知识背景
雨后的西湖边石阶上,常常爬着几只蜗牛。它们慢得几乎看不出在动,壳上有一圈圈螺纹,碰一下就把身子缩回壳里。很长时间里,人们并不清楚该怎样给这类小东西下定义——它算动物吗?它有眼睛吗?它能听见声音吗?
十七世纪之前,博物学家分类靠的是「看起来像什么」,于是蝙蝠被归进鸟类,鲸被归进鱼类。直到人们开始追问一个更本质的问题:生命到底有哪些共同特征,分类才有了可靠的依据。今天亚运场馆里的服务机器人能引路、能对话、能自己回去充电,可它依然不是生物。原因不在于它笨,而在于它不能自己长大,也不能生出下一代机器人。这一节要做的,就是把「生命」这条界线画清楚。
知识讲解
观察蜗牛:一个完整的观察范例
蜗牛属于软体动物。用放大镜观察,可以看到它的身体分为几个部分:
| 结构 | 位置与特点 | 功能 |
|---|---|---|
| 壳 | 背上的螺旋形硬壳 | 保护柔软的身体 |
| 足 | 腹面平坦肌肉部分,称腹足 | 爬行,分泌黏液 |
| 触角 | 头部两对,一长一短 | 感觉外界,长触角顶端有眼 |
| 眼 | 长触角顶端的两个小黑点 | 感光,能分辨明暗 |
| 口 | 头部下方 | 取食,内有齿舌可刮食叶片 |
蜗牛有触觉、视觉、嗅觉、味觉,但没有听觉。它的眼只能分辨明暗,看不清物体形状;爬行时腹足分泌黏液,既减小摩擦又留下亮痕。
生物的基本特征
生物的共同特征:① 需要营养并进行新陈代谢;② 能生长和发育;③ 能繁殖后代,具有遗传和变异现象;④ 能对外界刺激作出反应(应激性);⑤ 能适应环境,也能影响和改变环境;⑥ 除病毒外都由细胞构成。
- 新陈代谢是最根本的一条。生物不断从外界获取物质和能量,又把废物排出,这个过程一停止,生命就结束了。
- 应激性指对刺激作出有利于自身生存的反应。用铅笔碰蜗牛的触角,触角缩回;植物向着阳光生长;这都是应激性。
- 遗传和变异:种子长出的还是同一种植物(遗传),但每一株又略有不同(变异)。
生物与非生物的界线
- 蜗牛:吃菜叶、排粪、由小长大、产卵繁殖、遇刺激缩壳——六条全部符合,是生物。
- 机器人:能运动、能「反应」,但不进行新陈代谢、不能生长、不能繁殖,是非生物。它的动作由程序控制,不是生命活动。
- 钟乳石:体积会慢慢「变大」,但那是石灰质不断沉积,是堆积而不是生长,更没有新陈代谢,属于非生物。判断的关键不是「会不会动」——汽车会动却不是生物,大树不动却是生物,要看的是有没有新陈代谢、能不能生长繁殖。
实验与探究
设计实验,判断蜗牛能否感知声音。
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假设:蜗牛没有听觉。
设计:把蜗牛放在玻璃板上,待它伸出身体正常爬行时,在它旁边用力敲击金属盘发出响声(注意不要碰到玻璃板,也不要让手的影子遮住它)。观察蜗牛是否缩回壳内。
对照:另取一只蜗牛,用铅笔尖轻触其触角,观察反应。
现象与结论:敲响声时蜗牛照常爬行,无反应;轻触触角时立即缩回。说明蜗牛没有听觉,但有触觉,假设成立。
关键细节:为什么不能敲玻璃板?因为敲板会产生振动,蜗牛通过腹足感受到振动而缩壳,那是触觉而不是听觉——这样就同时改变了两个刺激,无法归因。
蜗牛能闻到味道吗?如何验证?
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方法:在玻璃板上把蜗牛放在中间,左侧放一小块新鲜菜叶,右侧放蘸了醋的棉球,两侧距离相等。
现象与结论:蜗牛朝菜叶方向爬去,远离醋的一侧,说明蜗牛有嗅觉,能趋向有利刺激、躲避有害刺激,这正是应激性的体现。
改进:只做一只蜗牛不够,应重复用 10 只以上,统计爬向菜叶的比例;还要交换左右位置再做一次,排除光照或倾斜等因素的干扰。
经典例题
下列各项中属于生物的是哪些,并说明理由:① 珊瑚虫;② 珊瑚;③ 钟乳石;④ 蘑菇;⑤ 病毒;⑥ 智能音箱。
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第一步 · 逐项对照生命特征:
- ① 珊瑚虫:能摄食、生长、繁殖,是生物(动物)。
- ② 珊瑚:珊瑚虫死后遗留的石灰质骨骼堆积物,不是生物。
- ③ 钟乳石:碳酸钙沉积形成,无新陈代谢,不是生物。
- ④ 蘑菇:真菌,能吸收营养、生长、用孢子繁殖,是生物。
- ⑤ 病毒:无细胞结构,但能繁殖、有遗传变异,属于生物。
- ⑥ 智能音箱:能应答但无新陈代谢,不是生物。
第二步 · 答案:属于生物的是 ①④⑤。易错提醒:珊瑚虫与珊瑚一字之差,一个是生物一个不是;病毒虽无细胞,仍是生物,说明「由细胞构成」这一条要加上「除病毒外」的限定。
难点与易错点
- 把「会动」当作生物的标准:汽车、机器人会动却非生物;大树不动却是生物。
- 混淆生长与堆积:钟乳石、雪球体积增大是物质堆积,生物的生长伴随新陈代谢。
- 漏掉病毒的特殊性:病毒无细胞结构,但仍属生物,答题时要注意「除病毒外」。
- 应激性描述不完整:要写清「受到什么刺激」和「作出什么反应」,只写「有反应」不得分。
- 蜗牛听觉实验中敲击玻璃板:产生的振动会被腹足感知,结论就无效了。
- 误认为蜗牛的眼能看清形状:它的眼只能感光、分辨明暗。
生活中的应用
- 雨后的拱宸桥石阶:蜗牛集中出现,因为潮湿环境有利于它保持体表湿润、便于爬行。
- 菜园里的蜗牛与蛞蝓:它们啃食嫩叶,菜农在畦边撒草木灰,利用蜗牛避开干燥碱性环境的应激性驱赶。
- 西湖边的含羞草:手一碰叶片就合拢,是植物典型的应激性;家中养的绿萝叶子总朝着窗口,说明生物能适应环境。
生活应用题 1 · 湘湖湿地的观察记录该怎么写
小科在湘湖边观察一只蜗牛:先用手指轻碰它的长触角,触角立刻缩回;再把菜叶放在它前方 处, 后蜗牛爬到菜叶上啃食。请指出这两个现象各说明了什么生命特征。
分步解:
- 第一个现象:刺激是「手指触碰触角」,反应是「触角缩回」,说明蜗牛有触觉,体现应激性。
- 第二个现象:刺激是「菜叶的气味」,反应是「爬向菜叶并取食」,说明蜗牛有嗅觉,同时体现生物需要营养这一特征。
- 归纳与作答:两个现象共同说明蜗牛能对外界刺激作出有利于自身生存的反应,分别体现应激性(触觉)和取食营养的需要(嗅觉)。记录时必须写全「刺激 + 反应」两半,只写「蜗牛缩回去了」不算合格记录。
生活应用题 2 · 亚运场馆的服务机器人为什么不是生物
有同学说:「导览机器人会说话、会自己找充电桩,还会躲开行人,它应该算生物。」请用生物特征逐条反驳。
分步解:
- 新陈代谢:机器人靠电池供电,不摄取食物、不排出代谢废物,没有新陈代谢。
- 生长发育:它出厂时多大就一直多大,零件磨损只会变旧,不会由小长大。
- 繁殖:它不能产生下一代机器人,新机器人是工厂生产的,没有遗传和变异。
- 关于「躲开行人」与作答:那是传感器加程序的结果,属于预先设定的控制,不是生命活动意义上的应激性。所以机器人不具备新陈代谢、生长发育和繁殖能力,不是生物——判断生物不能只看行为像不像,要看是否具备全部生命特征。
考点
- 选择题:从一组事物中挑出生物或非生物(珊瑚与珊瑚虫、钟乳石、病毒是高频陷阱)
- 填空题:写出生物的基本特征,或判断某现象体现了哪一条特征
- 实验题:蜗牛的结构与感觉功能,观察实验的设计与评价
- 简答题:解释机器人、汽车为什么不是生物
- 实验题:探究蜗牛某种感觉时的变量控制(不能敲玻璃板)
中考真题
下列现象中,能体现生物应激性的是( )
A. 钟乳石逐年变大 B. 铁钉在潮湿空气中生锈 C. 天冷时人会打哆嗦 D. 冰块受热熔化
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第一步 · 明确含义并逐项判断:应激性是生物受到外界刺激后作出有利于自身生存的反应。
- A 错:碳酸钙沉积堆积,属于非生物变化。
- B 错:铁与氧气、水发生化学变化,与生命无关。
- C 对:刺激是「气温降低」,反应是「肌肉不自主颤动产热」,有利于维持体温,是应激性。
- D 错:物态变化,属于物理现象。
答案:C。要点:判断应激性要能指出「刺激」与「有利反应」这两个要素。
小科用两只蜗牛做实验:甲蜗牛前方放菜叶,乙蜗牛前方放同样大小的湿纸片,其余条件相同。一段时间后甲爬向菜叶,乙原地不动。这个实验想探究什么?还有什么不足?
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第一步 · 找变量:甲、乙唯一不同的是前方物体是菜叶还是湿纸片,即气味不同,故探究的是蜗牛能否通过气味识别食物(有无嗅觉)。
第二步 · 指出不足:每组只用 1 只蜗牛,个体差异可能造成偶然结果;应每组用 10 只以上并统计比例,同时重复实验并交换左右位置,排除光照、坡度等干扰。
答案:探究蜗牛是否有嗅觉;不足在于样本数量太少、未重复实验。