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1、第五章生态系统信息传递和稳定性第1页，共44页，编辑于2022年，星期三海豚的回声定位与声纳物理信息物理信息第2页，共44页，编辑于2022年，星期三蛇的热感受器与导弹（红外线感受器）物理信息物理信息第3页，共44页，编辑于2022年，星期三鸟迁徙行为中对方向的判断（太阳）物理信息物理信息第4页，共44页，编辑于2022年，星期三鸽子喙部发现感应磁场器官 识途靠地磁导航 物理信息物理信息第5页，共44页，编辑于2022年，星期三求偶行为鸣叫鸣叫 以嘹亮的鸣声以嘹亮的鸣声呼唤配偶的动物较多，呼唤配偶的动物较多，其中有些只是简单的其中有些只是简单的鸣叫，如蝉类。有些鸣叫，如蝉类。有些鸟类则伴有炫耀
2、歌喉鸟类则伴有炫耀歌喉或滔滔不绝地或滔滔不绝地“表白表白”。这种方式也容易。这种方式也容易暴露目标，往往酿成暴露目标，往往酿成爱情悲剧爱情悲剧。极乐鸟求偶炫耀 行为信息行为信息第6页，共44页，编辑于2022年，星期三求偶行为炫耀炫耀 这种行为多见于水鸟。如雄鸭这种行为多见于水鸟。如雄鸭子经常在雌鸭面前脉脉含情，不时用喙子经常在雌鸭面前脉脉含情，不时用喙梳理羽毛，并涂擦脂肪，使羽毛平伏光梳理羽毛，并涂擦脂肪，使羽毛平伏光洁，以炫耀自己的美丽姿态。有些鸟则洁，以炫耀自己的美丽姿态。有些鸟则只梳理色彩鲜明或者色彩别致的地方。只梳理色彩鲜明或者色彩别致的地方。最进步的是鸳鸯，它只象征性地用喙触最进步
3、的是鸳鸯，它只象征性地用喙触碰一下翅翼上一根特别大的橙色羽毛。碰一下翅翼上一根特别大的橙色羽毛。鹑鸡类雄性凭着花丽的外表、雄健的气鹑鸡类雄性凭着花丽的外表、雄健的气魄，常在雌性面前展翅、度步、开屏等，魄，常在雌性面前展翅、度步、开屏等，以炫耀自己的健美。有些鸣禽则以歌舞以炫耀自己的健美。有些鸣禽则以歌舞的方式进行炫耀，从而取得配偶。的方式进行炫耀，从而取得配偶。行为信息行为信息第7页，共44页，编辑于2022年，星期三引诱引诱雄蛾的触雄蛾的触角可以角可以“嗅嗅”到到十一公里外雌蛾十一公里外雌蛾发出气味（性外发出气味（性外激素）激素）化学信息化学信息第8页，共44页，编辑于2022年，星期三化学
4、信息化学信息第9页，共44页，编辑于2022年，星期三1 1生态系统中信息的种类生态系统中信息的种类类别类别内涵内涵传递形式传递形式实例实例物理物理信息信息化学化学信息信息行为行为信息信息生态系统中的光、声生态系统中的光、声、湿度、温度、磁力、湿度、温度、磁力等，通过物理过程传等，通过物理过程传递的信息递的信息生物在生命活动过程生物在生命活动过程中，自身产生的可以中，自身产生的可以传递信息的化学物质传递信息的化学物质对于同种或异种生物对于同种或异种生物能够通过其特殊行为能够通过其特殊行为特征传递的信息特征传递的信息物理物理过程过程信息素信息素动物的动物的异常表异常表现及行现及行为等为等萤火虫的
5、闪萤火虫的闪光；植物五光；植物五颜六色的花颜六色的花动物的性外动物的性外激素；狗利激素；狗利用其小便记路用其小便记路昆虫的舞蹈昆虫的舞蹈第10页，共44页，编辑于2022年，星期三2.2.生态系统信息传递模型生态系统信息传递模型双向双向第11页，共44页，编辑于2022年，星期三 3 3信息传递的作用及应用信息传递的作用及应用比较比较作用或应用作用或应用举例举例在生在生态系态系统中统中蝙蝠依靠蝙蝠依靠“回声定位回声定位”实现对周围环境实现对周围环境的识别、取食与飞行的识别、取食与飞行莴苣的种子必须接受某种波长的光信息莴苣的种子必须接受某种波长的光信息才能萌发生长才能萌发生长植物开花需光信息刺激
6、植物开花需光信息刺激昆虫分泌性外激素，引诱异性个体昆虫分泌性外激素，引诱异性个体草原上，草返青时，草原上，草返青时，“绿色绿色”为食草动为食草动物提供了可采食的信息物提供了可采食的信息森林中狼与兔相互依据对方气味捕食或森林中狼与兔相互依据对方气味捕食或被捕食被捕食在农在农业业生产生产中中利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高利用模拟动物信息吸引传粉动物，提高果树传粉效率和结实率果树传粉效率和结实率利用音响设备诱捕或驱赶有害动物利用音响设备诱捕或驱赶有害动物有利于有利于生命活动生命活动的正常进行的正常进行有利于有利于生物种群生物种群的繁衍的繁衍调节生物的调节生物的种间种间关系，维持生态关系，维持生态
7、系统的稳定系统的稳定提高农产品或提高农产品或者畜产品的产量者畜产品的产量对有害动物进对有害动物进行控制行控制第12页，共44页，编辑于2022年，星期三物理信息既可来自生物，也可来自无机环境。物理信息既可来自生物，也可来自无机环境。生态系统三种功能的关系生态系统三种功能的关系项目项目区别区别联系联系来源来源途径途径特点特点范围范围能量能量流动流动太阳能太阳能食物食物链链或食或食物物网网单向流单向流动、逐级动、逐级递减递减食物链各食物链各营养级生营养级生物之间物之间共同把生态共同把生态系统各组分系统各组分联系成一个联系成一个统一整体，并统一整体，并调节生态系调节生态系统的稳定性统的稳定性物质物质
8、循环循环生态系生态系统统反复出反复出现，循环现，循环流动流动群落与无群落与无机环境机环境之间之间信息信息传递传递生物或生物或无机环无机环境境多种多种发生生发生生理或行理或行为的变为的变化化(单向单向或双向或双向)生物与生生物与生物之间或物之间或生物与环生物与环境之间境之间第13页，共44页，编辑于2022年，星期三（1 1）哺乳动物的体温；）哺乳动物的体温；（2 2）鸟类鸣叫；）鸟类鸣叫；（3 3）孔雀开屏；）孔雀开屏；（4 4）萤火虫发光；）萤火虫发光；（5 5）植物分泌的化学物质；）植物分泌的化学物质；（6 6）电磁波；）电磁波；（7 7）昆虫发出的声音；）昆虫发出的声音；（8 8）昆虫的
9、外信息素；）昆虫的外信息素；（9 9）紫外线；）紫外线；（1010）蜜蜂跳舞；）蜜蜂跳舞；练习1、请将下列信息进行分类、请将下列信息进行分类第14页，共44页，编辑于2022年，星期三（1 1）哺乳动物的体温；）哺乳动物的体温；（2 2）鸟类鸣叫；）鸟类鸣叫；（3 3）孔雀开屏；）孔雀开屏；（4 4）萤火虫发光；）萤火虫发光；（5 5）植物分泌的化）植物分泌的化 学物质；学物质；（6 6）电磁波；）电磁波；（7 7）昆虫发出的声音；）昆虫发出的声音；（8 8）昆虫的外信息素；）昆虫的外信息素；（9 9）紫外线；）紫外线；（1010）蜜蜂跳舞；）蜜蜂跳舞；属于物理信息的有（属于物理信息的有（）第
10、15页，共44页，编辑于2022年，星期三属于化学信息的有（属于化学信息的有（）（1 1）哺乳动物的体温；）哺乳动物的体温；（2 2）鸟类鸣叫；）鸟类鸣叫；（3 3）孔雀开屏；）孔雀开屏；（4 4）萤火虫发光；）萤火虫发光；（5 5）植物分泌的化）植物分泌的化 学物质；学物质；（6 6）电磁波；）电磁波；（7 7）昆虫发出的声音；）昆虫发出的声音；（8 8）昆虫的性外息素；）昆虫的性外息素；（9 9）紫外线；）紫外线；（1010）蜜蜂跳舞；）蜜蜂跳舞；第16页，共44页，编辑于2022年，星期三属于行为信息的有（属于行为信息的有（）（1 1）哺乳动物的体温；）哺乳动物的体温；（2 2）鸟类鸣叫
11、；）鸟类鸣叫；（3 3）孔雀开屏；）孔雀开屏；（4 4）萤火虫发光；）萤火虫发光；（5 5）植物分泌的化）植物分泌的化 学物质；学物质；（6 6）电磁波；）电磁波；（7 7）昆虫发出的声音；）昆虫发出的声音；（8 8）昆虫的性外息素；）昆虫的性外息素；（9 9）紫外线；）紫外线；（1010）蜜蜂跳舞；）蜜蜂跳舞；第17页，共44页，编辑于2022年，星期三 2 2、森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔、森林中，狼能够依据兔留下的气味去猎捕兔子，兔子也同样能够依据狼的气味或行为特征躲避子，兔子也同样能够依据狼的气味或行为特征躲避猎捕。该信息在生态系统中的作用时（猎捕。该信息在生态系统中的作用时
12、（）A A、可以保证生命活动正常进行、可以保证生命活动正常进行B B、可以维持生物种群的繁衍、可以维持生物种群的繁衍 C C、能够促进生态系统的物质循环、能够促进生态系统的物质循环 D D、能够调节生物的种间关系、能够调节生物的种间关系第18页，共44页，编辑于2022年，星期三 3 3、有人做了如下实验：将一只椿象杀死，、有人做了如下实验：将一只椿象杀死，尽管做得干净无声，也引起了其它椿象的逃尽管做得干净无声，也引起了其它椿象的逃跑。此现象是因为在椿象之间传递了（跑。此现象是因为在椿象之间传递了（）A A、物理信息物理信息B B、化学信息化学信息 C C、行为信息行为信息 D D、语言信息、
13、语言信息第19页，共44页，编辑于2022年，星期三 4 4、一只昆虫撞上了蜘蛛网，引起了蜘蛛网的、一只昆虫撞上了蜘蛛网，引起了蜘蛛网的振动，对此的描述正确的是（振动，对此的描述正确的是（）A A、蜘蛛网的振动频率，对于这只昆、蜘蛛网的振动频率，对于这只昆 虫来虫来说就是信息说就是信息B B、蜘蛛网的振动，向蜘蛛传达了昆虫、蜘蛛网的振动，向蜘蛛传达了昆虫的行为信息的行为信息 C C、上述种类的信息，只能来源于生物、上述种类的信息，只能来源于生物 D D、蜘蛛网的振动频率，是一种物理信息、蜘蛛网的振动频率，是一种物理信息第20页，共44页，编辑于2022年，星期三 5 5、下列关于信息的叙述中，
14、正确的是（、下列关于信息的叙述中，正确的是（）A A、信息是指标记在通讯系统或计算机上面的、信息是指标记在通讯系统或计算机上面的信号，在生态系统中没有信息信号，在生态系统中没有信息B B、信息是可以传播的消息、情报、指令、数据与、信息是可以传播的消息、情报、指令、数据与信号，在生态系统中也偶尔存在信号，在生态系统中也偶尔存在 C C、信息广泛存在于生态系统中，且时常发挥着、信息广泛存在于生态系统中，且时常发挥着奇妙的作用奇妙的作用 D D、生态系统中的信息就是指蜜蜂的、生态系统中的信息就是指蜜蜂的“舞蹈舞蹈”第21页，共44页，编辑于2022年，星期三1 含义含义 生态系统所具有的生态系统所具
15、有的保持或恢复保持或恢复自自身身结构结构和和功能功能相对相对稳定的能力。稳定的能力。第22页，共44页，编辑于2022年，星期三特别提醒稳定性与群落演替的关系稳定性与群落演替的关系群落演替发展到成熟阶段：能量的输入与群落演替发展到成熟阶段：能量的输入与输出平衡：生产者的同化量与各种生物的输出平衡：生产者的同化量与各种生物的呼吸量（即消费者、生产者、分解者的呼呼吸量（即消费者、生产者、分解者的呼吸量）相等。吸量）相等。第23页，共44页，编辑于2022年，星期三2 2稳定性表现稳定性表现(1)(1)结构相对稳定：生态系统中动植物种类及数量一般不会有太结构相对稳定：生态系统中动植物种类及数量一般不
16、会有太大的变化，一般相关种群数量呈现周期性变化，可用如图曲线大的变化，一般相关种群数量呈现周期性变化，可用如图曲线表示：表示：(2)(2)功能相对稳定：生物群落的功能相对稳定：生物群落的能量输入与输出相对平衡，能量输入与输出相对平衡，物质的输入与输出保持相对平衡物质的输入与输出保持相对平衡。第24页，共44页，编辑于2022年，星期三3 3稳定性机制稳定性机制生态系统具有一定的生态系统具有一定的自我调节能力自我调节能力 生态系统自身的生态系统自身的净化作用净化作用和和完善的营养结构完善的营养结构。(1)(1)净化作用：包括净化作用：包括物理沉降、化学分解、微生物的分解物理沉降、化学分解、微生物
17、的分解三个方面，是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。三个方面，是河流生态系统抵抗环境污染的有效途径。(2)(2)完善的营养结构：使生态系统具有反馈调节机制，完善的营养结构：使生态系统具有反馈调节机制，进而抵抗外界干扰，维持自身稳定。进而抵抗外界干扰，维持自身稳定。第25页，共44页，编辑于2022年，星期三 4 反馈调节的方式：正反馈和负反馈反馈调节的方式：正反馈和负反馈。负反馈负反馈调节调节在生态系统中普遍存在，两者比较如下：在生态系统中普遍存在，两者比较如下：第26页，共44页，编辑于2022年，星期三比比较较负反馈调节负反馈调节正反馈调节正反馈调节作作用用是生态系统自我调节能是生态系统
18、自我调节能力的基础，力的基础，能使最初发能使最初发生的那种变化向相反的生的那种变化向相反的方向发展，方向发展，使生态系统使生态系统达到并保持相对稳定达到并保持相对稳定加速生态系统最初所发加速生态系统最初所发生的变化，使生态系统生的变化，使生态系统向着更好或更坏的方向向着更好或更坏的方向发展，即人们常说的发展，即人们常说的良良性循环或恶性循环性循环或恶性循环实实例例森林中的食虫鸟和害虫森林中的食虫鸟和害虫的数量变化的数量变化第27页，共44页，编辑于2022年，星期三4.抵抗力稳定性与恢复力稳定性的关系抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性概念概念生态系统生态系统抵抗抵抗外界干外界干扰
19、并使自身的结构和扰并使自身的结构和功能功能保持原状保持原状的能力的能力生态系统在遭到外界生态系统在遭到外界因素的因素的破坏后恢复破坏后恢复到到原状的能力原状的能力影响影响因素因素生态系统的成分越复生态系统的成分越复杂，抵抗力稳定性越杂，抵抗力稳定性越强强生态系统的成分越简生态系统的成分越简单，则越容易恢复单，则越容易恢复联系联系相反关系：相反关系：一般来说，一般来说，抵抗力稳定性强的生抵抗力稳定性强的生态系统，恢复力稳定性差，反之亦然态系统，恢复力稳定性差，反之亦然二者是同时存在于同一系统中的两种截然不二者是同时存在于同一系统中的两种截然不同的作用力，它们相互作用共同维持生态系统同的作用力，它
20、们相互作用共同维持生态系统的稳定的稳定第28页，共44页，编辑于2022年，星期三营养结构的复杂程度营养结构的复杂程度抵抗力稳定性抵抗力稳定性恢复力稳定性恢复力稳定性第29页，共44页，编辑于2022年，星期三生态系统稳定性指的是生态系统的一种生态系统稳定性指的是生态系统的一种能力或特性能力或特性，而不是一，而不是一种状态。种状态。任何生态系统的自我调节能力都是有任何生态系统的自我调节能力都是有一定限度一定限度的。的。生物多样性生物多样性是生态系统稳定性的是生态系统稳定性的基础基础：抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小呈负相关也并不是绝抵抗力稳定性和恢复力稳定性的大小呈负相关也并不是绝对的，一些条
21、件比较恶劣的生态系统二者都比较低，如极对的，一些条件比较恶劣的生态系统二者都比较低，如极地苔原生态系统。地苔原生态系统。第30页，共44页，编辑于2022年，星期三实验：设计并制作生态缸，观察其稳定性实验：设计并制作生态缸，观察其稳定性1 1实验原理实验原理(1)(1)生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生生态系统的稳定性与它的物种组成、营养结构和非生物因素都有着密切的关系物因素都有着密切的关系(2)(2)将少量植物，以这些植物为食的动物和其他非生物将少量植物，以这些植物为食的动物和其他非生物物质放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟物质放入一个密封的广口瓶中，便形成一个人工模拟的
22、微型生态系统的微型生态系统小生态瓶。小生态瓶。(3)(3)观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，观察小生态瓶中生物的生存状况和存活时间的长短，了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。了解生态系统的稳定性及影响稳定性的因素。第31页，共44页，编辑于2022年，星期三2实验流程第32页，共44页，编辑于2022年，星期三3 3基本操作要求基本操作要求(1)(1)小生态缸的设计要求及分析小生态缸的设计要求及分析设计要求设计要求相关分析相关分析生态缸必须是封闭的生态缸必须是封闭的生态缸中投放的几种生物必须具有很生态缸中投放的几种生物必须具有很强的生活力，成分齐全强的生活力，成分齐全(具有生产
23、者、具有生产者、消费者和分解者消费者和分解者)生态缸的材料必须透明生态缸的材料必须透明生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占生态缸宜小不宜大，缸中的水量应占其容积的其容积的4/5,4/5,要留出一定的空间要留出一定的空间生态缸的采光用较强的散射光生态缸的采光用较强的散射光选择生命力强的生物，动物不宜太多，选择生命力强的生物，动物不宜太多，个体不宜太大个体不宜太大防止外界生物或非生物因素的干扰防止外界生物或非生物因素的干扰生态缸中能够进行物质循环和能量流生态缸中能够进行物质循环和能量流动，且在一定时期内保持稳定动，且在一定时期内保持稳定为光合作用提供光能；便于观察为光合作用提供光能；便于观察便于操作；
24、缸内储备一定量的空气便于操作；缸内储备一定量的空气防止水温过高导致水生植物死亡防止水温过高导致水生植物死亡减少对减少对O O2 2的消耗，防止生产量消耗量的消耗，防止生产量消耗量第33页，共44页，编辑于2022年，星期三(2)(2)生态缸稳定性观察与分析生态缸稳定性观察与分析观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质观察稳定性，可通过观察动植物的生活情况、水质变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。变化、基质变化等判断生态系统的稳定性。由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，由于生态缸中的生态系统极为简单，自我调节能力极差，所以抵抗力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。所以抵抗
25、力稳定性极低，生态系统的稳定性极易被破坏。因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。保持因此，生态缸内的生物只能保持一定时间的活性。保持时间的长短，是判断实验优劣的标准。时间的长短，是判断实验优劣的标准。如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成如果生态缸是一个开放的生态系统，则生态系统的成分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，分复杂，自我调节、自我修复和自我延续的能力强，在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳在没有巨大外界环境干扰的情况下会长期保持相对稳定。定。第34页，共44页，编辑于2022年，星期三1 1为观察不同水质对生态系统稳定性的影响，设计并制作了小生态为观
26、察不同水质对生态系统稳定性的影响，设计并制作了小生态瓶。其与自然生态系统相比的特殊性表现在瓶。其与自然生态系统相比的特殊性表现在()A A因封闭而不开放因封闭而不开放 B B不输入太阳能不输入太阳能C C缺少分解者缺少分解者 D D不进行物质循环不进行物质循环A第35页，共44页，编辑于2022年，星期三2 2如下图表示物种如下图表示物种A A与物种与物种B B的关系，则的关系，则物种物种A A与物种与物种B B之间信息传递的方向之间信息传递的方向()CA A信息只能由信息只能由A A传递给传递给B BB B信息只能由信息只能由B B传递给传递给A AC CA A与与B B之间可以相互传递信息
27、之间可以相互传递信息D DA A与与B B之间不能相互传递信息之间不能相互传递信息第36页，共44页，编辑于2022年，星期三3 3下列有关生态系统功能的描述，错误的是下列有关生态系统功能的描述，错误的是()A A物质循环的关键环节是分解者的分解作用物质循环的关键环节是分解者的分解作用B B物质流是循环的，能量流是单向的，信息流往往物质流是循环的，能量流是单向的，信息流往往是双向的是双向的C C一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越多，一个生态系统的营养级越多，消耗的能量就越多，人类可利用的能量就越少人类可利用的能量就越少D D信息传递有利于沟通生物群落与非生物环境之间、信息传递有利于沟通生
28、物群落与非生物环境之间、生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的生物与生物之间的关系，具有调节生态系统稳定性的作用作用C第37页，共44页，编辑于2022年，星期三4 4(2010(2010届佛山质检届佛山质检)下列有关生物学原理在生产中应用的叙述，下列有关生物学原理在生产中应用的叙述，正确的是正确的是()A A农业生态系统中人们不断施肥、灌溉、播种等，目的是提高其农业生态系统中人们不断施肥、灌溉、播种等，目的是提高其抵抗力稳定性抵抗力稳定性B B烟草释放挥发性物质驱除夜间活动的雌蛾，它们的关系是竞烟草释放挥发性物质驱除夜间活动的雌蛾，它们的关系是竞争争C C控制鼠害的有效措施是降低环境
29、容纳量控制鼠害的有效措施是降低环境容纳量D D抗虫棉由于导入的是生物毒素基因，所以棉铃虫不会产生针对抗抗虫棉由于导入的是生物毒素基因，所以棉铃虫不会产生针对抗虫棉的抗性虫棉的抗性C第38页，共44页，编辑于2022年，星期三5 5近几十年来，人类以前所未有的速度近几十年来，人类以前所未有的速度破坏着全球生态环境，生态系统的稳定性破坏着全球生态环境，生态系统的稳定性受到干扰。下图是生态系统功能大小变化受到干扰。下图是生态系统功能大小变化曲线。两条虚线之间的部分表示生态系统曲线。两条虚线之间的部分表示生态系统功能的正常范围，当受到外界干扰时就偏功能的正常范围，当受到外界干扰时就偏离正常范围，偏离值
30、为离正常范围，偏离值为T T，生态系统遭到，生态系统遭到破坏后恢复到正常范围所需的时间为破坏后恢复到正常范围所需的时间为S S。请据图回答：请据图回答：第39页，共44页，编辑于2022年，星期三(1)(1)生态系统的功能包括生态系统的功能包括_、_和和_。(2)T(2)T值大小可作为生态系统值大小可作为生态系统_稳定性的定量指标，稳定性的定量指标，T T值越值越大，该定量指标越大，该定量指标越_。(3)S(3)S值大小可以作为生态系统值大小可以作为生态系统_稳定性的定量指标。稳定性的定量指标。(4)(4)森林生态系统的森林生态系统的S S值与草原生态系统的值与草原生态系统的S S值相比，较大的是值相比，较大的是_。答案：答案：(1)(1)物质循环能量流动信息传递物质循环能量流动信息传递(2)(2)抵抗力小抵抗力小(3)(3)恢复力恢复力(4)(4)森林生态系统森林生态系统第40页，共44页，编辑于2022年，星期三第41页，共44页，编辑于2022年，星期三第42页，共44页，编辑于2022年，星期三第43页，共44页，编辑于2022年，星期三自我纠查：物理信息物理过程化学信息行为信息种间稳定结构和功能自我调节负反馈抵抗外界干扰营养结构恢复到原状负相关干扰物质、能量投入结构与功能的协调第44页，共44页，编辑于2022年，星期三