第4章人与环境

第4章人与环境目录第一节人类活动对生态环境的影响考点1生态足迹第二节生物多样性及其保护考点1生物多样性考点2生物多样性的价值考点3生物多样性的保护第三节生态工程考点1生态工程的基本原理第一节人类活动对生态环境的影响考点1生态足迹20世纪90年代初由加拿大大不列颠哥伦比亚大学规划与资源生态学教授里斯提出。生态足迹：又叫生态占用，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。比如：一个人的粮食消费量可以转换为生产这些粮食的所需要的耕地面积，他所排放的二氧化碳总量可以转换成吸收这些CO2所需要的森林、草地或农田的面积。因此它可以形象地被理解成一只负载着人类和人类所创造的城市、工厂、铁路、农田的巨脚踏在地球上时留下的脚印大小。生态足迹的值越高，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响就越大。生态足迹的研究意义：通过生态足迹需求与自然生态系统的承载力(亦称生态足迹供给)进行比较即可以定量的判断某一国家或地区可持续发展的状态，以便对未来人类生存和社会经济发展做出科学规划和建议。【例1】下列有关生态足迹的特点叙述错误的是（）A.生态足迹的值越大，代表人类对生态和环境的影响越大

B.生活方式不同，生态足迹的大小可能不同

C.量化分析生态足迹有利于可持续发展

D.生态足迹的大小只取决于人口规模【答案】D【解析】A、生态足迹的值越大，代表人类所需的资源越多，对生态和环境的影响越大，A正确；B、生活方式不同，消耗的资源状况不同，生态足迹的大小可能不同，B正确；C、通过生态足迹与自然生态系统的承载力（亦称生态足迹供给）进行比较，可以定量判断某一国家或地区可持续发展的状态，以便对未来人类生存和社会经济发展做出科学规划和建议，C正确；D、生态足迹的大小取决于人口规模、物质生活水平、技术条件和生态生产力，D错误。

第二节生物多样性及其保护考点1生物多样性中国幅员辽阔，陆海兼备，地貌和气候复杂多样，孕育了丰富而又独特的生态系统、物种和遗传多样性，是世界上生物多样性最丰富的国家之一。生物多样性关系人类福祉，是人类赖以生存和发展的重要基础。2021年10月8日国务院新闻办公室发表的《中国的生物多样性保护》白皮书指出，中国一贯高度重视生物多样性保护，不断推进生物多样性保护与时俱进、创新发展，取得显著成效，走出了一条中国特色生物多样性保护之路。生物多样性是一个描述自然界多样性程度的一个内容广泛的概念。在《保护生物学》一书中，蒋志刚等（1997）给生物多样性下的定义为：“生物多样性是生物及其环境形成的生态复合体以及与此相关的各种生态过程的综合，包括动物、植物、微生物和它们所拥有的基因以及它们与其生存环境形成的复杂的生态系统”。通常包括遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性三个组成部分。遗传多样性：广义的遗传多样性是指地球上生物所携带的各种遗传信息的总和。这些遗传信息储存在生物个体的基因之中。因此，遗传多样性也就是生物的遗传基因的多样性。一个物种所包含的基因越丰富，它对环境的适应能力越强。基因的多样性是生命进化和物种分化的基础。在生物的长期演化过程中，基因突变是生物进化的根本原因，基因重组和染色体变异也是产生变异的重要来源。突变和基因重组为生物进化提供了原材料。

物种多样性：物种多样性是指地球上动物、植物、微生物等生物种类的丰富程度。物种多样性是衡量一定地区生物资源丰富程度的一个客观指标。生态系统多样性：生态系统是各种生物与其周围环境所构成的自然综合体。所有的物种都是生态系统的组成部分。在生态系统之中，不仅各个物种之间相互依赖，彼此制约，而且生物与其周围的各种环境因子也是相互作用的。生态系统的多样性主要是指地球上生态系统组成、功能的多样性以及各种生态过程的多样性，包括生态环境的多样性、生物群落和生态过程的多样化等多个方面。遗传传多样性是物种多样性和生态系统多样性的基础（施立明等，1993；葛颂等，1994），或者说遗传多样性是生物多样性的内在形式。物种多样性是构成生态系统多样性的基本单元。因此，生态系统多样性离不开物种的多样性，也离不开不同物种所具有的遗传多样性。【例1】

下列有关生物多样性的描述，正确的是（）A.保护生物多样性的最有效途径是就地保护

B.生物多样性包括基因多样性、个体多样性、物种多样性和生态系统多样性几个层次

C.大量排放CO2导致全球变暖和普降酸雨是生物多样性下降的主要原因

D.引进外来物种不会对自然界生物多样性造成影响【答案】A【解析】A.保护生物多样性的最有效途径是就地保护，A正确；B.生物多样性包括基因多样性、物种多样性和生态系统多样性几个层次，B错误；C.人类的活动是生物多样性下降的主要原因，C错误；D.引进外来物种会对自然界生物多样性造成影响，D错误。

考点2生物多样性的价值生物多样性及栖息地是人类赖以生存的基础，人类的发展离不开自然界中各种各样生物资源及其功能，表现为经济效益、生态效益和社会效益的统一。生物多样性的价值主要体现在三个方面：（1）直接价值：也叫使用价值或商品价值。指对人类的社会生活有直接影响和作用的价值，如：药用价值、观赏价值、食用价值和生产使用价值（野外收获进入贸易市场）等。例如：大约80%的世界人口仍主要依赖从植物中获得的各种药材（Farnsworth,1988）。在亚马孙河流域有2000多种动植物被作为药用，在中国，能够入药的物种多达5000多种。木材是一些发展中国家的重要出口产品，全世界每年的木材产值在750亿美元以上。在印度尼西亚，木材是第二大出口产品，地位仅次于石油。从19811983年，亚洲，非洲和南美洲出口的木材产品的价值为平均每年81亿美元。（2）间接价值：一般表现为涵养水源、净化水质、巩固堤岸、防止土壤侵蚀、降低洪峰、改善地方气候、吸收污染物，调节碳氧平衡，在调节全球气候变化他的作用，主要指维持生态系统的平衡的作用等。保护土壤：受自然植被覆盖和凋落层保护的优质土壤可保持肥力、防止危险滑坡、保护海岸和河岸以及防止淤积作用对珊瑚礁、淡水和近海渔业的破坏。调节气候：生态系统对大气候及局部气候均有调节作用包括对温度降水和气流的影响。*稳定水土：在集水区内发育良好的植被具有调节迳流的作用。植物根系深入土壤使土壤对雨水更具有渗透性。有植被地段比裸地的径流较为缓慢和均匀。一般在森林覆盖地区雨季可减弱洪水干季在河流中仍有流水。例如马来西亚森林集水区内，每单位面积迳流在高峰期大约相当于橡胶园油棕园内迳流量的50%。在迳流的低峰期约为种植园的1倍。（3）潜在价值：今天还未被利用的那些物种在将来会有利用的价值。自然界的许多野生动植物，也许短时间内人类无法进行利用，其价值是潜在的。也许我们的子孙后代能发现其价值，找到利用它们的途径。因此多保存一个物种，就会为我们的后代多留下一份宝贵的财富。【例1】

生物多样性的价值一般可概括为间接价值和直接价值等，下列哪个选项属于间接价值（）A.森林和草地对水土的保持作用

B.丰富多彩的热带鱼吸引了大批游客观赏

C.结构简单的微生物通常作为实验材料

D.形态各异的动物为艺术的创作提供了材料【答案】A【解析】间接价值：是指对生态系统起到重要调节作用的价值，如森林和草地对水土的保持作用，湿地在蓄洪防旱、调节气候等方面的作用。考点3生物多样性的保护生物多样性是人类社会赖以生存和发展的基础。我们的衣、食、住、行及物质文化生活的许多方面都与生物多样性的维持密切相关。近年来，物种灭绝的加剧、遗传多样性的减少、以及生态系统的大规模破坏，引起了国际社会对生物多样性问题的极大关注。生物多样性丧失的直接原因主要有生态环境丧失和片段化、外来种的侵入、生物资源的过度开发、环境污染、全球气候变化和工业化的农业及林业等。根本原因在于人口的剧增和自然资源消耗的高速度、不断狭窄的农业、林业和渔业的贸易谱、经济系统和政策未能评估环境及其资源的价值、生物资源利用和保护产生的惠益分配的不均衡、知识及其应用的不充分以及法律和制度的不合理。世界各国正在采取一致行为以共同应对日益严重的全球性生物多样性危机。在《地球宪章》中指出，“地球提供了生命演化所必需的条件，生命群落的恢复力和人类的福祉依赖于：保护一个拥有所有生态系统、种类繁多的动植物、肥沃的土壤、纯净的水和清洁的空气的健全的生物圈。资源有限的全球环境是全人类共同关心的问题。保护地球的生命力、多样性和美丽是一种圣神的职责”。就地保护为了保护生物多样性，把包含保护对象在内的一定面积的陆地或水体划分出来，进行保护和管理。大多是建自然保护区，比如卧龙大熊猫自然保护区等。就地保护可以免去人力、物力和财力，对人和自然都有好处。就地保护利用原生态的环境使被保护的生物能够更好的生存，不用再花时间去适应环境，能够保证动物和植物原有的特性。易地保护易地保护是在生物多样性分布的异地，通过建立动物园、植物园（比如，水杉种子带到南京的中山陵植物园种植等）、树木园、野生动物园、种子库、基因库（比如，为了保护作物的栽培种及其会灭绝的野生亲缘种，建立全球性的基因库网）、水族馆等不同形式的保护设施，对那些比较珍贵的物种、具有观赏价值的物种或其基因实施由人工辅助的保护，待其得到恢复、具备自然生存能力的时候，还是要让被保护者重新回到生态系统中。开展生物多样性保护的科学研究，构建法律体系，开展生物多样性保护方面的宣传和教育运用法律手段，完善相关法律制度，来保护生物多样性。比如，加强对外来物种引入的评估和审批，实现统一监督管理。建立基金制度，保证国家专门拨款，争取个人、社会和国际组织的捐款和援助，为实践工作的开展提供强有力的经济支持等。

2021年10月8日，国务院新闻办公室发表《中国的生物多样性保护》白皮书。白皮书称，中国坚持在发展中保护、在保护中发展，提出并实施国家公园体制建设和生态保护红线划定等重要举措，不断强化就地与迁地保护，加强生物安全管理，持续改善生态环境质量，协同推进生物多样性保护与绿色发展，生物多样性保护取得显著成效。【例1】习总书记指出“尊重自然、顺应自然、保护自然，坚决筑牢国家生态安全屏障，实现经济效益、社会效益、生态效益相统一”。下列叙述不符合此理念的是（）A.建立植物园、禁止采伐珍稀濒危植物，是保护生物多样性的有效可行措施

B.雾霾天气影响物种生育的温度光照、pH等环境条件，会破坏生物多样性

C.将作物秸秆当燃料燃烧，加快了物质循环，实现了经济效益、生态效益双赢

D.“桑基鱼塘”的生产模式实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率【答案】C【解析】A.建立植物园、禁止采伐珍稀濒危植物，保证珍稀濒危植物的生存数量，是保护生物多样性的有效可行措施，A错误；B.雾霾天气影响物种生长和发育所需要的温度、光照、pH等环境条件，会破坏生物多样性，B错误；C.将作物秸秆当燃料燃烧，虽加快了物质循环，但其中的能量均以热能的形式散失，不能被其它生物所利用，降低了经济效益，C正确；D.“桑基鱼塘”的生产模式实现了对能量的多级利用，大大提高了能量的利用率，D错误。

第三节生态工程考点1生态工程的基本原理生态工程是指应用生态系统中物质循环原理，结合系统工程的最优化方法设计的分层多级利用物质的生产工艺系统，其目的是将生物群落内不同物种共生、物质与能量多级利用、环境自净和物质循环再生等原理与系统工程的优化方法相结合，达到资源多层次和循环利用的目的。生态工程的基本原理是自生、循环、协调和整体。其中自生、循环、协调是自然生态系统的功能，也是人类期望生态工程所能实现的功能或达到的状态；整体既是指生态系统是一个有机整体，又是指人类应综合考虑社会、经济、自然等多方面因素，以整体观指导生态工程建设。1.自生自生是指系统的自我维持与发展进化。生物是生态系统中最具有活力的组分。从生命系统的结构层次上看，不论从细胞，还是到生物圈，只要存在“活”的组分，那么生命活动就能自主进行，正常运转。自生原理涉及自组织、自我调节、自我优化、自我更新和维持等机制。生态工程中，人的作用体现在两个环节，一是根据种间关系及不同生物的生态位，合理布设生物组分和多样性水平，为一些生物组分的相互作用提供机会；二是生态工程建成后，人类对它进行管理，保证系统向着期望的方向发展。如果一个生态工程运转后逐渐衰弱甚至崩溃，又或几乎完全依赖人工控制，那么些生态工程没有实现“自生”。2.循环理论基础：物质循环。物质在生物与环境之间循环往复。生态工程能实现资源的循环利用，如无废弃物农业。遵循循环的原理可避免环境污染，有利于系统的稳定性和发展。协调

理论基础：生物与环境的协调与平衡。自然生态系统是长期演化和发展的结果，在一定时间内，其结构和功能保持相对协调和稳定。生态系统的自我调节能力是有限的，一旦超过限度，生态系统的结构和功能就可能被破坏。如樟子松林的松毛虫会肆虐，几十亿株杨树会毁于一旦；为什么珊瑚礁区却能在养分稀少的深海中保持着很高的生物多样性；水葫芦泛滥对生态系统造成的影响，生物多样性的破坏有人为因素么？处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，还需要考虑环境容纳量，才能使生态系统得以“自生”。4.整体理论基础：社会—经济—自然复合系统。整体性原理是系统原理要点之一。指系统要素之间相互关系及要素与系统之间的关系以整体为主进行协调，局部服从整体，使整体效果为最优。实际上就是从整体着眼，部分着手，统筹考虑，各方协调，达到整体的最优化。系统各组分之间要有适当的比例关系，只有这样才能顺利完成能量、物质和信息等的转换和流通，并实现总体功能大于各部分之和的效果。整体性原理要兼顾生态效益、社会效益和经济效益。针对复合生态系统建设生态工程，要考虑自然生态系统的合理性、经济系统的利润和社会系统的效益。只有应用整体性原理,才能统一协调当前与长远、局部与整体、开发建设与环境保护之间的关系,保障生态系统的平衡和稳定。在进行生态工程设计时，应先考虑整体原理，综合自然、经济和社会3个系统的状态，协调局部与整体、开发与保护、当前与长远的关系，进而确定合理的生态工程目标。生态工程的基本原理并不是孤立的，建设不同类型的生态工程时有所侧重，但一般要综合考虑。【例1】豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，这体现的生态工程的原理是（）A.系统的结构决定功能原理 B.整体性原理

C.系统整体性原理 D.协调与平衡原理【答案】C【解析】题干为豆科植物和固氮菌互利共生，当把它们分开时，两者的生长都要受到损害，属于系统整体性原理内容范畴。原理内容为：各组分之间要保持适当的比例，能够完成物质循环、能量流动、信息传递等，而且具有整体大于部分之和的效果，“即1+1＞2”。综上，ABD错误，C正确。

【例2】设计生态工程的常用方法之一是给食物链(网)“加环”，下图就是一种“加环”示意图。据图判断下列说法中正确的是（

）

A.用残渣来培育食用菌和蛆蛹，提高了能量的传递效率

B.用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益

C.用蛆蛹粪便作有机肥还田，运用了能量物质循环再生原理

D.在离开人的管理条件下，该生态工程仍可以正常运转【答案】B【解析】用残渣来培育食用菌和蛆蛹，提高了能量的利用率，故A错误。用玉米的副产品玉米芯生产木糖醇，可增加经济效益，故B正确。用蛆蛹粪便作有机肥还田，运用了物质循环再生原理，但能量不能循环利用故C错误。该生态系统人的作用很关键，在离开人的管理条件下，该生态工程不能正常运转，故D错误。

【例3】下面有关实例与生态工程原理不相匹配的是（）A.“无废弃物农业”——物质循环再生原理

B.大豆和根瘤菌——整体性原理

C.“三北”防护林——物种多样性原理

D.太湖富营养化问题——协调与平衡原理【答案】B【解析】“无废弃物农业”主要体现了物质循环再生原理，A正确；大豆和根瘤菌体