高中生物的幾類調(diào)節(jié)問題

生物界既有極大的多樣性，又有高度的統(tǒng)一性。生物界是一個整體，生物體更是一個有機(jī)的整體。在細(xì)胞內(nèi)的新陳代謝、生命歷程、生物的遺傳進(jìn)化、生物體的穩(wěn)態(tài)與生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能等方面都貫穿著一些普遍的規(guī)律。在這些規(guī)律當(dāng)中，始終貫穿著一條線，就是追求穩(wěn)定與平衡這條線。

社會生活追求和諧，其實整個生物界，每個生命體無時無刻不在追求著這一目標(biāo)。在生物學(xué)中，我們將這一過程稱為反饋，即：在一個系統(tǒng)中，系統(tǒng)本身的工作效果，反過來又作為信息調(diào)節(jié)該系統(tǒng)的工作，這種調(diào)節(jié)方式叫做反饋調(diào)節(jié)。而反饋又分為正反饋和負(fù)反饋，具體來說——負(fù)反饋：反饋信息與控制信息的作用方向相反，因而可以糾正控制信息的效應(yīng)。負(fù)反饋調(diào)節(jié)的主要意義在于維持機(jī)體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)定，在生態(tài)系統(tǒng)中也普遍存在，它是生態(tài)系統(tǒng)自我調(diào)節(jié)能力的基礎(chǔ)。正反饋：反饋信息不是制約控制部分的活動，而是促進(jìn)與加強(qiáng)控制部分的活動。正反饋的意義在于使生理過程不斷加強(qiáng)，直至最終完成生理功能。

生物與環(huán)境中常見的負(fù)反饋有：血糖平衡調(diào)節(jié)，甲狀腺激素調(diào)節(jié)，生物之間的捕食關(guān)系，生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定等。生物與環(huán)境中常見的正反饋有：排便、排尿、射精、分娩、血液凝固，環(huán)境污染，生態(tài)失調(diào)等。通俗的說，我們可以認(rèn)為負(fù)反饋追求的是一種平衡和穩(wěn)定，是一種抑制的過程，而正反饋導(dǎo)致的是一種極端，是一種促進(jìn)的過程。相比之下，負(fù)反饋的重要性遠(yuǎn)大于正反饋，一是因為它在生理活動中的數(shù)量大，涉及面廣；二是它不斷“糾正”控制信息，從而在維持生物體和生態(tài)穩(wěn)態(tài)方面發(fā)揮了巨大的作用。

下面，列舉幾個典型的試題進(jìn)行解析體驗。

一、人體內(nèi)環(huán)境穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)

（2011年安徽卷）人體內(nèi)環(huán)境的穩(wěn)態(tài)受神經(jīng)和體液因素調(diào)節(jié)。請據(jù)圖回答：

（1）某人一次性飲1000mL清水，1h內(nèi)尿量顯著增加，這是由于_______降低，對相關(guān)感受器刺激導(dǎo)致下丘腦神經(jīng)內(nèi)分泌細(xì)胞產(chǎn)生的神經(jīng)沖動減少，其軸突末梢釋放的_______，降低了腎小管和集合管對水的____，使水重吸收減少。飲水1h后，通過圖中a所示的_______調(diào)節(jié)機(jī)制，尿量逐漸恢復(fù)正常。

（2）在劇烈運(yùn)動狀態(tài)下，體內(nèi)會啟動一些列調(diào)節(jié)機(jī)制，其中支配腎上腺髓質(zhì)的內(nèi)臟神經(jīng)興奮增強(qiáng)，其末梢內(nèi)_______釋放的神經(jīng)遞質(zhì)與腎上腺髓質(zhì)細(xì)胞膜上的______結(jié)合，導(dǎo)致腎上腺素分泌增多，從而促進(jìn)_______分解，抑制______分泌，引起血糖濃度升高，以滿足運(yùn)動時能量需要。

答案：（1）細(xì)胞外液滲透壓；抗利尿激素減少；通透性；負(fù)反饋

（2）突觸小泡；特異性受體；肝糖原；胰島素

解析：考察神經(jīng)體液調(diào)節(jié)。

（1）一次性飲水過多，細(xì)胞外液滲透壓降低，抗利尿激素分泌減少，降低了腎小管和集合管對水的通透性，尿量增加。機(jī)體通過負(fù)反饋調(diào)節(jié)維持內(nèi)環(huán)境相對穩(wěn)定。

（2）神經(jīng)遞質(zhì)只存在于突觸前膜的突觸小泡中，作用于突觸后膜上特異性受體。腎上腺素促進(jìn)肝糖原分解，抑制胰島素分泌，引起血糖濃度升高。

二、生態(tài)系統(tǒng)物質(zhì)循環(huán)調(diào)節(jié)

下圖為生態(tài)系統(tǒng)碳循環(huán)示意圖，其中甲、乙、丙表示生態(tài)系統(tǒng)中的三種成分。

請據(jù)圖回答：

A.生態(tài)系統(tǒng)的碳循環(huán)是指碳元素在_______之間不斷循環(huán)的過程。

B.X與甲中圖示生物類群的能量來源不同，X代表的生物為______；

Y的細(xì)胞結(jié)構(gòu)與丙中圖示生物不同，Y的細(xì)胞結(jié)構(gòu)最主要的特點是______。

C.大氣中的CO2在甲中圖示的______處（在a-d中選擇）合成有機(jī)物；含碳有機(jī)物在甲中圖示的______處（在a-d中選擇）可以分解為CO2。

D.化石燃料除燃燒外，還可以通過________途徑產(chǎn)生CO2。

答案：（1）生物群落與無機(jī)環(huán)境

（2）化能自養(yǎng)細(xì)菌（或硝化細(xì)菌等）；有核膜包圍的細(xì)胞核

（3）c；a和b

（4）微生物的分解

三、生態(tài)系統(tǒng)組成成分的營養(yǎng)關(guān)系調(diào)節(jié)

（2012安徽T30Ⅱ）某棄耕地的主要食物鏈由植物田鼠鼬構(gòu)成。生態(tài)學(xué)家對此食物鏈能量流動進(jìn)行研究，結(jié)果如下表，單位是J/（hm2·a）。

（1）能量從田鼠傳遞到鼬的效率是_______。

（2）在研究能量流動時，可通過標(biāo)重捕法調(diào)查田鼠種群密度。在1hm2范圍內(nèi)，第一次捕獲標(biāo)記40只田鼠，第二次捕獲30只，其中有標(biāo)記的15只。該種群密度是____只/hm2。若標(biāo)記的田鼠有部分被鼬捕食，則會導(dǎo)致種群密度估算結(jié)果______。

（3）田鼠和鼬都是恒溫動物，同化的能量中只有3%～5%用于___ ___，其余在呼吸作用中以熱能形式散失。

（4）鼬能夠依據(jù)田鼠留下的氣味去獵捕后者，田鼠同樣也能夠依據(jù)鼬的氣味或行為躲避獵捕?？梢姡畔⒛軌騙______，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

答案：（1）3%；（2）80只/hm2；偏高；（3）生長發(fā)育繁殖；（4）調(diào)節(jié)種間關(guān)系。

解析：

（1）能量從田鼠傳遞到鼬的效率是（2.25×107）÷（7.50×108）=3%。

（2）40×30÷15=80只/hm2。該種群密度是80只/hm2。若標(biāo)記的田鼠有部分被鼬捕食，則會導(dǎo)致種群密度估算結(jié)果偏高。

（3）田鼠和鼬都是恒溫動物，同化的能量中只有3%～5%用于生長發(fā)育繁殖，其余在呼吸作用中以熱能的形式散失。

（4）信息傳遞的功能：信息能夠調(diào)節(jié)種間關(guān)系，維持生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定。

四、生物與環(huán)境之間平衡的調(diào)節(jié)

（2010年四川卷·30Ⅱ）某石質(zhì)海灘的潮間帶由大小不一的水坑和水坑間的凸出基質(zhì)兩類環(huán)境組成，主要生長著滸苔、角叉苔等海藻和濱螺、岸蟹等動物。岸蟹主要以濱螺等小動物為食，其主要天敵是海鷗。

（1）有人選擇大小、深度等相似的兩個自然水坑（A、B），把B坑中的全部濱螺（233只）捉出，移入幾乎無濱螺的A坑，研究濱螺對海藻及岸蟹種群的影響，結(jié)果如圖所示。

①圖A中滸苔數(shù)量下降的主要原因是_______，從種間關(guān)系角度看，滸苔和角叉苔是_____關(guān)系。

②水坑中岸蟹種群密度與____海藻的種群相對數(shù)量呈正相關(guān)。研究發(fā)現(xiàn)，此種海藻占優(yōu)勢的環(huán)境有利于岸蟹躲避天敵；而另一種海藻占優(yōu)勢的環(huán)境則相反。請據(jù)此解釋B坑中的濱螺在移出前數(shù)量較多的原因______。

③本研究涉及到的生物構(gòu)成的最長食物鏈為_________。

（2）通過對水坑和凸出基質(zhì)這兩類微型生態(tài)系統(tǒng)中濱螺密度和海藻物種數(shù)的調(diào)查，繪制成圖C。

①在濱螺極稀少的情況下，如果要最大限度地保護(hù)生物多樣性，需要優(yōu)先保護(hù)的是______生態(tài)系統(tǒng)，這種保護(hù)措施屬于______。

②當(dāng)濱螺密度長期保持在100～200只/m2時，_____生態(tài)系統(tǒng)的抵抗力穩(wěn)定性較高。

解析：

本題考查生態(tài)學(xué)相關(guān)知識和考生的綜合應(yīng)用能力。從圖A中可以看出，移入濱螺后，滸苔數(shù)量下降，因此應(yīng)是被濱螺捕食。滸苔和角叉苔同為藻類，且圖中滸苔數(shù)量下降后，角叉苔數(shù)量上升，因此二者為競爭關(guān)系。再綜合圖B可知，水坑中岸蟹種群密度與滸苔的種群相對數(shù)量呈正相關(guān)。滸苔占優(yōu)勢的環(huán)境有利于岸蟹躲避天敵，因而B坑中的濱螺在移出前，滸苔較少，不利于岸蟹躲避天敵，岸蟹被大量捕食，因而岸蟹數(shù)量較少，岸蟹數(shù)量少，對濱螺捕食少，因而濱螺較多。綜合上述可知最長的食物鏈為：滸苔→濱螺→岸蟹→海鷗。分析圖C可知，在濱螺極稀少的情況下，凸出基質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)中海藻物種數(shù)多，因此需要優(yōu)先保護(hù)的是凸出基質(zhì)生態(tài)系統(tǒng)，這種保護(hù)措施屬于就地保護(hù)。當(dāng)濱螺密度長期保持在100～200只/m2時，水坑生態(tài)系統(tǒng)的海藻物種數(shù)多，抵抗力穩(wěn)定性較高。

答案：（1）①被濱螺捕食；競爭；②滸苔；B坑滸苔較少，不利于岸蟹躲避天敵，岸蟹被大量捕食，因而岸蟹數(shù)量較少，岸蟹數(shù)量少，對濱螺捕食少，因而濱螺較多；③滸苔-濱螺-岸蟹-海鷗；（2）①凸出基質(zhì)；就地保護(hù)；②水坑。

總結(jié)

分析近幾年各省的高考試卷，我們可以從中發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)平衡問題幾乎每年必考，尤其是動物體和人體的穩(wěn)態(tài)調(diào)節(jié)方面更是考試的熱點。題目往往以信息題的形式展現(xiàn)，附上圖示或表格等，而且相比以前更注重解決實際問題，更具有有實效性，充分體現(xiàn)了新課改的要求。建議學(xué)生在做題時，一定要花足夠的時間去審題，不要被復(fù)雜多變的題目表述所迷惑，因為無論題目怎么變化，真正需要學(xué)生解答的往往只是教材上的基礎(chǔ)原理。以教材為本，多見識些新鮮的題目，合理分配做題時間，必然能在高考做題時游刃有余。

【參考文獻(xiàn)】

[1] 陳閱增.《普通生物學(xué)》第2版，高等教育出版社.

[2] 普通高中課程標(biāo)準(zhǔn)實驗教科書《生物必修3：穩(wěn)態(tài)與環(huán)境》，人民教育出版社.

[3]《生物學(xué)通報》，2003年第3期.

[4] 網(wǎng)絡(luò)資料，近幾年各地高考試題.

（作者單位：安徽省肥東縣撮鎮(zhèn)中學(xué)）