國一生物 第5章 生物體的協調作用

本篇對國一生物「生物體的協調作用」說明植物與動物，在對環境上表現「感應」的現象。其中植物以向性、膨壓的方式與環境產生互動，而動物則有神經系統、內分泌系統所產生特有的動物行為。

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5-1 植物對環境的感應

在第1章中提到生命現象分成「生長、生殖、感應、代謝」，植物體因為不會動，所以發展出特有對環境的感應方式。

植物較慢的感應-向性

因為環境差異所造成植物體的生長激素分布不均勻所產生的現象，稱為向性。

可以想像生長激素多的一邊生長速度較快，而較少的一邊速度較慢，就像飛毛腿牽著慢烏龜的手一起向前進時，飛毛腿跑得快但被慢烏龜的手拉著，他就只能朝著慢烏龜的方向轉彎繼續前進。

莖部隨著生長激素多而生長較快，根部恰好相反，生長激素過多會抑制根部生長。

• 向光性：生長激素被光破壞，使得照光一面生長速度慢，莖部向光生長。
• 背光性：生長激素被光破壞，使得照光一面生長速度較快，根部背光生長最後鑽進土裡。
• 向地性：根部生長激素因為地心引力，靠近地底一側濃度較高而生長緩慢，背離根部的一側生長快速，向地底生長。
• 背地性：莖部生長激素因為地心引力，靠近地底一側濃度較高而生長快速，靠近根部的一側生長快速，向上生長。
• 向溼性：莖部向有水的地方生長。
• 向觸性：莖部在碰觸到物體時會破壞生長激素，使得碰觸面生長激素少，對側面生長快速而彎曲。

植物較快的感應-膨壓

當細胞內有很多水分時，水會對外部的細胞壁產生向外推擠的力，稱為膨壓。

植物透過調節細胞內部的水，來短時間內改變細胞膨脹、收縮程度，再進一步產生快速的變化。

• 睡眠運動：睡蓮與含羞草、酢漿草會在傍晚時閉合葉片與花朵，白天時再度綻放和張葉。
• 觸發運動：含羞草會在被碰觸之後葉柄的基部會失去膨壓而造成細胞萎縮，無法支撐葉片張開，最後閉合。
• 捕蟲運動：捕蠅草、毛氈苔的變態葉(變化形態)有特殊功能，透過膨壓變化閉合葉片等方式困住小昆蟲。
• 保衛細胞：因為保衛細胞靠近氣孔側細胞壁厚而外側細胞壁薄，當水分很多時會撐開內側的細胞壁，此時氣孔張開；當水分少時，膨壓變小，細胞壁回歸原樣，氣孔關閉。

植物對季節的感應

有些植物同時會對不同季節的氣溫、濕度、光線有不同的反應。

• 開花：菊花本來在秋冬開化，可以利用調節光照時長來提早、延後開花。
• 葉片顏色：楓樹在秋天會將體內的葡萄糖與葉黃素轉換為花青素，而葉綠素逐漸減少，進而葉片從綠色轉為褐色。

5-2 神經系統

不同於植物，因為動物能夠「動」，在對環境的感應與反應上速度是必須要有所提升。所以演化出了神經系統用來立即性感受環境並且在動物體內傳遞訊息最後表現反應。

動物對外在的感應

動物透過受器偵測環境的刺激

• 視覺刺激：眼，偵測光線，眼睛長在兩側的視線範圍較廣，不具立體感；長在前方的視線範圍較窄，但具有立體感。
• 聽覺刺激：耳，偵測聲音，蝙蝠與鯨魚有超音波的回聲偵測障礙物。
• 嗅覺刺激：鼻，偵測氣味分子，有些昆蟲是以觸角偵測，動物則多有鼻子偵測。
• 機械刺激：機械刺激可分為冷、熱、痛、壓、觸覺，主要是皮膚受器偵測。
• 受器疲勞現象：受器不斷受到同樣刺激，就會逐漸疲勞而適應，如嗅覺疲勞、視覺疲勞等等。

對於外在訊息的傳遞

• 神經細胞(神經元)= 細胞本體 + 神經纖維
• 細胞本體負責訊息整合與代謝。
• 神經纖維負責接收訊息與傳遞。

神經系統

• 神經系統 = 中樞神經 + 周圍神經
• 中樞神經 = 腦 + 脊隨 ->負責處理訊息與決策
• 周圍神經(中樞周圍的神經) = 腦神經 + 脊神經 ->負責傳遞訊息

腦

腦 = 大腦 + 小腦 + 腦幹

• 大腦：意識中樞，左腦負責右半身，右腦負責左半身，表層有不同功能區掌控運動、感覺、語言等等
• 小腦：平衡中樞，協調全身肌肉
• 腦幹：生命中樞，調控呼吸、心搏、血壓、不經意眨眼與打噴嚏、腺體分泌。

脊隨

• 四肢軀幹與大腦間的中繼站
• 負責頸部以下即時訊息的處理

周圍神經

• 腦神經與腦部相連，12對，分布頭、頸、內臟
• 脊神經與脊隨相連，有31對，分布軀幹、四肢、內臟
• 分成感覺神經(接受受器的訊息)與運動神經(傳遞命令給動器)

對於外在的反應

對於外在的刺激，經過受器接受之後到中樞神經進行決策與整合，在經由周圍神經的運動神經傳輸到「動器」使動物體對環境做出反應，可以分成大腦意識反應與反射。

意識反應

• 可以反覆練習而熟練
• 由大腦控制
• 受器-感覺神經-大腦-脊隨-運動神經-動器

反射

• 非意識的反應
• 可以節省腦力或緊急狀況
• 避免身體受到嚴重傷害
• 無法透過訓練變熟練
• 四肢反射由脊隨控制
• 四肢反射：受器-感覺神經-脊隨-運動神經-動器
• 頭部反射：受器-感覺神經-腦幹-運動神經-動器

5-3 內分泌系統

生物體腺體可以分泌化學物質，可以分為外分泌與內分泌。

內分泌腺主要分泌激素並透過血液運送，而外分泌則透過特殊管道輸送。

激素

• 經由血液運送
• 調節與控制細胞活動
• 協助體內環境穩定
• 反應較緩慢但持久
• 作用範圍廣泛

人體內分泌腺體包括腦垂腺、甲狀腺、副甲狀腺、腎上腺、胰島與性腺構成內分泌系統。

腦垂腺

• 在大腦下方
• 分泌生長激素刺激生長
• 過多造成巨人症
• 過少造成侏儒症

甲狀腺

• 在喉部氣管兩側
• 分泌甲狀腺素促進細胞代謝與養分分解
• 過多造成甲狀腺亢進(體重減輕、緊張煩躁)
• 過少造成甲狀腺素低下(體重增加、行動遲緩)
• 幼兒時期不足造成呆小症(智能不足、發育遲緩)

副甲狀腺

• 包埋在甲狀腺背側內
• 分泌副甲狀腺素
• 調節血液中鈣與磷的濃度、影響骨骼與肌肉生長
• 過多則造成骨質疏鬆
• 過少則造成血鈣不足、肌肉抽筋、痙攣

腎上腺

• 在腎臟上方
• 分泌腎上腺素
• 遭受壓力大等緊急反應時呼吸心跳加快、血壓升高、腸胃蠕動變慢、血糖上升、肌肉有力
• 用來打架或逃跑

胰島

• 散佈在胰臟
• 分泌升糖素與胰島素
• 胰島素降低血糖(細胞利用或合成肝糖儲存)
• 升糖素提升血糖(分解肝臟中肝糖為葡萄糖)

性腺

• 在睪丸(男生)與卵巢(女生)
• 睪丸分泌雄性激素
• 卵巢分泌雌性激素
• 促使人體產生第二性徵與性成熟

5-4 動物行為

動物會根據外在環境所產生不同反應與變化，這些變化是可以被觀察到的行為稱為動物行為，可以分成本能與學習。

本能行為

本能行為是指不需要經過學習天生就會的行為。

• 蛙或蛇會冬眠
• 鳥類會隨季節遷移
• 鮭魚洄游
• 趨性

趨性

可以分為正趨光性與負趨光性。正趨光性是動物朝向光源刺激吸引的行為，而負趨光性則是遠離光源的行為。

• 大部分昆蟲是正趨光性
• 飛蛾撲火
• 蚯蚓、蟑螂、渦蟲是負趨光性

學習

通常是具有較高智慧、大腦較大的動物會有，需要經過後天一次次的練習才能慢慢熟練。

• 猩猩與烏鴉學習使用工具喝水
• 人類學習走路
• 大腦思考、判斷、記憶、整合的表現
• 學習能力與大腦發展程度有關

Take Home

這部分有許多這個章節的重點所集結成的問題，希望能做到每個問題在腦裡都有相對應的答案。如此一來才算真正了解這個章節的內容。