蘇教版必修二第一章 生物科學(xué)和我們第一節(jié) 身邊的生物學(xué)

人類面臨的問題之一：糧食問題一、人類食物的來源1.從區(qū)域來看可分為：陸地食物和海洋食物2.從生態(tài)學(xué)來看可分為：植物性食物和動物性食物人類食物的主要來源二、糧食安全指的是所有人在任何時候都能得到維持健康生活所需要的糧食。內(nèi)涵：國家糧食安全家庭糧食安全營養(yǎng)安全

世界銀行最近公布的報告顯示，由于中國和印度兩國的經(jīng)濟(jì)增長，全球的貧困人口大幅下降，每日收入少于1美元的人口已經(jīng)降到10億以下。不過，非洲和拉美地區(qū)的狀況卻并沒有多大改善。世界赤貧人口的數(shù)量也已經(jīng)從1981年的14.89億下降到9.86億。然而，如果排除中國不算，其他地區(qū)的赤貧總?cè)丝谠谶^去的20多年里反而增加了200萬，尤其以黑非洲地區(qū)最為嚴(yán)重。黑非洲地區(qū)的國家可能將無法達(dá)到這項要求。該地區(qū)的平均貧困率目前仍然高達(dá)40%。國家糧食安全

特別標(biāo)出十大最富有國家和十大最貧窮困家。瑞士在富有國家中以人均財富64.8241萬美元傲居榜首，第2、第3位也同樣被丹麥（57.5138萬美元）、瑞典（51.3424萬美元）這兩個北歐國家包辦。美國（51.2612萬美元）和德國（49.6447萬美元）分別排在第4和第5位。

而在最貧窮國家中，來自非洲撒哈拉沙漠南部的國家?guī)缀跄依ㄊ笞钬毟F國家。埃塞俄比亞（1965美元）則“倒數(shù)第一”，其次是布隆迪（2859美元）、尼日爾（3695美元）、尼泊爾（3802美元）和幾內(nèi)亞比紹（3974美元）。

家庭糧食安全營養(yǎng)安全三、世界糧食安全問題表現(xiàn)：1.發(fā)展中國家膳食結(jié)構(gòu)差2.大量發(fā)展中國家需要國際緊急糧食援助3.世界糧食可供量減少四、糧食問題產(chǎn)生的原因發(fā)達(dá)國家人口占世界1/4，生產(chǎn)糧食占世界1/2，因此人均產(chǎn)糧多、消費多。發(fā)展中國家人口占世界3/4，生產(chǎn)糧食占世界1/2，因此人均產(chǎn)糧少、消費少。

首先是，貿(mào)易壁壘逐步抬高。由于糧價大幅普漲，為確保國民溫飽，各糧食出口國調(diào)整政策、控制出口、平抑國內(nèi)糧價。阿根廷、俄羅斯和越南等國均已采取措施限制糧食出口，其中，世界五大小麥出口國之一的俄羅斯從今年1月底開始對小麥出口征收40%的出口稅，阿根廷則決定在能夠有效評估糧食生產(chǎn)狀況前停止對小麥出口的登記。

耕地價格應(yīng)聲而漲。生活改善促價上漲。投機炒作雪上加霜。生物燃料成為“幫兇”。糧價高漲的原因分析五、提高糧食產(chǎn)量的途徑擴(kuò)大耕地面積——開墾荒地提高單產(chǎn)——施用化肥和農(nóng)藥FoodandAgricultureOrganization

聯(lián)合國糧食及農(nóng)業(yè)組織1981年10月16日為首次世界糧食日紀(jì)念日六、提高糧食產(chǎn)量帶來的問題1開墾荒地對生態(tài)平衡的破壞氣候變化水旱災(zāi)害土地沙化水土流失………..2使用化肥對環(huán)境的影響

氮、磷等營養(yǎng)物質(zhì)過多，引起最嚴(yán)重的后果之一是水體的富營養(yǎng)化。水體的富營養(yǎng)化是水體衰老的自然過程，但化肥大大加速了這一過程。另一個嚴(yán)重后果是污染地下水。化肥中的硝酸鹽和亞硝酸鹽隨土壤中的水流移動，或透過土層進(jìn)入地下水。(1)化肥對水體的污染

化肥對大氣污染主要是氮肥分解成氨氣與反硝化過程中生成的N2O所造成的。氮氧化物氣體進(jìn)入大氣使大氣質(zhì)量變壞,特別是一氧化二氮氣體在對流層內(nèi)穩(wěn)定，可上升至同溫層，在光化學(xué)作用下，與臭氧發(fā)生雙重反應(yīng)：N2O+O3-->NO+O2NO+02-->NO2+O2

該反應(yīng)消耗臭氧，破壞臭氧層。有人推測，到2000年時，臭氧將應(yīng)氮肥的施用而減少2%。(2)化肥對大氣的污染

長期過量而單純地施用化肥，會使土壤酸化或堿化；

另外，制造化肥的礦物原料及化工原料中，有的含有多種重金屬、放射性物質(zhì)和其他有害成分。例如，施用磷肥不可避免地給土壤帶來鎘、鍶、氟、鈾、鐳、釷等有害物質(zhì)。施用磷肥過多，會使土壤含鎘量比一般土壤高數(shù)十甚至上百倍。有些化肥中還含有有機污染物，如氨水中往往含有大量的酚，施用后造成土壤酚污染。(3)化肥對土壤的污染(4)近海生物受到化肥威脅

大量化肥的流失為“赤潮生物”的大量繁殖提供了豐富的營養(yǎng)條件，已成為海洋赤潮發(fā)生的主要誘發(fā)原因之一。赤潮的發(fā)生，使海域生態(tài)系統(tǒng)遭到破壞，魚類、貝類中毒或死亡。(5)化肥也會危害森林最近西歐不少國家發(fā)現(xiàn)，一些遠(yuǎn)離工業(yè)區(qū)和交通干線的農(nóng)業(yè)種植區(qū)內(nèi)，大量樹木不斷死亡。

調(diào)查證實，使用的大量氮肥釋放出的刺激性氨氣，是除酸雨之外造成森林死亡的的另一個“禍?zhǔn)住薄０睔獗恢参锶~片吸收后就會形成堿性的氨離子，并在植物體內(nèi)積累起來，干擾重要的新陳代謝過程，損傷植物葉片細(xì)胞，阻礙植物光合作用和生長，輕者植物葉片受氨氣的熏灼傷害，重者出現(xiàn)“氨中毒”和大面積葉片枯死。氨氣與氮氧化物共存對植物的損害具有協(xié)同效應(yīng)，毒性更為強烈。農(nóng)藥對環(huán)境的影響

為了保證糧食生產(chǎn)，防治病蟲害的發(fā)生，農(nóng)藥的使用已十分廣泛。根據(jù)聯(lián)合國糧農(nóng)組織的調(diào)查，如果不使用農(nóng)藥，全世界糧食總收成的一半，將會被各種病、蟲、草害所吞嚼。使用了農(nóng)藥，卻只挽回15%左右的損失。農(nóng)藥既有對人類有利的一面，也有給環(huán)境帶來污染和危害的一面。

目前，世界上農(nóng)藥的品種約有500種以上。隨著各種農(nóng)藥的大量使用，結(jié)果往往是害蟲、益蟲一起消滅，而害蟲的抗藥性越來越強，最后只好不斷加大藥量。真正作用與農(nóng)業(yè)害蟲的農(nóng)藥僅有10-30%左右，進(jìn)入大氣、水體的部分約為20-30%，殘留在土壤中的約有50-60%。

(1)大量使用農(nóng)藥，或長期使用同一類農(nóng)藥，能夠使許多害蟲產(chǎn)生抗藥性。

(2)連續(xù)使用農(nóng)藥還會殺死益蟲、益鳥。所以，不合理的使用農(nóng)藥不但不能徹底解決農(nóng)業(yè)病蟲害問題，相反還會使許多原來危害不大或不難防治的蟲害變得不易防治。

(3)污染大氣、水和土壤。

由于灌溉水在很大程度上依賴地下水，而地下水的補給又很緩慢，深層地下水通常被認(rèn)為是一種不可再生的資源。過量開采地下水，使地下水位下降，形成大面積漏斗區(qū)，造成地面沉降、塌陷，大量機井報廢，沿海地區(qū)海水入侵。3灌溉對環(huán)境的影響(1)對地質(zhì)環(huán)境的影響(2)對土壤的影響

農(nóng)業(yè)灌溉的重要性和必要性是眾所周知的，但也加速了水沖蝕，致使土壤板結(jié)，鹽堿化。土壤鹽堿化是指土壤含鹽量太高（超過0.3％），而使農(nóng)作物低產(chǎn)或不能生長。

生物治理

灌溉水通過對農(nóng)田土壤的沖蝕、淋溶，將夾帶泥土顆粒、礦物質(zhì)、堿分和鹽分、細(xì)菌、病毒、農(nóng)藥和化肥、還有灌區(qū)周圍的生活污水等，經(jīng)排水渠排入河流或湖泊而污染地表水，增加水的礦化度、混濁度、影響水的氣味、PH值、溫度、氮磷等營養(yǎng)物質(zhì)的含量。灌溉水經(jīng)土壤入滲后也會使地下水受污染。(3)對水環(huán)境的影響4其它技術(shù)對環(huán)境的影響從20世紀(jì)70年代起，世界上出現(xiàn)了地膜覆蓋栽培技術(shù)，促進(jìn)了糧食增產(chǎn)。然而卻又引發(fā)了稱之為農(nóng)業(yè)生態(tài)環(huán)境的“白色污染”。目前所用的塑料薄膜，大多是聚乙烯或聚氯乙烯為原料的高分子化合物，在自然中極難分解。在土壤中的殘膜碎片，可存在400年之久。太多的殘膜降低了土壤的透氣性及肥力。影響食品安全的因素有農(nóng)業(yè)五大害和一潛在危害：

“五大害”是大農(nóng)藥、大化肥、除草劑、添加劑、農(nóng)膜；潛在危害是轉(zhuǎn)基因

農(nóng)藥和除草劑使傳統(tǒng)農(nóng)田充滿了殺機。辛苦的鋤草勞作已被除草劑所取代，“鋤禾日當(dāng)午，汗滴禾下土”已成為歷史。然而，盡管農(nóng)民每年都向作物、果樹、蔬菜施加大量農(nóng)藥，向耕地噴灑除草劑，且毒性越來越強，農(nóng)民們依然不能消滅害蟲和雜草。后者與人類競爭的結(jié)果是，生產(chǎn)出來的食物除風(fēng)味下降外，還充斥了各類不利于人類健康的成分。能夠殺死蟲子和雜草的東西對人體好不到哪里去。農(nóng)膜雖然實現(xiàn)了反季節(jié)蔬菜生產(chǎn)和提前上市，但其代價慘重：以蔬菜產(chǎn)業(yè)聞名的華北某縣農(nóng)民得癌癥的人越來越多，他們的地下水已不能飲用，需要花錢到上游的縣買水喝。

添加劑和激素濫用帶來的危害觸目驚心。無節(jié)制使用現(xiàn)代技術(shù)使雞、鴨、鵝等禽類“長大成禽”的周期從120-150天縮短到38-45天，生產(chǎn)出來的肉含有很多害人成分。水產(chǎn)方面，魚、鱉、蝦、蟹、鰻等等無一不用添加劑和生長素，令人垂涎欲滴的海鮮里，可能隱含有對人體極為不利的成分。

在一些地方，農(nóng)民種地（養(yǎng)殖也一樣）分兩類，用傳統(tǒng)的辦法生產(chǎn)自己吃的食物，用現(xiàn)代技術(shù)生產(chǎn)城里人的食物。因為市民無法生產(chǎn)糧食、蔬菜、水果、肉、蛋、奶、水產(chǎn)，只有受制于“農(nóng)”。城里人即使再有錢，可以買到任何高級消費品，惟有兩個東西買不到，即潔凈的空氣和健康、口味良好的食品。

第一次綠色革命發(fā)生在上世紀(jì)50年代初，其主要特征是把水稻的高稈變矮稈，另外輔助于農(nóng)藥和農(nóng)業(yè)機械，從而解決了19個發(fā)展中國家糧食自給問題。世界上一些國家科技對農(nóng)業(yè)增長的貢獻(xiàn)率一般都在70％以上，我國的雜交水稻是第一次綠色革命時期的杰出代表。1995年8月，美國學(xué)者布朗拋出“中國威脅論”，撰文(WhoWillFeedChina)說到下世紀(jì)30年代，中國人口將達(dá)到16億，到時誰來養(yǎng)活中國，誰來拯救由此引發(fā)的全球性糧食短缺和動蕩危機？這時，袁隆平向世界宣布：“中國完全能解決自己的吃飯問題，中國還能幫助世界人民解決吃飯問題”。農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的綠色革命石油農(nóng)業(yè)是在以石油、煤和天然氣等能源和原料為基礎(chǔ)，以高投資、高能耗方式經(jīng)營的大型農(nóng)業(yè)。依托的是石油、機械、農(nóng)藥、化肥、技術(shù)特點是高產(chǎn)、高效、省力、省時、不施糞肥、經(jīng)濟(jì)效益大等。農(nóng)產(chǎn)品每增加1％，農(nóng)用能源的消耗就要增加2.5％。農(nóng)民盡管使用了渾身解數(shù)，僅靠農(nóng)產(chǎn)品致富，并承擔(dān)養(yǎng)老、醫(yī)療、教育、婚喪嫁娶的各種費用還是非常困難的。

農(nóng)民是種地好手，進(jìn)城謀生是舍本求末；城里人想花高價錢買放心食品，但是，廣告宣傳對他們來說，不少只是一種“忽悠”。放心食品從哪里來呢？

聯(lián)合國糧農(nóng)組織呼吁發(fā)起第二次綠色革命，既滿足人口對食物的需求，又保護(hù)好人類賴以生存的自然資源和環(huán)境。

那么，第二次綠色革命以什么為武器呢？要在可耕地和淡水資源日趨緊張的前提下，既要克服化肥和殺蟲劑對環(huán)境和健康的不利影響，又要考慮氣候變化對作物生長的可能危害，來實現(xiàn)糧食增產(chǎn)，這些“苛刻條件”無疑對第二次綠色革命提出了更大的挑戰(zhàn)。

科學(xué)家們首先想到了“轉(zhuǎn)基因”技術(shù)，試圖通過挖掘基因資源、轉(zhuǎn)移有效基因促進(jìn)糧食增產(chǎn)。利用轉(zhuǎn)基因技術(shù)改良作物，被媒體稱為新綠色革命的“最大亮點”。

科學(xué)家可將任何異種基因移入作物中，創(chuàng)造出全新的品種，并使新品種更新時間縮短到傳統(tǒng)育種的一半。在人口最多的中國，轉(zhuǎn)基因聲音一浪高過一浪。

轉(zhuǎn)基因抗蟲棉、轉(zhuǎn)基因抗黃矮病冬小麥、轉(zhuǎn)基因抗白葉枯病水稻、轉(zhuǎn)基因抗除草劑水稻、轉(zhuǎn)基因抗青枯病馬鈴薯、轉(zhuǎn)基因玉米新品種等；超級豬、優(yōu)種牛、羊、豬胚胎分割、移植與性別控制及產(chǎn)業(yè)化；

從上面長長的清單中，我們不難看出：中國科學(xué)家眼里的第二次綠色革命，依舊是圍繞著傳統(tǒng)的糧食產(chǎn)量。也就是說，他們希冀的綠色革命，主要是來自分子生物學(xué)的貢獻(xiàn)，而忽略了一個同等重要甚至更加重要的貢獻(xiàn)——生態(tài)學(xué)的貢獻(xiàn)。

水稻、小麥秸稈占到了總量的97%以上。目前，秸稈的利用方式主要有生活燃料、直接還田（草灰還田）、育菇、工業(yè)原料四個途徑，但按照農(nóng)田養(yǎng)分歸還學(xué)說的原理，農(nóng)作物秸稈的利用應(yīng)該以還田為主。

正確的出路在于，大量進(jìn)城的農(nóng)民在家門口就有活干，這些活就是為13億人生產(chǎn)放心食品，修復(fù)退化的生態(tài)系統(tǒng)（包括自然生態(tài)系統(tǒng)和農(nóng)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)。利用生態(tài)學(xué)原理，農(nóng)民在生產(chǎn)健康食物的同時，還可以解決肥料來源問題、農(nóng)藥帶來的環(huán)境污染問題、農(nóng)村燃料和電力問題、農(nóng)村教育問題。在上述過程中，農(nóng)民作出的巨大貢獻(xiàn)，理應(yīng)當(dāng)?shù)玫絿液统鞘械恼J(rèn)可，并從經(jīng)濟(jì)上給予補償。城里人要吃上放心食品，就必須多花錢，將其用于買藥品和去醫(yī)院就醫(yī)的費用投資健康食物。

發(fā)達(dá)國家都是向農(nóng)民補貼，日本每個農(nóng)民獲得的補助每年2萬多美元?？梢?，發(fā)達(dá)國家從來沒有希望農(nóng)民從地里刨出金子來。鄉(xiāng)村進(jìn)行有機農(nóng)業(yè)生態(tài)建筑實驗全世界生產(chǎn)的農(nóng)藥一年耗資至少200億美元。七、農(nóng)藥污染的防治與發(fā)展方向1安全合理的使用現(xiàn)有農(nóng)藥2加強生物防治并推廣無公害的農(nóng)藥生物防治是利用有益生物或其他生物來抑制或消滅有害生物的一種防治方法。生物防治的主要方法有：利用天敵防治，利用作物對病蟲害的抗性防治，利用耕作方法防治，利用不育昆蟲，遺傳方法防治等。利用天敵防治有害生物的方法，應(yīng)用最為普遍。①捕食性生物，包括草蛉、瓢蟲、步行蟲、蜘蛛、蛙、蟾蜍、食蚊魚、叉尾魚以及許多食蟲益鳥等；②寄生性生物，包括寄生蜂、寄生蠅等；③病原微生物，包括蘇蕓金桿菌、白僵菌等。利用作物對病蟲害的抗性

選育具有抗性的作物品種防治病蟲害,不育昆蟲防治是搜集或培養(yǎng)大量有害昆蟲，用γ射線或化學(xué)不育劑使它們成為不育個體，再把它們釋放出去與野生害蟲交配，使其后代失去繁殖能力。

遺傳防治

是通過改變有害昆蟲的基因成分，使它們后代的活力降低，生殖力減弱或出現(xiàn)遺傳不育。此外，利用一些生物激素或其他代謝產(chǎn)物，使某些有害昆蟲失去繁殖能力，也是生物防治的有效措施。

耕作防治就是改變農(nóng)業(yè)環(huán)境，減少有害生物的發(fā)生。如花生青枯病可通過與水稻輪作防治，輪作期一般為1年；瓜菜類的枯萎病，可通過與其它不同菜類輪作防治，輪作期需3年以上。

植物農(nóng)藥

為生物源農(nóng)藥的其中一大類，即采用某些植物體用撒灰、浸拌、熏煙等方法防治有害生物；或直接用某些生物產(chǎn)生的天然活性物質(zhì)，經(jīng)提取加式作為農(nóng)藥。生物源農(nóng)藥

土壤是作物病菌的載體之一，通過土壤傳染的作物病害，只靠藥物難于徹底防治，必須立足于改善耕作管理，采取系列農(nóng)業(yè)措施。

魚藤、天然除蟲菊、巴豆、苦參、苦楝、川楝、煙堿等防治菜青蟲、蚜蟲、粉虱等。

除蟲菊是世界糧農(nóng)組織向全球推薦的生物殺蟲劑，具有使用安全、殺蟲范圍廣、藥效顯著，對蚜蟲的防治效果尤佳。微生物農(nóng)藥是指利用微生物本身或其他代謝產(chǎn)物來防治植物病、蟲、草害的制劑,具體包括微生物殺蟲劑、微生物除草劑和農(nóng)用抗生素。動物農(nóng)藥利用動物體的代謝物或其體內(nèi)所含有的具有特殊功能的生物活性物質(zhì)，如昆蟲所產(chǎn)生的各種內(nèi)、外激素來殺死害蟲，或使其喪失生殖能力、危害功能等。

性誘劑誘殺，應(yīng)用斜紋夜蛾、甜菜夜蛾、小菜蛾專用誘芯誘殺成蟲，減少害蟲交配機會，降低其產(chǎn)卵量，減輕防治壓力。斜紋夜蛾、甜菜夜蛾性誘劑誘芯每2畝掛1個，懸掛高度離菜地1—1.5米，有效期30—45天；3物理性防治

色板(誘蟲板)是通過雙面的特殊色譜來驅(qū)避、誘捕害蟲的。在田間懸掛銀灰色膜驅(qū)避蚜蟲，懸掛黃色捕蟲板以粘住蚜蟲、白粉虱、斑潛蠅等，懸掛藍(lán)色捕蟲板防治棕櫚薊馬。八利用生態(tài)學(xué)原理提高糧食產(chǎn)量1植樹造林、保護(hù)森林、減少水旱災(zāi)害2充分利用太陽能，增加初級凈產(chǎn)量3充分發(fā)揮初級凈產(chǎn)量轉(zhuǎn)變?yōu)槭澄锏淖饔?遵循物流平衡規(guī)律、保護(hù)土地肥力5合理捕撈、保護(hù)海產(chǎn)資源

中國每年生產(chǎn)糧食4.8億噸，1.8億噸供給人消費，1.2億噸作為飼料供給畜牧業(yè)(占糧食總產(chǎn)量的25%)，其中用于豬飼料近1億噸，豬是僅次于人類的第二耗糧大戶?？梢?，下一步要解決的不是糧食產(chǎn)量問題，而是肉和奶的來源問題。而以生態(tài)學(xué)為特征的綠色革命，是在秸稈上做文章，而不是在糧食上做文章；是利用生態(tài)學(xué)的原理解決食物問題和環(huán)境問題，而不是用工業(yè)的思路制造環(huán)境污染(化肥、農(nóng)藥、地膜等)；因此，以生態(tài)學(xué)為主導(dǎo)的第二次綠色革命，才是真正意義上的綠色革命。

那么生態(tài)學(xué)的貢獻(xiàn)是什么呢？生態(tài)學(xué)的解決方案，不是將眼光直接盯在提高糧食產(chǎn)量上，而是將人們廢棄的50%以上的光合產(chǎn)物(以秸稈為主)，高效循環(huán)利用起來，通過植物生產(chǎn)(截獲太陽能)、動物生產(chǎn)(收獲肉奶等食品)、微生物生產(chǎn)(生產(chǎn)飼料和肥料)等，使單位土地面積升值，既增加了食物，又增加了肥料。有機肥增加后，將大量的中低產(chǎn)田改造，反過來可提高糧食產(chǎn)量，即實現(xiàn)循環(huán)農(nóng)業(yè)?！凹冉鉀Q食物安全又改善生態(tài)環(huán)境”

但是，中國年產(chǎn)秸稈6-7億噸，如能充分利用，升值部分可能是種糧食的5～10倍。中國秸稈生物量折合鮮重達(dá)18-21億噸，按照“十分之一”法則，可以支撐的動物鮮重達(dá)1.8-2.1億噸；再按照40%的保守屠宰率計算，則