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第4章　 人与环境
考点一　人类活动对生态环境的影响
基础梳理
重点难点
基础梳理
一、人口增长与生态足迹
1.生态足迹
(1)概念：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。
(2)生态足迹可以被形象地理解为一只负载人类和人类所创造的城市、耕地、铁路等的巨“足”踏在地球上时留下的足印。
(3)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就越大。生活方式不同，生态足迹的大小可能不同。
2.人口增长对生态环境的影响
(1)从世界范围看，人口还将继续增长，人类的消费水平也将继续提高。未来，全球生态环境可能会面临更大的压力。
(2)我国人口基数大，虽目前我国已进入了低生育水平国家行列，但我国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。(3)人口增长导致对自然资源的人均占有量降低，还导致了大量的环境污染问题。
二、关注全球性生态环境问题
问题 主要成因 后果
全球气候变化 CO，等温室气体大量排放 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
水资源短缺 人口剧增；污染严重 水资源匮乏
臭氧层破坏 对氟氯烃、哈龙等化合物的使用，使大气中臭氧的含量持续下降 出现了“臭氧层空洞”，到达地面的紫外线增强，对人和其他生物的生存造成极大危害
土地荒漠化 植被破坏 水土流失、造成沙尘暴
生物多样性丧失 生物的生存环境被破坏 生态失衡等
环境污染 人口剧增；重工业等的发展 雾霾、酸雨频发，水体污染和土壤污染
应对策略
(1)正确处理环境保护与经济发展的关系，践行经济、社会和生态相互协调的可持续发展理念。
(2)我国政府倡导生态文明建设，将“全面协调可持续发展”作为基本国策。
(3)建设生态文明，要求每一个公民从我做起，积极投身到生态文明建设中。对于节能环保的绿色生活方式，我们不仅要深入理解，身体力行，而且要广为宣传，使之成为全社会的共识。
考点二　生物多样性及其保护
基础梳理
重点难点
基础梳理
一、生物多样性
1.生物多样性的概念
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。
2.生物多样性的层次
(1)遗传多样性(基因多样性)：指地球上所有生物携带的遗传信息的总和。
(2)物种多样性：自然界中每个物种都具有独特性，从而构成了物种的多样性。
(3)生态系统多样性：指地球上的生境、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、功能等随着时间变化而变化的多样性。
3.生物多样性各层次之间的关系
二、生物多样性的价值
1.直接价值
(1)体现：对人类有食用、药用和工业原料等实用意义的，以及有旅游观赏、科学研究和文学艺术创作等非实用意义的价值。
(2)举例：生物多样性为人类提供了赖以生存的食物；提供了多种有治疗功效的药物；提供了众多工农业生产原料。
2.间接价值
(1)体现：主要体现在调节生态系统的功能等方面；在促进生态系统中基因流动和协同进化等方面也具有重要的生态价值。生物多样性的间接价值明显大于它的直接价值。
(2)举例：植物能进行光合作用，具有制造有机物、固碳、供氧等功能；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、调节气候等。
3.潜在价值
(1)潜在价值是指人们尚不清楚的价值。例如，某种目前没有直接价值的植物，有可能在未来被发现含有治疗某种疾病的重要成分。
(2)随着科学研究的不断深入和认识水平的不断提高，生物多样性的潜在价值将逐渐展现。
三、生物多样性丧失的原因
1.威胁野生物种生存的人类活动，主要是对野生物种生存环境的破坏和掠夺式利用等。
(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，这是物种生存受到威胁的重要原因。
2.环境污染也会造成生物多样性的丧失；农业和林业品种的单一化会导致遗传多样性的丧失，以及与之相应的经长期协同进化的物种消失。
3.外来物种的盲目引入也会导致物种的灭绝，使生物多样性丧失。
四、保护生物多样性的措施
1.就地保护：指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，这是对生物多样性最有效的保护。
2.易地保护：指把保护对象从原地迁出，在异地进行专门保护。例如，建立植物园、动物园以及濒危动植物繁育中心等.这是为行将灭绝的物种提供最后的生存机会。
3.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，等等，也是保护濒危物种的重要措施。
4.保护生物多样性，关键是要处理好人与自然的相互关系。当前主要是降低破坏地球生态环境的速度，这包括控制人口增长、合理利用自然资源以及废物的重复利用等。保护生物多样性只是反对盲目地、掠夺式开发利用大自然，并不意味着禁止开发和利用。
5.加强立法、执法、宣传教育，使每个人都能树立保护生物多样性的意识，自觉形成保护生物多样性的行为和习惯。
考点三　生态工程
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重点难点
一、关注生态工程建设
1.生态工程的概念：生态工程是指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，促进人类社会与自然环境和谐发展的系统工程技术或综合工艺过程。
2.生态工程的目的：遵循生态学规律，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。
3.生态工程的特点：与传统的工程相比，生态工程是一类少消耗、多效益、可持续的工程体系。
二、生态工程所遵循的基本原理
1.自生原理
(1)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。
(2)遵循自生原理，需要在生态工程中有效选择生物组分并合理布设。一般，应尽量提高生物多样性程度，利用种群之间互利共存关系，构建复合的群落，这样即便某个种群消亡，其他种群也能弥补上来，从而有助于生态系统维持自生能力。
(3)维持系统的自生，需要创造有益于生物组分的生长、发育、繁殖，以及它们形成互利共存关系的条件。
2.循环原理
(1)循环是指生态工程中促进系统的物质迁移与转化，既保证各个环节的物质迁移顺畅，也保证主要物质或元素的转化率较高。
(2)通过系统设计实现不断循环，使前一环节产生的废物尽可能地被后一环节利用，减少整个生产环节“废物”的产生。
3.协调原理
(1)在进行生态工程建设时，需要考虑生物与环境、生物与生物的协调与适应。
(2)处理好生物与环境、生物与生物的协调与平衡，需要考虑环境容纳量。如果生物的数量超过了环境承载力的限度，就会引起系统的失衡和破坏。
4.整体原理
(1)几乎每个生态工程都具有多组分、复杂结构及综合功能的系统，复杂系统建设必须以整体观为指导。
(2)遵循整体原理，首先要遵从自然生态系统的规律，各组分之间要有适当的比例，不同组分之间应构成有序的结构，通过改变和优化结构，达到改善系统功能的目的。
(3)人类处在一个社会一经济一自然复合而成的巨大系统中。进行生态工程建设时，不仅要考虑自然生态系统的规律，更要考虑经济和社会等系统的影响力。
(4)社会习惯、法律制度等也对生态工程建设有着重要影响。只有应用整体原理，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。
三、生态工程的实例和发展前景
1.农村综合发展型生态工程
以沼气工程为中心的物质多级循环利用工程：作物秸秆用来生产食用菌和饲料；饲料用于喂养畜禽；人、畜粪尿作为原料生产沼气；沼液用于水产养殖业；沼渣可用于为有机农产品施肥和喂养畜禽，从而达到物质利用的良性循环。
2.湿地生态恢复工程(1)采用工程学和生态学措施相结合的方法，如废水处理、点源和非点源污染控制、土地处理工程，以及动植物物种引进等，使受到干扰的湿地得以恢复。
(2)在湿地的周围，建立缓冲带，以尽量减少人类的干扰，使湿地依靠自然演替等机制恢复其生态功能。
3.矿区废弃地的生态恢复工程
为加速恢复矿区生态环境，人们采用的措施包括人工制造表土、多层覆盖、特殊隔离、土壤侵蚀控制、植被恢复工程等。其中，关键在于植被恢复，以及植被恢复所必需的土壤微生物群落的重建。
4.生态工程的发展前景
(1)在肯定生态工程的作用，特别是看到它在恢复、重建受损生态环境方面可发挥重要作用的同时，不要忘记大自然固有的强大的生态恢复力量，更不能误认为只要有了生态工程，就可以走“先污染、破坏，后治理”的老路。
(2)生态工程的发展和应用，将在建设美丽中国的过程中大有作为。为了美好的未来，我们仍需继续努力。
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探究高考 明确考向
1.（2021·海南·高考真题）红树林是海南的一道靓丽风景，既可防风护堤，也可为鱼类、鸟类等动物提供栖息地。下列有关叙述错误的是（ ）
A．“植物→鱼→水鸟”是红树林生态系统常见的一条食物链
B．红树林生态系统物种丰富，结构相对复杂，具有较强的自我调节能力
C．红树林的海岸防护作用和观赏性体现了红树林生态系统的直接价值
D．采取退塘还林、治污减排等措施有利于保护红树林生态系统
【答案】C
【分析】生物多样性具有直接价值、间接价值和潜在价值，直接价值是指对人类的社会生活有直接影响和作用的价值，间接价值主要指维持生态系统平衡的作用，潜在价值是指今天还未被利用的那些物种在将来会有利用的价值。
【解析】A、食物链反映的是生产者与消费者之间吃与被吃的关系，食物链的起点都是生产者，终点是不被捕食的个体，故“植物→鱼→水鸟”是红树林生态系统常见的一条食物链，A正确；B、一般而言，生物的种类越多，营养结构越复杂，自我调节能力越强，红树林生态系统物种丰富，结构相对复杂，具有较强的自我调节能力，B正确；C、红树林对海岸生态环境的防护作用属于生态功能，体现了生物多样性的间接价值，C错误；D、采取退塘还林、治污减排等措施有利于提高生态系统的物种丰富度，对于保护红树林生态系统是有利的，D正确。故选C。
2.（2021·辽宁·高考真题）辽河流域是辽宁省重要的生态屏障和经济地带。为恢复辽河某段“水体——河岸带”的生物群落，研究人员选择辽河流域常见的植物进行栽种。植物种类、分布及叶片或茎的横切面见下图。下列有关叙述错误的是（　　）
A．丙与丁的分布体现了群落的垂直结构
B．四种植物都有发达的气腔，利于根系的
呼吸，体现出生物对环境的适应
C．不同位置上植物种类的选择，遵循了协
调与平衡原理
D．生态恢复工程使该生态系统的营养结构更复杂，抵抗力稳定性增强
【答案】A
【分析】1、协调与平衡原理：生态系统的生物数量不能超过环境承载力（环境容纳量）的限度。
2、生态系统的稳定性包括扺抗力稳定性和恢复力稳定性两个方面。营养结构越复杂，其自我调节能力越强，抵抗力稳定性越强，而恢复力稳定性越差，负反馈调节是生态系统自我调节能力的基础。
【解析】A、丙与丁的分布是由地形的起伏导致的，体现了群落的水平结构，A错误；B、四种植物生活在水体——河岸带，都有发达的气腔，利于根系的呼吸，体现出生物对环境的适应，B正确；C、不同位置上植物种类的选择，充分利用了环境资源，遵循了协调与平衡原理，C正确；D、生态恢复工程使该生态系统的营养结构更复杂，自我调节能力更强，抵抗力稳定性增强，D正确。故选A。
3.（2021·湖南·高考真题）有研究报道，某地区近40年内森林脊椎动物种群数量减少了80.9%。该时段内，农业和城镇建设用地不断增加，挤占和蚕食自然生态空间，致使森林生态系统破碎化程度增加。下列叙述正确的是（ ）
A．森林群落植物多样性高时，可为动物提供多样的栖息地和食物
B．森林生态系统破碎化有利于生物多样性的形成
C．保护生物多样性，必须禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动
D．农业和城镇建设需遵循自然、经济、社会相协调的可持续发展理念
【答案】AD
【解析】A、植物的空间结构可为动物提供食物条件和栖息空间，森林群落植物多样性高时，植物可以形成更复杂多样的空间结构，可为动物提供多样的栖息地和食物，A正确；B、农业和城镇建设用地不断增加，挤占和蚕食自然生态空间，致使森林生态系统破碎化程度增加，动物栖息地减少，不利于生物多样性的形成，B错误；C、保护生物多样性，需要合理的开发和利用生物，而不是禁止一切森林砍伐和野生动物捕获的活动，C错误；D、农业和城镇建设需要遵循可持续发展策略，遵循自然、经济和社会协调发展，既满足当代人的需要，又不损害下一代人的利益，D正确。故选AD。
4.（2021·广东·高考真题）为积极应对全球气候变化，我国政府在2020年的联合国大会上宣布，中国于2030年前确保碳达峰（CO2排放量达到峰值），力争在2060年前实现碳中和（CO2排放量与减少量相等），这是中国向全世界的郑重承诺，彰显了大国责任。回答下列问题：
（1）在自然生态系统中，植物等从大气中摄取碳的速率与生物的呼吸作用和分解作用释放碳的速率大致相等，可以自我维持___________。自西方工业革命以来，大气中CO2的浓度持续增加，引起全球气候变暖，导致的生态后果主要是___________。
（2）生态系统中的生产者、消费者和分解者获取碳元素的方式分别是___________，消费者通过食物网（链）取食利用，___________。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，减少___________和增加___________是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
【答案】碳平衡 极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等 光合作用和化能合成作用、捕食、分解作用 从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递 碳释放 碳存储
【解析】（1）在自然生态系统中，植物光合作用摄取碳的速率与生物的呼吸作用和微生物的分解作用释放碳的速率大致相等。随着现代工业的迅速发展，人类大量燃烧煤、石油等化学燃料，使地层中经过千百万年而积存的碳元素，在很短的时间内释放出来，打破了生物圈中碳平衡，使大气中的CO2浓度迅速增加，引起全球气候变暖，导致极地冰雪和高山冰川融化、海平面上升等严重的生态后果。
（2）生产者主要通过光合作用和化能合成作用获取碳元素，从而碳元素将通过生产者进入生态系统，消费者通过摄食生产者和低营养级的消费者来获取碳元素，分解者通过分解生产者的遗体残骸和消费者的粪便、遗体残骸来获取碳元素。消费者通过食物网（链）取食利用，从而将碳元素以含碳有机物的形式进行传递。
（3）全球变暖是当今国际社会共同面临的重大问题，从全球碳循环的主要途径来看，一方面从源头上减少二氧化碳的排放，主要是减少化石燃料的燃烧、开发新能源等来减少二氧化碳，另一方面增加二氧化碳的去路，主要可以通过植树造林、退耕还林、扩大森林面积、保护森林等，增加碳存储和减少碳释放是实现碳达峰和碳中和的重要举措。
查缺补漏 练出高分
1.生物多样性包含遗传多样性、物种多样性和生态系统多样性，下列叙述错误的是（　　）
A．每一种野生生物都是一个独一无二的基因文库
B．化肥大量排入湖泊可以导致水体物种多样性下降
C．种群中部分个体的死亡可能有利于保持种群的遗传多样性
D．维持生态系统多样性对于维持物种和遗传多样性是必不可少的
【答案】A
【解析】A、物种之间最根本的区别是基因的不同，每一种野生生物都是一个独一无二的基因库，A错误；B、化肥大量排入湖泊可导致水体富营养化，藻类植物的大爆发会引起水体中动物大量繁殖，动植物遗体增加，会使水体中分解者增加，分解者消耗了水体中大量氧气，加剧了生物的死亡，最终使很多湖泊变成了没有任何生物的死湖，B正确；C、个体的死亡和新生使得种群中基因代代相传，既有遗传，也有变异，有利于保护种群的遗传多样性，C正确；D、只有生态系统多样性得以维持，生态系统中的物种和遗传信息才会多样，D正确。故选A。
2．维护地球的生态环境是人类维持生存和发展的必要条件，下列说法错误的是（　　）
A．生物圈是一个在物质和能量上自给自足的系统
B．坚持低碳生活方式有助于维持生物圈中碳循环的平衡
C．控制人口过快增长的办法是使人口在低出生率和低死亡率的基础上保持平衡
D．防治酸雨最有效的办法是限制二氧化硫和一氧化氮的排放量或从燃料中把这些物质去掉
【答案】A
【解析】A、生物圈是一个在物质上都能自给自足的系统，但生态系统中的能量是单向流动，逐级递减的，不能自给自足，A错误；B、由于化石燃料的大量开采使用，使碳循环不平衡，导致温室效应的发生，因此低碳生活方式有助于维持生物园中碳循环的平衡，B正确；C、人类必须学会自己控制自己，做到有计划地控制人口，并且最终使全球人口保持在一个稳定的水平上，使人口在低出生率和低死亡率的基础上保持平衡，C正确；D、酸雨的形成主要原因是化学燃料燃烧产生的含硫和含氮的氧化物溶于水导致的，防治酸雨最有效的办法是限制二氧化硫和一氧化氮的排放量，D正确。故选A。
3.近日，我国正式成立包括三江源、东北虎豹、海南热带雨林、武夷山在内的第一批国家公园，以保护具有国家代表性的自然生态系统，实现自然资源科学保护和合理利用。国家公园是我国自然生态系统中最重要、自然景观最独特、自然遗产最精华、生物多样性最富集的部分。下列相关说法正确的是（ ）
A．海南热带雨林国家公园中的全部生物所含有的全部基因构成一个基因库
B．若武夷山植物一年内固定的CO2大于其产生的CO2，该公园的有机物可能减少
C．保护东北虎豹国家公园的生物多样性就是保护其直接价值和间接价值
D．三江源中生产者积累的有机物中的能量去向有自身呼吸作用散失和用于生长发育繁殖
【答案】B
【解析】A、基因库是一个群体中所有个体的全部基因的总和，A错误；B、若武夷山植物一年内固定的CO2大于其产生的CO2，则有有机物的积累，但武夷山植物积累的有机物可能向山外转移（如茶叶被采摘转移），因此，该武夷山公园的有机物可能减少，B正确；C、东北虎豹国家公园是野生动植物公园，保护其生物多样性，是保护其直接价值、间接价值和潜在价值，C错误；D、三江源中生产者积累的有机物是除去呼吸作用消耗后的有机物，其中的能量去向不再有自身呼吸作用散失，D错误。故选B。
4.2018年，中国科学报发表了“降低水温，拯救野生中华鲟”的文章。文章指出，近年来，中国通过建立中华鲟生态养殖基地，将人工繁殖的中华鲟放流野外来补充野生种群。但研究人员指出，还需采取措施维持这些大鱼的生殖活力，当务之急是尽早将繁殖季节的水温降至适宜的18～20℃范围内。下列相关叙述中正确的是（ ）
A．“建立中华鲟生态养殖基地”属于对生物多样性最有效的保护
B．将人工繁殖的中华鲟放流到野外补充野生种群会使野生种群数量呈“J”型曲线增长
C．调查野生中华鲟种群密度可用标志重捕法，由于中华鲟捕获一次后更难捕捉，调查结果往往比理论值偏小
D．将繁殖季节的水温降至适宜范围，说明物理信息影响中华鲟种群的繁衍
【答案】D
【解析】A、“建立中华鲟生态养殖基地”属于易地保护，对生物多样性最有效的保护是就地保护，A错误；B、野生中华鲟种群在生存过程中存在各种环境阻力，所以，即使将人工繁殖的中华鲟放流到野外来补充野生种群，也不会使野生种群数量呈“J”型曲线增长，B错误；C、中华鲟活动范围大、活动能力强，所以统计中华鲟种群数量应用标志重捕法，但是，因为中华鲟捕获一次后更难捕捉，导致第二次捕捉中被标记的中华鲟数量降低，种群数量=（第一次捕获标记的个体数×第二次捕获的个体数）÷二次捕获的个体中被标记的个体数，所以该方法统计的数据比理论值偏大，C错误；D、“为了维持其生殖活力，当务之急是尽早将繁殖季节的水温降至适宜的18～20℃范围内”说明温度这一物理信息影响中华鲟种群的繁殖，D正确。故选D。
5．紫茎泽兰是原产于美洲的多年生草本或半灌木植物，耐贫瘠，可在短时间内侵占弃耕的农田、稀疏林草地，排挤其他植物生长，形成生态入侵区，给许多地区造成了严重的经济和生态损失。请回答下列问题：
（1）紫茎泽兰侵占稀疏林草地形成生态入侵区的过程属于___演替，判断的依据是____。
（2）下表是对紫茎泽兰在不同入侵地区的调查情况：
植物覆盖度是指某植物茎叶的垂直投影面积与该地面积之比，从种群特征角度分析，覆盖度可反映该植物的____，覆盖度的大小主要与该植物对____（填环境因素）的竞争能力的大小有关。
（3）可利用皇竹草抑制紫茎泽兰。皇竹草以大于紫茎泽兰4倍的生长速度迅速成林，紫茎泽兰因得不到充足的光照，导致长势减弱。之后，套种乔木、灌木，这种垂直结构显著提高了群落_____能力，从而有效恢复自然植被多样性。
（4）民间艺人为紫茎泽兰找到了新用途，紫茎泽兰可用来扎染布料，颜色鲜艳、不易褪色，这体现了生物多样性的_______________价值。另外，紫茎泽兰有一种特殊的气味，用它染出的布料有驱除蚊虫的功效，这是利用生态系统的___________信息，对有害动物进行____________防治。
调查项 目 重入侵区 轻入侵区 未入侵区
紫茎泽兰覆盖度（%） 67.2 20.3 0
当地植物覆盖度（%） 3.1 45.8 52.5
【答案】（1） 次生 原有土壤条件基本保留（甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体）
（2） 种群密度 阳光
（3）对阳光等环境资源的利用
（4） 直接 化学 生物
【解析】(1)由于原有土壤条件基本保留，甚至还保留了植物的种子或其他繁殖体，所以此地区进行的为次生演替。
(2)生活在同一地区的不同植物，对光照的竞争能力不同，竞争能力强的植物种群密度较大，竞争能力弱的植物种群密度较小。
(3)不同植物适合在不同的光照强度下生长，这种垂直结构显著提高了群落利用阳光等环境资源的能力。
(4)紫茎泽兰用于扎染布料，体现生物多样性的直接价值；紫茎泽兰具有特殊气味的原因是其产生某种化学物质，利用该化学物质的信息传递作用，可达到驱除蚊虫的功效，因此属于生物防治。
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