必修2：孟德尔定律、染色体与遗传、遗传分子基础、生物变异、生物进化
高中生物知识全集，包含内容：必修1：细胞分子组成、细胞结构、细胞代谢、细胞发育
必修2：孟德尔定律、染色体与遗传、遗传分子基础、生物变异、生物进化
必修3：植物生命活动调节、动物生命活动调节、免疫系统、种群、群落、生态系统
选修4：基因工程、克隆技术、胚胎工程、生态工程
必修1一、细胞分子组成
1、氧:活细胞含量最多的元素
2、碳:生物体核心元素
3、水:细胞内含量最多的化合物
4、水的作用:溶剂、运输介质、调节温度、参与生化反应
5、无机盐的作用:
(1)维持内环境稳定
(2)哺乳动物血钙含量低会发生抽搐
(3)Mg2+:叶绿体必须成分
Fe2+:血红蛋白必要成分
6、糖:单糖、二糖、多糖
单糖:葡萄糖、果糖、半乳糖、核糖、脱氧核糖
二糖:蔗糖、麦芽糖(2个葡萄糖)、乳糖(葡萄糖+半乳糖)
多糖:淀粉、纤维素、糖元(肝糖元、肌糖元)
7、脂质:主要元素:C、H、O
磷酯:生物膜重要成分
油脂:储能、保温、缓冲、减压
固醇类:胆固醇、性激素、维生素D
植物蜡:保护植物细胞
8、蛋白质
元素组成:C、H、O、N
基本单位:氨基酸(通式:NH2-CHR-COOH)
氨基酸脱水缩合形成多肽,多肽螺旋、折叠、盘曲形成蛋白质
肽键:-CO-NH-
*公式
(1)脱水数=肽键数=氨基酸-肽键
(2)n条肽链上至少有n个氨基,n个羧基
(3)蛋白质相对分子质量=氨基酸数×128-脱水数×18
*蛋白质分子多样性原因:氨基酸数目种类不同,排列顺序不同、肽链空间结构不同
9、核酸(略)
10、实验
油脂:苏丹Ⅲ,橙色(显微镜)
淀粉:碘-碘化钾,蓝紫色
还原糖(葡、果、麦):本尼迪特试剂,红黄色(水浴)
蛋白质:双缩脲试剂(先A:NaOH 2ml,后B:CuSO4 5滴),紫色
DNA:甲基绿,蓝绿色(显微镜)
RNA:派洛宁,红色(显微镜)
二、细胞结构
1、1665年英国胡克发现细胞
2、施莱登,施万,菲尔肖提出细胞学说
3、细胞大小以μm(10^-6m)计
4、细胞膜(质膜)结构模型:流动镶嵌模型
(1)脂双层(磷脂)
(2)膜蛋白、胆固醇
(3)糖蛋白、糖脂
5、质膜结构特性:流动性,功能特性:选择透性
6、细胞壁(植物:纤维素、果胶,真菌:壳多糖,细菌:肽聚糖):全透性,支持,保护细胞
7、内质网:一层膜
粗面内质网:有核糖体,加工、运输蛋白质,合成脂质,扩大膜面积,有利于生化反应
光面内质网:无核糖体,合成酶
8、核糖体(无膜),由RNA、蛋白质构成,分成游离核糖体、附着核糖体
9、高尔基体(一层膜):加工、运输蛋白质,物质转运
10、溶酶体(一层膜,小泡,高尔基体断裂形成,内含水解酶):消化细胞内的颗粒、碎渣
11、线粒体(双层膜,短杆状,外膜光滑,内膜折叠形成嵴,内有基质,成分:RNA、呼吸酶):细胞呼吸、能量代谢中心
12、质体:白色体(贮存物质,在不见光植物细胞内)、有色体(含色素)
13、叶绿体[双层膜,扁平椭球体,内有基粒(类囊体,含叶绿素、光合酶)、基质(含光合酶、DNA、RNA)]:光合作用场所
14、液泡(一层膜,内含细胞液)
15、中心体[无膜,有两个中心粒(由微管构成),动物、低等植物有]:细胞分裂
16、细胞溶胶:代谢活动场所
17、细胞核[双层膜,含核被膜(有核孔复合体)、核仁(形成核糖体)、染色质(DNA、蛋白质、RNA)、核基质]:细胞生命活动必须、贮存遗传信息
*哺乳动物红细胞只有细胞膜、细胞溶胶
18、原核细胞:有核糖体、拟核(DNA)、质膜等
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细胞结构三、细胞代谢
1、ATP由1核糖、1腺嘌呤、3磷酸基团组成。简式:A—P～P～P
2、ATP水解反应:
ATP水解→ADP+Pi
A—P～P～P水解→A—P～P+Pi
*ADP与Pi脱水缩合形成ATP
3、ATP功能:能量通货、直接能源物质
4、物质出入细胞方式:
被动转运:
简单扩散(水:渗透):高→低,不需要能量和载体蛋白
易化扩散:高→低,需要载体蛋白,不要能量
主动转运:低→高,需要能量和载体蛋白
胞吞、胞吐:需要能量
5、植物细胞质壁分离(复原:脂溶性物质、尿素、主动转运的离子)
6、酶:高效性、专一性、易受环境影响(过酸、过碱、高温使酶变性失活)
7、需氧呼吸
(1)总方程式:
C6H12O6+6O2+6H2O酶→6CO2+12H2O+能量
(2)步骤:
第一阶段:糖酵解(细胞溶胶)
葡萄糖→2丙酮酸+4+能量(2ATP)
第二阶段:柠檬酸循环(线粒体基质、嵴)
2丙酮酸+6H2O→6CO2+20+能量(2ATP)
第三阶段:电子传递链(线粒体内膜)
24+6O2→12H2O+能量(26ATP)
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需氧呼吸
8、厌氧呼吸(细胞溶胶内进行)
(1)乳酸发酵(动物、玉米胚、马铃薯、甜菜块根、乳酸菌)
C6H12O6酶→2C3H6O3+能量(2ATP)
(2)酒精发酵(植物、酵母)
C6H12O6酶→2C2H5OH+2CO2+能量(2ATP)
9、光合作用
(1)总方程式:
6CO2+12H2O酶(光、叶绿体)→C6H12O6+6H2O+6O2
(2)步骤:
光反应[叶绿体基粒(类囊体膜)、光、色素、酶]:
a水光解释放O2
b形成NADPH与ATP
c光能→NADPH与ATP中活跃化学能
碳反应(暗反应、卡尔文循环,叶绿体基质、酶):
a CO2的固定
b C3酸的还原
c C5(RuBP)的再生
d NADPH和ATP的化学能→C3糖中的化学能
10、C3糖去路:叶绿体内利用、叶绿体外合成蔗糖。
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光合作用
11、色素提取
乙醇:溶解色素
二氧化硅:充分研磨
碳酸钙:防止色素被破坏
*滤纸上滤液细线高于层析液液面
结果(从上到下)胡萝卜黄了再AB
12、色素(吸收、传递、转化光能):
类胡萝卜素(吸收蓝紫光):胡萝卜素(橙黄色)、叶黄素(黄色)
叶绿素(蓝紫光、红光):a(蓝绿色)、b(黄绿色)
13、影响光合速率因素:光强度、温度
四、细胞发育
1、细胞周期(从一次分裂结束到下一次分裂结束):间期、分裂期
间期:G1期(蛋白质合成,核糖体增生)、S期(DNA复制,蛋白质合成,染色体复制)、G2期(蛋白质合成)
分裂期(M期):前期、中期、后期、末期
2、有丝分裂
前期:膜仁消失两体现 中期:整齐排列赤道面
后期:一分为二向两边 末期:两消两现新壁建
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*动物:间期:中心体复制
前期:中心体发出纺锤丝,形成纺锤体,中心体分开
胞质分裂:动物细胞缢裂
3、实验:
解离:盐酸,使细胞分开
漂洗:洗去盐酸,便于染色
染色:用龙胆紫溶液(或醋酸洋红溶液)
制片:轻压盖玻片,细胞散开
观察:根尖分生区细胞
4、细胞分化(基因选择性表达、癌变(无限增殖,缺少粘连蛋白)
5、细胞全能性
6、细胞衰老(酶活性减小、细胞器数量少,体积大,功能减弱、核大、核膜内折、内质网减少)与凋亡(编程性细胞死亡,生物正常发育)
必修2一、孟德尔定律
1、基本概念
(1)选材原因:自交植物、后代数量多,繁殖周期短、便于观察计数、有多个稳定可区分的性状
(2)性状:生物的特征
(3)相对性状:一种性状有不同表现形式
(4)显性性状与隐性性状
(5)显性的相对性:
a完全显性b不完全显性c共显性
(6)基因型(CC)与表现型(紫花)
(7)显性基因(C)与隐性基因(c)
(8)纯合子(CC、cc)与杂合子(Cc)
(9)性状分离
(10)实验方法:
母本人工去雄,然后外套纸袋,几天后人工授粉,授粉后仍套上纸袋,并挂上标签。
(11)符号:
2、分离定律
(1)本质:等位基因分离
(2)杂合子杂交(或自交)表现型显隐性比例3:1,基因型比例CC:Cc:cc=1:2:1
遗传图解
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*正反交结果相同
(3)测交表现型显隐性比例1:1,基因型比例Cc:cc=1:1
遗传图解
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(4)测交、自交用途
a判断是不是纯合子
b判断个体基因型
*自交更方便,简单,但是动物不能自交
(5)增加子代数目方法:待测交个体做父本,隐性纯合子做母本
2、自由组合定律
(1)亲本型与重组型
(2)遗传图解:
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*规律:双四单二纯子一,多性概率取其积,种数比例也求积
(3)实质:非等位基因自由组合
(4)测交比例1:1:1:1
二、染色体与遗传
1、染色体:姐妹染色单体、着丝粒(或长臂、短臂、着丝粒)
2、染色质与染色体是细胞内同一物质不同时期不同形态
3、染色体分类:端着丝粒染色体、近端着丝粒染色体、中间着丝粒染色体
*常见动植物染色体数目
人:46(23) 果蝇:8(4) 玉米:20(10) 水稻:24(12)
4、减数分裂(体细胞→生殖细胞)
(1)步骤:
间期:DNA复制,蛋白质合成
第一次分裂(MⅠ):1个染色体有2个染色单体
前期Ⅰ:同源染色体联会、配对(形成四分体)、交叉互换(偶然现象)
中期Ⅰ:同源染色体排列赤道面
后期Ⅰ:同源染色体分离,非同源染色体自由组合(着丝粒不断裂)
末期Ⅰ:形成两个子细胞,染色体数目减半
第二次分裂(MⅡ):与有丝分裂类似,但是没有同源染色体
前期Ⅱ、中期Ⅱ、后期Ⅱ、末期Ⅱ
*形成精子要精细胞变形,形成卵细胞的减数分裂会产生3个极体
(2)一个个体产生无数个2^n种精子,一个精原细胞产生4个2种精子,一个卵原细胞产生1个1种卵细胞
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减数分裂
5、遗传染色体学说
(1)基因位于染色体上,呈线性排列
(2)非等位基因可能位于同源染色体上(连锁互换定律),也可能位于非同源染色体上(自由组合定律)
*非同源染色体上非等位基因自由组合
6、染色体组型(染色体核型):
(1)确定步骤:a有丝分裂中期显微摄影b测量、剪贴c配对、分组、排队
(2)人的染色体组成:男:22对+XY 女:22对+XX
7、性染色体:决定生物性别,常染色体:决定其它性状
8、性别决定类型:
(1)XY型(人、哺乳动物、两栖动物、昆虫)
(2)ZW型(鸟类、爬行动物、家蚕、飞禽、蛾、蝶
9、遗传
(1)伴性遗传
伴X隐(血友病、红绿色盲):女患父子必患病,男患多于女患,患者:男XaY、女XaXa,携带者:女XAXa
伴X显(抗VD佝偻病):男患母女必患病,女患多于男患,患者:男XAY、女XAX_,无携带者
伴Y(毛耳):传男不传女,父传子,子传孙,患者:XYA
(2)常染色体遗传
常显(多指、并指):患者A_
常隐(白化):患者aa,携带者Aa
(3)判断方法:
是否伴Y看父子。无中生有为隐性,有中生无为显性。知道隐性找女患,父子是否都患病。知道显性找男患,母女是否都患病。不能确定看题意。
(3)田字格法算概率:AaXbY与AaXBXb,甲病为常显,乙病为伴X隐,求两患均患概率
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三、遗传分子基础
1、实验证明DNA、RNA是遗传物质:将DNA(RNA)与蛋白质等其他物质分开,单独、直接观察作用。
2、常见生物遗传物质:
(1)细胞生物DNA
(2)病毒:DNA或RNA
DNA:噬菌体
RNA:烟草花叶病毒、小儿麻痹病毒、脑炎病毒、SARS病毒、流感病毒、爱滋病毒
3、DNA与RNA
(1)元素:C、H、O、N、P
(2)基本单位组成:
DNA—脱氧核苷酸(磷酸、脱氧核糖、碱基:A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、T胸腺嘧啶)
RNA—核糖核苷酸(磷酸、核糖、碱基:A腺嘌呤、G鸟嘌呤、C胞嘧啶、U尿嘧啶)
*人体细胞:碱基5种:A、G、C、T、U,核苷酸8种
(3)DNA结构:双螺旋结构
碱基互补配对原则:A-T,C-G
卡伽夫法则:A=T(2个氢键)、G≡C(3个氢键)、A+G=C+T(嘌呤=嘧啶)
*DNA分子结构示意图:
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4、DNA复制(半保留复制)
(1)时期:分裂间期(S期)
(2)场所:细胞核(拟核)、线粒体、叶绿体
(3)过程:
a 解旋[用DNA解(双螺)旋酶打开氢键]
b 合成子键(DNA聚合酶形成磷酸)
c复螺旋
(4)条件:酶、模板链、原料、能量
(5)特点:半保留复制、边解旋边复制
*m个DNA复制n次有m×2^n个DNA
20条放射性染色体
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5、转录
(1)RNA结构(单链)
(2)RNA种类:mRNA(信使RNA)、tRNA(转运RNA)、rRNA(核糖体RNA)
(3)表达:DNA转录→RNA翻译→蛋白质
(4)转录:场所:细胞核、时间:随时、条件:模板链(1条)、编码链(1条)、酶(RNA聚合酶)、能量、原料
6、翻译:mRNA3个碱基(密码子)→1个氨基酸
场所:核糖体、模板:mRNA、原料:氨基酸、条件:能量、酶、tRNA、产物:蛋白质、多肽
7、遗传密码(mRNA)
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(1)密码子64种,决定氨基酸的密码子61种
(2)一种密码子决定一种氨基酸,一种氨基酸被多种密码子决定
(3)通用性、兼并性
*tRNA有61种反密码子
8、中心法则:
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四、生物变异
1、变异:不可遗传变异、可遗传变异
可遗传变异:基因突变、基因重组、染色体畸变
2、基因重组(减数分裂,产生新的基因型):自由组合、交叉互换、(人为)基因工程技术
3、基因突变[间期DNA复制,产生新基因(原基因的等位基因):碱基对替换、缺失、增加,导致生物体形态突变、生化突变、致死突变,具有普遍性、多方向性、稀有性、可逆性、有害性。
*任何突变都是生化突变
基因突变不一定引起生物性状改变,原因:
a多种密码子对应一种氨基酸
b显性基因隐性突变成杂合子:AA→Aa
基因突变机理:碱基序列变化
4、染色体畸变(真核生物):染色体结构变异(缺失、重复、倒位、易位)、染色体数目变异(整倍体变异、非整倍体变异),大多对生物不利。
5、整倍体
一倍体:有一个染色体组的细胞或这种细胞构成的个体
单倍体(雄蜂、雄蚁):由一个物种的配子发育而来
多倍体:二倍体、三倍体(香蕉)、四倍体(花生、大豆、马铃薯)、六倍体(小麦、燕麦)……
*注意:
(1)单倍体不一定是一倍体
(2)多倍体、二倍体均由有性生殖产生
(3)奇数多倍体由于减数分裂前期同源染色体联会配对紊乱,高度不育
6、非整倍体例子
(1)人:卵巢发育不全症(特纳氏综合症):缺少一条X染色体
(2)人:先天愚型(唐氏综合症):多一条21号染色体
7、生物变异生产应用
(1)杂交育种
原理:基因重组、优点:集中优良性状、技术含量低、缺点:工序繁琐、工作量大、费时费力、步骤:杂交、育种、纯合化
(2)诱变育种
原理:基因突变、染色体畸变、优点:提高诱发突变率、短时间改良品种,增强抗逆性、缺点:工作量大、有利变异少、浪费材料
(3)单倍体育种
原理:染色体畸变、优点:时间短、效率高、过程:杂交、花药离体培养、秋水仙素处理
(4)多倍体育种
原理:染色体畸变、优点:品种有机物含量高、抗逆性强(无籽)
*秋水仙素处理种子、幼苗(用量少、成功率高)培育多倍体植株原理:前期秋水仙素抑制纺锤体形成
(5)转基因技术
原理:基因重组、优点:目的性强、定向变异、种间遗传物质交换、缺点:技术难度大、安全性低
五、生物进化
1、生物的统一性(共同的祖先)与多样性(地域环境选择)
2、进化
基本单位:种群、本质:种群基因频率改变、动力:选择、前提:可遗传变异、方向:自然选择、结果:适者生存,不适者逃汰、新物种产生标志:产生生殖隔离、途径:多倍体形成、长期地理隔离
*选择:自然选择、人工选择
3、基因频率、基因库、基因型频率
*公式:P(A)=AA%+1/2Aa%
P(a)=aa%+1/2Aa%
P(AA)=P(A)^2
P(Aa)=2P(A)P(a)
P(aa)=P(a)^2
4、哈迪-温伯格定律
在没有迁移、突变、选择的种群中,基因频率永远不变
5、基因频率变动因素:突变、迁移、漂变、选择
四、遗传病
1、遗传病种类:单基因遗传病(常显、常隐、伴X显、伴X隐、伴Y)、多基因遗传病、染色体异常遗传病
*染色体异常患者:流产
新生儿、儿童:易表现单基因、多基因病
青春期遗传病患病率低
成人单基因、多基因发病率上升
2、遗传咨询
病情诊断-系谱分析-染色体/生化测定-遗传方式分析/发病率测算-提出防治措施
3、优生措施:婚前检查、适龄生育、遗传咨询、产前诊断、选择性流产、禁止近亲结婚
4、产前诊断方法:羊膜腔穿刺、绒毛细胞检查
必修3一、植物生命活动调节
1、植物向光性:
外因:单侧光
内因:尖端弯曲与生长素有关、生长素感光部位在尖端、生长弯曲部位在尖端下一段
2、生长素分布不均匀,向光侧生长素向背光侧运输,植物向光弯曲生长
3、生长素化学本质:吲哚乙酸
4、植物五大类激素:
生长素类(顶芽、幼叶、胚、根尖):促进茎生长,影响根生长,抑制侧芽生长,向光性
细胞分裂素类(根、胚、果实):影响根生长分化,促进细胞分裂和种子萌发,延迟衰老
赤霉素类(顶芽和根分生组织、幼叶、胚):促进种子萌发、茎伸长、叶生长,促进开花和果实发育,影响根生长分化
脱落酸(叶、茎、根、绿色果实):抑制生长,失水时关闭气孔,保持休眠
乙烯(成熟果实、茎的节、衰老叶子):促进果实成熟,对抗生长素
5、植物激素作用性质:两重性(低浓度促进生长,高浓度抑制生长、植物不同部位对同种激素敏感程度不同)
6、多种激素协调作用控制植物生长发育
*赤霉素与脱落酸互相对抗作用
7、植物激素应用
生长素:促进生根、无籽果实发育(蕃茄、南瓜、辣椒)、除草(2,4-D)、促进果实发育、果树经常修剪枝条芽(去除顶端优势)、赤霉素:无籽葡萄、乙烯:催熟、细胞分裂素:农产品储藏保鲜
7、其它调节:向性运动,温度、光周期响应
二、动物生命活动调节
1、内环境(细胞外液):血浆、组织液、淋巴
2、稳态:内环境相对稳定
3、调节:神经调节(迅速、准确)、体液调节[(内分泌调节、激素调节)广泛、持久]
4、神经系统结构(略)
5、神经元(胞体、轴突、树突)是一种可兴奋细胞
6、神经冲动产生与传导
(1)静息电位(外正内负,极化状态)
(2)去极化(Na+内流,易化扩散)
(3)反极化(动作电位,外负内正)
(4)复极化(K+外流,易化扩散)
7、动作电位传导特点
局部电流双向传导、不衰减、不干扰,电流传导方向与神经冲动方向:内同外易
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8、突触:突触前膜、突触间隙、突触后膜
9、神经递质:兴奋类(乙酰胆碱、去甲肾上腺素)、抑制类(单胺类)
10、神经递质受体:接受神经递质、Na+通道蛋白
11、突触信号传递:
(1)电信号→化学信号→电信号
(2)单向传递(延时)
12、反射与反射弧(略)
13、大脑皮层功能:
(1)韦尼克区理解,白洛嘉区表达
(2)运动区、体觉区与躯体关系:上下倒置,左右交叉,越细越大,越粗越小。
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14、体温调节(中枢:下丘脑)
15、内分泌调节:缓慢、长期、广泛
16、下丘脑与垂体是联系神经系统与内分泌系统的重要环节
17、垂体:神经垂体、腺垂体
神经垂体分泌抗利尿激素(血管升压素,调节水平衡,促进重吸收)、催产素(促进子宫收缩)
腺垂体分泌促…激素与生长激素
*促性腺激素:促卵泡激素、黄体生成素
18、甲状腺分泌甲状腺激素[甲状腺素(T4)和三碘甲腺原氨酸(T3)]
19、胰:腺泡组织(分泌消化酶)、胰岛组织
20、性腺分泌性激素(脂质)
**分泌雄激素(睾酮),卵巢分泌雌激素与孕激素
21、激素缺乏病症(略)
22、内分泌系统工作机制:
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三、免疫系统
1、体表屏障(第一道防线):物理屏障、化学屏障
2、非特异性免疫(第二道防线):白细胞、血浆蛋白
3、特异性免疫(免疫应答,第三道防线):细胞免疫应答(细胞免疫,T淋巴细胞攻击异体细胞、癌细胞、靶细胞)、抗体免疫应答(体液免疫,B淋巴细胞产生抗体)
4、特异性免疫流程:
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*除效应B细胞,其他细胞有识别功能,其中巨噬细胞有非特异性识别功能。
5、免疫:主动免疫、被动免疫
6、免疫系统功能异常
(1)过敏反应(变态反应)
(2)艾滋病
传播:性传播、血液传播、母婴传播、潜伏期:8-10年、病毒:HIV(逆转录病毒,主要攻击辅助性T淋巴细胞、巨噬细胞)
四、种群
1、种群的特征:出生率、死亡率、年龄结构、性比率、种群密度、分布型
*自然增长率=出生率-死亡率
2、年龄结构类型:增长型、稳定型、衰退型
年龄组:生殖前期、生殖期、生殖后期
3、种群密度调查方法:逐个记数法、估算法(样方法、标志重捕法)
种群密度单位:个/单位面积(体积)
4、种群分布型:集群分布、均匀分布、随机分布
5、种群存活曲线类型
Ⅰ凸型 Ⅱ对角线型 Ⅲ凹型
6、种群增长方式:指数增长(J形增长曲线)、逻辑斯谛增长(S形增长曲线)
7、种群数量波动:周期波动、非周期波动
8、种群数量外源性调节因素:气候,种群数量内源性调节因素:领域行为、内分泌调节
五、群落
1、物种丰度、优势种
2、植物生长型:乔木、灌木、藤本植物、草本植物、附生植物、地表植物
3、群落结构:垂直结构、水平结构、时间结构
4、群落主要类型:森林、草原、荒漠(沙漠)、苔原(冻土带、冻原)
5、群落演替:原生演替、次生演替
六、生态系统
1、食物链、食物网、生物放大
2、营养级
3、生态金字塔
数量金字塔:不一定呈正三角形
生物量(干重)金字塔:大部分呈正三角形,但有可能是倒三角形
能量金字塔:一定是正三角形
4、生产量
(1)初级生产量(干重):单位g/(m^2·a)
或J/(m^2·a) (a代表年)
呼吸R、净初级生产量NP、总初级生产量GP关系:GP=NP+R
(2)次级生产量
5、生物量
6、能量流动(单向流动、逐级递减)
7、物质循环
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8、稳态
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