课堂探究
核心解读
1.发生在我国的几个生物入侵实例
(1)紫茎泽兰的生物入侵:紫茎泽兰又名破坏草,是菊科泽兰属多年生杂草,原产美洲墨西哥至哥斯达黎加一带。株高1~2 m,寿命可达12~15年。叶片卵形、三角形或菱状卵形,果实黑褐色。紫茎泽兰被作为观赏植物先引种到欧洲,后又被引种到澳洲和亚洲,现已广泛分布于世界上热带、亚热带的30多个国家和地区。紫茎泽兰具有有性和无性两种繁殖能力,种子能随风飞扬,生命力极强,能够在多种环境中生存,在与引入地本土植物的生存斗争中占有很大的优势,本土的草本植物根本无法与之匹敌,使它能够迅速占领裸露地面和原有的草山草坡,所到之处成为一片“绿色沙漠”。
紫茎泽兰大约于20世纪40年代由中缅边境 ( http: / / www.21cnjy.com )传入我国云南省,现已在云南、贵州、四川、广西、西藏等省区广泛分布,在云南省分布最广,并且每年以大约60 km的速度向东和北传播。例如,紫茎泽兰已经将四川凉山州5.3×105 hm2的优良草场变成自己的王国,使当地畜禽养殖业受到重创。
紫茎泽兰能治病,特别在活血化瘀方面有其独到 ( http: / / www.21cnjy.com )之处,还是化工、建材等方面的原料。但是其大量生长使其负面效应超过正面效应:入侵农田,影响作物产量;入侵林地则排斥其他灌木,影响林苗生长,严重抑制树种的天然更新和森林恢复;排斥药用和蜜源植物的生长,使经济林减产;牲畜误食后会导致腹泻甚至死亡,用来垫圈会引起牛羊烂蹄;其花粉易引起动物哮喘;种子带刺的冠毛飞入人、畜的眼中,可能损伤角膜,严重时能引起失明。
对紫茎泽兰的控制还没有较好的办法,不但要通过物理、化学、生物等多种措施来控制其生长、传播,也应加强研究和技术应用,利用其有益的方面为人类作贡献。
(2)食人鱼事件:“食人鱼”也叫“食人鲳” ( http: / / www.21cnjy.com ),是脂鲤目脂鲤科锯鲑脂鲤属鱼类的俗称,原产南美洲亚马逊河流域。食人鱼有很多种,如银盘食人鱼、银灰食人鱼、红食人鱼和斑点食人鱼等。国内市场畅销的品种为红腹食人鱼,体长一般25 cm左右,身体侧扁,卵圆形,浅绿色鱼体,墨绿色鱼背,有着锐利的牙齿。食人鱼颈部短,头骨特别是腭骨十分坚硬,上下腭的咬合力大得惊人,可以咬穿牛皮,甚至硬邦邦的木板,能把钢制的鱼钩一口咬断。一旦被咬的猎物溢出血腥,它们就会疯狂无比,用锋利的牙齿疯狂撕咬切割,直到猎物剩下一堆骨头。在食人鱼活动最频繁的巴西马把格洛索州,每年约有1 200头牛在河中被食人鱼吃掉;也有食人鱼攻击人类的报道。食人鱼在当地被列为最危险的水族生物之一,被称为“水中狼族”。
食人鱼作为观赏鱼类,被引入到包括中国在内的许多国家和地区。我国广州、深圳、佛山、南宁、成都、重庆、武汉、沈阳、长春等多个城市的花鸟鱼宠物市场,曾经热卖食人鱼。食人鱼作为热带鱼类要求水温20~26 ℃,18 ℃以下将难以成活。其原产地亚马逊河流域的气候和我国南方许多地方的气候相似,由于我国各地的江河普遍缺少对食人鱼的自然制约因素,一旦它流入自然环境中,由于其对环境要求粗放,繁殖速度快,会对水生生物和环境造成不可估量的损失。为此,国家有关部门迅速作出反应,国家质监总局于2002年11月27日、农业部渔业局于2002年12月24日、国家渔政渔港监督局于2002年12月25日,分别发出通报:严厉打击食人鱼非法入境,严防食人鱼流入本地江河,要求各地主管部门对市场上销售及公园、水族馆等地养殖、展示的食人鱼进行全面检查,一经发现立即没收和销毁。
(3)米草的生物入侵:米草属隶属于禾本科,起源于北美大西洋沿岸及墨西哥海湾,在全球蔓延最严重的是美国互花米草和英国大米草(美国互花米草和欧洲米草的多倍体杂交后代)。大米草株高20~40 cm,互花米草南方高秆生态型株高120~300 cm,它们均具有发达的地下茎和根系,不但可以依靠根状茎进行无性繁殖,也可通过种子进行有性繁殖。米草耐盐耐淹、耐淤埋、耐风浪,非常适宜在沿海滩涂生长。由于米草种群密度大,生产力高,常在沿海滩涂形成大面积的单种优势群落。因此,人们原来用它保滩护岸,促淤造陆。但随着米草的蔓延,已严重威胁着世界各地的海滨环境。目前米草广泛分布于英国、美国、法国、德国、丹麦、中国、荷兰、新西兰、爱尔兰和澳大利亚等国家。
2.绿色植物究竟是怎样净化环境的?
(1)森林具有减尘、滞尘的作用。森林形体高大、枝叶茂盛,可使大粒灰尘因风速减小而降落到地面;植物叶片表面多绒毛,粗糙不平,有油脂或黏性物质,能吸附、滞留和黏着一部分粉尘。据计算,松树林每年每公顷可滤除粉尘36 t,橡树林56 t,山毛榉林63 t。
(2)植物的分泌物。我们知 ( http: / / www.21cnjy.com )道许多植物含有毒物质,这些有毒物质并非副产品,而是植物对抗昆虫、草食动物等的一种重要防御手段,在自然生态平衡中起着关键作用。例如,多肽抗生素是生物界广泛存在的一类生物活性物质,具有抗细菌或真菌的作用,有些还具有抗原虫、病毒或癌细胞的功能。又如,大蒜分泌的大蒜辣素也是一种植物抗生素,它对化脓性球菌、大肠杆菌、结核杆菌、炭疽杆菌、霉菌等均有抑杀作用,同时还可增强机体的抵抗力。
(3)吸收作用、固定作用。在长期的进化 ( http: / / www.21cnjy.com )过程中,一些植物对污染环境产生了适应性,能够吸收一种或几种污染物,特别是有毒金属,并将其转移、贮存到茎叶中,从而达到净化污染的效果。例如,十字花科天蓝遏蓝菜可以从土壤中积累高达4%的锌而没有明显的受伤害症状,芥菜可以积累高浓度的铅。通过植物的吸收和在根部的累积、沉淀,并将其移出农田,可以减少土壤污染物,减少污染物对环境和人类健康的威胁,甚至还可以提炼出某些重金属,如铜、铅等。
(4)挥发作用。植物可以将土壤中的 ( http: / / www.21cnjy.com )污染物吸收到体内后,再将其转化为气态物质,释放到大气中。在这方面研究得最多的是植物对汞和硒元素的吸收挥发。
(5)降解作用。植物可以用于石油化 ( http: / / www.21cnjy.com )工污染物、泄漏燃料、农药、炸药废物、氯代溶剂等有机污染物的治理。例如,裸麦可以促进脂肪烃的生物降解,水牛草可以分解萘。植物降解的原理有:吸收降解、释放降解酶和通过根系分泌物促进微生物的生长来加速污染物的分解等。
3.微生物为什么有净化作用?
微生物通过以下方式进行净化。
(1)降解作用。细菌、真菌和藻类都可以降解有机污染物。如好氧革兰氏阴性杆菌和球菌可以降解石油烃、有机磷农药、甲草胺、氯苯等;霉菌可以降解石油烃、敌百虫、扑草净等;藻类可以降解多种酚类化合物。例如,1989年,美国阿拉斯加州最早大规模应用微生物降解油轮搁浅后泄漏的3.8 t原油,在投入特殊的氮、磷营养盐后,促进了当地石油降解菌的生长和繁殖,加速了油污的分解。
(2)共代谢。微生物的共代谢是指微生物能够分 ( http: / / www.21cnjy.com )解有机物基质,但是却不能利用这种基质作为能源和组成元素的现象。这类微生物有假单胞菌属、不动杆菌属、诺卡式菌属、芽孢杆菌属等。
(3)去毒作用。微生物通过 ( http: / / www.21cnjy.com )转化、降解、矿化、聚合等反应,改变污染物的分子结构,从而降低或去除其毒性。如有机磷农药马拉硫磷可以在微生物的水解作用下,被分解为含有一酸或二酸的物质。
但是,微生物的作用是复杂 ( http: / / www.21cnjy.com )的,有些微生物在净化作用的同时,也有毒化作用。这类微生物可以使无毒物质转化为有毒物质,从而产生新的污染。如三氯乙烯能够在微生物作用下转化为氯乙烯,这是强致癌物质。因此,在利用微生物进行净化的同时,要密切监视系统中有机物分解的中间产物和最终产物及其毒性。
题例领悟
题型一 环境保护与人类的可持续发展的关系
【例题1】为了解决粮食生产和环境保护问题,实现农业可持续发展,当前科学、有效的途径是( )
①合理开发海洋,寻找新的粮食资源
②控制人口增长,协调人与自然和谐发展
③增加化肥和农药的使用,提高作物产量
④开荒辟地,围湖造田,扩大粮食种植面积
⑤利用现代生物技术,培育具有较高光合效率的作物品种
A.①②③ B.①②⑤ C.①③④ D.③④⑤
解析:既要解决粮食生产问题,又要保证环 ( http: / / www.21cnjy.com )境不受破坏,实现农业的可持续发展。合理开发海洋,从海洋中寻找新型的粮食资源;控制人口增长,以此来协调人与自然的和谐发展;充分利用现代生物技术,培育具有较高光合效率的作物新品种都是当前科学有效的途径。而通过增施化肥农药来提高产量,通过开辟荒地、围湖造田扩大粮食种植面积往往得不偿失,故正确选项为B。
答案:B
反思感悟
建立起人口、环境、科技和资源消费之间的协调与平衡走可持续发展之路,是人类的必然之路。
题型二 微生物与生物净化的关系
【例题2】关于用“活性污泥法”对污水净化的叙述,正确的是( )
A.活性污泥中的微生物可分解各种有机污染物
B.净化污水的活性污泥中含有多种厌氧型生物
C.利用活性污泥可以把污水中的有机物变成无机物
D.纤维素比人粪尿更容易被微生物分解
解析:活性污泥法是利用好氧微生物快速分解有机污染物成为无机物。纤维素必须依靠能分泌纤维素酶的微生物才能分解。
答案:C
反思感悟
生物净化有物理法、化学法和生物法,生物法是利用微生物把污水中的有机物分解成二氧化碳和水,以及含氮、磷的无机盐等。
随堂训练
1.环境污染已成为人类社会面临的重大问题,下列与环境污染无关的是( )
①温室效应 ②赤潮 ③光化学污染 ④潮汐 ⑤臭氧层空洞 ⑥水俣病 ⑦酸雨 ⑧大脖子病
A.①⑥ B.①⑤⑧ C.②③⑦ D.④⑧
解析:潮汐是因地球、月球的相对位置变化及吸引而产生的海水规律性的涨落现象,属正常自然现象;大脖子病则是由于缺乏碘元素,而不能正常合成甲状腺激素所致;水俣病是因为环境中汞这一重金属含量过高导致;赤潮是海洋被污染而导致缺氧,鱼虾等生物死亡;光化学烟雾是指氮氧化合物和碳氢化合物在大气环境中受强烈太阳光紫外线照射后,产生一种复杂的光化学反应,生成一种新的污染物——光化学烟雾。
答案:D
2.大气中的臭氧层可使人类和其他生物免受紫外线的危害,人为因素可能使臭氧层受到破坏。下列因素可破坏臭氧层的是( )
A.SO2的排放
B.制冷剂氟氯烃(商品名氟利昂)的泄漏
C.CO2的排放
D.燃料的不完全燃烧
解析:制冷剂氟氯烃等(商品名氟利昂)的泄漏是破坏臭氧层的主要原因。
答案:B
3.随着环境污染的不断加剧,可能引起海洋表层的浮游植物大量死亡,从而进一步加剧温室效应。这是因为植物死亡会( )
A.使大气中的二氧化碳增加
B.使大气中的臭氧增加
C.使海洋表层无机物增加
D.使海洋表层含氧量减少
解析:温室效应是因为大气中二氧化碳浓度 ( http: / / www.21cnjy.com )过高,导致太阳的辐射能量大量透射到地面,而地面反射出去的热能却被大气中的二氧化碳等气体吸收,最终引起地球温度上升的现象。海洋表层的浮游植物大量死亡,会使大气中二氧化碳增加,使海洋表层含氧量减少,但含氧量减少与温室效应无关。
答案:A
4.你认为减少酸雨产生的途径可采取的措施是( )
①少用煤作燃料 ②把工厂烟囱造高 ③燃料脱硫 ④在已酸化的土壤中加石灰 ⑤开发新能源
A.①②③
B.②③④⑤
C.①③⑤
D.①③④⑤
解析:酸雨的主要原因是二氧化硫的排 ( http: / / www.21cnjy.com )放过量造成的,二氧化硫的排放过量,主要是化石燃料的燃烧。所以要减少二氧化硫的排放,就应该减少煤和石油的用量,或者进行化石燃料的脱硫处理,最好的措施就是开发新能源,开发清洁能源。
答案:C