4.1 人类活动对生态环境的影响-2023-2024学年高二上学期生物人教版选择性必修2

4.1 人类活动对生态环境的影响 人类的生活和生产活动都会消耗地球上的资源，并产生大量的废物。如果将人类为了维持自身生存需求的物质等，换算为相应的自然土地和水域面积，就是生态足迹。 1.人口增长与生态足迹 1. 概念: 生态足迹，又叫___________； 是指在现有技术条件下，维持某一人口单位(一 个人、一个城市、一个国家或全人类)生存所需的 生产资源和吸纳废物的土地及水域的面积。 生态占用 2 碳足迹 表示扣除海洋对碳的吸收量之后，吸收化石燃料燃烧排放的CO2等所需的森林面积。 建设用地 表示交通设施、住房、工业建筑物、水电库区等人类基础设施所占用的土地面积。 渔业用地 表示支持水产品生产所需的水域面积。 林地 表示生产木材、纸浆、薪柴等林木产品所需的林地面积。 草地 表示生产肉、奶、毛、皮等畜牧产品所需的草地面积。 耕地 表示用来种植人类消费的作物、油料、橡胶以及生产牲畜饲料等农产品所需的农田面积。 1.人口增长与生态足迹 2. 生态足迹示意图: 1.人口增长与生态足迹 与步行相比，开车出行会增大生态足迹 ①生态足迹的值越大，代表人类所需资源越多，对生态和环境的影响就越大。 3.生态足迹特点: ②生活方式不同，生态足迹的大小可能不同。 因此，为了减小生态压力，应减小生态足迹的值 与食用蔬菜相比，吃牛肉会增大生态足迹 例如: 增加的部分既包括汽车对道路、停车场的直接占用面积，也包括吸收尾气所需要的林地面积等。 4 1.我国的人口现状: ①人口基数大； ②目前已进入了低生育水平国家行列 ③依然是世界第一人口大国，未来城市化和人口老龄化还将加速。 2.实施措施: ①实施计划生育等基本国策(出生率和增长率明显下降) ②处理好人口增长和资源、环境的关系 (例如: 植树种草，退耕还林、还草、还湖，推进生态农业，建立自然保护区等) 2.人口增长过快带来的环境压力 1.全球气候变化 ①形成原因 煤、石油、天然气大量燃烧以及水泥的生产等导致大气中二氧化碳浓度升高。 温室效应加剧，全球变暖，导致南极冰盖融化，地球海平面上升，进而对人类和许多生物的生存产生威胁。 ②危害 3.关注全球性生态环境问题 2.水资源短缺 淡水约占地球水资源的2.53%, 但是其中可被人类直接利用的不到1/3。人口剧增以及人类的活动加剧了水资源短缺的危机。 6 氟氯烃(CFCs)、哈龙等化合物的使用。 臭氧层变薄意味着到达地面的太阳紫外线增强，会对人和其他生物的生存造成极大危害。 ①形成原因: ②危害: ③防治措施： 减少使用和排放氟氯烃(CFCs)、哈龙等物质。 3.臭氧层破坏 3.关注全球性生态环境问题 4.土地荒漠化 植被的破坏(草原开垦，过度放牧)。 干旱区、半干旱区等地区的土地退化，甚至完全荒漠化，气候恶化，沙尘暴肆虐。 ①形成原因: ②危害: ③防治措施： 保护草地、植树造林。 7 栖息地的破坏和掠夺式开发。 生物多样性急剧下降。 ①形成原因: ②危害: ③防治措施： 就地保护、易地保护。 5.生物多样性丧失 3.关注全球性生态环境问题 已灭绝的动物 已灭绝的植物 已绝灭的最古老的陆生植物 裸蕨 髓木 世界上已灭绝的植物有： 1、本内苏铁：早二叠世已有出现，但中生代早期为其极盛时代，至今已绝灭； 2、裸蕨：已绝灭的最古老的陆生植物，在距今约4亿年前的志留纪晚期地层中出现，是最初的高等植物代表； 3、芦木：芦木是一种古植物，属木贼纲，出现于石炭二叠纪，已绝灭； 4、封印木：孢子囊穗轮生于茎顶叶丛之下，生存于石炭纪及二叠纪； 5、鳞木：是石松类类中已绝灭的鳞木目是古代最有代表性的树木之一，是木本蕨类； 6、莱尼蕨：已绝灭的最古老的陆生植物，在距今约4亿年前的志留纪晚期地层中出现，是最初的高等植物代表； 7、星木：生存于早泥盆世末期，为一种最原始的石松纲植物； 8、髓木：生长于石炭纪晚期沼泽中，是长有种子的植物，高达5米； 9、中华古果：45亿年前盛开在中国辽西地区的世界最早的花； 10、种子蕨：它们广泛生活在三叠纪和侏罗纪时期，大约在白垩纪灭绝。 8 6.环境污染 ①分类: ②形成原因: ③危害: ④防治措施: 大气污染、水体污染、土壤污染 导致雾霾、酸雨、水体富营养化等频发 排放到大气、水体和土壤中的污染物过多 减少污染物排放，对污染物进行无害化处理 3.关注全球性生态环境问题 鱼类及其他水生生物死亡 池塘、湖泊、海湾(水中N、P等矿质元素增多) 藻类植物、浮游植物及浮游动物大量繁殖进行有氧呼吸 藻类植物、浮游生物遗体由需氧微生物进行分解 硫化氢、甲烷等有毒物质 水中溶氧量减少 死亡 厌氧微生物 水体富营养化 淡水中形成水华 海水中形成赤潮 工业废水、生活污水、农田排水 汇集 大量耗氧 3.关注全球性生态环境问题 1.我国政府倡导生态文明建设 2.我国将“全面协调可持续发展”作为基本国策 3.具体做法 ——使生态系统处于生态盈余状态： ①减小生态足迹总量；②提高生态承载力总量； 4.可持续发展 11 4.2 生物多样性及其保护 一、生物多样性概念 生物圈内所有的植物、动物和微生物等，它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。 三个层次： 生物多样性 遗传（基因）多样性 地球上所有生物所携带的遗传信息的总和，这是生物多样性的根本原因 物种多样性 生态系统多样性 自然界中每个物种都具有独特性，从而构成了物种多样性 地球上的生境、生物群落和生态系统的多样化，还包括生态系统的组成、结构和功能等随着时间的变化而变化的多样性 二、生物多样性的价值 实用意义的价值 食用 药用 工业原料 1.直接价值：包括实用意义的价值和非实用意义的价值。 非实用意义的价值 旅游观赏 科学研究 文学艺术 人类的食物基本来源于种植农作物和养殖家畜、家禽及海产品。 绝大多数药物来自植物、动物、微生物的代谢产物。 为人类提供了众多生产原料。 在生态旅游、科学研究、艺术创作等方面具有重要价值。 2.间接价值： 植物进行光合作用，制造有机物、固碳、供氧 森林和草地具有防风固沙、水土保持作用 湿地可以蓄洪防旱、净化水质、调节气候 促进生态系统中基因流动和协同进化 注意：生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。 主要体现在调节生态系统的功能等方面。 3.潜在价值： 目前人们尚不清楚的价值。 不起眼的野草（过去） 用于各类疟疾治疗（现在） 4.生物多样性的意义 生物多样性对于维持生态系统稳定性具有重要意义，奠定了人类文明形成的物质条件，是人类赖以生存和发展的基础。 黄花蒿 二、生物多样性的价值 三、生物多样性丧失的原因 近几个世纪以来，由于人类活动的范围和影响强度不断增大，物种灭绝的速度大大加快，许多生态系统遭到了干扰和破坏。 1.生物多样性的形成和现状 生物多样性是数十亿年生物进化的结果，进化中既有新物种形成，也有原有物种灭绝。 ①形成： ②现状： 2.生物多样性丧失的原因 （1）人类活动对野生物种生存环境的破坏，主要表现为使得某些物种的栖息地丧失和碎片化。 （2）掠夺式利用：包括过度采伐、滥捕乱猎。 （5）外来物种的盲目引入：会导致物种灭绝 （3）环境污染。 （4）农业和林业品种的单一化：导致遗传多样性丧失，以及与之相应的经长期协同进化的物种丧失。 三、生物多样性丧失的原因 四、保护生物多样性的措施 1.就地保护 鼎湖山自然保护区（我国建立的第一个自然保护区） ①概念: 在原地对被保护的生态系统或物种建立自然保护区以及国家公园等。 ②意义: 这是对生物多样性最有效的保护。 青海湖鸟岛自然保护区 四川卧龙自然保护区 2.易地保护 ①概念: 把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。 如: 建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心 ②意义: 这是为行将灭绝的物种提供最后的生存机会。 植物园 动物园 濒危动植物繁育中心 一旦繁育的野生动物达到一定数量，就可以将它们回放野外。 四、保护生物多样性的措施 大熊猫 20 3.利用生物技术保护濒危物种 建立精子库、种子库、基因库，利用生物技术对濒危物种的基因进行保护。 我国还利用人工授精、组织培养和胚胎移植等生物技术，加强对珍惜、濒危物种的保护。 国家基因库 种子库 四、保护生物多样性的措施 随着地球历史的变迁，地球上曾经有过的许多生物物种都逐渐灭绝了，其中也包括不少珍稀植物。目前，据世界环保联盟（专门负责统计濒危植物种类数字的官方机构）统计[1] ，有13%的植物物种可能会灭绝。但是美国科学家说，这个统计数字大大低估了实际情况，真实比例可能高达47%。为了保存地球上的植物物种，避免它们从地球上灭绝，早在20世纪20 年代，俄罗斯科学家尼科莱·瓦维洛夫就率先提出了建立种子银行的设想，并在圣彼得堡建立了世界上第一个种子银行。当时的目的是为“世界末日”做准备的。假设有一天地球上发生毁灭性的灾难，地球上的生物可能会毁于一旦。那时，幸存的人类就可以取出这里存放的种子，将它们唤醒，重新耕种文明的土地。现代种子银行的主要功能是进行物种储存，一旦某个植物物种灭绝，种子银行就可随时起用其种子，让这个物种得以恢复。 21 4.3 生态工程 关注生态工程建设 1.实施生态工程的背景 这样的生产方式，已经严重影响了人类的可持续发展。为了实现可持续发展，经济发展必须符合生态学规律。改变“人类能征服自然”的错误观念，旨在解决环境与经济发展协调问题的一门新学科——生态工程应运而生并迅速发展。 20世纪60年代以来，全球经济进入了快速增长阶段，人们生活水平提高、人口迅速增长，人类也随之更多地从自然中索取。毁林种地，围湖造田，大量使用化肥、农药等农业生产方式，以及工业的迅猛发展，正在大量消耗自然资源。 生态工程 01 指的是人类应用生态学和系统学等学科的基本原理和方法，对人工生态系统进行分析、设计和调控，或对已被破坏的生态环境进行了修复、重建，从而提高生态系统的生产力或改善生态环境，促进人类社会和自然环境的和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。 少消耗、多效益、可持续。 遵循生态学原理，充分发挥资源的生产潜力，防止环境污染，达到经济效益和生态效益的同步发展。 理论基础 ②目的 ③优点 ①概念： 操作过程 生态工程以生态系统的 、 功能为基础 , 遵循 、 、 、 等生态学基本原理。 自组织 自我调节 整体 循环 协调 自生 自生 协调 生态工程的基本原理 02 整体 循环 25 ①自生 ①有效选择生物组分并合理布设 应用 ②创造有益于生物组分生长、发育、繁殖，及形成互利共存关系的条件 太阳能水生态修复系统 尽量提高生物多样性 由生物组分而产生的自组织、自我优化、自我调节、自我更新和维持, 就是系统的自生。 生态工程的基本原理 02 “生态系统具有独特结构与功能并能维持”的原因？ 实例：湿地生态工程 移除富营养化沉积物和有毒物质，降低水体污染物、增加水体溶氧量。 ①源于其中的“生物”——能进行新陈代谢、再生更新 ②生物之间通过各种相互作用进行自组织 理论基础 生态系统的自我调节能力 26 理论基础 特点 即”实现物质的多级循环利用，废物资源化，减少污染“ 指促进系统物质的迁移与转化，保证各环节物质迁移顺畅，保证主要物质和元素的转化率高。 生态系统的物质循环功能 实例 ②循环 生态工程的基本原理 02 不断循环，使前一环节产生的废物尽可能被下一环节利用，减少“废物”的产生 无废弃物农业 优点：保证了土壤肥力，改善了土壤结构，培育了土壤微生物，实现了氮、磷、钾和微量元素的循环利用 27 ①考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应 内容 ②考虑环境容纳量 在年降雨量小于450mm的西北部建防护林，能否栽种乔木杨树？ 过度放牧的草地 ③协调 灰色长城 生态工程的基本原理 02 【地理探究】地理视角看三北防护林的是是非非https://view.inews.qq.com/a/20211127A002VV00 28 遵从自然生态系统的规律 考虑经济和社会的影响力 经济 系统 社会 系统 自然 系统 社会-经济-自然 复合系统 生产成本 消费效益 植物 动物 微生物 非生物的因素 政策 管理 科学文化 ④整体 生态工程的基本原理 02 结构—→功能 决定 反例：“前面栽林，后面砍树”的现象 各组分要有适当比例，构成有序结构 29 核心词 提高生物多样性，创造有益于生物形成互利共存关系的条件 物质循环、无废弃物 强调“自然(生态)-经济-社会”结合 强调整体大于部分之和 生物与生物之间、生物与环境之间协调 考虑环境容纳量 【现学现用】 生态工程的实例 03 实例 农村综合发展型生态工程 湿地生态恢复工程 矿区废弃地的生态恢复工程 资源有限，人多地少，产出不足 沼气农业生态系统 控制污染，减少干扰 湿地缩小和破坏 生态环境破坏 恢复土地，恢复植被 宗旨：进行生态工程建设时，应根据当地的实际条件，因地制宜地进行。 资源有限，人多地少，产出不足 ①问题: ③对策: ②案例： 建立农村综合发展型生态工程，实现物质的多级循环利用，获得较多的产出，取得经济效益、社会效益和生态效益的全面提高。 北京郊区的某村：以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程。 ④核心: ⑤优点: 农、林、牧、副、渔全面发展；开发可更新资源,减少环境污染。 以沼气工程为中心。 （1）农村综合发展型生态工程 生态工程的实例 03 湿地被誉为地球的“肾”,具有蓄洪防旱，调节区域气候，控制土壤侵蚀，自然净化污水，为迁飞的鸟类和其他多种动植物提供栖息地，以及为人们提供休闲娱乐的环境等功能。 ①湿地的作用: ④主要措施: ③案例： 退耕还湖 厦门筼筜湖生态恢复。 ②问题: ⑤主要困难: 解决迁出湖区居民的生活和就业问题。 在经济发展过程中，人们对湿地进行排水和围垦,已经破坏 了地球上80%的湿地资源。 （2）湿地生态恢复工程 厦门筼筜湖 二、生态工程的实例和发展前景 1.生态工程的实例 矿藏开采后会造成山体、土壤和植被，乃至整个地区生态系统的破坏。 A.改良表土； B.种植耐旱的灌木、草和树； C.合理确定载牧量。 ①问题: ②案例： ③对策: 赤峰市元宝山矿区生态恢复工程。 （3）矿区废弃地的生态恢复工程 二、生态工程的实例和发展前景 1.生态工程的实例 主要原理及对应的内容 废水等污染物的处理 。 ________原理 根据原湿地中物种的分布情况引入动植物。 ____原理 建立缓冲带，减少人类的干扰、依靠其自然演替等机制恢复其生态功能。_________原理 循环 协调 自生 江西鄱阳湖生态恢复工程 厦门筼筜湖 （2）湿地生态恢复工程 江西潘阳湖的永吴公路 主要原理及对应的内容 人工进行地表覆盖、植被恢复。________原理 根据环境引入当地土著物种。 ________原理 搞好矿区经济的同时，实现自然生态系统的恢复。 _________原理 自生 协调 整体 （3）矿区废弃地的生态恢复工程 In Love July In Love 231198.42 $$