七年级生物下册教程——生物圈中的绿色植物

概述

绿色植物是生物圈中最重要的生产者，它们通过光合作用将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能，为整个生物圈提供了物质和能量的来源。七年级下册生物课程以"生物圈中的绿色植物"为主题，系统讲解被子植物的一生、光合作用与呼吸作用的原理及应用、以及绿色植物在生物圈中的重要作用。掌握这些知识，有助于我们理解自然界中物质循环和能量流动的基本规律。

知识点一：被子植物的一生

种子的结构

种子是植物生命周期的重要阶段。以菜豆种子和玉米种子为例：

菜豆种子（双子叶植物）的结构：

• 种皮：保护种子内部结构
• 胚：包括胚芽、胚轴、胚根、子叶（两片）
• 子叶：储存营养物质，供种子萌发时使用
• 无胚乳

玉米种子（单子叶植物）的结构：

• 种皮和果皮：愈合在一起，保护内部结构
• 胚：包括胚芽、胚轴、胚根、子叶（一片）
• 胚乳：储存营养物质
• 子叶：一片，不储存营养，起转运营养的作用

种子萌发的条件

种子萌发需要同时满足以下条件：

自身条件：

• 种子是完整的（有完整的胚）
• 种子是活的（胚有生命力）
• 种子已度过休眠期

外界条件：

• 适量的水分：水能软化种皮，使胚容易突破种皮；水能使储存在子叶或胚乳中的营养物质溶解，转运给胚
• 充足的空气：种子萌发需要进行呼吸作用，分解有机物释放能量
• 适宜的温度：温度过低或过高都不利于种子萌发

注意：种子萌发不需要光照。种子萌发过程中有机物总量减少（因为呼吸作用消耗有机物），但种类会变化。

植株的生长

种子萌发后，胚根发育成根，胚芽发育成茎和叶。

根尖的结构（从下到上）：

1. 根冠：保护分生区
2. 分生区：细胞小、细胞壁薄、细胞核大、细胞质浓，具有很强的分裂能力
3. 伸长区：细胞迅速伸长，是根伸长最快的部位
4. 成熟区：有大量根毛，是吸收水分和无机盐的主要部位

芽的发育：

• 芽中有分生组织，能分裂产生新细胞
• 枝条是由芽发育而来的
• 芽轴发育成茎，芽原基发育成侧芽，叶原基发育成幼叶

开花和结果

花是植物的生殖器官。一朵完整的花包括：

• 花柄和花托：连接和支持作用
• 花萼：由萼片组成，保护花的内部结构
• 花瓣：色彩鲜艳，吸引昆虫传粉
• 雄蕊：包括花丝和花药，花药中有花粉，花粉中有精子
• 雌蕊：包括柱头、花柱和子房，子房中有胚珠，胚珠中有卵细胞

传粉和受精：

• 传粉：花粉从花药中散放出来，落到雌蕊柱头上的过程
• 受精：花粉管中的精子与胚珠中的卵细胞结合形成受精卵的过程
• 双受精：被子植物特有的受精方式，一个精子与卵细胞结合形成受精卵，另一个精子与两个极核结合形成受精极核

果实和种子的形成：

• 子房壁→果皮
• 胚珠→种子
• 受精卵→胚
• 子房→果实

知识点二：绿色植物的光合作用

光合作用的概念

光合作用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（淀粉），并且释放出氧气的过程。

反应式：

二氧化碳 + 水 → (光能、叶绿体) → 有机物（储存能量）+ 氧气

光合作用的实验验证

经典实验：绿叶在光下制造有机物

实验步骤：

1. 暗处理：将天竺葵放在黑暗处一昼夜（目的：消耗叶片中原有的淀粉）
2. 遮光照射：用黑纸片将叶片的一部分上下两面遮盖，移到光下照射几小时
3. 脱色：摘下叶片，放入酒精中隔水加热，使叶片中的叶绿素溶解在酒精中（叶片变为黄白色）
4. 漂洗染色：用清水漂洗后，滴加碘液
5. 观察：见光部分变蓝，遮光部分不变蓝

实验结论：

• 光是光合作用的必要条件
• 淀粉是光合作用的产物
• 光合作用需要在叶绿体中进行

探究：二氧化碳是光合作用的原料

将叶片的一部分用氢氧化钠溶液吸收二氧化碳，另一部分用清水作对照。结果：有二氧化碳的部分产生了淀粉（变蓝），无二氧化碳的部分没有产生淀粉（不变蓝）。

探究：光合作用产生氧气

将水草放在光照下，收集水草产生的气体。用带火星的木条检验，木条复燃，证明产生的气体是氧气。

光合作用的实质

• 物质转变：无机物（二氧化碳和水）→有机物（淀粉等）
• 能量转变：光能→化学能（储存在有机物中）

光合作用原理的应用

• 合理密植：充分利用光照，提高光合作用效率
• 增加二氧化碳浓度：大棚种植中施用有机肥或直接补充二氧化碳
• 延长光照时间：人工补光

知识点三：绿色植物的呼吸作用

呼吸作用的概念

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，供生命活动利用，这个过程叫做呼吸作用。

反应式：

有机物（储存能量）+ 氧气 → 二氧化碳 + 水 + 能量

呼吸作用的实验验证

实验一：种子呼吸作用释放能量

将萌发的种子和煮熟的种子分别放入保温瓶中，插入温度计。结果：萌发的种子温度升高，煮熟的种子温度不变。说明种子呼吸作用释放了热量（能量）。

实验二：种子呼吸作用产生二氧化碳

将萌发的种子产生的气体通入澄清石灰水中，石灰水变浑浊。说明呼吸作用产生了二氧化碳。

实验三：种子呼吸作用消耗氧气

将燃烧的蜡烛放入装有萌发种子的瓶中，蜡烛熄灭。说明呼吸作用消耗了瓶中的氧气。

光合作用与呼吸作用的比较

呼吸作用原理的应用

• 保存粮食：降低温度、减少含水量，降低呼吸作用，减少有机物消耗
• 保存水果蔬菜：适当降低温度和氧气浓度，降低呼吸作用
• 农田松土：促进根的呼吸作用，有利于根对无机盐的吸收

知识点四：绿色植物在生物圈中的作用

绿色植物是生物圈中的生产者

绿色植物通过光合作用制造有机物，不仅满足自身生长发育的需要，还为生物圈中的其他生物提供了食物来源和能量来源。

绿色植物维持碳-氧平衡

• 光合作用吸收二氧化碳，释放氧气
• 呼吸作用吸收氧气，释放二氧化碳
• 在正常情况下，绿色植物光合作用消耗的二氧化碳多于呼吸作用释放的二氧化碳，从而维持了大气中二氧化碳和氧气的相对平衡

绿色植物促进水循环

• 蒸腾作用：水分以气体状态从植物体内散失到大气中的过程
• 蒸腾作用促进了根对水分的吸收和水分在植物体内的运输
• 蒸腾作用能降低叶片表面的温度
• 蒸腾作用能增加大气湿度，促进降雨，参与生物圈的水循环

蒸腾作用的意义：大树底下好乘凉，就是因为植物蒸腾作用散失水分时带走了热量，使周围温度降低。

绿色植物的其他作用

• 防风固沙：减少水土流失
• 涵养水源：森林被称为"绿色水库"
• 净化空气：吸附灰尘、吸收有害气体
• 降低噪音：树木能减弱噪声传播

练习题

题目一：种子结构辨析

题目：菜豆种子和玉米种子的主要区别是什么？

答案：①菜豆种子有两片子叶，玉米种子只有一片子叶；②菜豆种子无胚乳，营养物质储存在子叶中；③玉米种子有胚乳，营养物质储存在胚乳中；④玉米种子的种皮和果皮愈合在一起。

题目二：光合作用实验

题目：在"绿叶在光下制造有机物"的实验中，为什么要先将天竺葵放在黑暗处一昼夜？

答案：目的是让叶片中原有的淀粉运走耗尽（通过呼吸作用消耗掉）。这样实验中检测到的淀粉就只能是实验期间光合作用新产生的，从而排除原有淀粉对实验结果的干扰，保证实验结果的准确性。

题目三：光合作用与呼吸作用

题目：判断下列说法是否正确，并说明理由。 "光合作用只在白天进行，呼吸作用只在夜晚进行。"

答案：这个说法是错误的。光合作用确实需要光，所以主要在白天进行。但呼吸作用是所有活细胞时时刻刻都在进行的生命活动，白天和夜晚都在进行，并非只在夜晚进行。白天植物同时进行光合作用和呼吸作用。

题目四：蒸腾作用

题目：移栽植物时，为什么要剪去部分枝叶并选择在阴天或傍晚进行？

答案：剪去部分枝叶可以减少蒸腾作用散失的水分，降低植物体内水分的消耗，有利于移栽植物的成活。选择阴天或傍晚移栽，光照弱、温度低，蒸腾作用较弱，可以减少水分散失，提高移栽成活率。

题目五：综合分析

题目：某温室大棚中种植番茄，为了提高产量，请你提出三条合理建议，并说明生物学原理。

答案：

1. 适当增加光照时间或补充人工光照：延长光合作用时间，制造更多有机物。
2. 适当增加二氧化碳浓度（如施用有机肥或释放干冰）：二氧化碳是光合作用的原料，增加其浓度可提高光合作用效率。
3. 合理密植：保证每株植物都能获得充足光照，充分利用光能，提高单位面积产量。

总结

本册生物课程以绿色植物为核心，系统阐述了植物的生命活动及其在生物圈中的重要作用：

1. 被子植物的一生：从种子萌发到植株生长，再到开花结果，经历了完整的生命周期。种子萌发需要适量的水、充足的空气和适宜的温度。花的结构中，雄蕊产生花粉（含精子），雌蕊中有胚珠（含卵细胞），通过传粉和受精形成果实和种子。
2. 光合作用是绿色植物最重要的生命活动，它将无机物转化为有机物，将光能转化为化学能，为生物圈提供物质和能量基础。
3. 呼吸作用在所有活细胞中时刻进行，它分解有机物释放能量，为生命活动提供动力。光合作用和呼吸作用相互依存、相互对立。
4. 绿色植物在生物圈中扮演着生产者的角色，维持碳-氧平衡，促进水循环，具有不可替代的生态价值。

理解光合作用和呼吸作用的关系，是本册学习的重中之重。建议同学们通过对比记忆、实验分析和生活应用三个维度来巩固这些核心知识。