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1、第二章第二章环境变化与生物安全 第一节第一节生物多样性与生物生物多样性与生物安全的关系安全的关系 一、生物多样性的概念一、生物多样性的概念l英文：英文：Biological diversity, 或或 biodiversityl生物多样性是所有生物种类、种内遗传变异和生物多样性是所有生物种类、种内遗传变异和它们与生存环境构成的生态系统的总称。它们与生存环境构成的生态系统的总称。生物多样性的层次生物多样性的层次l物种多样性物种多样性l包括地球上的所有生物。从单细胞的细菌、古细菌、原生生包括地球上的所有生物。从单细胞的细菌、古细菌、原生生物到多细胞的植物、真菌以及动物在内的所有生命体的多样物到多细
2、胞的植物、真菌以及动物在内的所有生命体的多样性。性。l遗传多样性遗传多样性l指种内的遗传变异，既包括单一种群内个体间的变异，也包指种内的遗传变异，既包括单一种群内个体间的变异，也包括地理上隔离的种群间的个体变异。括地理上隔离的种群间的个体变异。l生态系统多样性生态系统多样性l指不同的生物群落及其与生存环境相互作用的生态过程。指不同的生物群落及其与生存环境相互作用的生态过程。 生物多样性与生物安全的关系体现在生物多样性对人类、环境和生态系统的重要作用。二、生物多样性与人类二、生物多样性与人类l生物多样性是人类赖以生存的生物生物多样性是人类赖以生存的生物资源，是经济得以持续发展的基础。资源，是经济
3、得以持续发展的基础。食用价值：食用价值：许多野生生物营养丰富，味道许多野生生物营养丰富，味道鲜美，是上等食品。鲜美，是上等食品。药用价值：药用价值：许多野生生物能为人类提供重许多野生生物能为人类提供重要的药材要的药材。工业原料：工业原料：食品、医药、化工及制造等许食品、医药、化工及制造等许多工业都要以生物为原料。多工业都要以生物为原料。科研价值：科研价值：仿生学、动植物品种的改良都仿生学、动植物品种的改良都需要野生生物。需要野生生物。美学价值：美学价值：色彩纷呈的花木及神态各异的色彩纷呈的花木及神态各异的动物都能给人以美的享受。动物都能给人以美的享受。食食用用、药药用用价价值值羊肚菌海马野蘑菇
4、蝎子灵芝蟾蜍工工业业、药药用用价价值值紫杉 紫杉醇甘蔗 蔗糖曲霉 发酵芦荟 美容 人们模拟苍蝇的平衡棒人们模拟苍蝇的平衡棒研制出运载火箭的振动陀研制出运载火箭的振动陀螺仪。螺仪。 我国农业科技工我国农业科技工作者以野生的雄性不作者以野生的雄性不育水稻作为原始母本育水稻作为原始母本培育成杂交水稻，解培育成杂交水稻，解决了世界三分之一人决了世界三分之一人口的吃饭问题。口的吃饭问题。科科研研价价值值神奇的山水配以绚丽的生物，给人以美神奇的山水配以绚丽的生物，给人以美的感受。的感受。美美学学价价值值潜在使用价值潜在使用价值潜在使用价值指目前尚未被人潜在使用价值指目前尚未被人发现的使用价值。目前绝大多数
5、野发现的使用价值。目前绝大多数野生生物的使用价值都未被人充分发生生物的使用价值都未被人充分发掘出来。如果一种生物灭绝了，它掘出来。如果一种生物灭绝了，它的任何使用价值都将永远找无法得的任何使用价值都将永远找无法得到了。到了。 广泛分布于广东各地山林中的三叉苦，广泛分布于广东各地山林中的三叉苦，过去一直被人们砍来作柴烧，使用价值很低。过去一直被人们砍来作柴烧，使用价值很低。8080年代科学家以它为主要原料生产出三九胃年代科学家以它为主要原料生产出三九胃泰及泰及999999感冒灵等药品，使得三叉苦的身价一感冒灵等药品，使得三叉苦的身价一下子上升了几百倍。下子上升了几百倍。潜潜在在使使用用价价值值三
6、、生物多样性与环境三、生物多样性与环境l利用生物多样性来保护和改善环境利用生物多样性来保护和改善环境l生物多样性与有机废物的再循环生物多样性与有机废物的再循环l生物多样性与土壤培育生物多样性与土壤培育l化学污染的生物治理化学污染的生物治理l生物多样性与虫害控制生物多样性与虫害控制l生物多样性对全球变暖的影响生物多样性对全球变暖的影响利利用用生生物物多多样样性性保保护护和和改改善善环环境境 吊兰可吸收室内80%以上的有害气体，吸收甲醛的能力超强。一般房间养12盆吊兰，空气中有毒气体即可吸收殆尽，故吊兰又有“绿色净化器”之美称。 生物多样性与有机废物的再循环生物多样性与有机废物的再循环沼气池将畜禽
7、粪便收集放入沼气池中进行发酵，既可生产沼气，又可沤制出大量优质有机肥料。 生物多样性与有机废物的再循环生物多样性与有机废物的再循环有机肥堆肥车间堆肥技术，是国际上迅速发展起来的一项新的生物处理技术。借助于混合的微生物群落在特定的环境中对多相的有机物进行分解，将有机固体废弃物改良为优质肥料。生物多样性与土壤培育生物多样性与土壤培育蚯蚓种类繁多的土壤生物能促进土壤的培育，使之有利于作物的生产。蝼蛄化学污染的生物治理化学污染的生物治理西湖长桥溪人工湿地一景：利用水生植物的吸附、降解功能进行污水的治理。杭州西湖长桥溪生态修复工程示范性研究。 生物多样性生物多样性与害虫防治与害虫防治吃蚜虫的瓢虫吃蚜虫的
8、瓢虫成虫幼虫四、生物多样性与生态系统四、生物多样性与生态系统l生物多样性具有重要的生态功能：生物多样性具有重要的生态功能：l各种生物共同维持生态系统的结构与功能。各种生物共同维持生态系统的结构与功能。l野生生物的灭绝或严重减少将导致生态系野生生物的灭绝或严重减少将导致生态系统稳定性的破坏，甚至造成生态灾难。统稳定性的破坏，甚至造成生态灾难。多种多样的生物多种多样的生物共同维持生态系统的共同维持生态系统的结构与功能结构与功能生态系统的破坏生态系统的破坏树木被砍伐，严重水土流失，沙尘暴暴发严重。 第二节第二节环境污染对生物安全的危害 导致环境污染的因素：导致环境污染的因素：l杀虫剂、污水、农用化肥
9、、工业化合物与废弃物、工厂与机动车排放气体以及受侵蚀的山坡产生的沉降颗粒等。l污染有时可能是清晰可见、影响显著的，但有些事硬币的、不可见的，甚至就发生在我们周围，发生在每一天，发生在世界每一个角落。污染对水体质量、空气质量、乃至全球环境变化所造成的全面影响引起了极大关注，不仅仅是因为它威胁着生物多样性，而且也影响着人类的健康。寂静的春天蕾切尔卡逊，1962年 寂静的春天以寓言开头向我们描绘了一个美丽村庄的突变。并从陆地到海洋，从海洋到天空，全方位地揭示了化学农药的危害，是一本公认的开启了世界环境运动的奠基之作，它既贯穿着严谨求实的科学理性精神，又充溢着敬畏生命的人文情怀，是一本赏心悦目的著作。
10、l水体富营养化：在人类活动的影响下，生物所需的氮、磷等营养物质大量进入湖泊、河口、海湾等缓流水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧量下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡。 赤潮l大气污染能引起人类的呼吸道疾病；使植物的生理机制受到抑制，生长不良，抗病抗虫能力减弱，甚至死亡；大气污染还能对气候产生不良影响，如降低能见度，减少太阳的辐射；大气污染物能腐蚀物品，影响产品质量；近十几年来，不少国家发现酸雨，雨雪中酸度增高，使河湖、土壤酸化、鱼类减少甚至灭绝，森林发育受影响，这与大气污染是有密切关系的。 大气污染第三节第三节气候变化对生物安全的影响 全球气候变暖的证据全球气候变暖的证据全球气
11、候的主要变化全球气候的主要变化l世界平均气温增加。增加幅度在高纬度地区最大。l全球范围的降水增加，并持续增加，但降水格局的变化因地区而异。洪涝灾害更加频繁，干旱灾害更加严重。l极端天气事件增多，如飓风、洪水和地区干旱。世界平均气温增加。增加幅度在高纬度地区最大。世界平均气温增加。增加幅度在高纬度地区最大。全球气候变化严重影响人类生活和生态系统。全球气候变化严重影响人类生活和生态系统。1.全球气候变化将改变物种自身扩散的能力。2.海水升温影响到海岸带的物种分别。3.温度升高和降水格局的变化可能会导致作物减产和森林面积丧失。4.全球气候变化将给海岸周边人口带来灾难，他们经受着温度和降水的巨大变化以
12、及海平面升高引发的洪水威胁。气候变化对生物多样性的影响气候变化对生物多样性的影响l物种向物种向“温凉温凉”的地方迁移的地方迁移 l研究发现，生活在北美洲和欧 洲的斑蝶分布区已经向北迁移 了200千米。美丽的埃迪斯斑蝶每年在加利福尼亚北部到加拿大度过夏季，冬季到墨西哥越冬。由于气候变暖，南部分布区正在消失，改向北部和高海拔地区扩展；在洛矶斯山区，因温度上升，那些喜温凉的蝾螈沿自然山体向高处迁徙了100200米。 气候变化一个明显后果是春天提早到来。植物开花、卵孵化，青蛙产卵都会提前。动植物为适应气候变化，不断地改变其活动范围及行为，有些造成生态灾难。例如，由于迁徙鸟类到达欧洲的时间太晚，以致产下
13、的后代错过了毛毛虫生长旺季，因缺少足够的食物而生存困难。 物种之间出现生态失调物种之间出现生态失调物候期改变，生物节律被打乱物候期改变，生物节律被打乱 植物因不能移动，其“迁移”滞后于动物，它们主要通过改变物候期而适应逐渐升高的全球气温。在欧洲，树木呈现秋季过去每10年晚了0.3到1.6天； 动物方面，许多迁徙的鸟类正在改变它们的旅行日程，英国蝴蝶春天出现的时间较20年前提前了6天。一些冬眠的动物如蛇类因气温上升而提前结束“冬眠”，生物节律受到影响。 带菌或传染病传播生物爆发带菌或传染病传播生物爆发l随着温度的升高，带菌者的繁殖速度、数量增长；寄生虫的生长速度加快，传染期加长。l受温度升高的影
14、响，有害生物如珊瑚虫病、牡蛎病原体、作物病原体、里夫特裂谷热和人类霍乱等，也将变得活跃起来。l1997年坦桑尼亚和印度尼西亚的热带高地第一次爆发了疟疾。登革热以前只在海拔1000米以上的地区发生，现在墨西哥海拔2000米的地区也有报道。在哥伦比亚，超过海拔2000米的地区也发现了登革热和黄热病的媒介昆虫。 物种濒危或消失物种濒危或消失 这是全球变化带来的最大危害。 有人悲观的估计，当地球平均温 度升高6时，地球上将有90%以 上的物种消失。 上世纪70年代以来，由于温度上升、云层升高，在哥斯达黎加森林里生活的鸟类、爬行类和两栖类中种群发生了巨大白鳍豚再无活体被发现变化，其中有21种蛙类在这个森
15、林消白鳍豚再无活体被发现失。 对气候变化最敏感的对气候变化最敏感的珊瑚礁，目前正发生规模白化现象现象发生规模白化现象，全球约16%的珊发生规模白化现象现象瑚死亡。 澳大利亚大堡礁出现白化现象白鳍豚悲剧：从2002年起再无活体被发现n本章重点：本章重点：环境污染、气候变化对生物安全的危害和影响。n本章难点：本章难点：生物多样性与生物安全的关系及保护生物多样性的重要性。 重点难点解析学习资料n生物多样性及其保护生物学田兴军主编。P29-52：第二章 生物多样性的重要性。n保护生物学简明教程第4版，中文版。Richard B. Primack，马克平主编。P65-108：第4章 威胁生物多样性的因素。n光盘：濒临绝境、难以忽视的真相思考题n生物多样性的重要作用及与人类、环境和生态系统的关系。n环境污染是如何影响生物安全的？n全球气候变化对生物安全的影响？降低碳排放对保护生物安全有什么意义？
