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第五章 人与环境
第二节 创造人与自然的和谐
一、学习目标:
1、了解目前我国人口现状与前景
2、理解人口增长对环境造成的影响
3、协调人口与环境的关系
4、了解全球性生态环境问题
5、保护生物的多样性
6、理解可持续发展是人类的必然选择
二、知识结构:
一、关注全球性生态环境问题
全球性生态环境问题主要包括:
1. 2. 3. 4.
5. 6. 7.生物多样性 等
二、保护生物多样性
保护生物多样性:生物圈内所有的 、 和 ,他们所拥有的全部基因以及各种各样的生态系统,共同构成了生物多样性。
生物多样性包含了遗传的多样性,物种的多样性和生态系统的多样性。我们说的保护生物的多样性就是指基因、物种和生态系统三个层次上的保护。
主题 每层次相关的内容
基因 基因携带着遗传信息,基因控制性状,基因突变和染色体变异等是遗传多样性之源
物种 种群是进化的单位,突变、基因重组和自然选择使种群的基因库在代代相传过程中保持和发展,物种多样性是生物进化的结果
生态系统 生态系统的结构、 成分的多样性, 由物种的多样性组成。 保护生态系统是对生物多样性最有效的保护
(一)生物多样性的价值
1. 价值:目前尚不知道
2. 价值:对生态系统其调节功能
3. 价值(潮间带的鱼类、贝类、甲壳类等可供食用、药用和用做工业原料等)。
(二)保护生物多样性的措施
(1) (自然保护区)
就地保护是以建立国家或地方自然保护区的方式,对有价值的生态环境(如江河源头、滨海、滩涂、湿地、荒漠等自然生态系统的保护)、特殊自然景观(如森林、灌丛、草原、稀树草原、草甸等)、野生生物物种等,在具体地段划定范围保护起来,禁伐、禁牧、禁猎。根据所处的地理位置和保护程度需要,有全封闭式保护,不准人入内;有半封闭式保护,有的地方外人可进入,有的地方外人不准进入。
(2) 保护
迁地保护就是通过人工的办法,将要保护的野生物种的部分种群迁移到适当的地方,以人工管理和繁殖,使其种群不仅可以繁衍延续,而且不断扩大。(其主要方法是建立动物园、植物园与树木园或基因库。目前,饲养在世界各地动物园和其他圈养设施中的脊椎动物已超过3 000种,个体数量达5.4×105头。全世界1 500余个植物园和树木园均承担着保护植物种质资源的任务。)
(3)离体保护
离体保护是指利用现代技术,尤其是低温技术,将生物体的一部分进行长期储存,以保存物种的种质资源。
三、可持续发展——人类的必然选择
可持续发展:“在不牺牲 情况下,满足我们这代人的需要”,它追求的是 、 、社会的持久而协调的发展。
⊙基本知识
一、环境污染的生物效应
1.生态环境与人类社会的关系:良好的生态环境促进社会的健康发展;恶化的环境影响人类的生产和生活。
2.正常情况下生态系统的自动调节能力使之达到动态平衡:通过生态系统四种成分相互作用,达到生态系统结构、功能、物质和能量的输入和输出的相对稳定。
⑴生态系统的自动调节能力有一定的限度。
⑵生态失调的原因——外来干扰因素达到一定程度时造成的。
⑶生态失调的实例——DDT污染的生物效应
污染物排放到江河湖海使鱼
3.引起环境污染生物效应的原因 类受害,甚至灭绝
致癌物污染使发病率升高等
4.关注环境污染生物效应的重要性
二、保护生物多样性
1.生物多样性的定义——各种生命形式的资源
遗传(基因)的多样性
2.生物多样性的主要内容 物种的多样性
生态系统的多样性
直接价值——为人类提供多种物质
3.生物多样性的价值
间接价值——调节生态系统平衡等
人类对资源的过度开发
人类对资源不合理的利用
4.生物多样性被破坏的原因 环境污染
外来物种入侵
人口增长过快侵占过多空间等
5.保护生物多样性的主要措施:就地保护、迁地保护、加强法制
三、典型例题
例1 (2004年高考上海·22)某海滩黄泥螺种群现存量约3000吨,正常状况下,每年该种群最多可增加300吨,为充分利用黄泥螺资源,又不影响可持续发展,理论上每年最多摊捞黄泥螺的量为( )
A.3000吨 B.1650吨
C.1500吨 D.不超过300吨
析与解 种群数量变化有一定的规律,受到自然界中各种环境条件的限制,在有限的环境中,随着种群密度的上升,种内斗争加剧,如果达到K值,就会停止增长。在本题中得知每年该种群最多可增加300吨,占原有数量的10%,说明该种群还在增长,没有达到K值。既要充分利用黄泥螺资源,又不影响可持续发展,理论上每年最多摊捞黄泥螺应该小于其增长量。
答案:D
例2 (2005年广东高考·25)将一处原始森林开辟成为一个国家森林公园,为了继续维持森林的生态平衡,应当采用的措施是( )
A.在森林里放入一些珍奇的野生动物,增加食物网的复杂性
B.在森林中引种一些珍奇的野生植物,提高生产者的能量蓄积能力
C.定期清理森林中的枯枝落叶,以利于种子萌发和幼苗生长
D.对森林做简单的隔离,避免人类过多的干扰
析与解 注意题干中要求是“继续维持森林的生态平衡”,目前能够破坏生态平衡的主要因素是人类过度的活动,干扰了生态平衡。尤其是不能让外来物种入侵。审读四个选项,可以发现,A和B项都有引进新物种,都是不可取的方法。C项是不必要的方法,原始森林中分解者分解能力都比较强。只有对森林做简单的隔离,避免人类过多的干扰是应当采用的措施,体现出可持续发展的战略思想。
答案:D
例3 (2003年江苏卷)火灾常给森林带来较大危害,但是某些国家有时对寒带地区森林中的残枝落叶等进行有限度的人工火烧,以对森林进行资源管理,这种人工火烧的主要目的是
A.消灭森林病虫害 B.刺激树木种子萌发
C.加速生态系统的分解过程 D.提高森林的蓄水能力
解析 这是因为寒带地区分解者较少,分解森林中的残枝落叶等有机物的数量非常有限,同时,残枝落叶等有机物所积累给害虫提供了藏身之处,进行有限度的人工火烧不仅加速生态系统的分解过程而且可以减少虫害的发生,对森林有很好的保护作用。
答案 C
例4 据政府间气候变化专家研究得知:① 在过去的100年中, 全球气温上升了0.56℃;② 未来100年中全球气温可能会上升1.4℃-5.8℃。导致全球气温持续升高的主要原因是人类对于自然资源的不合理开发和利用(如矿石燃料的大量消耗;植被、森林、湿地的人为破坏;农业生产的不合理耕种方式),从而导致了大气中温室气体(如二氧化碳、甲烷等)的增加。根据上述内容回答下列问题:
⑴ 降低大气中二氧化碳的含量,植树造林是比较好的措施,因为植物在光合作用时可大量地吸收二氧化碳,释放出氧气,这些二氧化碳在细胞内的哪个部位被合成了有机物? ( )
A 线粒体 B 叶绿体 C 中心体 D 高尔基体
⑵ 全球变暖为蚊子、苍蝇和病原微生物等提供了最佳的滋生繁衍条件,从而可以导致某些疾病的大流行。下列哪种疾病不会因此而流行?( )
A 疟疾 B 登革热 C 心脏病 D流行性脑炎
⑶ 为减少因汽车燃料燃烧时所产生的二氧化碳气体排放,可大力开发下列哪种燃料汽车 ( )
A 氢氧燃料电池汽车 B 太阳能汽车 C 甲醇汽车 D 天然气汽车
解析:这是一道生物、化学和物理之间的跨学科综合试题,试题设问比较简单,第⑴问考查了高中生物学中植物的光合作用;第⑵问则考查了初中生物学中的传染病知识,因为“心脏病”是指心脏器官的功能性病变,其原因不是由细菌和病毒引起的,所以“心脏病”不是传染病,不具备传染性;第⑶问考查了物理学中“能源”和化学中燃料燃烧的化学反应,甲醇的化学式为CH3OH,是含碳燃料, 在燃烧的过程中产生温室气体二氧化碳,天然气的主要成分为甲烷、一氧化碳等含炭燃料,因此燃烧后的主要产物也是二氧化碳;而氢燃料和太阳能则为绿色能源。所以上述三道试题的答案分别为B;C;AB。
例5 机动车尾气(含有烃类、NO、CO2、CO、SO2等物质)是城市大气污染的主要污染源之一,对汽车尾气的治理方法之一是在汽车的排气管上安装“催化转换器”(用Pt、Pd合金作催化剂),使NO和CO反应生成可参与生态环境循环的气体,并促使烃类燃烧及SO2的转化。请据此回答下列问题:
⑴ 机动车尾气可导致的环境污染有( )
1 温室效应 ② 臭氧层损耗 ③ 酸雨 ④ 光化学烟雾 ⑤ 白色污染
A ①② B ①②③ C ①②③④ D ①②③④⑤
⑵ 写出NO和CO反应的化学方程式 ____________________________________。
⑶ “催化转换器”在一定程度上提高了空气的酸度,其原因是 _____________________________。
解析:CO2是主要的温室效应气体;烃类、NO等是破坏臭氧层的主要气体; 所有的酸性气体都可以导致酸雨的形成;大量的烃类、NO和CO在环境条件适宜;阳光照射下可以产生以臭氧为主的光化学烟雾;而“白色污染”是指不可降解塑料的污染,所以第⑴小题的答案为D。NO和CO在催化剂的作用下发生氧化还原反应,生成可参加生态循环的气体,所 以第⑵问的答案为:2NO+2CO =2CO2+N2。
酸雨的形成与大气中含有的酸性气体有关,机动车尾气中已经含有了CO2和SO2等酸性气体,而“催化转换器”的存在又使CO转化为酸性气体CO2,使SO2转化为酸性更强的S03,所以说“催化转换器”在一定程度上提高了空气的酸度。 因此第⑶小题的答案是“产生了较多的CO2以及SO2转化为酸性更强的SO3”。
例6.造成野生动、植物濒危和灭绝的主要原因是
A.自然选择
B.物种退化
C.人类对野生动植物资源的开发和利用
D.人类对野生动、植物的过度狩猎或采伐,对栖息地环境的污染和改变
【解析】 森林生态系统和草原生态系统是许多野生动植物赖以生存和发展的主要栖息地。每一种生物的生存都需要一定的生存空间和食物。当人为因素改变了生物生存环境,如森林被毁、草原缩小、环境污染等,许多生物就很难生存下来,从而造成了许多野生动、植物的灭绝,更何况是对野生动、植物的过度狩猎或采伐了。我们强调对野生动植物资源要加强保护,并不意味着禁止开发和利用,而是反对无计划地开发和利用。例如,保护森林资源并不是完全禁止采伐树木,相反地,有计划地进行合理的砍伐还有利于森林生态系统的更新。
【答案】 D
例7加拿大一枝黄花属双子叶多年生草本植物,原产北美,作为观赏植物引入我国,现已在一些地区蔓延成灾,有“植物杀手”之称,严重威胁这些地区的生物多样性。为了研究加拿大一枝黄花在某地区的分布与危害性,有人做了如下调查:将调查的地块划分成10等份,每份内取1个样方,分别统计各样方内的植物种类和数量,计算各种植物的种群密度。近五年植物种群变化的调查结果汇总如下:
(1)该群落中加拿大一枝黄花与其他植物间的关系是 。
(2)在所给的坐标系中绘出加拿大一枝黄花和繁缕的种群密度的变化曲线。
(3)本调查采用的方法是 ;取样的关键除应考虑样方的大小和数量外,还应 ;种群密度的计算方法是 。
(4)从生物多样性保护的角度考虑,本调查结果给我们的启示是 。
析与解 从图表中可以看出随着时间推移,只有加拿大一枝黄花在迅速增加,而其他植物都在减少,2004年有6种植物已经为0,所以加拿大一枝黄花与其他植物间是竞争关系,绘图时要根据表格中数据。调查植物种群密度应该采用样方法,要随机取样,取所有样方中种群密度的平均值。加拿大一枝黄花是外来物种,在我国已成为“植物杀手”,如果不加以限制,将使这些地区的生物多样性严重受损,导致生态灾难。所以引进外来物种时应慎重,加强生物安全性监测。
答案:(1)竞争 (2)见图
(3)样方法 随机取样 计算所有样方种群密度的平均值 (4)某些外来物种的引进和管理不当会导致生态灾难。引进外来物种应慎重,加强生物安全性监测
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