一、教学目标
1.关注全球性生态环境问题。
2.概述生物多样性保护的意义和措施。
3.形成环境保护需要从我做起的意识。
4.进行资料搜集,了解我国利用生物技术保护生物多样性的进展。
二、教学重点和难点
概述生物多样性保护的意义和措施。
三、教学策略
本节的教学可以从破题“保护我们共同的家园”入手,启发学生思考:“我们”是指谁?如何理解“共同的”的涵义?让学生感受到在茫茫太空之中,地球像是一艘遨游的飞船,地球上所有的生灵搭载在这艘飞船上,结伴而行,体验着同一生命旅程,没有可以停靠的港湾,没有可以迁居的绿洲。有条件的学校可以播放相关录像片,这样更能使学生产生共鸣。
由此,引出我们的家园正面临着威胁的话题。要注意引导学生剖析一些错误的认识或观念。例如,“人定胜天”的观念:人类具有其他生物无法比拟的智力和能力,能使高峡变平湖,天堑变通途,大山低头,河水让路。全球性生态环境问题,大多数是与工业发展有直接关系的,因此,教师要启发学生辩证地分析发展与环境之间的关系。
在保护生物多样性的教学时,教师可先引入一些具体的实例,例如,据报载(1999年12月6日《文汇报》),素有“北大荒”之称的中国重要商品粮基地,1999年全面停止了持续半个世纪的垦荒,“北大荒”不再开荒。这是因为连年的垦荒虽然为中国人的吃饭问题做了贡献,却也使三江平原的湿地面积缩小了60%,丹顶鹤、东方白鹳等一些鸟类在该地区基本绝迹。于是,引出一个重要话题:粮食重要还是鸟类重要?
为什么要保护生物多样性呢?这是本节教学的重点。学生对生物多样性具有的直接价值容易接受和认同。生物物种一旦灭绝,人类就失去了宝贵的资源。例如,冬虫夏草是珍贵的中药,云南珍稀植物“红豆杉”中含有可治疗癌症的有效成分,如果冬虫夏草和红豆杉从地球上永远消失,对人类造成的损失显然是巨大的,而且是不可弥补的。
在教学中,应当更多地启发学生思考生物多样性的间接价值(生态功能)和潜在价值。例如,教师可以绘制一幅漫画:衰老的大树发愁地想:“鸟儿们都死了,谁来替我传播种子呢?”引导学生思考生态系统中的各种生物往往是相互联系的,一个物种的灭绝很可能导致一连串物种的灭绝,也可能造成某些物种的数量失控。如猫头鹰、鼬和狐狸的灭绝可能造成田鼠成灾。教师提示:保护生物多样性更主要的原因是为了保持生态系统的稳定性。
教师应当指出,人类对自然的改造和设计,看起来似乎十分完美,但与大自然的精密“安排”相比,总是显得那么简单和粗糙。在无法保护自然的原貌时,至少也应当尽可能地模拟自然生态系统,让环境中的物种数目更多些。农田生态系统和人工林生态系统中,物种数目往往过少,物质循环的途径单一,一旦出现环境因素的变化,就可能导致生态系统的严重灾难。例如,有的地区营造的防护林,基本上都是白杨树,引来专门以白杨为食的天牛大举进攻。人们想尽各种办法仍然无法控制天牛之害,只好忍痛将刚刚长成林的树木伐倒,使大片农田重新受到风沙之害。如果当初栽培的是多树种、多林种、生态系统组成成分复杂的防护林,就不会发生如此惨痛的虫害。
本节是必修模块的最后一节,教师应当结合本节内容作一小结。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
最后,以“可持续发展──人类的必然选择”为题,进一步揭示“稳态与环境”的核心思想:整体、相互作用、动态平衡、协调发展,以乐观向上的态度和“天地与我并生,而万物与我为一”的哲理,描绘出人类未来美好的前景,在学生的憧憬之中结束本节的教学。
四、答案和提示
(一)问题探讨
1.提示:气象学家的预言是有科学根据的。例如,英国《自然》杂志和《观察家报》于2004年披露了美国国防部专家组的一份报告。该报告预测:气候变化可能演变成全球公害;未来20年气候变化将成为全球性灾难,如英国将会像西伯利亚那样寒冷,美国等主要粮食生产国将因遭遇严重干旱而出现粮食大幅减产。又如,我国科学家2004年预言:未来大气的增温值将是20世纪的2至10倍;我国华北等地仍将保持继续变干旱的趋势;气候变暖严重影响全球的自然生态系统,农业可能是对气候变化最为敏感和脆弱的部门之一(详见《北京日报》2004年3月10日)。
(二)思考与讨论
提示:1.红树林的消失,使得潮间带多种鱼类、甲壳类、贝类以及多种水鸟因生态环境改变而无法存活和繁衍,并且影响附近多种生态系统的稳定性,最终使大量的物种无法生存和发展。红树林能维持滨海湿地生态系统的稳定性,具有防风、抗海潮侵蚀海岸的作用。因此,红树林的消失还将直接影响附近的农田、养殖场、森林和城市等多种生态系统的稳定性,这对于人们的生活和生产都会产生很大的影响。
2.可以通过现代生物技术,检测并获取水稻、小麦等栽培作物野生种细胞中人类所需要的某些优良基因(如抗旱基因、抗病基因等),然后利用基因工程技术,将这些优良基因导入到相应的栽培种的细胞中并使之表达。袁隆平曾利用在海南岛发现的一株花粉败育的普通野生水稻(含有使花粉不育的基因),利用杂交技术成功地培育出高产的杂交水稻,从而掀起了水稻生产的“第二次绿色革命”。后来,经过分子检测技术得知,野生水稻细胞中至少含有两个增产基因:其中的一个增产基因就能增产18%,两个增产基因则能增产36%。
3.这两例能够说明生物多样性具有潜在价值(红树、野生水稻等生物很可能还有目前人类尚不清楚的重要功能)、间接价值(红树林对海岸的防护作用)和直接价值(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)。
生物的种类繁多,人类对它们已经做过比较充分研究的只是极少数,大量野生生物的价值──生物多样性的潜在价值目前还不清楚;森林生态系统同农田生态系统相比,具有更加丰富的生物多样性,对自身的调节功能更强大,因而具有更好的稳定性,这属于生物多样性的间接价值;芦苇是一种重要的造纸原料,从金鸡纳树中可以提取治疗疟疾的药物──奎宁,这些都属于生物多样性的直接价值。
(三)练习
基础题
提示:1.潜在价值──某种不知名的昆虫。间接价值──每个物种都维系着它们所在的生态系统的结构和功能。直接价值──芦苇是一种重要的造纸原料;蝉蜕是一种动物性药物;鲁班通过观察某种叶片的叶缘得到启示,研制出了木工用的锯;海洋和森林等生态系统能陶冶情操、激发创作的灵感。
2.主要的困难是,一些发达国家(如美国、加拿大和欧盟国家等),拒绝核准或迟迟不予核准该议定书。主要争议的问题是,这些国家担心影响本国经济的发展和其他国家可能不承担相应的责任。例如,美国政府在2003年3月以“减少温室气体排放将会影响美国经济发展”和“发展中国家也应该承担减排和限排温室气体的义务”为由,宣布拒绝执行《京都议定书》。
建议世界各国特别是发展中国家联合起来,通过联合国大会和各国的政府以及民间组织等多种途径,呼吁每年大量产生温室气体的发达国家率先核准《京都议定书》(我国政府早在2002年9月就核准了《京都议定书》)。
拓展题
提示:用现代语言可以这样诠释这句话:所以说道大、天大、地大、人也大。宇宙中有这四个大,而人是这四个大中的一个。老子认为“道”是一个浑然而成的、先于天地而存在的东西;“道”不靠外力而永久存在、循环运行且永不停息;“道”伸向遥远而最终又返回自然,可算是天地万物的根本。老子把人提升为“宇宙中四个伟大的存在之一”,可与“道”、“天”、“地”并立,而惟独不认为有“神”的存在,这是老子哲学观念的可贵之处。
我们可以把老子所说的“道”,理解为自然界中各种事物发展的客观规律。人固然十分重要,甚至被说成是自然界中的“万物之灵”。但是,人也只是这四大中的一个,人绝不能超越其他三个大而为所欲为。人类必须追求和实践人与自然协调一致的美好理念,只有这样人类社会才能可持续地发展下去。
五、参考资料
1.生物多样性保护政策
(1)就地保护(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。
根据保护的内容,可以分为:综合保护区(包括整个环境区域内的自然生态系统和野生生物)和特殊自然保护区(为了专门保护某一种或几种珍稀濒危野生物种的栖息地而建立的保护区,一般范围较小)。
根据国家林业局提供的材料,我国从1956年开始建立自然保护区,截止到2001年底,全国共建立各类自然保护区1 551处(未包括香港、澳门特别行政区和台湾省),其中国家级171个,总面积为1.989×108 hm2,占国土面积的12.9%,已初步形成网络,居世界前列;组织实施物种拯救工程,先后建立了14个野生动物救护繁育中心和400余处珍稀植物种质种源基地,促进了一些濒危物种种群的恢复和发展。
(2)迁地保护
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。
我国现在不仅在每个省会城市,而且在其他一些中等城市也有动物园、植物园或树木园,其任务除了保护动植物种质资源外,还可供人们休闲憩息。估计全国动物园有60个左右,圈养着 1 000 余种各类动物;植物园或树木园(不含城市公园)有200多个,保存着约1.8×104种各类低等和高等植物。
我国最早的植物园是20世纪30年代建立的庐山植物园,主要保护裸子植物和高山植物。南京中山植物园是综合性的,主要保护药用植物。1949年以后相继建设了北京植物园、华南植物园、昆明植物园、武汉植物园、西双版纳植物园等较有影响的植物园。另外,也建立了一批专门保护某一濒危物种的保护中心,如在北京大兴、甘肃张掖、安徽铜陵先后建立了麋鹿苑、蓝马鸡繁殖场和白鳍豚养护场;在杭州、南京、九江、郑州、沈阳、昆明等地建立了地区性珍稀濒危植物引种保存中心。
(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。
最简单的离体保存方法是将培养物不断转移到新鲜的培养基上,进行多次继代培养。这在许多植物种质保存中取得成功。然而长期继代培养容易引起染色体畸变,形态发生潜力下降,生化特性丢失以及突变可能性增加。同时,也增加了培养细胞污染的危险。因此,常用的离体保存方法是缓慢生长保存和超低温保存。前者适合中短期保存,后者用于长期保存。
①缓慢生长保存是指改变培养物生长的外界环境条件,使细胞生长降至最小限度,但不死亡,从而延长继代培养时间。这种保存方法的最大优点是使保存材料维持不断生长,取出部分材料进行鉴定或用于育种之后,其不足部分可由余下的材料补充。
限制细胞生长技术主要有:改变培养物最适生长温度,调整培养基养分水平,应用渗透性化合物或生长抑制剂,降低培养环境中氧含量等。在多种情况下,组合上述几种途径进行缓慢生长保存。
②超低温保存是指在-80 ℃(干冰温度)到-196 ℃(液氮温度)甚至更低温度下保存生物材料。超低温保存生物材料的单篇报道可追溯到18世纪,但直到1973年Nag和Street首次成功地在液氮中保存了胡萝卜悬浮细胞,植物种质超低温保存才取得突破性进展。20余年来,已对许多植物展开了这方面的研究,涉及保存的材料有原生质体、悬浮细胞、愈伤组织、体细胞胚、胚、花粉胚、花粉、茎尖(根尖)分生组织、芽、茎段、种子等。
2.生态伦理道德简介
生态伦理学(ecological ethics)是关于人与自然关系的道德研究,是关于人类对待地球上生物、生态系统和自然界其他事物的行为道德态度和行为规范的研究。生态伦理学属于哲学的研究范围,以生态道德为研究对象,利用生态学原理研究人与生态环境之间的辩证统一关系,以及人类在利用生态环境时的道德准则。
生态伦理学是一门新的伦理学科,把道德对象和行为规范从人际关系扩展到整个生物圈。从生态道德关系的角度承担协调人与自然关系的任务。提倡对自然生态系统、对动植物物种关注,并以人与自然协同进化作为出发点和最终目的。因此,需要把价值、权利和利益的概念扩大到非人类的自然界及其过程,不但要承认人的价值、权利和利益,而且也要承认自然界的内在价值、权利和利益,在人与自然的生存和发展层次上,承认自然与人类的平等关系,以及承认当代与后代人在共享基本生态资源方面的平等关系。
生态伦理学实质上改变了以往哲学和伦理学只关心人类,只对人类尽义务和责任的状况。作为与社会伦理学既相互联系又相互区别的独立学科,把动物、植物和自然界以及未来人类纳入道德考虑的范畴,提出对他们共同尽义务和责任的问题。
生态伦理学对人类社会的调节作用,在人与自然关系上,表现为生态道德对人与自然、人与生态环境之间的调节作用。生态伦理学规范人类对待自然、对待生态环境的行为与义务,树立尊重自然、善待自然、关心地球家园和人类命运,自觉参与保护生态环境的社会道德。
生态道德(ecological morality)是指以生态学关于人与自然的相互作用、相互依存和共同发展为依据,以调整人与自然的关系为手段,以培养人类的生态环境意识,激发人们保护生态环境的道德责任为内容,以实现人与自然协调发展和生态平衡为目的的生态行为规范。
生态道德的主要内容包括:保护生态环境,防止破坏和污染行为;保护生物栖息地,禁止毁坏生物生境的行为;保护森林和草地,严禁滥砍乱伐、过度放牧等破坏植被的行为;保护一切珍稀、濒危动植物,严禁滥采乱杀野生动植物的行为;维护生态平衡,禁止破坏生态平衡的行为;维护生态系统的整体性,禁止破坏生态系统整体性的行为;维护生态系统的功能过程,包括物质循环和能量流动,禁止损害生态系统功能机制的行为;维护生物多样性,禁止破坏生物多样性的行为;保护、合理开发利用自然资源,禁止掠夺破坏自然资源,保证自然与社会的可持续发展等。
生态道德的目标主要是保护地球上人与生物的生存条件,保护地球上基本生态过程和生命维持系统,保持生物多样性等,从而保证人类对生态系统和自然资源的持续利用,保证自然—经济—社会生态系统的可持续发展。
自我检测的答案和提示
一、概念检测
1.(1)×;(2)√。
2.(1)A ;(2)B。
二、 知识迁移
三个可能的好处是:有利于解决我国石油资源不足的问题;有利于发展化纤、塑料等石油化学工业和满足相关商品的市场供应;有利于增加就业机会。三个可能的问题是:因石油泄露、废弃物倾泄等而污染海洋,从而不利于海洋生物多样性的保护;造成的海洋污染,很难清除和治理;不仅投入高,而且风险高(海洋石油开采的成本高而成功率较低)。为了避免出现这些问题,需要加强有关科学技术的研究和应用,增强有关法律的制定和执行,以及加强对民众的教育等。
三、 技能应用
(2)该地区哺乳动物生存受到威胁的主要原因是丧失栖息地和偷猎,鸟类生存受到威胁的主要原因是丧失栖息地。
四、 思维拓展
世界近几百年来人口过快增长、资源大量消耗以及生态遭到严重破坏的总体情况,以及目前一些人口增长仍然过快的国家和地区的上述严峻事实,确实如一些科学家所说的,使科技进步、人口增长、资源消耗和生态遭到破坏,形成了一种恶性循环。但是,近些年来,许多人口增长控制得比较好的国家和地区,这类情况正在朝着好的方向转化,因此不能笼统地认同这种观点。
人口、科技进步和资源与环境之间应当是一种相互协调的关系。具体地说,人类不仅要大力加强科技进步,同时要大力加强对广大民众的教育。此外,各国还要加强有关的法制建设和国际之间的广泛合作,以使全球人口增长得到合理的控制;使资源得到合理的利用;使生态环境不再遭到破坏并且朝着改善的方向发展。总之,人类应当走一条自然、经济、社会的持久而协调的可持续发展的道路。