范操作，却看不见天 竺葵叶的细胞。萌萌为什么没有观察到细胞？你能帮她解决这个问题吗？材料用具 洋葱鳞片叶，新鲜的黄瓜，苦草或黑藻，清水，碘液，镊子，刀 片，滴管，纱布，吸水纸，载玻片，盖玻片，显微镜。 方法步骤 一、制作洋葱鳞片叶内表皮细胞临时装片 准备 ❶ 用洁净的纱布将载玻片和盖玻片擦拭干净。 ❷ 将载玻片放在实验台上，用滴管在载玻片的 中央滴一滴清水。 ❸ 制作临时装片 ❸ 用镊子从洋葱鳞片叶内侧撕取一小块透明薄 膜——内表皮。把撕下的内表皮浸入载玻片 上的水滴中，并用镊子将它展平。 ❹ 用镊子夹起盖玻片，使它的一边先接触载玻 ❹ 片上的水滴，然后缓缓地放下，盖在要观察 的洋葱内表皮上，避免盖玻片下出现气泡。 染色 ❺ 把一滴碘液滴在盖玻片的一侧。 ❺ ❻ 用吸水纸从盖玻片的另一侧吸引，使碘液浸 润标本的全部。 二、制作黄瓜表层果肉细胞或苦草（或黑藻）叶片细胞 临时装片 ❻ ❶ 先在洁净的载玻片中央滴一滴清水，然后用 刀片将洗净的黄瓜表皮刮掉，再用清洗后的 刀片轻轻刮取少许黄瓜表层果肉，均匀涂抹在载玻片上的水滴 中，盖好盖玻片，制成临时装片。 ❷ 或者用镊子取一片苦草（或黑藻）的幼嫩小叶，放在载玻片上的 水滴中，盖好盖玻片，制成临时装片。 三、观察临时装片 在低倍镜（目镜与低倍物镜的组合）下仔细观察制成的植物细胞临时 装片，可对照下页图辨认细胞的不同形态和各种结构。 第一章 细胞是生命活动的基本单位 43四、练习画细胞结构简图 依照在低倍显微镜下观察到的物像，选其中一个 细胞，画出观察到的各部分结构，周围的细胞只勾出 轮廓即可。 洋葱鳞片叶内 讨论 表皮细胞 ❶ 洋葱鳞片叶内表皮细胞和黄瓜表层果肉细胞（或苦 草、黑藻叶片细胞）有哪些相同的结构？ ❷ 使用碘液处理洋葱鳞片叶内表皮细胞的目的是什么？ ［附］生物图的画法及注意事项 ❶ 图的大小要适当，在纸上的位置要适中。一般稍偏 左上方，以便在右侧和下方注字和书写图名。 黄瓜表层果肉细胞 （可见叶绿体） ❷ 先用削尖的铅笔（一般用3H的绘图铅笔），根据观 察到的物像（不要照书画），轻轻画出轮廓，经过 修改，再正式画好。务必使图形真实。 ❸ 图中比较暗的地方，要用铅笔细点表示，不能涂阴 影。越暗的地方，细点应越多。 ❹ 文字说明一般注在图的右侧。用尺引出水平的指示 线，在线旁注字。 苦草叶片细胞 ❺ 在图的下方写上所画图形的名称。 （可见叶绿体） 植物细胞的基本结构 我们观察的植物细胞虽然形态不同，但都 有基本相同的结构（图2-2）。最外面是一层较 薄的壁，叫细胞壁（cell wall），起保护和支持 细胞的作用。紧贴细胞壁内侧的一层膜非常薄， 在光学显微镜下不易看清楚，叫做细胞膜（cell membrane）。植物细胞都有一个近似球形的细胞核 （nucleus）。细胞膜以内、细胞核以外的部分被称 为细胞质（cytoplasm）。 44 第二单元 生物体的结构层次细胞质里有液泡，液泡内的细胞液中溶解着 多种物质。西瓜之所以甘甜可口，主要是因为西瓜 的细胞液中含有较多的糖分。细胞质里还有线粒体 （为细胞的生命活动提供能量）。在植物体绿色部 分的细胞中，细胞质内还有叶绿体。 细胞核 细胞质 细胞膜 细胞壁 液泡 线粒体 叶绿体 图2-2 植物细胞模式图 植物细胞的各种结构具有各自不同的功能，它 们协调配合，共同完成细胞的生命活动。 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）要想观察血液中的红细胞，可以将实验材料制成切片进行观察 。 （ ） （2）制作临时装片时，实验材料越大越有利于观察到细胞。 （ ） （3）绿色植物的每个细胞都含有线粒体和叶绿体。 （ ） （4）用钢笔画细胞结构简图时，要注意用粗线表示图中较暗的地方。 （ ） 2. 怎样区分显微镜视野中的气泡和细胞？ 3. 制作临时装片时，染色会对细胞产生什么影响？在什么情况下应该使用不 经染色的临时装片？ 4. 挤压水果可以得到果汁，这些汁液主要来自细胞结构的哪一部分？ 第一章 细胞是生命活动的基本单位 45第三节 动物细胞 想一想，议一议 右图是在显微镜下观察到的蛙的三种细胞。 一种肌 这三种动物细胞的结构有哪些共同点？与植 皮肤上皮细胞 肉细胞 物细胞相比有什么不同之处？ 红细胞 你已经知道植物细胞的基本形态和结构了，那 通过本节学习，你将知道： ◂ 怎样制作动物细胞临时 么动物细胞是什么样子的？ 装片？ 人体细胞和动物细胞的形态、结构基本一致。 ◂ 动物细胞的基本结构是 我们可以通过观察自己的口腔上皮细胞，来认识人 怎样的？ 和动物细胞的基本结构。 ◂ 动物细胞与植物细胞在 基本结构上有哪些相同 观察动物细胞 点和不同点？ 观察人的口腔上皮细胞 目的要求 ❶ 制作并观察人的口腔上皮细胞临时装片。 ❷ 认识人的口腔上皮细胞的基本结构。 材料用具 生理盐水，稀碘液，消毒牙签，滴管，纱布，镊子，吸水纸，载玻 片，盖玻片，显微镜。 方法步骤 一、制作人的口腔上皮细胞临时装片 ❶ 用洁净的纱布将载玻片、盖玻片擦拭干净。 46 第二单元 生物体的结构层次❷ 在载玻片中央滴一滴生理盐水。 ❸ 用消毒牙签在自己已漱净的口腔内侧壁上轻刮几下。把牙签附有 碎屑的一端放在载玻片上的生理盐水中，轻涂几下。 ❹ 用镊子夹起盖玻片，使它的一边先接触载玻片上的水滴，再将盖 玻片缓缓放平盖在水滴上。注意避免盖玻片下出现气泡。 ❺ 在盖玻片的一侧滴加几滴稀碘液，用吸水纸在盖玻片的另一侧吸 引，使碘液浸润标本的全部。 二、用显微镜观察人的口腔上皮细胞 将临时装片放在光学显微镜下观察。可 重点观察一个口腔上皮细胞。 三、绘图 依照所观察到的细胞，画一个细胞结构 简图，并尝试注出各部分名称。 人的口腔上皮细胞 讨论 ❶ 制作人的口腔上皮细胞临时装片时，为什么要用生理盐水，用清水行 不行？ ❷ 为什么要用稀碘液对人的口腔上皮细胞进行染色？ ❸ 人的口腔上皮细胞的基本结构是怎样的？ 动物细胞的基本结构 人体或动物体的各种细胞，其形 态并不完全一样。图2-3和图2-4分别 显示的是一种肌肉细胞和神经细胞。 人体或动物体的各种细胞虽然形 态不同，但基本结构却是一样的，它 们都有细胞膜、细胞质和细胞核（图 2-5）。与植物细胞一样，细胞质中 也含有线粒体。但动物细胞不具有细 图2-3 肌肉细胞 图2-4 神经细胞 胞壁、叶绿体，通常也没有液泡。 第一章 细胞是生命活动的基本单位 47细胞核 细胞膜 细胞质 线粒体 图2-5 动物细胞模式图 人们通过观察发现，无论是植物、动物，还是 微生物（病毒除外），它们都是由细胞构成的。因 此，可以认为，细胞是构成生物体的基本单位。 制作动物细胞模型 请事先准备清水、食用琼脂、海棠（或山楂、青梅等）制成的果 脯、小塑料食品袋、线等物品。然后按照下列步骤操作。 ❶ 先将水和食用琼脂加热成溶胶状，然后将部分胶状琼脂倒入小塑料 袋。未用的琼脂应保温，否则胶状琼脂会因冷却而凝固。 ❷ 当塑料袋中的琼脂即将凝固时，将一个海棠果脯放入袋中，然后再注 入另一部分琼脂溶胶。 ❸ 用线扎好塑料袋口。待琼脂溶胶凝固，动物细胞模型就做好了。 想一想 ❶ 与真实的动物细胞相比，这个模型中的塑料袋、果脯、琼脂各相当于 细胞的什么结构？ ❷ 如果你想试着制作一个类似的植物细胞模型，还要解决哪些问题呢？ ❸ 制作这个细胞模型，你还可以换用哪些材料？ 48 第二单元 生物体的结构层次练习 1. 请用线将动物细胞和植物细胞各自具有的结构连接起来。 动物细胞 植物细胞 细胞壁 细胞膜 细胞质 细胞核 叶绿体 线粒体 液泡 2. 如果你得到一份生物样品，但从外形上分辨不出该样品是取自植物还是动 物，你会怎样进行鉴定？ 施莱登、施旺与细胞学说 19世纪30年代，两位德国生物学家施莱登（M. J. Schleiden，1804- 1881）和施旺（T. Schwann，1810-1882）共同创建了“细胞学说”。 细胞学说的主要观点是：动物、植物都是由细胞构成的，细胞是生物 体结构和功能的基本单位，细胞能够产生新细胞。恩格斯（F. Engels， 1820-1895）将细胞学说、能量转化与守恒定律、达尔文的进化论并列 为19世纪自然科学的三大发现。 施莱登和施旺的成功不是偶然的，总结起来有三方面原因。一是自 1665年罗伯特·胡克发现细胞以来的170多年的时间里，许多学者在观察细 胞方面积累了丰富的资料。二是由于德国是自然哲学的故乡，哲学思想对 自然科学的发展有重要的推动作用。例如，哲学家奥肯（L. Oken，1779- 1851）提出的动植物应该有一个共同的“发生单元”的思想，就对施莱 登和施旺发现动植物细胞的统一性产生了影响。三是施莱登和施旺在观 察细胞时严谨认真、一丝不苟。1838年施莱登发表了《植物发生论》， 施旺读后感叹道：“我被震撼了！”1839年施旺发表了《关于动植物结 构和生长一致性的显微研究》。细胞学说的主要内容就包含在这些著作 中。此外，卡尔·蔡司公司为施莱登和施旺提供的优质显微镜，对细胞学 说的建立也起到了重要作用。 读完这个故事，想想科学发现怎样才能成功，这对你有什么启发？ 第一章 细胞是生命活动的基本单位 49第第第第四四四四节节节节 细细细细胞胞胞胞的的的的生生生生活活活活 想想想想一一一一想想想想，，，，议议议议一一一一议议议议 为为为为解解解解决决决决大大大大面面面面积积积积烧烧烧烧伤伤伤伤病病病病人人人人的的的的植植植植皮皮皮皮难难难难题题题题，，，， 科科科科学学学学家家家家研研研研制制制制出出出出人人人人造造造造皮皮皮皮肤肤肤肤，，，，研研研研制制制制过过过过程程程程中中中中就就就就需需需需要要要要 将将将将人人人人的的的的皮皮皮皮肤肤肤肤细细细细胞胞胞胞置置置置于于于于培培培培养养养养瓶瓶瓶瓶中中中中进进进进行行行行培培培培养养养养。。。。 怎怎怎怎样样样样才才才才能能能能让让让让培培培培养养养养瓶瓶瓶瓶中中中中的的的的这这这这些些些些细细细细胞胞胞胞活活活活下下下下 去去去去呢呢呢呢？？？？应应应应该该该该向向向向培培培培养养养养瓶瓶瓶瓶中中中中加加加加入入入入哪哪哪哪些些些些物物物物质质质质？？？？试试试试试试试试 作作作作出出出出自自自自己己己己的的的的推推推推测测测测吧吧吧吧！！！！ 你你你你你的的的的的身身身身身体体体体体是是是是是由由由由由很很很很很多多多多多细细细细细胞胞胞胞胞组组组组组成成成成成的的的的的。。。。。在在在在在你你你你你不不不不不知知知知知不不不不不 通通通通过过过过本本本本节节节节学学学学习习习习，，，，你你你你将将将将知知知知道道道道：：：： ◂◂◂◂ 细细细细胞胞胞胞怎怎怎怎样样样样从从从从外外外外界界界界获获获获取取取取物物物物 觉觉觉觉觉之之之之之中中中中中，，，，，有有有有有些些些些些细细细细细胞胞胞胞胞在在在在在长长长长长大大大大大，，，，，有有有有有些些些些些细细细细细胞胞胞胞胞在在在在在衰衰衰衰衰老老老老老，，，，，有有有有有些些些些些 质质质质和和和和能能能能量量量量？？？？在在在在这这这这个个个个过过过过程程程程 细细细细细胞胞胞胞胞在在在在在死死死死死去去去去去，，，，，也也也也也有有有有有新新新新新细细细细细胞胞胞胞胞在在在在在生生生生生成成成成成。。。。。细细细细细胞胞胞胞胞生生生生生活活活活活的的的的的每每每每每时时时时时 中中中中，，，，细细细细胞胞胞胞膜膜膜膜、、、、叶叶叶叶绿绿绿绿体体体体和和和和线线线线 每每每每每刻刻刻刻刻，，，，，都都都都都进进进进进行行行行行着着着着着各各各各各种种种种种各各各各各样样样样样的的的的的生生生生生命命命命命活活活活活动动动动动。。。。。 粒粒粒粒体体体体分分分分别别别别起起起起什什什什么么么么作作作作用用用用？？？？ ◂◂◂◂ 细细细细胞胞胞胞核核核核的的的的主主主主要要要要作作作作用用用用是是是是什什什什 细细细细胞胞胞胞的的的的生生生生活活活活需需需需要要要要物物物物质质质质和和和和能能能能量量量量 么么么么？？？？ 生生生生生物物物物物的的的的的生生生生生活活活活活离离离离离不不不不不开开开开开物物物物物质质质质质和和和和和能能能能能量量量量量，，，，，细细细细细胞胞胞胞胞也也也也也是是是是是如如如如如 此此此此此。。。。。 科科科科科学学学学学研研研研研究究究究究证证证证证明明明明明，，，，，水水水水水、、、、、氧氧氧氧氧气气气气气、、、、、葡葡葡葡葡萄萄萄萄萄糖糖糖糖糖、、、、、蔗蔗蔗蔗蔗糖糖糖糖糖，，，，，以以以以以 及及及及及其其其其其他他他他他许许许许许多多多多多物物物物物质质质质质，，，，，都都都都都是是是是是由由由由由分分分分分子子子子子（（（（（mmmmmooooolllleeeelecccccuuuuulllleeeele）））））组组组组构成成成成成的的的的的。。。。。 试试试试一一一一试试试试 分分分分分子子子子子就就就就就是是是是是构构构构构成成成成成物物物物物质质质质质的的的的的一一一一一种种种种种基基基基基本本本本本微微微微微粒粒粒粒粒，，，，，蔗蔗蔗蔗蔗糖糖糖糖糖在在在在在水水水水水中中中中中溶溶溶溶溶 取取取取一一一一粒粒粒粒小小小小麦麦麦麦种种种种 解解解解解，，，，，其其其其其实实实实实就就就就就是是是是是一一一一一个个个个个个个个个个蔗蔗蔗蔗蔗糖糖糖糖糖分分分分分子子子子子分分分分分散散散散散开开开开开来来来来来，，，，，挤挤挤挤挤进进进进进水水水水水分分分分分 子子子子，，，，穿穿穿穿到到到到铁铁铁铁丝丝丝丝上上上上，，，，放放放放 子子子子子之之之之之间间间间间的的的的的空空空空空隙隙隙隙隙中中中中中。。。。。细细细细细胞胞胞胞胞中中中中中的的的的的物物物物物质质质质质可可可可可以以以以以分分分分分为为为为为两两两两两大大大大大类类类类类：：：：： 到到到到火火火火上上上上烧烧烧烧。。。。种种种种子子子子燃燃燃燃烧烧烧烧 后后后后，，，，剩剩剩剩下下下下的的的的灰灰灰灰烬烬烬烬就就就就是是是是 一一一一一类类类类类是是是是是分分分分分子子子子子比比比比比较较较较较小小小小小的的的的的，，，，，如如如如如水水水水水、、、、、氧氧氧氧氧和和和和和无无无无无机机机机机盐盐盐盐盐等等等等等简简简简简单单单单单的的的的的 无无无无机机机机盐盐盐盐，，，，烧烧烧烧掉掉掉掉的的的的物物物物质质质质 物物物物物质质质质质，，，，，这这这这这类类类类类物物物物物质质质质质一一一一一般般般般般不不不不不含含含含含碳碳碳碳碳，，，，，统统统统统称称称称称为为为为为无无无无无机机机机机物物物物物；；；；；另另另另另一一一一一 就就就就是是是是有有有有机机机机物物物物。。。。 类类类类类分分分分分子子子子子较较较较较大大大大大，，，，，如如如如如糖糖糖糖糖类类类类类、、、、、脂脂脂脂脂质质质质质、、、、、蛋蛋蛋蛋蛋白白白白白质质质质质和和和和和核核核核核酸酸酸酸酸等等等等等复复复复复杂杂杂杂杂 的的的的的物物物物物质质质质质，，，，，一一一一一般般般般般含含含含含有有有有有碳碳碳碳碳，，，，，统统统统统称称称称称为为为为为有有有有有机机机机机物物物物物。。。。。 细细细细细胞胞胞胞胞的的的的的生生生生生活活活活活需需需需需要要要要要水水水水水和和和和和其其其其其他他他他他多多多多多种种种种种营营营营营养养养养养物物物物物质质质质质，，，，，这这这这这 些些些些些物物物物物质质质质质进进进进进入入入入入细细细细细胞胞胞胞胞，，，，，都都都都都要要要要要经经经经经过过过过过细细细细细胞胞胞胞胞的的的的的边边边边边界界界界界—————————细细细细细胞胞胞胞胞 膜膜膜膜膜。。。。。细细细细细胞胞胞胞胞膜膜膜膜膜将将将将将细细细细细胞胞胞胞胞的的的的的内内内内内部部部部部与与与与与外外外外外部部部部部环环环环环境境境境境分分分分分隔隔隔隔隔开开开开开来来来来来，，，，，使使使使使 55550000 第第第第二二二二单单单单元元元元 生生生生物物物物体体体体的的的的结结结结构构构构层层层层次次次次细胞拥有一个比较稳定的内部环 境，但是它并没有将细胞封闭 起来。细胞膜有适于运输物质 的结构，能够让细胞生活需 要的物质进入细胞，而把有 些物质挡在细胞外面。细胞 在生活过程中会产生一些不 需要的或有害的物质，这些 物质也要通过细胞膜排出（图 2-6）。可见，细胞膜能够控制 物质的进出。 图2-6 细胞膜控制物质进出细胞示意图 细胞生活需要的能量是从哪里来的呢？汽车需 图2-7 物体的运动和生物的生 活都需要能量 要加油，是因为汽油、柴油能给汽车提供能量。你 需要吃食物，主要是因为食物不仅能提供建造你身 体的物质，还能给你的身体提供能量（图2-7）。 第一章 细胞是生命活动的基本单位 51人的食物有的来自植物，有的来自动物，或者说， 主要是来自构成这些生物的细胞，其中含有的糖 类、脂质、蛋白质等有机物，提供我们所需的能 量。 能量有不同的存在形式，比如，有机物中的能 量属于化学能，阳光的能量属于光能，物质燃烧时 放出的热量是热能。能量可以由一种形式转变成另 一种形式。当你点燃一支蜡烛时，蜡烛中的化学能 就转变成光能和热能。细胞也能进行能量的转换。 植物叶片细胞含有叶绿体（图2-8），叶绿体 中的色素能够吸收光能。叶绿体可将光能转变成化 学能，并将化学能储存在它所制造的糖类等有机物 中。 植物细胞和动物细胞都含有线粒体（图2-8）。 叶绿体 线粒体 如果将细胞比作汽车，线粒体就相当于汽车的发动 机。发动机靠燃料给汽车提供动力；线粒体则可使 图2-8 植物细胞中的叶绿体和 线粒体 细胞中的一些有机物，通过复杂的变化，将其中储 存的化学能释放出来，供细胞利用。因此，叶绿体 和线粒体都是细胞中的能量转换器。 细胞核是控制中心 你已经知道细胞膜、叶绿体、线粒体的功能， 小资料 细胞还有一个重要的结构——细胞核。细胞核具有 受精卵是一个精 什么功能呢？ 子和一个卵细胞结合 我们的生命始于一个细胞——受精卵。一个 而形成的。精子和卵 细胞各提供一份遗传 受精卵能发育成一个人体，就是因为受精卵内有指 信息，受精卵中含有 导人体发育的全部信息，这些信息是由父母传下来 “指导”生物生长发 的，因而叫做遗传信息。那么，遗传信息存在于细 育的全部遗传信息。 胞中的什么部位呢？ 下面讲述的克隆羊的故事，会告诉你遗传信息 是不是存在于细胞核中。 52 第二单元 生物体的结构层次小羊多莉的身世 你听说过克隆羊多莉吗？它是1996年在英国出生的。与众不同的 是，生它的母羊并不是它真正的母亲。它的父母到底是谁，连科学家也 难以回答。 原来，它不是由受精卵发育而成的。与它的身世有关的母羊不是一 只，而是三只。过程是这样的：科学家先将A羊卵细胞的细胞核抽出， 再取出B羊乳腺细胞的细胞核，并将其注入已经无细胞核的A羊的卵细胞 中，这样就得到具有B羊细胞核和A羊细胞质的卵细胞。这个卵细胞经过 分裂形成小小的胚胎。然后科学家再将这个胚胎移入C羊的子宫内，让 它继续发育。一段时间后，一只活泼可爱的小羊出生了，这就是多莉。 小多莉虽然是由C羊生出来的，但长相却不像C羊，反而与B羊十分 相像。 B 分离乳腺细胞 取出细胞核 供核母羊 融合细胞 A ➡ ➡ 有核卵细胞 无核卵细胞 供卵细胞母羊 ➡ C ➡ ➡ 体外培养 胚胎 克隆羊 代孕母羊 （融合细胞分裂） 讨论 多莉的长相为什么既不像C羊，也不像A羊，而与B羊十分相像？ 第一章 细胞是生命活动的基本单位 53克隆羊的实例说明，细胞核控制着生物的发 育和遗传。事实上，细胞内每时每刻都发生着物质 和能量的变化，这都和细胞核的指挥和控制密不可 分。细胞核为什么具有这么重要的功能呢？这是由 小资料 于细胞核中有一种非常神奇的遗传物质，它的名 除细胞核中有 字叫做脱氧核糖核酸（deoxyribonucleic acid，简称 DNA外，细胞质中 DNA），DNA上有指导生物发育的全部信息。 的叶绿体、线粒体内 也有少量的DNA。 DNA的结构是怎样的？它又是怎样发挥作用 的？我们将在后面有关章节进一步探讨。 综上所述，细胞的生活需要物质和能量。细 胞膜可以控制物质进出。叶绿体和线粒体是能量转 换器。细胞中物质、能量的变化非常复杂，这些都 需要统一的指挥，而细胞的控制中心可以说就是细 胞核。细胞核中的DNA上有遗传信息，这些遗传信 息包含了指导、控制细胞中物质和能量变化的一系 列指令，也是生物体建造自己生命大厦的蓝图。因 此，可以认为，细胞的生活是物质、能量和信息变 化的统一。 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）细胞中的物质都是由细胞自己制造的。 （ ） （2）细胞不需要的物质一定不能通过细胞膜。 （ ） （3）所有细胞都含有叶绿体和线粒体，它们是细胞中的能量转换器。 （ ） 2. 细胞的生活靠细胞各结构的分工合作。请你将下列细胞的不同结构与其相 应的功能用线连起来。 细胞膜 细胞的控制中心 叶绿体 将化学能转变成细胞能利用的能量 线粒体 控制物质进出 细胞核 将光能转变成化学能 3. 医生常给危重病人吸氧和注射葡萄糖溶液。请你解释医生这样做的原因。 54 第二单元 生物体的结构层次克隆哺乳动物 1996年7月5日诞生的克隆羊多莉，曾经引起世界的极大关注，因 为它标志着一种新的生物技术的面世——哺乳动物体细胞克隆技术。如 今，这项技术得到了很大的发展。 继多莉问世之后，各国科学家相继克隆出牛、鼠、猪等哺乳动物， 我国科学家也成功地克隆了牛、羊等多种哺乳动物。例如，我国科学家 利用荷斯坦纯种奶牛克隆出的高产奶牛，年产奶量达10吨，是普通奶牛 产奶量的3倍多。克隆奶牛的具体过程是，将高产奶牛的体细胞作为供 体细胞，取它的细胞核与移去了细胞核的普通奶牛的卵细胞融合，构建 了一个全新的细胞，然后，将这个细胞进行培养形成胚胎，并移入代孕 母牛的体内完成发育，这时母牛就能生出与高产奶牛遗传物质基本相同 的小牛。通过克隆技术，科学家可以在较短的时间内培育出相对较多的 优质高产奶牛。 克隆技术可以加速家畜遗传改良进程，促进优良畜群繁殖。在保护 濒危物种方面，克隆技术也能有所作为。 不过，克隆技术也存在一些亟待解决的问题。例如，成功率很低， 克隆成功的动物可能存在健康问题，等等。 与上述问题相比，人们更加关注的是克隆动物在伦理方面的问题。 例如，有人想利用克隆技术来克隆人，但是，许多国家包括我国都禁止 这样做。为什么要禁止呢？不妨跟同学讨论一下其中的道理。 我国克隆牛第一人——陈大元教授 克隆出的高产奶牛 5555第二章 细胞怎样构成生物体 你已经知道，组成我们身体的细胞不仅数量庞 大，而且多种多样，比如上皮细胞、肌肉细胞和神 经细胞，看上去有很大差异。大量的、不同类型的 细胞是怎样形成的呢？它们又是怎样构成一个结构 复杂的生物体的呢？ 第一节 细胞通过分裂产生新细胞 想一想，议一议 壁虎在受到攻击时尾巴会自行折断，掉下来的 断尾还会扭动，以吸引敌害的注意，而它则乘机逃 脱。运用你学过的知识想一想，壁虎尾巴断掉后还 会重新长出来吗？你还能提出什么问题？ 一粒种子能够长成参天大树，池塘中的小鱼可 通过本节学习，你将知道： ◂ 生物体内的细胞数量是 以长成大鱼。我们从婴儿到成年，构成身体的细胞 怎样增加的？ 会从1012个增加到1014个。生物体由小长大，是与 ◂ 细胞分裂过程中染色体 细胞的生长（growth）、分裂 （division） 和分化 数目有什么变化？ （differentiation）分不开的。 构成生物体的细胞要不断从周围环境中吸收营 养物质，并且转变成组成自身的物质，体积会由小变 大，这就是细胞的生长。但是细胞不能无限制地长 大，一部分细胞长到一定的大小，就会进行分裂。 细胞分裂就是一个细胞分成两个细胞。分裂 56 第二单元 生物体的结构层次时，细胞核先由一个分成两个，随后，细胞质分成 两份，每份各含有一个细胞核。如果是动物细胞， 如图2-9所示，细胞膜从细胞的中部向内凹陷，缢 裂为两个细胞。若是植物细胞，则在原来的细胞中 央，形成新的细胞膜和新的细胞壁（图2-10）。于 是，一个细胞就分裂成为两个细胞。 图2-9 刚完成分裂的动物细胞 （电镜扫描照片） 图2-10 植物细胞分裂过程示意图 在细胞分裂过程中，会有染色体的变化， 图2 - 1 1呈现的是在光学显微镜下观察到的 洋葱根尖不同分裂阶段的细胞，细胞中那 些被碱性染料染成深色的物质称做染色体 （chromosome）。染色体是由DNA和蛋白质 两种物质组成的。DNA是遗传物质，因此可 以说染色体就是遗传物质的载体。 在细胞分裂过程中，染色体的变化最为 明显，在细胞分裂的不同时期其形态不同。在细 胞分裂时，染色体会进行复制，细胞分裂过程 图2-11 洋葱根尖的细胞分裂 中，染色体均分成完全相同的两份，分别进入两 个新细胞中。也就是说，两个新细胞的染色体形 态和数目相同，新细胞与原细胞的染色体形态和 数目也相同。由于染色体内有遗传物质DNA，因 此，新细胞与原细胞所含的遗传物质是一样的。 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）细胞能够从周围环境中吸收营养物质而持续生长。 （ ） （2）细胞分裂过程中染色体先复制加倍再均等分配到两个子细胞中。 （ ） （3）多细胞生物体内有很多体细胞，体细胞中的染色体数目各不相同。 （ ） 第二章 细胞怎样构成生物体 572. 请用恰当的图表形式表现细胞、细胞核、染色体、DNA之间的层次关系。 3. 试描述细胞分裂的大致过程，说说其中最重要的变化是什么。这种变化有 什么意义？ “脱缰之马”——癌细胞 说到细胞分裂，不能不说一说像“脱缰之马” 那样“疯狂”分裂和生长的癌细胞。 癌细胞是从正常细胞变化而来的。正常细胞变 为癌细胞的过程称为癌变。全世界每年有数百万人被各 电镜下的肺癌细胞 种各样的癌症夺去了生命。在我国，各类癌症已经成为 导致死亡的主要疾病之一。 正常细胞癌变后有两个主要特点。一是分裂非常快，并且可以不断 分裂，形成肿瘤。二是癌细胞还可侵入邻近的正常组织，并通过血液、 淋巴等进入远处的其他组织和器官，这就是癌的转移。 治癌的道路，艰难曲折。人们虽然早就对癌症有一定的认识，但 是，对癌症的预防、诊断和治疗，直到20世纪才取得重大进展。在预 防方面，由于引起癌症的因素中有很多可以从环境或生活习惯中找到， 因此，专家建议，为预防癌症，应当做到不吸烟，少饮酒，少吃腌制或 烧烤的食品及高脂肪食物，多吃绿色蔬菜和水果，多吃粗粮，避免过多 日光曝晒，适量运动。在诊断方面，癌的早期诊断，已经有各种先进的 手段和方法。在治疗方面，已经有切除、放（放射线）疗、化（化学药 品）疗和生物治疗等方法。 随着细胞生物学和分子生物学的发展，人们已经知道，细胞癌变 的实质是细胞遗传特性的改变。许多致癌的因素，如化学致癌物、放射 线、病毒等，能够使细胞内的染色体和有关基因发生变化，导致正常细 胞变成了癌细胞。随着人类基因组计划的进展，在基因水平上防癌治 癌，已经曙光初现。 58 第二单元 生物体的结构层次第二节 动物体的结构层次 想一想，议一议 下图展示了鱼的发育过程。你看，一个鱼的受精卵细胞，经过一 系列变化就能发育成游来游去的小鱼，这是多么的神奇！发挥你的想象 力，说一说图中省略号代表的过程大致是怎样的。 在这个过程中，除了细胞的数量增加以外， 还发生了什么变化？ 动物和人体的发育都是从一个细胞开始的，这 通过本节学习，你将知道： 个细胞就是受精卵。下面我们以人体为例，探讨从 ◂ 多细胞生物体内多种多样 细胞到个体的结构层次。 的细胞是怎样形成的？ ◂ 人体有哪些基本组织？ ◂ 人体的结构层次是怎样 细胞分化形成不同的组织 的？ 受精卵通过细胞分裂产生新细胞。这些细胞起 初在形态、结构方面都很相似，并且都具有分裂能 力。后来，除了一小部分细胞仍然保持着分裂能力 以外，大部分细胞的形态、结构和功能都发生了变 化。在个体发育过程中，一个或一种细胞通过分裂 产生的后代，在形态、结构和生理功能上发生差异 性的变化，这个过程叫做细胞分化。细胞分化产生 了不同的细胞群，每个细胞群都是由形态相似，结 构、功能相同的细胞联合在一起形成的，这样的细 胞群叫做组织（tissue）。 第二章 细胞怎样构成生物体 59多细胞生物体都是通过细胞分裂增加细胞数 目，经过细胞生长和分化就形成了生物体内多种多 样的细胞，这些细胞进一步形成各种组织。 人体有四种基本组织，它们分别是上皮组织、 肌肉组织、结缔组织和神经组织（图2-12）。 图2-12 细胞分裂、分化形成组织 ➡ ➡ 受精卵 两个细胞 四个细胞 多个细胞 ➥ 消化道上皮 平滑肌 上皮组织由上皮细胞构成，具有保 肌肉组织主要由肌细胞构成，具有收 护、分泌等功能。如皮肤上皮能保护 缩和舒张功能，能够使机体产生运 体表，小肠腺上皮能分泌消化液。 动。如平滑肌、骨骼肌、心肌。 神经 软骨 神经组织主要由神经细胞构成，能够 结缔组织的种类很多，骨组织、血液 感受刺激，传导神经冲动，在体内起 等都属于结缔组织。结缔组织具有支 着调节和控制作用。 持、连接、保护、营养等功能。 ➥ ➥ ➥ 分化 60 第二单元 生物体的结构层次观察人体的基本组织 目的要求 观察人体基本组织的玻片标本，认识人体的四种基本组织。 材料用具 人体四种基本组织的永久玻片标本，显微镜。 方法步骤 用显微镜分别观察四种基本组织的玻片标本。观察时，可对照课本 上的插图，辨认四种基本组织。 讨论 人体的四种基本组织分别具有什么功能？ 组织进一步形成器官 人体具有大脑（图2-13）、胃（图2-14）、心 脏（图2-15）、肝、肺、肾、眼、耳、甲状腺、唾 液腺等许多器官。大脑主要由神经组织和结缔组织 构成，胃由上皮组织、肌肉组织、结缔组织和神经 组织构成。像这样，由不同的组织按照一定的次序 结合在一起构成的行使一定功能的结构，叫做器官 （organ）。 图2-13 大脑 图2-14 胃 图2-15 心脏 大脑是对全身起调控作用的器官。 胃是贮存和消化食物的器官。 心脏是将血液泵至全身的器官。 第二章 细胞怎样构成生物体 61器官构成系统和人体 口腔、咽、食道、胃、肠、肛门以及肝、 胰、唾液腺等都是器官，它们有一个共同特点： 都是在食物的消化和营养物质的吸收过程中起作 用。像这样，能够共同完成一种或几种生理功 能的多个器官按照一定的次序组合在一起， 就构成了系统（system）。上述消化和吸收 的器官组合在一起，就构成了消化系统（图 2-16）。此外，人体还有运动系统、呼吸系 统、循环系统、泌尿系统、神经系统、内分 泌系统、生殖系统等。这些系统既有分工又 协调配合，使人体内各种复杂的生命活动能 够正常进行。 图2-16 人体消化系统 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1） 多细胞生物体内细胞是随机堆砌在一起的。 （ ） （2） 胃腺细胞和胃壁肌肉细胞在同一器官内，却属于不同的组织。 （ ） （3） 同一受精卵经细胞的分裂和分化，所产生的细胞内的染色体数量是一 样的。 （ ） 2. 皮肤在人体表面起到保护作用，当皮肤划破时人会感到疼痛，有时会流 血。试说明皮肤中可能包含了哪几种组织。 3. 将下面左侧所列器官与右侧构成它的主要组织用线连接起来。 心脏 上皮组织 唾液腺 肌肉组织 股骨 神经组织 大脑 结缔组织 4. 尝试用图解的形式表示人体的结构层次，并与同学交流。 62 第二单元 生物体的结构层次第三节 植物体的结构层次 想一想，议一议 你吃过生番茄吗？结合右图说一 说，番茄果实不同部位的细胞在形态结 构上各有什么特点？它们各有什么功 能？吃番茄时，番茄里那酸甜的汁液来 自哪些细胞？ 表皮细胞 果肉细胞 植物体与动物体的生长发育相似，也是从受 通过本节学习，你将知道： 精卵开始的。受精卵经过细胞分裂、分化，形成组 ◂ 构成植物体的组织有哪 织、器官，进而形成植物体。 些？ ◂ 植物体的结构层次是怎 样的？ 绿色开花植物有六大器官 绿色开花植物体通常都是由根、茎、叶、花、 果实、种子六大器官组成的。根、茎、叶为营养器 官，花、果实、种子为生殖器官。前面提到的番茄 就是植物的果实。图2-17表示的是一棵油菜植株及 其六大器官，请你在图旁填出六种器官的名称。 图2-17 油菜植株及其六大器官 第二章 细胞怎样构成生物体 63植物的几种主要组织 在成熟的植物体内，总保留着一部分不分化的 细胞，它们终生保持分裂能力，由这样的细胞群构 成的组织，叫做分生组织。例如，茎上有芽，芽的 尖端的分生区就是分生组织。 分生组织的细胞小，细胞壁薄，细胞核大，细 胞质浓，具有很强的分裂能力，能够不断分裂产生 新细胞，再由这些细胞分化形成其他组织。 分生组织不仅在茎尖有，在根尖（幼根的尖 端）等部位也有。分生组织通过细胞的分裂和分 化，形成保护组织、营养组织、输导组织、机械组 织等（图2-18）。构成不同器官的组织有所不同， 图2-18 植物的几种主要组织 保护组织 机械组织 根、茎、叶表面的表皮细 茎 、 叶 柄 、 叶 胞构成保护组织，具有保 片 、 花 柄 、 果 护内部柔嫩部分的功能。 皮、种皮等处都 有机械组织。构 成机械组织的细 胞细胞壁增厚。 机械组织对植物 体主要起支撑和 保护作用。 分生组织 输导组织 营养组织 根、茎、叶等处有运输水和无 根、茎、叶、花、果实、种子中都 分生组织 机盐的导管（上图），也有运 含有大量的营养组织。营养组织的 输有机物的筛管，它们都属于 细胞壁薄，液泡较大，有储藏营养 输导组织。 物质的功能。含有叶绿体的营养组 织还能进行光合作用。 64 第二单元 生物体的结构层次如番茄果实中营养组织多，茎中以机械组织、输导 组织为主。 对植物体的结构层次，从宏观到微观可以这 样描述：植物体是由六大器官组成的；每一种器官 都由几种不同的组织构成；每一种组织都由形态相 似、结构和功能相同的细胞联合在一起形成。想一 想，如果按照从微观到宏观的顺序来描述，植物体 的结构层次是怎样的？ 练习 1. 下面是植物体的结构层次，请你填写组织和器官的名称。 组织 组织 器官 细胞 ➡ 组织 组织 器官 植物体 器官 组织 组织 2.“ 藕断丝连”是常见的现象，这里的“丝”来自植物体的什么组织？（ ） A.保护组织； B.营养组织； C.分生组织； D.输导组织。 3. 保护组织分布在植物体的哪些部位？什么组织贯穿于植物体的根、茎、叶 等器官？掐去一根枝条的顶端，这根枝条还能继续往上生长吗？为什么？ 4. 剥一个橘子，在剥的过程中指出构成橘子的不同组织和器官。 5. 树皮中有筛管这种输导组织，如果将树皮剥去，植物就会死亡，请说说其中 的道理。 6. 与动物体相比，植物体的结构层次有什么不同之处？ 第二章 细胞怎样构成生物体 65第四节 单细胞生物 想一想，议一议 眼虫是由一个细 胞构成的生物体，常 鞭毛 伸缩泡 常生活在水沟、池沼 或溪流之中。将眼虫 表膜 放在显微镜下观察， 眼点：感光 可以看到如右图所示 的结构。 叶绿体 人 体 的 细 胞 如 线粒体 果离开人体就很难存 活。眼虫也是一个细 细胞核 胞，它为什么能独立 生活呢？ 我们平时常见的生物，都是由许多细胞构成 通过本节学习，你将知道： ◂ 单细胞生物是怎样完成 的。其实，生物圈中还有不少肉眼很难看见的生 生命活动的？ 物，它们的身体只有一个细胞，称为单细胞生物 ◂ 单细胞生物与人类的生 （图2-19）。大多数单细胞生物生活在水域或湿润 活有什么关系？ 的环境中，有些寄生在其他生物体上。 大肠杆菌 酵母菌 草履虫 变形虫 衣藻 图2-19 几种单细胞生物 66 第二单元 生物体的结构层次单细胞生物的结构和生活 单细胞生物种类繁多，结构和生活方式差异很 大。下面以草履虫为例，了解它的形态结构，探讨 它是怎样生活的。 观察草履虫 目的要求 观察草履虫的外形及运动。 材料用具 草履虫培养液，显微镜，载玻片，盖玻片，滴管，放大镜，少许棉 花纤维。 方法步骤 ❶ 从草履虫培养液的表层吸一滴培养液，放在载玻片上，用肉眼和放大 镜观察草履虫。 ❷ 盖上盖玻片，在低倍镜下观察草履虫的形态和运动。如果草履虫运动 过快，不便观察，可以先在载玻片的培养液的液滴上放几丝棉花纤 维，再盖上盖玻片。然后寻找一只运动相对缓慢的草履虫进行观察。 讨论 ❶ 你认为草履虫只有一个细胞吗？依据是什么？ ❷ 草履虫是怎样生活的？通过观察，谈谈你的看法。 通过观察，你已经看到一滴培养液中生活着许 多草履虫，它们不停地游来游去。当身体前端遇到 棉花纤维的阻碍时，它们会采取后退的方式，改变 方向后，再试探着前进，直到避开阻挡物。草履虫 的身体虽然只由一个细胞构成（图2-20），却有精 致和复杂的结构来完成各种生理功能。 第二章 细胞怎样构成生物体 67后端 图2-20 草履虫的结构示意图 胞肛 不能消化的食物残渣， 从胞肛排出。 食物泡 食物泡随着细胞质的流 细胞质 动，其中的食物逐渐被消 化。 口沟 细菌和微小的浮游植物等 食物由口沟进入体内。 大核 细胞核 小核 纤毛 草履虫靠纤毛的摆动 在水中旋转前进。 表膜 氧的摄入、二氧化碳的 排出都通过表膜。 收集管 把体内多余的水分和废物 伸缩泡 收集起来，排到体外。 前端 当草履虫生长到一定大小时，就会通过分裂产 生新的个体。 小资料 单细胞生物与人类的关系 据统计，一只草 单细胞生物虽然个体微小，但是与人类的生活 履虫每小时大约能够 有着密切关系。水域中的浮游生物，有许多是单细 形成60个食物泡，每 个食物泡中大约含有 胞生物，是鱼类的天然饵料。草履虫还对污水净化 30个细菌，因此，一 有一定作用。但是单细胞生物也有对人类有害的一 只草履虫每天大约能 面，如疟原虫、痢疾内变形虫等，能侵入人体，危 够吞食43 000个细菌。 害健康；海水中某些单细胞生物大量繁殖时可形成 赤潮（图2-21），危害渔业。 68 第二单元 生物体的结构层次图2-21 赤潮 赤潮会使鱼类和其他浮游生物 大量死亡。形成赤潮的主要原 因是大量的含氮、含磷的有机 物排入海洋中，而导致某些单 细胞生物大量繁殖。 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）草履虫具有比较复杂的结构，这是细胞分裂和分化的结果。 （ ） （2）多细胞生物的细胞一定比单细胞生物大。 （ ） 2. 单细胞生物既具有细胞共同的结构特点，也具有生物的共同特征，请任举 一例说明。 3. 生物体对外界的刺激都能作出一定的反应。虽然草履虫只是由一个细胞构成 的，但是它对外界的有利刺激或有害刺激能够作出反应。下图中甲、乙表示 两块载玻片，分别在载玻片两端各滴一滴草履虫培养液，并使两滴培养液连 通。当在两块载玻片右侧培养液的边缘分别放一小粒食盐和一滴肉汁时，分 析可能出现的现象以及出现这种现象的原因，你能从中得出什么结论？ （1）在甲、乙下方的（ ）内用箭头表示 食盐 草履虫移动的方向。 （2）出现不同现象的原因是： 甲（ ） 甲 ； 乙 。 肉汁 （3）结论是： 。 4. 小熊和萌萌对眼虫是植物还是动物的问 乙（ ） 题争论不休。小熊认为眼虫是植物，而 萌萌认为眼虫是动物，你认为他俩判断的依据是什么？如果你对此问题感 兴趣，可以查找相关资料弄清楚眼虫在生物学上的分类地位。 第二章 细胞怎样构成生物体 69单元小结 人类对细胞的认识经历了漫长的岁月，凝聚着一代又一代科学家的 心血。正是由于科学家孜孜不倦地追求、一丝不苟地工作，才使得科学 不断发展。 人类对细胞的认识得益于显微镜的发明和显微镜制造技术的改进。 科学的进步需要技术的支持。 熟练地使用显微镜是学习生物学应掌握的基本技能之一。制作装片 是进行显微观察的重要手段。通过用显微镜观察细胞，观察能力和操作 能力得到了培养。 通过本单元的学习，对以下重要概念加深了理解。 ●大多数生物体是由细胞构成的。细胞是生物体结构和功能的基本 单位。 ●细胞膜、细胞质和细胞核是动物细胞和植物细胞共有的基本结 构。植物细胞还具有细胞壁、叶绿体、液泡等结构。 ●细胞的生活需要物质和能量，细胞膜控制物质进出细胞，细胞质 中的叶绿体和线粒体是能量转换器。 ●细胞核是细胞的控制中心。细胞核内有染色体，染色体中有遗传 物质DNA，DNA携带着控制细胞生命活动、生物体发育和遗传的遗传 信息。 ●细胞通过分裂产生新细胞。细胞分裂过程中有染色体的变化。新 细胞与原细胞的遗传物质相同。 ●生物体的结构是有层次的。 组成 植物体 分化 组成 细胞 组织 器官 组成 组成 系统 动物体 ●自然界还生活着单细胞生物，身体只由一个细胞构成，也能完成 各种生命活动。 70 第二单元 生物体的结构层次第三单元 生物圈中的绿色植物 生物圈中到处都有绿色植物。俄国著名植物生理学家季 米里亚捷夫（Timiriazev，1843-1920）曾这样形容绿色植物 在生物圈中的作用：“它是窃取天火的普罗米修斯，它所获取 的光和热，不仅养育了地球上的其他生物，而且使巨大的涡轮 机旋转，使诗人的笔挥舞。”你能理解这段话的意思吗？第一章 生物圈中有哪些绿色植物 生物圈中已知的绿色植物有50余万种。它们形 态各异，生活环境也有差别，可以分为四大类群： 藻类、苔藓、蕨类和种子植物。 第一节 藻类、苔藓和蕨类植物 想一想，议一议 新月藻 一滴普通的池塘水里可能就有许多藻类植物。 从池塘或湖泊中取一滴水，放在显微镜下观察，就有 鼓藻 可能看到图中所示的藻类植物。它们为什么会被称做 “植物”呢？它们是怎样获取营养的呢？ 栅藻 藻类植物 通过本节学习，你将知道： ◂ 藻类、苔藓、蕨类植物各 “西湖春色归，春水绿于染。”春天来了，清 有哪些主要特征？ 澈的湖水泛起绿色，这是为什么呢？原来，春天气 ◂ 藻类、苔藓、蕨类植物与 温升高，阳光明媚，水中的藻类植物大量繁殖。这 人类的生活有什么关系？ 些绿色的小生物在水中漂浮，使春水荡起绿波。 藻类植物是多种多样的，有单细胞的，也有 多细胞的；有的是绿色的，也有的是褐色或紫红 色的。它们有的生活在淡水中（图 3-1），有的生活在海水中（图 3-2），还有一些种类生活在陆地上 潮湿的地方。 水绵 衣藻 （多细胞） （单细胞） 图3-1 淡水藻类 72 第三单元 生物圈中的绿色植物石莼 鹿角菜 紫菜 马尾藻 石花菜 海带 裙带菜 图3-2 海洋藻类 观察图3-1、图3-2和当地常见的藻类植物。 讨论 ❶ 这些藻类植物生活在什么样的环境中？ ❷ 这些藻类植物有根、茎、叶等器官吗？ ❸ 藻类植物与人类的生活有什么关系？它们在生物圈中有什么作用？ 对单细胞藻类来说，一个细胞就可以完成全部 的生命活动。多细胞藻类整个身体都浸没在水中， 几乎全身都可以从环境中吸收水分和无机盐，也能 进行光合作用，但没有专门的吸收和运输养料以及 进行光合作用的器官。也就是说，藻类植物没有 根、茎、叶的分化。 第一章 生物圈中有哪些绿色植物 73图3-3显示了藻类植物在生物圈中的作用以及 与人类的关系，你还能举出更多的实例吗？ 藻类 植物 释放氧气，可以满 通过光合作用制造 海带、紫菜等藻类植 从藻类植物中提取出 足水中生物呼吸的 有机物，给水中的 物可以供人类食用。 来的碘、褐藻胶和琼 需要，还可以扩散 植食性鱼类等动物 脂等，可以供工业和 到大气中，补充大 提供食物。 医药上使用。 气圈中的氧气。 图3-3 藻类植物在生物圈中的 作用以及与人类的关系 苔藓植物 春 夏 时 节 ， 如 果 你 留意，在阴湿的墙角（图 3-4），或者清澈的溪流 边，就有可能发现苔藓植物的 踪迹。如果你有机会走进温暖多 图3-4 墙藓 雨地区的森林中，还会在一些树干上看到它们（图 3-5）；有时脚下似乎有一块毛茸茸的绿毯，踩上 去非常松软，这些植物主要是苔藓植物。 图3-5 树干上的苔藓 74孢蒴 观察当地常见的几种苔藓植物。 ❶ 对照右图，用肉眼观察苔藓植物的形态和颜 色。 ❷ 用放大镜观察苔藓植物茎和叶的形态特点及 假根的特点。 ❸ 测量苔藓植株的高度。 ❹ 了解苔藓植物的生活环境。 讨论 ❶ 与藻类植物相比，苔藓植物的生活环境有什 么不同？ ❷ 从形态上看，苔藓植物与藻类植物有哪些主 葫芦藓 要的区别？这与它们的生活环境有关系吗？ 可以看出，苔藓植物大多生活在陆地上的潮湿 小资料 环境中 （图 3-6）。仔细观察可以发现，苔藓植物 有些沼泽地带生 一般都很矮小，通常具有类似茎和叶的分化，但是 长的苔藓植物，遗体 茎中没有导管，叶中也没有叶脉，根非常简单，称 一年年地堆积后会形 为假根。 成泥炭。在我国西部 和东北的一些地区， 如果你生活的地方污染比较严重，恐怕就很难 泥炭是重要的燃料资 见到苔藓植物了，你知道这是为什么吗？原来，许 源。 多苔藓植物的叶只有一层细胞，二氧化硫等有毒气 体可以从背腹两面侵入细胞，从而威胁它的生存。 人们利用苔藓植物的这个特点，把它当做监测空气 污染程度的指示植物。 图3-6 苔藓植物（放大） 75里白 铁线蕨 鳞毛蕨 肾蕨 图3-7 几种常见的蕨类植物 蕨类植物 你见过图 3-7中的植物吗？在森林和山野的阴 湿处经常有它们的身影，它们也经常出现在公园里 和花卉市场上。它们的叶常呈羽状，背面会长出许 多褐色的斑块隆起；它们的茎大多生长在地下。这 些植物就是蕨类植物。 图3-8 贯众叶片背面着生的孢 与苔藓植物相比，蕨类植物高大得多，结构 子囊群 也复杂得多。蕨类植物有根、茎、叶的分化，在这 些器官中有专门运输物质的通道——输导组织。 同藻类植物和苔藓植物一样，蕨类植物是不 结种子的植物。它的叶片背面那 些褐色的隆起是孢子囊群 （图3-8）， 76每个孢子囊群中有多个孢子囊，每个孢子囊中有很 ? 多孢子。孢子是一种生殖细胞，成熟后从孢子囊中 为什么说与苔藓植 散放出来，如果落在温暖潮湿的地方，就会萌发和 物相比，蕨类植物适应 生长。 陆地环境的能力更强？ 蕨类植物与人类的关系极为密切。例如，蕨 的嫩叶和富含淀粉的地下茎可以食用；卷柏、贯众 等可供药用；生长在水田、池塘中的满江红（图 3-9），是一种优良的绿肥和饲料，等等。你还能 举出其他的实例吗？ 今天我们所见到的蕨类植物一般都比较低矮， 然而，据科学家推测，在距今2亿多年前，地球上 曾经生长着许多高达几米、几十米的蕨类植物，它 们构成了大片大片的森林。这些蕨类植物的遗体层 层堆积，经过漫长的年代、复杂的变化，就逐渐变 图3-9 满江红 成了煤。后来，随着气候变化，这些高大的蕨类植 物基本上都绝灭了。 练习 1. 将下列植物类群与其相应的特征用线连接起来。 藻类植物 具有根、茎、叶，体内有输导组织 苔藓植物 没有根、茎、叶等器官的分化 蕨类植物 植株矮小，茎和叶内没有输导组织 2. 如果鱼缸长期不换水，缸的内壁上就会长出绿膜，水会变成绿色。这些绿 膜可能是什么？为什么会出现这种现象？ 3. 有些树干的阴面长着一些苔藓，而它的阳面却没有苔藓生长。这是为什么？ 4. 某地修建了一座燃煤的火力发电厂。几年后，原来在这里生长的许多绿茸 茸的苔藓植物不见了。这是为什么？ 5. 在藻类、苔藓和蕨类植物中，哪一类植物具有输导组织？说说输导组织对 于陆生植物的生活和生长具有什么重要意义。 第一章 生物圈中有哪些绿色植物 77微微微藻藻藻与与与生生生物物物柴柴柴油油油 柴 油 ， 提 炼 自 石油，普遍用于拖拉 机、卡车、船舶等生 产和交通的工具。生 物柴油是以来自生物 体的油脂等为原料， 几种常见的微藻（从左至右分别为：绿藻、硅藻、甲藻） 通过化学反应而得到 的与柴油组成和性质相似的液体燃料。在石油资源日益紧张、石油价格 居高不下、燃烧石油燃料造成环境污染仍然较为严重的情况下，生物柴 油作为石化柴油的绿色替代品备受人们的关注。 目前生产生物柴油的主要原料是大豆、油菜、棉、棕榈等油料植物 的种子，以及动物油脂和废弃餐饮油脂。用这些原料生产的生物柴油量 还远不能满足人们当前所需，因此有必要寻找更好的生产原料。人们将 眼光投向了小球藻、硅藻等微小的藻类植物（常简称为微藻）。 微藻能累积油脂，含油量可占干重的20%〜 30%，在特殊条件下， 有些微藻的含油量可以达到干重的60%以上。更重要的是，它们分布广 泛，适应环境能力强，有的可以在污水中生长；它们生长快、周期短， 作为原料有保障。因此，微藻是生产生物柴油的良好原料。 微藻在进行光合作用时，吸收大量的二氧化碳并释放出氧气，几乎 能抵消生物柴油燃烧时释放的二氧化碳，因而可以实现二氧化碳的零排 放。在生长繁殖过程中，微藻能吸收利用废水中的氮、磷等元素从而净 化水体；生产生物柴油后的残余藻体还可以用来生产有机肥。因此，利 用微藻生产生物柴油可以一举多得。在利用微藻生产生物柴油方面要攻 克的难题，是如何进一步降低成本，使它的价格能与石化柴油竞争。 目前，用微藻生产生物柴油正处于从实验室走向大规模生产的过渡 阶段。我们相信，由于微藻在生产生物柴油方面具有许多优势，随着技 术的进步，用微藻来生产生物柴油将大有可为。 78 第三单元 生物圈中的绿色植物① 取一粒浸软的菜豆种子，观察它的外形。 ② 剥去种子最外面的一层薄皮——种皮，分开合拢着的两片子叶。 ③ 用放大镜仔细观察子叶、胚根、胚芽和胚轴，对照下页图3-10进 行观察，看看它们的形状和位置。 ❷ 观察玉米种子的结构 ① 取一粒浸软的玉米种子，观察它的外形。 ② 对照图3-10进行观察。用刀片将这粒玉米种子从中央纵向剖开。 ③ 在剖面上滴一滴碘酒，再用放大镜仔细观察被碘酒染成蓝色的胚 乳以及未被染成蓝色的果皮和种皮、胚根、胚芽、胚轴和子叶， 看看它们的形状和位置。 讨论 ❶ 种皮有什么作用？豆类植物的子叶有什么作用？ ❷ 种子中哪一部分将来能发育成一个植物体？ ❸ 遇碘变蓝是淀粉的特性。玉米胚乳遇碘变蓝说明什么？ ❹ 菜豆种子和玉米种子的结构有哪些不同点和相同点？请你根据观察结 果完成下表： 种子类型 不同点 相同点 菜豆种子 玉米种子 虽然种子的大小和形状千差万别，但是它们的 基本结构是相同的，图3-10显示的是菜豆种子和玉 米种子的基本结构。 种子的表面有一层种皮，种皮可以保护里面幼 嫩的胚。胚是新植物的幼体，由胚芽、胚轴、胚根 和子叶组成。有的种子还有胚乳。子叶或胚乳里含 有丰富的淀粉等营养物质，这些营养物质能够供给 胚发育成幼苗。 80 第三单元 生物圈中的绿色植物菜豆种子 玉米种子 在绿色开花植物中，像 在绿色开花植物中，像玉 菜豆种子这样具有两片 米种子这样具有一片子叶 子叶的植物称为双子叶 的植物称为单子叶植物。 植物。 胚轴 果皮和种皮 胚芽 胚乳 胚根 子叶 胚芽 子叶 胚轴 胚根 种皮 图3-10 菜豆种子和玉米种子的基本结构模式图 种子的生命力比蕨类植物等产生的孢子强得 小资料 多，寿命也长得多。孢子只是一个细胞，只有散落 小麦和水稻的种 在温暖潮湿的环境中才能萌发，否则很快就会丧 子一般能活两三年， 白菜和蚕豆的种子一 失生命力。种子则不同，种子中含有丰富的营养物 般能活五六年。在低 质，具有适应环境的结构特点，在比较干旱的地方 温和干燥条件下，种 也能萌发；如果环境过于干燥或寒冷，它可以处于 子的寿命还可以延 休眠状态，待气候适宜时再萌发。可见，同苔藓植 长。在高温和潮湿条 件下，种子的寿命会 物和蕨类植物相比，种子植物之所以更适应陆地环 缩短。 境，能产生种子是一个重要的原因。 第一章 生物圈中有哪些绿色植物 81裸子植物和被子植物 种子可以在适宜的条件下萌发长成幼苗，幼苗 再进一步长成植株，植株都有明显的根、茎、叶的 分化；植株长到一定的程度，又可以结种子，代代 相传。像这样，能结种子的植物称为种子植物。种 子植物包括两大类群：裸子植物和被子植物。 裸子植物和被子植物 将课下采集或老师提供的果实（如苹果、桃、梨、葡萄、豆荚）切 开或剥开，观察种子的着生位置。 观察松的种子在球果中的位置。 讨论 ❶ 哪些植物的种子是裸露的？ ❷ 哪些植物的种子外面有果皮包被着？这对种子的传播有什么意义？ 我们平时所见到的一些植物，如油松、侧柏、 苏铁，它们的种子是裸露着的，这样的植物称为裸 子植物（图3-11）。有些植物，如豌豆、荔枝、木 图3-11 无果皮包被的种子 苏铁 侧柏 油松 82 第三单元 生物圈中的绿色植物瓜，必须剥开果实才能看到种子，像这样，种子外 面有果皮包被着的植物称为被子植物（图3-12）。 你可能会有疑问，松的种子难道不是在球果里 面生长着的吗？事实上，松的球果不是果实，那一 片片木质的结构是鳞片，种子就裸露在鳞片之间的 缝隙中。 裸子植物的根、茎、叶都很发达，里面都有输 小资料 导组织，所以，裸子植物可以长得很高大，也能在 蒲公英的果实顶 干旱和土壤贫瘠的地方生长。 端有毛，像一把降落 被子植物就是我们常说的绿色开花植物，你还 伞，可以随风飘散； 能想起来它们包括哪六种器官吗？ 苍耳、鬼针草的果实 表面有刺毛或倒钩， 被子植物多种多样，形态各异，生活环境相差 可以粘在或钩在动物 很大，但它们一般都具有非常发达的输导组织，保 身上被带到远方。 证了体内水分和营养物质的运输能够畅通无阻；它 们一般都能开花结果，所结的果实能够保护里面的 种子，不少果实还能帮助种子传播。正是因为被子 植物具有这些特点，所以它们能成为陆地上分布最 为广泛的植物家族。 下页的图3-13是几种常见的裸子植物，图 3-14是几种常见的被子植物，你能说出更多的种类 吗？你能准确地说出这两类植物之间的差异吗？ 图3-12 有果皮包被的种子 木瓜 荔枝 豌豆 83图3-13 常见的裸子植物 苏铁 银杏 红豆杉 苏铁非常原始，有“活化石” 银杏是现存种子植物中最古 红豆杉的种子与红豆种子一样 之称。它的树干十分坚硬，俗 老的孑遗植物，早在2亿多年 红艳，因而得名。红豆杉的叶 称铁树。苏铁是雌雄异株植 前就在地球上出现了，被称为 为条形，雌雄异株，是我国一 物，图为开雄花的苏铁。苏铁 “活化石”。图中的“果实” 级保护植物，被誉为植物中的 生长非常缓慢，有“千年铁树 实际上是它的种子，因种皮为 “大熊猫”。红豆杉可用于提 开花”的说法。 白色的硬壳，俗称“白果”。 炼抗癌药物紫杉醇。 图3-14 常见的被子植物 椰子 毛白杨 桃 椰子也称椰子树，植株高大， 毛白杨是落叶乔木，高可达 桃树是落叶乔木，树皮黑色， 叶片为大型羽状，为热带喜光 30〜40米，树干通直挺拔，枝 是常见的果树及观赏花木。桃 植物，在我国分布于海南、广 叶茂密，生长迅速。毛白杨是 树的果实外观艳丽，汁多味 东、云南、台湾等地。椰子果 雌雄异株植物，雄株的花早春 美。桃树的花、果实、种子及 实的外层为纤维壳，里层有坚 开放，雌花稍晚。果实成熟后 树皮还可以入药。桃花具有很 硬的壳，内有果肉和椰汁，可 裂开飘絮。毛白杨是一种速生 高的观赏价值，是文学艺术创 以食用。 的造林绿化树种。 作的常用素材。 84 第三单元 生物圈中的绿色植物水杉 圆柏 侧柏 水杉是我国特有的珍贵孑遗树 圆柏又称桧、桧柏，是常绿树 侧柏是常绿乔木。它的树皮、 种，有“活化石”之称。水 木。圆柏喜阴耐寒，耐干旱， 根、叶和种子可入药。木质有 杉生长迅速，树高可达40〜50 对土壤要求不高。圆柏的幼树 香气，耐腐蚀。侧柏的寿命 米，胸径达2米以上。水杉的 树形呈圆锥状，树形优美；老 长，能吸附灰尘，吸收二氧化 球果不是果实，种子是裸露 树姿态各异。在我国圆柏常作 硫等有害气体，是一种优良的 的，种皮坚硬。 为传统园林观赏树种。 园林绿化树种。 水稻 葡萄 菊 水稻是一年生草本植物，稻谷 葡萄是藤本植物，果实圆形或 菊是多年生的草本植物。菊的 成熟时呈黄色，是我国主要的 椭圆形，色泽随品种而异。葡 茎顶部生有大型的花（实际上 粮食作物。我国是栽培水稻的 萄的营养价值很高，可制成葡 是花序），花的颜色和形态形 起源地之一，在南方广泛栽 萄汁、葡萄干和葡萄酒。人类 形色色。菊花的原产地是我 培。我国科学家袁隆平培育出 很早以前就开始栽培葡萄，我 国，现在已传遍世界。在我国 了高产的杂交水稻，他被誉为 国新疆吐鲁番由于气候独特， 古典文学艺术中，梅、兰、 “杂交水稻之父”。 生产的葡萄尤其出名。 竹、菊合称“四君子”。 第一章 生物圈中有哪些绿色植物 85被子植物与我们的生活息息相关，我们日常 生活中的衣、食、住、行，往往都离不开它们。例 如，制造汽车和自行车轮胎的原料就来自橡胶树。 许多中药材也来自被子植物，如人参、枸杞、杜 仲、黄连、甘草等。关于被子植物与我们日常生活 的关系，你还能举出哪些更为重要的例子呢？ 比较 叶片上粗细不等的 脉络叫叶脉。请仔细观 察左右两图中的植物， 比较它们的叶脉，说说这 两者之间有什么区别。 白网纹草 银线鸟巢凤梨 （双子叶植物） （单子叶植物） 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）松的球果不是果实。 （ ） （2）裸子植物和被子植物的种子中都有胚。 （ ） （3）裸子植物的种子比被子植物的种子能得到更好的保护。 （ ） 2. 将种子的结构与其相应的功能用线连接起来。 种皮 储藏养料 胚 保护胚 胚乳 能发育成新植株 3. 被子植物具有哪些特点，使它们成为地球上分布最广泛的植物类群？ 86 第三单元 生物圈中的绿色植物生物学与文学 寄予植物的情怀 花开花落，似水流年。自然界的植物五彩缤纷，人们的情感世界更 是丰富多彩。自然界的景致牵动着人们的情感，人们又将自己的情感赋 予花草树木，谱写出许多名篇佳作。 我国古代文学中，有许多描写植物或借植物抒发情怀的诗句。苏 轼的“竹外桃花三两枝，春江水暖鸭先知”，将早春的暖意和生机描写 得细致入微。杜牧的“停车坐爱枫林晚，霜叶红于二月花”，则将夕照 之下浓郁的秋色尽收笔端。陶渊明的“采菊东篱下，悠然见南山”，描 写了田园生活的乐趣，给人以返璞归真之感。孟郊写出“谁言寸草心， 报得三春晖”，对母爱感念至深，体现了中华民族的传统美德。杜甫的 “国破山河在，城春草木深。感时花溅泪，恨别鸟惊心”，则描述了国 家战乱之苦，忧国忧民之心跃然纸上。 我国现代文学作品中，也有许多有关植物的名作。朱自清的《荷塘 月色》、茅盾的《白杨礼赞》、陶铸的《松树的风格》，都借植物抒发 高洁的情怀，产生了广泛的影响。 观察生物，学习生物学，对文学创作同样大有帮助。 第一章 生物圈中有哪些绿色植物 87第二章 被子植物的一生 “离离原上草，一岁一枯荣。野火烧不尽，春 风吹又生。”这是对植物生命周期的生动写照。被子 植物的一生，要经历种子的萌发，植株的生长、发 育、繁殖、衰老和死亡的过程。你能把某种被子植物 的一生用图解的形式表示出来吗？不妨先试一试。 等你学完本章内容后，再将这个图解进一步完善。 第一节 种子的萌发 想一想，议一议 清明时节，我国很 多地方的农民忙着春耕播 种，正如谚语所说：清明 前后，种瓜点豆。种瓜点 豆为什么要在清明前后进行 呢？请说说其中的科学道理。 种子萌发的环境条件 通过本节学习，你将知道： ◂ 种子萌发的环境条件有哪 被子植物中有许多种类是作物。“一年之计 些？ 在于春”，春天是大多数作物的播种季节。为什么 ◂ 种子萌发的自身条件是什 种子在春天播下去容易长出幼苗？如果你生活在农 么？ 村，请你问问长辈，当地有哪些农作物，一般播种 ◂ 种子是如何萌发的？ 哪些种子，播种前后都需要做哪些工作。 88 第三单元 生物圈中的绿色植物种子萌发的环境条件 问题 在什么样的环境条件下种子才能萌发呢？ 作出假设 假设一般是根据已有的知识和生活经验作出的，有时还需要查阅资 料。下面的资料会给你一些启示。 许多作物是在春天播种的，天寒地冻不适于播种。 在播种前往往要在地里浇一些水，使土壤潮湿，如果刚下过一场小 雨，不用浇水就可以播种了；但是过于潮湿又容易使种子霉烂。 播种前往往要松土，使土壤中有充足的空气。 请你根据以上资料，作出假设：种子的萌发需要 。 制订计划 怎样通过实验来检验上述假设呢？下 面提供的探究方案可以供你参考。你可以 参考这个方案制订自己的探究计划。 ❶ 准备某种植物的种子（如绿豆、大豆、 芥菜子等）40粒，四个能够盖紧的罐头 瓶，一个小勺，八张餐巾纸或卫生纸， 四张标签纸和胶水（或直接用黏性标 签）。 ❷ 在四个标签上分别写上1、2、3、4，分 别贴在四个罐头瓶上。将这四个罐头瓶 都放倒，每个瓶中放上两张餐巾纸。用 小勺在1号瓶中撒10粒种子，将瓶盖拧 紧。 ❸ 分别向2号瓶和3号瓶中洒一点水，使 里面的纸变得潮湿。注意，不要洒水 第二章 被子植物的一生 89过多，不能使纸浸泡在水中。用小勺向4号瓶 中倒较多的水，直到水即将从瓶口流出为止 （以便使种子能完全浸没在水中）。 ❹ 分别向2、3、4号瓶中纸上撒10粒种子，然后 拧紧瓶盖。 ❺ 将1、2、4号瓶放入橱柜中，将3号瓶放到冰 箱里。过几天再观察，看哪个瓶里的种子长 成了幼苗。 科 学 方 法 实验组和对照组 许多作物在春天而不是冬天播种，提示我们 温度过低不利于种子萌发。果真如此吗？为了检 验这一假设，需要将种子置于低温条件下（如冰 箱中）进行实验，看它们是不是真的不能萌发， 这一组种子称为实验组。如果这组种子果真不萌 发，是不是就一定说明上述假设成立呢？如果这 组种子本身就不能萌发呢？如果是水分的多少不 合适呢？为了排除这些可能性，保证实验结果只 是由于温度这一个变量引起的，还需要将同样的 种子再分出一组，放在正常的室温条件下作为对 照来观察。如果这组种子能够正常萌发，说明种 子自身和其他条件没有问题。这组用来作为对照 的种子称为对照组。 讨论和完善计划 自己制订出初步的探究计划后，通过小组讨论来检查自己的计划， 对考虑不周之处进行修改。 ❶ 应当选择什么样的种子进行实验？ ❷ 你所在的小组想探究哪种环境条件对种子萌发的影响？如何控制这种 环境条件？ ❸ 实验过程中应该将种子分成几组？每一组应当有多少粒种子？每一组 90 第三单元 生物圈中的绿色植物只有一粒种子可以吗？ ❹ 应当为对照组提供什么样的温度、水分、空气等条件？ ❺ 对每一个实验组的处理，除了所要研究的条件外，其他环境条件是否 应当与对照组相同？ ❻ 每隔多长时间观察一次？对各组实验是否应当同时观察？ 实施计划 按确定的探究计划进行实验，定期观察，认真记录种子萌发情况。 分析结果，得出结论 几号瓶中的种子萌发了？几号瓶中的种子没有萌发？实验结果是否 支持你作出的假设？ 你得出的结论是： 。 讨论 ❶ 如果事先已经知道2号瓶中的条件是最适合种子萌发的，本实验设置2 号瓶是否还有必要？为什么？ ❷ 1号瓶和3号瓶各检验一种条件对种子萌发的影响，这是一组对照实验吗？ ❸ 与同学交流这项探究实验的过程、结果和结论。你的结论和其他同学 的一样吗？如果不一样，和同学一起分析原因。 分析实验结果可以看出，适宜的温度、一定 的水分和充足的空气都是种子萌发所需要的环境条 件。种子萌发是否需要光照呢？你还可以就这个问 题设计实验进行探究。 种子萌发的自身条件 即使在条件适宜的环境中，种子也不一定都 能萌发。干瘪的种子或被昆虫咬坏胚的种子都不能 萌发。储存时间过长的种子，胚已经死亡，当然也 第二章 被子植物的一生 91当一粒种子萌发时，首先要吸收水分。随后， 子叶或胚乳中的营养物质逐渐转运给胚根、胚芽、 胚轴。胚根发育，突破种皮，形成根；胚轴伸长； 胚芽发育成芽，芽进一步发育成茎和叶（图3-15、 图 3-16）。问题 怎样测定种子的发芽率呢？ 思考 ❶ 设想你是一位农民，从种子站买了一袋种子。测发芽率时，你能把整 袋种子都用上吗？如果不能，应当怎么办？ ❷ 小熊同学说：“为了避免浪费，用四五粒种子测一下就行了。”你觉 得这个建议可行吗？ ❸ 萌萌同学说：“测发芽率时，应当尽量挑个大的种子。”这个想法对吗？ ❹ 测发芽率时，应当给种子提供怎样的环境条件？如何提供这些条件？ ❺ 怎样计算发芽率？ 提示 ●不能对检测对象逐一检测时，可以从检测对象总体中抽取少量个体作 为样本，对样本进行检测的结果能够反映总体的情况，这种方法叫做 抽样检测。如果用于调查，则叫做抽样调查。 ●为了使抽样检测的结果接近总体的真实情况，抽样时应当尽量避免主 观因素的影响。 ●检测装置可以参考右图：在直径为10厘米的培养皿 内，铺2〜4层滤纸或纱布，加入适量的水，使滤纸 或纱布湿润，然后均匀地摆上100粒种子。 ●几种常见种子萌发的最适宜温度： 小麦 棉 水稻 玉米 菜豆 12〜20 ℃ 20〜30 ℃ 25〜35 ℃ 30〜35 ℃ 20〜25 ℃ ●要注意使培养皿内保持湿润。 ●每天观察一次，记录萌发的种子数，连续观察七天左右。 第一天 第二天 第三天 第四天 第五天 第六天 第七天 萌发的种子数 ●种子发芽率的计算公式： 发芽的种子数 发芽率= — × 100% 供检测的种子数 ●重复测定2次。取3次的平均值作为测定结果。 第二章 被子植物的一生 93讨论 ❶ 将自己或本小组的测定结果告诉其他同学，并互相比较。 ❷ 哪个同学或小组与你所测定的是同一种种子？他们的数据与你的相同 吗？如果不同，原因是什么？ 科 学 方 法 抽样检测 抽样检测是指从检测对象中抽取少量个体作 为样本进行检测。以样本的检测结果来反映总体 情况的方法。抽样的方法有讲究：样本大小要合 适，样本过大不仅浪费材料，而且费时费力，样 本过小则准确性差；要做到随机取样，不能凭主 观想法挑选样本；检测的方法要科学，例如，在 检测种子发芽率时，应当给种子萌发提供最适宜 的条件，否则检测的结果就会不准确。 练习 1. 春播时有许多要注意的事项。例如，在华北地区，大麦和豌豆的播种时间 比棉早；有些作物的种子在播种前要浸种；土壤需要通过耕和耙而变得松 软。你能说说其中的科学道理吗？ 2. 根据种子萌发所需要的环境条件，想一想，如果要保存种子，不让其萌 发，需要控制哪些环境条件？ 3. 研究发现，种子萌发的外界条件除了需要有适宜的温度、一定的水分和充 足的空气外，有时还需要一些其他条件。下表是蚕豆、烟草和苋菜的种子 在见光和不见光条件下的发芽率，请根据该表数据回答，这三种种子的萌 发与光照有什么样的关系？ 蚕豆种子 烟草种子 苋菜种子 见光条件下 97.1％ 98.5％ 1.8％ 不见光条件下 96.8％ 2.4％ 96.6％ 94 第三单元 生物圈中的绿色植物发豆芽 你想品尝自己亲手发的豆芽吗？自己发的 豆芽，吃起来味道也许没有什么不同，心情可 就不一样了。动手试一试吧！ 动手之前，先要想一想行动方案。用什么样的材料，用什么器具， 需要给豆子提供什么样的环境条件，等等，都要考虑周全。 农业技术员和绿色证书 “锄禾日当午，汗滴禾下土。谁知盘中餐，粒 粒皆辛苦。”大家都知道农业劳动的艰辛，却容易忽 视农业需要科学和技术。农业离不开生物科学和技术 的应用，现代化农业更是依靠生物科学和技术来生产安 全、优质、高产的农产品。 在广阔的田野上，在种子站和植保站，在试验田和实验室，活跃着 大批的农业技术人员，他们在从事培育良种、驯化良种、推广良种的工 作。著名的中国工程院院士、国家最高科学技术奖获得者、世界“杂交 水稻之父”袁隆平爷爷，原本也是一位农业技术人员，他为我国培育了 优良的杂交水稻品种。我国科学工作者用转基因技术培育的抗虫棉已大 面积种植，这样的棉自己就能够杀死吃它的害虫——棉铃虫。 农业技术人员对作物播种、田间管理、病虫害防治、新技术研究和 推广等都得精通，他们是科技兴农的带头人，也是农民致富的好帮手。 做一名优秀的农业技术员，不仅需要有丰富的生物学知识，精通农 业生产过程中的各个环节，而且还要有一种为农民服务，追求农业技术 不断发展和进步的精神。今天，绿色农业、工厂化农业生产迅速发展， 对农业技术员提出了新的要求。许多农民朋友也正在学习农业科学技 术，纷纷参加绿色证书考试，成为农业技术员队伍的新成员。 第二章 被子植物的一生 95第二节 植株的生长 想一想，议一议 有一位科学家统计了一株生长良好的黑麦 的根，发现这株黑麦的根约有1 400万条。如果 一根根连接起来，全长达600千米。这些根一共有 150亿条根毛，根毛全长1万千米。精确计算表明： 这株黑麦所有根的总面积是茎和叶总面积的130倍。 你能说出这种现象对黑麦的生活有什么意义吗？ 植株生长的过程很复杂，不同植物也有差别。 通过本节学习，你将知道： ◂ 幼根是怎样生长的？ 这里主要探讨幼根和茎的生长发育。 ◂ 芽是怎样发育成枝条的？ ◂ 植株的生长需要哪些无 幼根的生长 机盐？ 从根的顶端到生有根毛的一小段，叫做根尖。 根尖是幼根生长最快的部位，对植株的生长非常重 要。让我们通过实验来看看根尖的结构。 观察根毛和根尖的结构 目的要求 观察根尖，认识根尖各部分的结构特点。 材料用具 已经长出根毛的幼苗，根尖的永久切片，放大镜，显微镜，镊子。 方法步骤 ❶ 先用肉眼直接观察幼根，找到着生在幼根上的白色“绒毛”，这就是 96 第三单元 生物圈中的绿色植物根毛。通过放大镜仔细观察根毛。 ❷ 通过显微镜观察根尖的永久切片，看看构成根尖的不同部位的细胞有 什么特点。 讨论 比较根尖不同部位的细胞，说说幼根的伸长主要由哪些部位的细胞 起作用。 通过观察分析，你会发现， 根冠在根尖的顶端，细胞比较 大，排列不够整齐，像一顶帽子 成熟区 似地套在外面，具有保护作用。分 生区的细胞很小，排列紧密，并通 过分裂产生新细胞，不断补充伸长区 的细胞数量。伸长区下部细胞较小， 越往上细胞越大，最后成为成熟区细 伸长区 胞的一部分。成熟区的表皮细胞一部 分向外突出，形成根毛，是根吸收水 分和无机盐的主要部位（图3-17）。 分生区 由此可见，幼根的生长一方面 要靠分生区细胞的分裂增加细胞的数 量；另一方面要靠伸长区细胞的体积的 根冠 增大。 枝条是由芽发育成的 图3-17 根尖的结构 “碧玉妆成一树高，万条垂下绿丝绦。不知细 叶谁裁出，二月春风似剪刀。”这是大家熟悉的歌 咏春风绿柳的诗句。其实，万千枝条及其绿叶，都 是由芽发育成的，那么芽是怎样发育成枝条的呢？ 这与芽的结构有关（图3-18）。 第二章 被子植物的一生 97➡ 幼叶 发育成 叶 ➡ 芽轴 发育成 茎 ➡ 芽原基 发育成 芽 叶芽的结构（纵切） 枝条 图3-18 叶芽的结构及其发育 植株的芽按照着生位置可以分为顶芽和侧芽 （图3-19）。顶芽是指着生在主干顶端或侧枝顶端 顶芽 的芽，侧芽是指着生在主干侧面或侧枝侧面的芽。 芽中有分生组织。芽在发育时，分生组织的 侧芽 细胞分裂和分化，形成新的枝条。枝条是由幼嫩的 茎、叶和芽组成的，其上的芽还能发育成新的枝条。 茎是怎样加粗生长的呢？你肯定见过树干断面上 的同心圆花纹，它就是年轮。年轮反映了茎加粗生长 的过程。加粗生长是茎的形成层（分生组织）细胞不 图3-19 杨树的顶芽和侧芽 断分裂和分化的结果。 植株的生长需要营养物质 不论是细胞数量的增多，还是细胞体积的增 大，都需要不断地补充营养物质——水、无机盐和 有机物。根向下生长，从土壤中吸收水和无机盐； 茎向上生长，并长出绿叶，通过光合作用制造有机 物。下面主要探讨植株生长与无机盐的关系。 种庄稼要施肥，养花种草也要施肥。肥料的作 用主要是给植物的生长提供无机盐。 98 第三单元 生物圈中的绿色植物比较玉米幼苗在蒸馏水和土壤浸出液中的生长状况 将两株生长状况基本相同的玉米幼苗，分别放在盛有等量的蒸馏水 和土壤浸出液的玻璃器皿中进行培养，一段时间后，观察并比较两株玉 米幼苗的生长状况。（注：1号玻璃器皿中盛放的是土壤浸出液，2号玻 璃器皿中盛放的是蒸馏水。） 讨论 ❶ 描述两株玉米幼苗的生长状况，包括株 高、颜色，茎、叶、根的生长状况。 ❷ 土壤浸出液与蒸馏水在成分上有什么区 别？ ❸ 为什么土壤浸出液能够保证植株的正常 生长？ 实验开始时 一段时间后 实验表明，土壤浸出液中培养的玉米幼苗要比 图3-20 正常叶片和缺少氮、 磷、钾的叶片（玉米） 蒸馏水中培养的玉米幼苗生长得好，这是因为土壤 浸出液中含有玉米生长所需要的多种无机盐。植物 生长需要量最多的是含氮的、含磷的和含钾的无机 盐。如果缺少某种无机盐，植株就不能正常生长， 正常叶片 会出现相应的症状（图3-20）。 ❶ 缺氮时，植株矮小瘦弱， 叶片发黄。 ❷ 缺磷时，植株特别矮小， 叶片呈暗绿色，并出现紫 色。 ❸ 缺钾时，植株的茎秆软 弱，容易倒伏，叶片边缘 和尖端呈褐色，并逐渐焦 枯。 9999除了上述三类无机盐以外，植物还需要许多其 他种类的无机盐。其中，有些无机盐的需要量十分 小资料 微小，但它们在植物的生活中同样起着十分重要的 植物生长的不同 作用。例如，缺少含硼的无机盐，油菜就会只开花 时期，需要无机盐的 而不结果实。 量是不同的。例如， 油菜的营养器官生长 在农业生产上，施肥是必要的。但是，如果过 时期，需要大量含氮 度施用化肥，就会使土壤板结。农田中的化肥被雨 的无机盐，而在开花 水冲到湖泊或池塘中，会使这些水域中藻类或其他 结果时期，则需要更 水生植物大量繁殖，这将会大量消耗水中的氧，造 多含磷的无机盐。 成水体缺氧，鱼、虾死亡。生活在农村的同学，可 以跟家长探讨合理施肥的问题，建议他们多用农 家肥。 解读实验数据 对获得的实验数据可以用表格或图的形式表示出来。 下表是对某地小麦在不同时期需水量的测量数据。这些数据可以转 换成该表右侧的柱形图。 各发育期的天数和需水量 (cid:50)(cid:51)(cid:49)(cid:49) (cid:4276)(cid:3748)(cid:2825)(cid:452)(cid:33)(cid:3037)(cid:52)(cid:48)(cid:2053)(cid:3432)(cid:453) 需水量 发育期 天数 (cid:50)(cid:49)(cid:49)(cid:49) （米3/公顷） (cid:57)(cid:49)(cid:49) 返青期 29 635 (cid:55)(cid:49)(cid:49) 拔节期 23 876 (cid:53)(cid:49)(cid:49) 抽穗期 20 956 (cid:51)(cid:49)(cid:49) 灌浆期 31 1 192 0 (cid:1875)(cid:3422)(cid:3322) (cid:1242)(cid:2476)(cid:3322) (cid:1551)(cid:3809)(cid:3322) (cid:2106)(cid:2430)(cid:3322) 请分析： (cid:1856)(cid:4579)(cid:3657)(cid:3322) ❶ 小麦的需水量与发育时期的关系是怎样的？ ❷ 哪个发育时期平均每天需水量最大？ ❸ 计算表中各个发育时期每天的需水量，并以柱形图的形式表示出来。 100 第三单元 生物圈中的绿色植物练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）根生长是指细胞数量的增多，这是通过细胞分裂实现的。 （ ） （2）植物生长所需要的无机盐只有含氮的、含磷的和含钾的无机盐。 （ ） （3）伸长区细胞比分生区细胞的体积变大、变长，这是细胞分化的结果。 （ ） （4）植物的芽都能发育成枝条。 （ ） 2. 在植物根尖的结构中，吸收水分和无机盐的主要部位是：（ ） A. 根冠； B. 分生区； C. 伸长区； D. 成熟区。 3. 根尖和芽尖之所以具有分裂能力，这是因为它们具有：（ ） A. 分生组织； B. 保护组织； C. 营养组织； D. 输导组织。 4. 准备移栽的茄子幼苗和黄瓜幼苗，根部总是带有一个土团。这是为什么？ 5. 你见过右图中给植物打针输液的情形吗？这是近 些年来在果树栽培和树木移栽过程中常用的一种 方法。试回答下面的问题。 （1）给植物输入的液体中可能含有哪些物质？能 起到什么作用？ （2）输液用的针头应插入树木的哪一类组织？ 6. 农谚说“有收无收在于水，多收少收在于肥”。 这种说法是否符合科学种田的道理？为什么？ 无土栽培 传统的种植业是离不开土壤的。这是因为土壤能给植物提供水和无 机盐，还对植株起到固着作用。其实，只要给植物提供它所需要的水和 无机盐，并将植株固定住，注意通气，植物离开土壤也能成活。如果你 家里养过水仙，相信你会同意这种观点。 在现代化的农场，人们可以不用土壤，而是根据植物生活所需要的 第二章 被子植物的一生 101工厂化的无土栽培 无机盐的种类和数量，按照一定的比例配制成营养液来栽培植物，这种 方法就是无土栽培。 无土栽培可以更合理地满足不同植物以及同一种植物不同的生长期 对各类无机盐的需要，从而使植物长得更好。无土栽培技术为花卉、蔬 菜及其他作物生产的工厂化、自动化开辟了广阔的前景。 对某种植物进行无土栽培 选择一种花卉或蔬菜的幼苗，到商 店购买适合栽培这种植物的营养液（或由 教师配制营养液），认真阅读说明书。取 一个玻璃罐头瓶或其他容器，把配好的营 养液倒入瓶中，用适当的方法将幼苗固定 在瓶内，使幼苗的根浸入营养液。将装置 放在温暖向阳的地方。定期观察植物的生 长状况，并注意适时更换营养液。 102 第三单元 生物圈中的绿色植物第三节 开花和结果 想一想，议一议 许多植物的花色彩艳丽，气味芬芳，让行 人禁不住驻足观赏，甚至要凑上去闻一闻那沁 人心脾的花香。你想过没有，花朵那美丽的色 彩和四溢的芳香，对植物本身有什么意义呢？ 事实上，还有不少植物的花并不具有艳丽的色 彩和香味，这又是为什么呢？ 水稻的花 被子植物生长到一定时期就会开花。许多花在 通过本节学习，你将知道： 凋谢以后，在花着生的位置会出现小小的果实。 ◂ 花的基本结构是怎样的？ 看来，开花和结果是一个连续的过程。花是怎样 ◂ 什么是传粉？ 变成果实的呢？要弄清这个问题，首先要研究花 ◂ 受精的基本过程是怎样的？ ◂ 果实和种子是如何形成的？ 的结构。 花的结构 取一朵桃花（或其他类似的花），对照下页图3-21，观察它的花 托、萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊。 用镊子从外向内依次摘下萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊，仔细观察雄蕊 和雌蕊的结构特点。 用镊子夹开一个花药，在放大镜下观察花药里面的花粉。 用刀片纵向剖开子房，在放大镜下观察子房里面的胚珠（可对照下 页图3-22观察）。 讨论 ❶ 花的哪一部分将来发育成果实？ ❷ 对于植物繁衍后代来说，花的哪些结构是最重要的？ 第二章 被子植物的一生 103花瓣 花药 柱头 雄蕊 花丝 雌蕊 花柱 萼片 子房 花托 花柄 图3-21 桃花的基本结构 通过观察可以看出，一朵桃花是由花柄、 花托、萼片、花瓣、雄蕊和雌蕊等组成的（图 3-21）。花的主要结构是雄蕊和雌蕊，雄蕊花药里 面有花粉，雌蕊下部的子房里有胚珠（图3-22）。 图3-22 子房内胚珠的示意图 传粉和受精 花药成熟后会自然裂开，散放出花粉。花粉从 花药中散放而落到雌蕊柱头上的过程，叫做传粉。 植物传粉的方式一般有两种类型：自花传粉和异花 ? 传粉。一朵花的花粉，从花药散放出以后，落到同 一朵花的柱头上的传粉现象，叫做自花传粉。栽培 在果树开花季节， 植物中的小麦、水稻、豌豆都能进行自花传粉。花 如果遇到阴雨连绵的天 粉依靠外力落到另一朵花的柱头上的传粉方式，叫 气，常会造成果树减 做异花传粉。异花传粉需要有一定的媒介，这种媒 产。这是什么原因？ 介主要是风和昆虫（图3-23，图3-24）。 104 第三单元 生物圈中的绿色植物图3-23 玉米花的传粉需要风作为媒介 图3-24 鼠尾草花的传粉需要昆虫作为媒介 玉米、水稻、小麦的花，一般都比较小，没有 鼠尾草花、油菜花不仅靠颜色和气味吸引昆 艳丽的色彩和香味，但是，它们的花粉多而轻 虫，在子房的基部还生有蜜腺。昆虫在采食花 盈，容易被风吹到很远的地方；它们的柱头常 蜜的同时，身上会沾上花粉。当它飞到同种植 有分叉和黏液，容易接受花粉。 物的另一朵花上时，身上的花粉落在柱头上， 就完成了传粉。 花粉 精子 花粉管 ➡ ➡ 卵细胞 一个精子和 卵细胞结合 形成受精卵 花粉落到柱头上以后，在柱头上黏液的刺激下 图3-25 受精过程的示意图 开始萌发，长出花粉管。花粉管穿过花柱，进入子 房，一直到达胚珠。花粉管中的精子随着花粉管的 伸长而向下移动，最终进入胚珠内部。胚珠里面的 卵细胞，与来自花粉管中的精子结合，形成受精卵 的过程，称为受精（fertilization）（图3-25）。 第二章 被子植物的一生 105果实和种子的形成 受精完成后，花瓣、雄蕊以及柱头和花柱都完 成了“历史使命”，因而纷纷凋落。子房继续发育 成为果实（图3-26）。其中子房壁发育成果皮，子 房里面的胚珠发育成种子，胚珠里面的受精卵发育 成胚。 ➡ 子房 果实 ➡ 胚珠 种子 图3-26 从花到形成果实的过程 从开花、传粉、受精，到果实和种子的形成， 试一试 被子植物要产生后代还真不容易呢！就拿传粉来 选两组同样大小 说，并不是所有的花粉都能落在同种花的柱头上， 的向日葵花盘，在开 花时节，给其中的一 也不是所有的柱头都能得到同种植物的花粉。玉米 组连续进行几次人工 的果穗常有缺粒的，向日葵的子粒常有空瘪的，主 辅助授粉，另一组任 要是由于传粉不足引起的。为了弥补自然状态下传 其自然传粉。收获以 粉的不足，人们常常给植物进行人工辅助授粉。方 后，比较两组花盘上 向日葵子粒的粒数和 法是先采集花粉，然后把花粉涂抹或倾撒在同种植 粒重是否相同。看看 物的柱头上（图3-27）。你愿意帮植物这个忙吗？ 人工辅助授粉能不能 请你在老师的指导下，对玉米或向日葵进行人工辅 使向日葵子粒增产。 助授粉。 106 第三单元 生物圈中的绿色植物❶取纸袋或塑料袋 套住玉米的雄蕊， 轻轻摇动玉米茎 秆，收集花粉。 ❷将收集好的 花粉，倒在雌 蕊的柱头上。 图3-27 玉米的人工辅助授粉 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）在花的结构中，雄蕊没有雌蕊重要，因为它和果实的形成无关。 （ ） （2）雌蕊中的子房发育成果实，子房中的胚珠发育成种子。 （ ） 2. 下面是花的结构组成示意图，请填写相应的内容。 花药 其中有许多 其中有 包括 花蕊 花 包括 其表层叫 子房壁 其中包被着 其 包括 中 有 3. 黄瓜、南瓜、丝瓜等植物的花多半都不会结果。如果有机会请仔细观察， 并解释这种现象。 第二章 被子植物的一生 107大地的美容师——园艺师 你知道或认识园艺师吗？ 当我们徜徉在公园中、绿地旁，芳草绿树、奇花异卉，令人心旷神 怡。当我们漫步在街道上，两旁绿荫流动，花果飘香。当我们走进植物 园，巨大的玻璃“天穹”下，五洲四海的植物汇聚在一起，争奇斗艳。 园艺师是大地的美容师。他们根据生物学原理，用精湛的技艺栽培植 物、改变植物，为自然增添美，为人类创造美。 让牡丹在隆冬开放，让秋菊在夏日吐蕾，让荷兰的郁金香移居中 国，让百年老树桩缩微成小小的盆景，这些都是他们的拿手好戏。他们 甚至能找到一种无害的病毒，把它的基因转移到郁金香中，而使花色格 外艳丽；他们竟能不用种子，而用小小的茎尖切成无数的小片，每一片 都能培育成同样的植株；他们使染病的老树枯木回春；他们还岁岁年年 不断推出植物的新品种，既有树木、花草，又有蔬菜、瓜果。 因此，他们既是园艺家，又是生物学的行家里手。你喜欢这个职业 吗？中国是个园艺大国，有小巧玲珑的江南园林，也有气魄宏伟的皇家 园林，有些已列入联合国的世界文化与自然遗产名录。我国的昆明、沈 阳和西安等地都举办过世界园艺博览会。我国的园艺师为世界园艺的发 展作出了贡献。 108第三章 绿色植物与生物圈的水循环 想一想，议一议 有人计算出一株玉米从出苗到结实的一生中， 大约需要消耗200千克以上的水。这些水中只有大 约2.2千克是作为玉米植株的组成成分以及参与各 种生理过程的，其余那么多的水都到哪里去了呢？ 这些水对植物体本身以及自然界又有什么意义？ 植物对水分的吸收和运输 通过本章学习，你将知道： 我们知道，植物主要通过根吸收水分。根吸收 ◂ 植物体吸收的水分在体 水分的主要部位是根尖成熟区。成熟区有大量的根 内是怎样运输的？ 毛，这使得根尖具有巨大的吸收面积，因而具有强 ◂ 什么是植物的蒸腾作用？ ◂ 绿色植物是怎样参与生 大的吸水能力。 物圈中水循环的？ 根吸收的水分是怎样运输到茎、叶、花等器官 的呢？ 取一段带叶的茎，把它放在水里剪断。然后将靠顶端的那一段迅速 放入滴有几滴红墨水的水里，并在阳光下照射3〜4小时。你会发现，叶脉 红了，整个叶片都有些红了，而茎的表面并没有出现红色。水是通过什 么途径运到叶片中的呢？你不妨把茎横向切断，看看能不能从横切面上 发现什么。你还可以把茎纵向切开，看看能不能从纵切面上发现什么。 讨论 水分在茎内的运输途径是怎样的？ 第三章 绿色植物与生物圈的水循环 109从茎的纵切面和横切面上，我们可以发现，红 色的部分看上去像一根根长长的管子，这就是水分 在茎内的运输结构——导管，它属于输导组织。每 一根导管都是由许多长形、管状的细胞所组成的， 这些细胞没有细胞质和细胞核，上下细胞间的细胞 壁已经消失，形成了一根中空的管道（图3-28）。 除茎以外，根和叶脉内也有导管，这些导管相互连 接在一起，形成了水分运输的管网，根吸收的水就 通过这个管网被送到植物体的各个部分，同时，溶 解在水中的无机盐也“搭着便车”通过这个管网被 运输到植物体的各个部分。 图3-28 烟草植株叶片中的 植物的蒸腾作用 导管（电镜扫描照片） 在小学科学课中已经学过，植物体内的水分 是通过蒸腾作用散失的。水分从活的植物体表面 以水蒸气状态散失到大气中的过程，叫做蒸腾作 用（transpiration）。蒸腾作用主要是通过叶片进行 的。要想知道植物是怎样通过蒸腾作用散失水分 的，还必须深入了解叶片的结构。 观察叶片的结构 ! 目的要求 ❶ 练习徒手切片。 刀片锋利， ❷ 认识叶片的结构。 注意安全！ ❸ 观察叶片的表皮细胞、保卫细胞和气孔。 材料用具 新鲜叶片（如菠菜、蚕豆叶片），显微镜，双面刀片（两片，并 排在一起，一侧用胶布粘牢），镊子，载玻片，盖玻片，叶片的永久切 片，盛有清水的培养皿，滴管，吸水纸，碘液，纱布，毛笔，小木板。 110 第三单元 生物圈中的绿色植物方法步骤 一、练习徒手切片，制作叶片横切面的临时切片 ❶ 将新鲜的叶片平放在小木板上。 ❷ 右手捏紧并排的两片刀片，按 ❶ ➡ 图②所示，迅速切割叶片。 ❸ 刀片的夹缝中存有切下的薄 片。要多切几次（每切一次， ➡ 刀片要蘸一下水），把切下的 薄片放入水中。 ❷ ➡ ❸ ❹ 用毛笔蘸出最薄的一片，制成 临时切片。 二、观察叶片的结构 ❹ ❶ 用显微镜先观察叶片横切面的临时切片，再 观察叶片横切面的永久切片。 ❷ 参照下页图3-29，在显微镜下分清叶的表皮、叶肉和叶脉。上 下表皮的结构有什么不同？想一想，为什么会有这样的区别？ 三、观察叶片的下表皮 ❶ 用镊子撕下一小块叶片（如蚕豆叶片）的下表皮，制成临时装 片。 ❷ 用显微镜进行观察，看一看叶片下表皮的细胞是什么样子的，下 表皮上有没有气孔？ 四、画图 画出下表皮上一对保卫细胞及其周围的几个表皮细胞，这一对保 卫细胞要详细画，周围的细胞只画出轮廓即可。 讨论 保卫细胞和它周围的细胞在结构上有什么不同？保卫细胞的这种结 构特点对蒸腾作用有什么意义？ 第三章 绿色植物与生物圈的水循环 111叶脉 上表皮 叶肉 下表皮 气孔 图3-29 叶片的结构示意图 通过观察和实验，可以发现，叶片由表皮、 叶肉与叶脉三部分组成（图3-29）。叶片的上下 表面都有一层排列紧密的细胞，分别称为上表皮与 下表皮。表皮是由一层细胞组成的，在表皮上分布 有气孔。气孔是植物蒸腾作用的“门户”，也是气 体交换的“窗口”。它是由一对半月形的细胞—— 保卫细胞围成的空腔。奇妙的是保卫细胞的形状和 大小是能够调节的，气孔既能张开，又能闭合（图 3-30）。通常情况下，每当太阳升起的时候，气孔 就慢慢张开，空气也就进入气孔，为叶片制造有机 物提供二氧化碳；当然，水分也就会通过气孔而散 失。当夜幕降临时，叶片的生产活动就停止了，大 多数气孔缩小或闭合，蒸腾作用随之而减弱。 保卫细胞 气孔 保卫细胞 气孔闭合 气孔张开 图3-30 气孔的张开和闭合（电镜扫描照片） 112 第三单元 生物圈中的绿色植物植物吸收的水分，通过根、茎、叶中的导管运 试一试 送到叶肉细胞，其中的一部分被叶肉细胞用于光合 将一片刚摘下的 作用等生命活动，其余的绝大部分通过蒸腾作用散 叶片浸在盛有70 ℃左 失到环境中。植物通过蒸腾作用，一方面可以拉动 右热水的烧杯中，观 水分与无机盐在体内的运输，保证各组织器官对水 察叶片表面会不会产 生气泡。如果有气 和无机盐的需要；另一方面在炎热的夏天，通过蒸 泡，请比较叶片正面 腾作用能降低叶片表面的温度，避免植物因气温过 与背面气泡的数目， 高而被灼伤。 尝试对你所观察到的 现象进行解释。 绿色植物参与了生物圈的水循环 观察图3-31，并结合小学学过的知识，描述地 球上水循环的过程。请思考，绿色植物在水循环中 起什么作用？ 移动 图3-31 生物圈的水循环示意图 降水 降水 地表蒸发和 植物的蒸腾作用 海洋蒸发 湖泊 河流 海洋 渗透 水 下 地 植物根的吸收 113? 绿色植物的蒸腾作用能够提高大气湿度，增 加降水。热带雨林降水频繁，其中有不少雨水是由 据科学家测算，某热 植物蒸腾作用散失的水分冷凝而成的。植物的茎叶 带雨林的降雨量是1 950毫 米/年，蒸腾量是1 570毫 承接着雨水，能够大大减缓雨水对地面的冲刷；树 米/年。请计算，蒸腾量 林中的枯枝落叶就像一层厚厚的海绵，能够吸纳大 占降雨量的百分之几？ 量的雨水，也使得雨水更多地渗入地下，补充地下 它具有什么意义？ 水。可以说，一片森林就是一座绿色的水库，我们 应该好好保护森林。 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）茎中的导管是运输水分的管道，导管是由一个细胞构成的。 （ ） （2）植物吸收的水分，通过蒸腾作用大量地散失掉了，这对植物来说是一 种浪费。 （ ） （3）气孔主要分布在植物叶片的上表皮，这有利于气体更好地进行交换。（ ） （4）植物可以通过控制保卫细胞的形状和大小来控制气体和水分的进出。（ ） 2. 春季植树时，移栽的树苗常被剪去大量的枝叶，这是为什么？ 3. 取同一植物相同大小的两个枝条，分别标记为A、B。枝条A保留叶片，枝 条B摘除叶片，然后，将它们分别插入两个相同大小盛有等量清水的量筒 中。在量筒中滴加油滴，让油滴铺满水面。将这两个装置放在相同的环境 条件下24小时，观察量筒中液面的变化。 （1）在量筒中滴加油滴的作用是什么？ （2）两个量筒中的液面会出现什么差 异？这种差异是什么原因造成的？ B 4. “君不见黄河之水天上来，奔流到海不复 A 回。”这是唐朝大诗人李白的著名诗句。 试从生物圈水循环的角度，对这两句诗进 行分析。 114 第三单元 生物圈中的绿色植物节水农业 从全球范围来看，水在海洋、大气和 陆地之间循环往复，人们似乎不必担心水 源的枯竭。但是，发生在不少地方的干旱 和缺水现象，却着实让人触目惊心。 例如，2011年上半年，我国长江中 下游大部分地区降水量较常年同期偏少了 3至8成，导致我国最大的淡水湖鄱阳湖的 水域面积仅为历史同一时期的十分之一， 往日烟波浩渺的景象不见了，湖底大面积 干涸，长满了杂草，鱼、虾等水生生物也 大量死亡。干旱所引发的缺水现象严重地 鄱阳湖景观（同一地点不同时期拍摄） 影响了人们的生活和生产。 不同地区降雨不均匀固然是干旱的原因之一，人们在生产和生活中 对水的浪费也难辞其咎。 我国是农业大国。农田是用水大户，用水量大约占全国用水总量的 80%，但是，其中真正被农作物利用的水还不到30%。这是由于很多地方 仍然采用大水漫灌的灌溉方式，大量的水在灌溉过程中渗漏或蒸发了。因 此，应当改进灌溉方式，发展节水农业。试验表明，畦灌、喷灌和滴灌的 用水比例大约为10∶5∶3。滴灌不仅节水，还能为农作物根系创造良好的 生活环境，提高农作物 产量。 在你的家乡，人 们是怎样进行农田灌溉 的？当地的水资源状况 怎样？请你在课外做个 调查，并对改进灌溉方 式提出建议。 喷灌 第三章 绿色植物与生物圈的水循环 115第第第第四四四四章章章章 绿绿绿绿色色色色植植植植物物物物是是是是生生生生物物物物圈圈圈圈中中中中 有有有有机机机机物物物物的的的的制制制制造造造造者者者者 想想想想一一一一想想想想，，，，议议议议一一一一议议议议 右右右右侧侧侧侧图图图图片片片片中中中中的的的的蛙蛙蛙蛙跟跟跟跟周周周周围围围围的的的的绿绿绿绿色色色色植植植植物物物物几几几几 乎乎乎乎融融融融为为为为一一一一体体体体。。。。想想想想一一一一想想想想，，，，绿绿绿绿色色色色植植植植物物物物除除除除了了了了为为为为蛙蛙蛙蛙 提提提提供供供供隐隐隐隐蔽蔽蔽蔽的的的的栖栖栖栖息息息息环环环环境境境境外外外外，，，，对对对对蛙蛙蛙蛙的的的的生生生生活活活活还还还还有有有有 什什什什么么么么重重重重要要要要作作作作用用用用？？？？ 生生生生物物物物圈圈圈圈中中中中有有有有一一一一个个个个巨巨巨巨大大大大的的的的生生生生产产产产有有有有机机机机物物物物的的的的天天天天然然然然““““工工工工 通通通通过过过过本本本本章章章章学学学学习习习习，，，，你你你你将将将将知知知知道道道道：：：： ◂◂◂◂ 光光光光合合合合作作作作用用用用的的的的产产产产物物物物是是是是什什什什么么么么？？？？ 厂厂厂厂””””，，，，能能能能够够够够利利利利用用用用简简简简单单单单的的的的无无无无机机机机物物物物合合合合成成成成复复复复杂杂杂杂的的的的有有有有机机机机物物物物，，，，从从从从 ◂◂◂◂ 光光光光合合合合作作作作用用用用必必必必须须须须在在在在光光光光下下下下进进进进 而而而而养养养养活活活活了了了了地地地地球球球球上上上上几几几几乎乎乎乎所所所所有有有有的的的的生生生生物物物物。。。。创创创创造造造造这这这这一一一一奇奇奇奇迹迹迹迹的的的的奥奥奥奥 行行行行吗吗吗吗？？？？ 秘秘秘秘，，，，就就就就隐隐隐隐藏藏藏藏在在在在那那那那漫漫漫漫山山山山遍遍遍遍野野野野、、、、郁郁郁郁郁郁郁郁葱葱葱葱葱葱葱葱的的的的绿绿绿绿叶叶叶叶之之之之中中中中。。。。 ◂◂◂◂ 绿绿绿绿色色色色植植植植物物物物制制制制造造造造的的的的有有有有机机机机物物物物 有有有有什什什什么么么么重重重重要要要要作作作作用用用用？？？？ 绿绿绿绿叶叶叶叶在在在在光光光光下下下下制制制制造造造造有有有有机机机机物物物物 绿绿绿绿叶叶叶叶在在在在光光光光下下下下制制制制造造造造有有有有机机机机物物物物 目目目目的的的的要要要要求求求求 ❶❶❶❶ 检检检检验验验验绿绿绿绿叶叶叶叶在在在在光光光光下下下下制制制制造造造造的的的的有有有有机机机机物物物物是是是是不不不不是是是是淀淀淀淀粉粉粉粉。。。。 ❷❷❷❷ 探探探探究究究究光光光光是是是是不不不不是是是是绿绿绿绿叶叶叶叶制制制制造造造造有有有有机机机机物物物物不不不不可可可可缺缺缺缺少少少少的的的的条条条条件件件件。。。。 材材材材料料料料用用用用具具具具 盆盆盆盆盆栽栽栽栽栽的的的的的天天天天天竺竺竺竺竺葵葵葵葵葵，，，，，黑纸黑黑黑黑片纸纸纸纸，片片片片曲，，，，别曲曲曲曲针别别别别，针针针针酒精，，，，，酒酒酒酒碘精精精精液，，，，，碘碘碘碘小液液液液烧杯，，，，，小小小小大烧烧烧烧烧杯杯杯杯杯，，，，，大大大大培烧烧烧烧养皿杯杯杯杯，，，，， 酒培培培培精养养养养灯皿皿皿皿，，，，，三酒酒酒酒脚精精精精架灯灯灯灯，，，，，陶三三三三土脚脚脚脚网架架架架（，，，，作石石石石为棉棉棉棉石网网网网棉，，，，网的镊镊镊镊替子子子子代，，，，品火火火火）柴柴柴柴，，，，，镊清清清清子水水水水，。。。。火柴，清水。 111111116666 第第第第三三三三单单单单元元元元 生生生生物物物物圈圈圈圈中中中中的的的的绿绿绿绿色色色色植植植植物物物物第四章 方法步骤 ❶ 把盆栽的天竺葵放到黑暗处一昼夜。 绿色植物是生物圈中 ❷ 用黑纸片把叶片的一部分从上下两面遮盖起来，然后移到阳光下照 射。 ! 有机物的制造者 ❸ 几小时以后，摘下叶片，去掉遮光的纸片。 ❹ 把叶片放入盛有酒精的小烧杯中，水浴加热， 酒精只能水浴加 使叶片含有的叶绿素溶解到酒精中，叶片变成 热，否则将发生危险！ 黄白色。 ❺ 用清水漂洗叶片，再把叶片放到培养皿里，向叶片滴加碘液。 ❻ 稍停片刻，用清水冲掉碘液，观察叶色发生了什么变化。 ❸ ❹ ❺ ❻ 讨论 ❶ 为什么要把天竺葵提前放到黑暗处一昼夜？ ❷ 为什么要用黑纸片把叶片的一部分遮盖起来？ ❸ 绿色植物制造的有机物是什么？ 第四章 绿色植物是生物圈中有机物的制造者 117从从从实实实验验验中中中可可可以以以看看看出出出，，，叶叶叶片片片的的的见见见光光光部部部分分分遇遇遇到到到碘碘碘液液液 试试一一试试 变变变成成成了了了蓝蓝蓝色色色。。。遇遇遇碘碘碘变变变蓝蓝蓝是是是淀淀淀粉粉粉的的的特特特性性性，，，这这这说说说明明明叶叶叶片片片 利利用用本本节节实实验验的的 的的的见见见光光光部部部分分分产产产生生生了了了淀淀淀粉粉粉，，，进进进而而而说说说明明明淀淀淀粉粉粉是是是光光光合合合作作作用用用 方方法法，，在在天天竺竺葵葵叶叶片片 的的的产产产物物物。。。 上上做做出出自自己己头头像像或或枫枫 叶叶的的剪剪影影。。 在在在实实实验验验中中中，，，叶叶叶片片片的的的见见见光光光部部部分分分产产产生生生了了了淀淀淀粉粉粉，，，被被被黑黑黑 纸纸纸遮遮遮盖盖盖的的的部部部分分分没没没有有有产产产生生生淀淀淀粉粉粉，，，说说说明明明光光光是是是绿绿绿色色色植植植物物物制制制 造造造有有有机机机物物物不不不可可可缺缺缺少少少的的的条条条件件件。。。 事事事实实实上上上，，，凡凡植是是物植植的物物绿的的色绿绿部色色分部部，分分细，，胞只只中要要含细细有胞胞叶中中绿含含 有有体叶叶，绿绿都体体能，，制就就造都都有机能能物制制。造造叶有有片机机是物物绿，，色但但植是是物，，制叶叶造片片有是是机绿绿物色色 小小资资料料 植植的物物主制制要造造部有有位机机。物物的的主主要要部部位位。。 绿绿叶叶制制造造的的有有机机 叶叶叶绿绿绿体体体因因因含含含有有有叶叶叶绿绿绿素素素而而而呈呈呈现现现出出出绿绿绿色色色。。。绿绿绿色色色植植植物物物 物物经经叶叶脉脉、、叶叶柄柄、、茎茎 通通通过过过叶叶叶绿绿绿素素素捕捕捕获获获太太太阳阳阳光光光，，，利利利用用用光光光提提提供供供的的的能能能量量量，，，在在在叶叶叶 中中的的筛筛管管可可运运到到植植株株 各各处处。。 绿绿绿体体体中中中合合合成成成淀淀淀粉粉粉等等等有有有机机机物物物，，，并并并且且且把把把光光光能能能转转转变变变为为为化化化学学学 能能能，，，储储储存存存在在在有有有机机机物物物中中中，，，这这这个个个过过过程程程就就就是是是人人人们们们常常常说说说的的的光光光 合合合作作作用用用（（（ppphhhoootttooosssyyynnnttthhheeesssiiisss）））。。。叶叶叶绿绿绿体体体既既既是是是生生生产产产有有有机机机物物物 的的的“““车车车间间间”””，，，也也也是是是将将将光光光能能能转转转变变变为为为化化化学学学能能能的的的“““能能能量量量转转转 换换换器器器”””。。。 绿绿绿色色色植植植物物物通通通过过过光光光合合合作作作用用用制制制造造造了了了大大大量量量的的的有有有机机机物物物，，， 这这这些些些有有有机机机物物物的的的作作作用用用是是是什什什么么么呢呢呢？？？ 有有有机机机物物物用用用来来来构构构建建建植植植物物物体体体 植植植物物物体体体的的的组组组成成成成成成分分分除除除了了了水水水和和和少少少量量量的的的无无无机机机盐盐盐，，，主主主 筛筛管管 要要要是是是有有有机机机物物物。。。光光光合合合作作作用用用制制制造造造的的的有有有机机机物物物经经经筛筛筛管管管运运运输输输到到到 植植植物物物体体体各各各处处处的的的细细细胞胞胞，，，为为为细细细胞胞胞的的的生生生命命命活活活动动动提提提供供供能能能量量量，，， 并并并参参参与与与构构构建建建植植植物物物细细细胞胞胞，，，进进进而而而构构构成成成各各各种种种组组组织织织、、、器器器官官官，，， 直直直至至至整整整个个个植植植物物物体体体。。。 从从从细细细胞胞胞水水水平平平来来来看看看，，，植植植物物物细细细胞胞胞的的的组组组成成成成成成分分分除除除了了了 水水水和和和少少少量量量的的的无无无机机机盐盐盐以以以外外外，，，主主主要要要是是是有有有机机机物物物：：：细细细胞胞胞壁壁壁的的的 主主主要要要成成成分分分—————纤纤纤维维维素素素是是是有有有机机机物物物；；；细细细胞胞胞膜膜膜的的的主主主要要要成成成 分分分—————蛋蛋蛋白白白质质质和和和脂脂脂质质质是是是有有有机机机物物物；；；细细细胞胞胞核核核中中中的的的遗遗遗传传传物物物 111188 第第三三单单元元 生生物物圈圈中中的的绿绿色色植植物物质 DNA 也是有机物。从器官水平来看，苹果、梨 等果实含有丰富的糖类，黄豆和花生的种子中富含 蛋白质和脂肪，芝麻和向日葵的种子中含有较多的 脂肪，有些植物的根和茎中也含有大量的有机物。 例如，甘薯的根、莲藕的茎中含有丰富的淀粉（图 小资料 3-32）。从个体水平来看，构成植物体干重的绝大 绿色植物通过光 部分物质是有机物，只有极少部分是无机盐。 合作用制造的有机物 植物生长越旺盛，需要的有机物就越多。北方 主要是淀粉等糖类， 的冬天，寒冷萧索，植物体内有机物的合成减少或 一部分糖类在植物体 内还会转变成蛋白 停止，植物的生长就十分缓慢。待到春回大地，风 质、脂肪等其他有机 和日丽，随着光合作用日渐旺盛，生产的有机物不 物。 断增多，草木生长加快，生物圈到处生机盎然。 绿色植物制造的有机物养育了生物圈中的其他生物 绿色植物通过光合作用制造的有机物，不仅满 足自身生长、发育、繁殖的需要，而且为生物圈中 的其他生物提供了基本的食物来源。植食动物直接 以植物为食，肉食动物间接以植物为食，杂食动物 则兼而食之，人类属于杂食动物。可以说，绿色植 物既给其他生物提供了构建自身的材料，也给其他 生物提供了生命活动的能量。 绿色植物作为生物圈中的生产者，它们制造的 有机物，通过食物链、食物网，养育了生物圈中的 其他生物。 图3-32 莲藕的茎含有丰富的淀粉 第四章 绿色植物是生物圈中有机物的制造者 119练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）叶绿素是绿叶进行光合作用的主要场所。 （ ） （2）光是绿色植物制造有机物不可缺少的条件。 （ ） （3）绿色植物通过光合作用，将光能储存在它所制造的有机物中。 （ ） （4）绿色植物制造的有机物养育了生物圈中的其他生物。 （ ） 2. 植物体内储藏有机物的组织主要是哪种组织？这种组织的细胞可能具有什 么特点？ 3. 有人说：“包括人类在内的其他生物是‘攀附’着植物的茎蔓才站在这个 星球上的。”请谈谈你对这句话的理解。 4. 光是绿色植物进行光合作用必不可少的条件。光对绿色植物的生活还有什 么影响呢？你可以就“叶绿素的形成是否与光有关？”这个问题进行探 究。请写出你的实验方法、实验步骤及预期结果。 现代化温室 在我国北方，早春、晚秋和 寒冷的冬天，低温不利于植物生 长，影响了农业生产。为了克服 这一不良的气候条件，既让农作 物“保暖”，又让农作物能够接 受充足的光照，制造更多的营养 物质，人们常常采用建造塑料大 我国某地农场的现代化温室 棚的办法，为农作物的生长提供 适宜的环境。在现代化农场中，玻璃温室取代了塑料大棚，温室里的温 度、光照、空气、水、无机盐等植物生长所需要的条件都实现了自动化 控制。现在，即使在滴水成冰、日照缩短的冬天，北方的人们也能吃上 鲜嫩的蔬菜，观赏到姹紫嫣红的花卉。 120 第三单元 生物圈中的绿色植物光合作用利用二氧化碳作为原料 1771-1772年，英国科学家普利斯特利（J. Priestley， 1733-1804）做了一系列的实验（图3-33）。 他把一支点燃的蜡 他把一只小白鼠放 他把一盆植物和一支 他又把一盆植物和 烛放到密闭的玻璃 到密闭的玻璃罩 点燃的蜡烛一同放到 一只小白鼠一同放 罩里，蜡烛不久就 里，小白鼠很快也 一个密闭的玻璃罩 到一个密闭的玻璃 熄灭了。 死去了。 里。他发现蜡烛没有 罩里。他发现小白 熄灭。 鼠也能够正常地活 着。 图3-33 普利斯特利的实验 普利斯特利根据实验得出了结论：植物能够更 新由于蜡烛燃烧或动物呼吸而变得污浊了的空气。 后来的科学实验证明，蜡烛燃烧或动物呼吸都 会排出二氧化碳，消耗氧气，而植物的光合作用能 够释放氧气，消耗二氧化碳。除水以外，二氧化碳 也是绿色植物光合作用的原料。二氧化碳真的是绿 色植物光合作用所必需的原料吗？ 二氧化碳是光合作用必需的原料吗？ 请你设计实验，检验二氧化碳是否真的是光合作用必需的原料。探 究结束后，写出探究报告。 122 第三单元 生物圈中的绿色植物提示 氢氧化钠溶液能够吸收二氧化碳。注意，氢氧化钠溶液有腐蚀性， 不要让皮肤接触它。本实验的其他材料用具，可以参考前面做过或课文 中介绍过的实验来确定。例如，你可以借鉴普利斯特利实验中如何控制 空气流动的方法，等等。 为了保证实验中只有二氧化碳一个变量，你该怎样设计对照实验？ 讨论 ❶ 如果你的实验结果与假设不一致，请仔细分析原因，然后在以下三种 方案中做出选择：（1）否定原来的假设，得出与假设相反的结论； （2）按照原来的实验方案重做一遍，检验你的实验结果是不是可以 重复的；（3）重新设计实验方案，并通过实验重新检验假设。 ❷ 与同学交流实验设计方案，分析所设计的实验方案是否严谨、合理。 ❸ 与同学交流从结果得出结论的推理过程，共同分析所做的推理是否符 合逻辑。 光合作用还能产生氧气 下面的实验能够让你更真切地看到光合作用产 生了氧气。 观察老师做的演示实验，注意观察实验装置 里的金鱼藻，看它在阳光下是否放出了气泡。 等气体充满试管容积的1/2左右时，老师 会取出试管，迅速将快要熄灭的卫生香（或竹 签）伸进试管口内，这时请你注意观察卫生香 （或竹签）的燃烧情况。 讨论 光合作用产生了什么气体？ 第五章 绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡 123快要熄灭的卫生香（或竹签），遇到金鱼藻在 小资料 光下释放的气体，立刻燃烧起来。这是氧气助燃的 氧气具有助燃的 特性。这个实验如果在黑暗中进行，则看不到这一 作用。在氧气充足的 现象。说明金鱼藻只有在光下才能够产生氧气。可 条件下，燃烧就会更 加剧烈。 见，光合作用的产物除了有机物外，还有氧气。 综上所述，光合作用实质上是绿色植物通过叶 绿体，利用光能，把二氧化碳和水转化成储存能量 的有机物（如淀粉），并且释放出氧气的过程（图 3-34）。 光合作用的过程，可以用下列式子表示： 光能 二氧化碳 + 水 有机物 + 氧气 叶绿体 （储存着能量） 阳光 二氧化碳 氧气 有机物 水 图3-34 光合作用示意图 光合作用原理在农业生产上的应用 在农业生产上，要保证作物有效地进行光合 作用的各种条件，尤其是光。例如，要想让作物茁 壮成长，就必须让作物的叶片充分地接受光照。如 124 第三单元 生物圈中的绿色植物 图3-35 合理密植果种植过稀，会因作物没有充分利用单位面积上的 光照而造成浪费；如果种植过密，植株叶片互相遮 挡，会影响植物的光合作用。这两种情况，都会影 响产量。因此，种植农作物时，既不能过稀，也不 能过密，应该合理密植（图3-35）。如果你生活在 农村，你知道农业上还采取哪些措施来充分利用光 照、提高产量吗？ 过稀 合理密植 过密 图3-35 合理密植示意图 分析实验结果 只有对实验结果进行认真分析，才能得出正确的结论。 晚上，将金鱼藻放在盛有水的试管中，将试管先后放在离白炽灯不 同距离处，观察试管中产生的气泡数目。这样收集到的数据如下表： 试管与灯的距离/厘米 每分钟产生的气泡数/个 10 60 20 25 30 10 40 5 第五章 绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡 125请分析 ❶ 金鱼藻和光源的距离远近与其产生的气泡数目之间有什么关系？从中 可以得出什么结论？ ❷ 如果将这个试管放在黑暗中，你能预测出实验结果吗？ 练习 1. 判断下列说法是否正确。正确的画“√”，错误的画“×”。 （1）光合作用的原料是水和二氧化碳。 （ ） （2）植物的每个细胞都能进行光合作用。 （ ） （3）光合作用的实质是制造有机物，释放氧气，把有机物里的能量全部 释放出来。 （ ） （4）合理密植可以保证作物的叶片都能充分地接受光照，又不互相遮挡。（ ） 2. 请用恰当的形式总结光合作用的原料、条件、场所和产物。 3. 右图是某农场温室大棚中增加二氧化碳浓度的一 种仪器，大棚中安装这种仪器的目的是什么？原 理又是什么？ 4. 为证实“二氧化碳是光合作用合成有机物必需的 原料”，某同学制订了以下的实验方案。 （1）用一适当大小的玻璃罩罩住一株生长正常 的盆栽绿色植物和一杯氢氧化钠溶液，密 封不漏气。 （2） 将上述植物及装置放在暗室中“饥饿”，消耗掉叶片内贮藏的有机物。 暗室内装有红色安全灯。 （3）“饥饿”一定时间后，自暗室中取出，照光若干小时，使其充分进行 光合作用。 （4）取一叶片，放入盛有酒精的烧杯中，水浴加热，使叶绿素溶于酒精中。 （5）将已脱绿的叶片取出，平铺在一个培养皿内，滴几滴碘液，检测有无 葡萄糖生成的蓝色出现。 该实验方案中有几处明显的错误，请指出错误并改正。 126 第三单元 生物圈中的绿色植物第二节 绿色植物的呼吸作用 想一想，议一议 有人认为，绿色植物通过光合 作用吸收二氧化碳，释放氧气，能够 更新居室的空气，于是在卧室里摆放 多盆绿色植物。你认为这种做法科学 吗？为什么？ 生命活动需要能量的供应。绿色植物通过光合 通过本节学习，你将知道： 作用制造的有机物，除了用于构建植物体，还有另 ◂ 呼吸作用的原料和产物 外一个重要作用——为植物的生命活动提供能量。 是什么？ ◂ 呼吸作用是植物独有的 特征吗？ 绿色植物呼吸作用的过程 ◂ 绿色植物是怎样维持生 种子萌发，生命活动活跃起来，需要供给能 物圈中碳—氧平衡的？ 量。下面就以种子的萌发为例，探讨植物通过呼吸 作用分解有机物释放能量的过程。 在上课的前一天，老师用两个暖水瓶装种 子，甲瓶中装的是萌发的种子，乙瓶中装的是 煮熟的种子。往瓶中各插入一支温度计。现在 请你观察两支温度计显示的温度有什么不同。 讨论 种子在萌发过程中发生了能量变化吗？ 甲 乙 第五章 绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡 127种子在萌发过程中，其中的有机物发生了变 化，释放出能量，一部分能量用于种子萌发，还有 一部分能量以热能的形式散失了。 萌发种子中的有机物最终转变成了什么物质？ 在转变过程中还需要哪些物质的参与呢？ 瓶中是萌发的种子（瓶内的种子也可用新鲜的豆苗代替）。实验开 始时阀门是关闭的。过一段时间以后，往瓶子里注入清水，打开阀门， 使瓶内的气体进入试管。观察澄清 清水 的石灰水发生了什么变化。 关闭 打开 棉花 澄 讨论 清 的 种子在萌发过程中放出了什么 石 灰 气体？ 水 二氧化碳具有使澄清石灰水变浑浊的特性。上 述实验中澄清的石灰水变浑浊，说明种子萌发时放 出了二氧化碳。科学实验证明，二氧化碳来自种子 里的有机物。有机物在彻底分解时不仅产生二氧化 碳，还产生水。 甲 乙 甲瓶装有萌发的种子，乙瓶装有等量的煮熟的种 子（甲瓶内可改用新鲜的豆苗，乙瓶内可改用经沸水 烫过的豆苗），把甲、乙两瓶同时放到温暖的地方。 甲 乙 24小时以后，观察蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况。 讨论 为什么蜡烛在甲、乙两瓶中的燃烧情况不一 样？ 甲 乙 128 第三单元 生物圈中的绿色植物燃烧的蜡烛放进甲瓶里，火焰立刻熄灭了，这 小资料 是因为甲瓶里缺少氧。甲瓶里的氧到哪里去了呢？ 在特殊情况下， 原来，甲瓶里的氧被萌发的种子吸收了。科学实验 细胞中的有机物没有 证明，有机物在彻底分解成二氧化碳和水时，需要 氧的参与也能分解， 氧的参与。 但是分解得不彻底， 释放出的能量也比较 有机物的这种变化不仅发生在种子萌发过程 少。 中，而且发生在所有植物细胞的内部。细胞利用 氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在 有机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要， 这个过程叫做呼吸作用（respiration）。呼吸作用主 要是在线粒体内进行的，其实质就是有机物分解， 释放能量。 呼吸作用的过程，可以用下列式子表示： 有机物 + 氧气 二氧化碳 + 水 + 能量 （储存着能量） 在不同的细胞、不同的生命时期，呼吸作用的 强弱是有差别的。呼吸作用的强弱常常是生命活动 强弱的标志，影响着植物体的生长发育，关系到农 作物的产量和品质。 农业生产上的许多栽培措施，是为了保证农作 物呼吸作用的正常进行。例如，农田适时松土，遇 到涝害时排水，都是为了使植物的根得到充分的氧 ? 气，保证呼吸作用的正常进行。 幼嫩的叶比衰老的 相反，有的措施是为了降低呼吸作用的强度。 叶呼吸作用强，花比叶 例如，贮藏粮食时，保持干燥和低温；贮藏水果、 的呼吸作用强。为什 蔬菜时，降低温度或氧浓度。 么？ 呼吸作用是生物的共同特征 绿色植物制造的有机物除了自身利用之外，还 通过食物链进入其他生物体内，参与构建其他生物 第五章 绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡 129体，并为其他生物的生命活动提供能量。在这些生 物体内，有机物分解、提供能量的方式是基本相似 的，都是通过细胞的呼吸作用。也就是说，呼吸作 用是生物的共同特征，其实质都是有机物分解，释 放能量。任何活细胞都在不停地进行呼吸作用，一 旦呼吸作用停止，就意味着生命的终结。 绿色植物在维持生物圈碳—氧平衡中的作用 生物的呼吸作用不断消耗氧，向生物圈中排 放二氧化碳。自然界中的有机物在分解的过程中也 不断地消耗氧，排出二氧化碳。人类的生活和生产 小资料 正在大量消耗着各种各样的燃料，以便获得所需要 有人曾做过这 的能量，而燃料在燃烧的过程中，消耗了大量的氧 样的计算：1公顷树 气，放出大量的二氧化碳。然而，绿色植物通过光 林的叶片的总面积 为50 000〜70 000平 合作用，能不断消耗大气中的二氧化碳，又将氧气 方米，每天能吸收 排放到大气中，对维持生物圈中二氧化碳和氧气的 150〜500千克的二 相对平衡（简称碳—氧平衡）起了重要作用。 氧化碳，放出60〜 从19世纪后半叶起，随着工厂、汽车、飞 400千克的氧气。 机、轮船等迅速增多，人类大量使用燃料，排入大 气的二氧化碳量日益增加，已经出现超过生物圈自 动调节能力的趋势。大气中二氧化碳浓度不断增 加，对气候的影响日益加剧，导致温室效应愈演愈 烈。例如，冰川加速融化（图3-36），干旱、洪 涝灾害频发，全球许多地方都出现异常气候。 图3-36 站在浮冰上的北极熊 要维持生物圈中的碳—氧平衡，一方面 应当保护现有森林，并大力植树造林，充分 发挥绿色植物消耗二氧化碳、制造氧气的功 能；另一方面，要开展国际合作，减少二氧 化碳的排放。作为生物圈中的一员，为了人 类的明天更美好，我们在护绿、低碳 上，应该做些什么？ 130推理 甲乙两地出产同一种甜瓜，甲地的甜瓜比乙地的含糖量高。经调 查，在甜瓜生长季节，甲乙两地的光照条件和栽培措施基本相同，而温 度条件差别较大，详见下表： 平均温度（℃） 甲地 乙地 白天 33 33 夜间 12 22 请根据以上资料分析：环境温度对呼吸作用的强弱有什么影响？请 将推理过程有顺序地写出来，与同学交流，想一想自己的推理过程有没 有不严密的地方。 练习 1. 列表比较光合作用和呼吸作用的区别与联系。以下表格供参考。 区别与联系 光合作用 呼吸作用 部位 条件 区 原料 别 产物 能量转变 联 系 2. 栽花或种庄稼都需要松土。储藏甘薯、白菜的窖必须留有通风孔。你能说 出其中的原因吗？ 3. 叶绿体和线粒体都是植物细胞内的能量转换器，它们的作用有什么不同 吗？它们之间又有怎样的联系？ 4. 为什么要控制二氧化碳的排放量？你是怎样响应低碳生活号召的？ 第五章 绿色植物与生物圈中的碳-氧平衡 131第六章 爱护植被，绿化祖国 想一想，议一议 “小草也有生命” “小 草对您微微笑，请您把路绕 一绕”“我们和小树一起成 长！”“带走的花儿生命短暂， 留下的美丽才是永远。” 爱护花草树木，是我们每个人的责任和义务，你能想出一些更精彩 的提示语吗？ 在我国辽阔的土地上，生长着种类繁多、千姿 通过本章学习，你将知道： ◂ 我国有哪些主要的植被 百态的绿色植物。不同种类的植物，对气候、土壤 类型？ 等条件的要求不同，因此，在炎热多雨的南方和寒 ◂ 我国植被面临的主要问 冷干燥的北方，在高山和平原，植物的种类差别很 题有哪些？ 大。为了更好地利用和保护我国的植物资源，我们 ◂ 怎样从我做起，保护植被？ 需要对我国植物的分布情况有一个大致的了解。 我国主要的植被类型 一个地区内生长的所有植物叫做这个地区的植 被（vegetation）。我国主要的植被类型有以下几种 （图3-37至图3-42）。 132 第三单元 生物圈中的绿色植物图3-38 荒漠 图3-37 草原 荒漠的生态条件极为严酷，夏季炎热 组成草原的植物大多是适应半干旱 干燥，土壤贫瘠。荒漠的植物种类 气候条件的草本植物。 十分贫乏，植被稀疏，非常耐旱。 图3-39 热带雨林 图3-40 落叶阔叶林 热带雨林分布在全年高温多雨的 落叶阔叶林的分布区四季分明，夏 地区，植物种类特别丰富，终年 季炎热多雨，冬季寒冷，这里的植 常绿，大部分植株都很高大。 物主要是冬季完全落叶的阔叶树。 图3-41 常绿阔叶林 图3-42 针叶林 常绿阔叶林分布在气候比较炎热、 针叶林分布在夏季温凉、冬季严寒 湿润的地区，这里的植物以常绿阔 的地区，这里的植物以松、杉等针 叶树为主。 叶树为主。 133? 我国植被面临的主要问题 在我国的植被中，森林占据了主体。我国的森 森林有哪些重要的 林资源尽管植物种类丰富，但是我国仍然是一个少 作用？ 林国家，人均森林面积0.145公顷，不足世界人均 占有量的1/4。 我国不仅人均森林面积少，而且长期以来对 森林资源的利用不够合理，伐优留劣，甚至乱砍滥 伐，使森林生态系统呈现衰退的趋势，即使在适宜 植物生长的地区也出现了一些荒山。 草原的情况也不容乐观。过度放牧使许多草场 退化、沙化（图3-43）。有些水草丰美、生机勃勃 的大草原，由于失去了植被的保护，在狂风的侵蚀 下很快变成了荒凉的沙漠。 我国是土地沙漠化比 较严重的国家之一。土地沙漠化已对农业生产和人 类生活构成了严重威胁。 图3-43 草场沙漠化 从我做起，保护植被 目前我国植被保护面临的形势十分严峻。所 小资料 幸的是，这一问题已得到国家的高度重视。我国于 根据第七次全 1984年和1985年相继颁布了《中华人民共和国森林 国 森 林 资 源 清 查 法》和《中华人民共和国草原法》，对森林和草原 （2004〜2008年）结 果，我国人工林面积 实行依法治理和科学化管理，力求使我国对植物资 达6 169万公顷，居 源的利用和保护尽快走上可持续发展的道路。 世界第一位，占全球 为了保护好环境，处理好经济发展同人口、资 人工林面积的38%。 源、环境的关系，走可持续发展的道路，我国政府 134 第三单元 生物圈中的绿色植物明确提出退耕还林、还草、还湖，退牧还草，颁布 了《退耕还林条例》，这项条例已自2003年1月20 日起执行。 为了绿化荒山，绿化荒漠，建造防风治沙的 “绿色长城”，我国还开展了广泛而持久的全民义 务植树、种草活动，并将每年的3月12日定为全国 的“植树节”。在这一天里，大家都要积极参与植 树造林，绿化荒山活动（图3-44）。 只要大家都爱护植被，积极参加植树造林活 图3-44 参加植树活动 动，我们的祖国就会更加绿意盎然。 绿化祖国，从我做起。让我们来为自己校园的 绿化做一个设计师吧。 绿化校园的设计活动 目的要求 尝试校园绿化设计，学习有关常见花卉、林木、草皮等植物的知 识，提高审美情趣，增强爱护植物和热爱学校的情感。 方法步骤 一、课前准备 ❶ 每6〜 8人为一组，指定一人为组长，活动时以小组为单位。 ❷ 仔细调查校园内植物的种类和分布情况，以及假山、水池、亭子 的分布。画一张草图，标明各自的位置。 ❸ 到图书馆查阅有关园林学和园艺学的书籍，或访问附近环境优美 的学校、社区、公园，吸取其中设计的优点，请园艺工人介绍经 验。 ❹ 小组同学充分讨论，设计出本组认为最理想的校园绿化、美化环 境平面图。制成模型或者视频，以利于课堂上交流。设计时应注 意以下问题。 第六章 爱护植被，绿化祖国 135① 应考虑到学校的实际情况，尽量不要对校园环境布局做大的改 动，最好不要选用名贵的花草树木。 ② 绿化树种在形态选择和空间安排上要注意高低、大小和色彩的 搭配，做到疏密相间、协调自然。例如，教学楼临窗处不宜种 植高大的乔木，以免影响室内的通风和采光。 ③ 应注意花草树木的生长周期，尽量使校园春有花开，夏有树 荫，秋有花果，冬季有绿。 ④ 教学楼大厅及室内应注意盆花和观叶植物的配置。盆花和观叶 植物种类的选择，要根据不同植物的生活习性、室内环境特点 以及师生活动的需要等因素综合考虑。 二、课内活动 ❶ 在课堂上展示各小组设计的校园绿化、美化方案，并讨论哪些方 案使校园最美丽，哪些方案最合理、最经济。 ❷ 吸取其他组设计的优点，选定一两个设计方案做进一步的修改完 善，派一位代表送交学校。也可以把全部的设计方案进行展览。 练习 1. 你参加植树活动了吗？你的朋友和家人参加了吗？请你归纳出几条植树造 林的重要意义，并告诉你的朋友和家人。 2. 你所在的地区是否经常发生洪涝灾害、干旱或沙尘暴？请选择其中一个事 件，收集与这个事件有关的资料，分析这些灾害的形成与植被的关系。 森林可以减缓气候变化 我们知道，绿色植物在进行光合作用时，会吸收大量的二氧化碳并 将其转化为糖类等有机物，而森林又是地球上最大的植物群落，因此， 森林可以看成是陆地上最大的“储碳库”和最经济的“吸碳器”，森林 136 第三单元 生物圈中的绿色植物在帮助人类应对气候变化和间接减少排放二氧化碳方面具有无可比拟的 优势。 据测算，我国现有森林每年可吸收9亿多吨碳，净吸收量达到了每年 工业碳排放的8%。在2007年的APEC（亚太经济合作组织）会议上，中 国政府提出的建立“亚太森林恢复与可持续管理网络”的重要倡议，被 国际社会誉为应对气候变化 的森林方案。联合国《气候 变化框架公约》第13次缔约 方大会将植树造林、加强抚 育、减少毁林、控制森林退 化作为应对气候变化的重要 内容。 提高森林应对全球气候 变化的能力，需要从根本上 增加森林面积，提高森林保 有量。因此，保护森林，植 树造林，人类责无旁贷。 参加当地的绿化活动 在教师或家长的带领下，参加当地的绿化活动。你可以根据当地实 际情况，在以下活动中做出选择: ❶ 参加当地的“植树节”活动； ❷ 参加社区绿化活动； ❸ 认领一棵树或一片草坪，精心管理和养护，如适时浇水、施肥、防治 病虫害等。将你参加绿化活动的经历和感受写成短文，在班上展示和 交流。 第六章 爱护植被，绿化祖国 137单元小结 绿色植物是生物圈中的生产者，它养育着地球上的其他生物，当然也 包括人类。爱护绿色植物是美好的情感，参加植树造林是公民的义务。 本单元中的“观察”活动，既有用肉眼直接观察的，也有用放大镜或 显微镜间接观察的。用显微镜观察叶片的结构时，还需要有徒手切片的技 能。本单元的“探究”活动，具有更多的自主性和创造性，要求自己提出 假设、制订计划并付诸实施，因此更加需要跟同学合作和交流。 通过本单元的学习，对以下重要概念加深了理解。 ●生物圈中的绿色植物包括藻类、苔藓、蕨类和种子植物四大类群。 这四大类群植物的生活环境不同，形态结构有明显差别，在生物圈中都有 重要的作用。 ●被子植物的生命周期包括种子的萌发、植株的生长发育、开花、结 果、衰老和死亡。 种子的萌发需要适宜的温度、一定的水分和充足的空气。种子中的胚发 育为幼小的植株。植株生长到一定阶段开花。开花之后，通过传粉和受精作 用，精子与卵细胞结合形成受精卵，受精卵发育成胚——新植物的幼体。 ●绿色植物的生活需要水和无机盐。水和无机盐是由根吸收的，通过 导管运送到各个器官。 ●绿色植物通过吸收水分和蒸腾作用参与生物圈的水循环。 ●绿色植物是生物圈中有机物的制造者。绿色植物通过光合作用制造 有机物。光合作用实质上是绿色植物通过叶绿体利用光能，将二氧化碳和 水转化成储存能量的有机物，并释放氧气的过程。 绿色植物制造的有机物除了自身利用之外，还通过食物链被其他生物 所利用。有机物既是生物用来构建身体的重要物质，又为生物的生命活动 提供能量。细胞利用氧，将有机物分解成二氧化碳和水，并且将储存在有 机物中的能量释放出来，供给生命活动的需要，这个过程叫做呼吸作用。 ●绿色植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，这有助于维持生 物圈中的碳—氧平衡。 138 第三单元 生物圈中的绿色植物010-58758866® YIWU JIAOYU JIAOKESHU SHENGWUXUE 义 务 七年级 教 全国优秀教材一等奖 育 教 科 义务教育教科书 上册 书 生物学 七年级 上册 封面动物／朱 生 物 生物学 学 七 年 级 上 册 绿绿色色印印刷刷产产品品 ((55..1188))初初中中封封面面生生物物学学77上上绿绿色色标标志志 11 22002222//66//77 1133::1133