资源植物学教案利用和保护省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx
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1、第第6章章植物资源合理利用与保护植物资源合理利用与保护第一节第一节人与植物资源关系人与植物资源关系1、人类发展离不开植物资源、人类发展离不开植物资源美国植物药、新西兰猕猴桃产业、三美国植物药、新西兰猕猴桃产业、三叶橡胶树等开发叶橡胶树等开发第1页沙尘暴发第2页过分放牧第3页3、为保护植物资源国际社会所作努力、为保护植物资源国际社会所作努力1948年成立:国际自然和自然资源保护同盟年成立:国际自然和自然资源保护同盟1973年经过:濒危野生动植物国际贸易条约年经过:濒危野生动植物国际贸易条约1980年发表:世界自然资源保护纲领年发表:世界自然资源保护纲领1971年制订:人与生物圈计划年制订:人与生
2、物圈计划(长白山、广东(长白山、广东鼎湖山、神农架属于第一批鼎湖山、神农架属于第一批1972年经过:人类环境宣言,每年年经过:人类环境宣言,每年4月月22日为地日为地球日各国努力:美国有国家自然保护区、国家球日各国努力:美国有国家自然保护区、国家森林公园森林公园700多个,面积占全国面积多个,面积占全国面积10;第4页4、我国对植物资源开发与保护、我国对植物资源开发与保护资源考查:资源考查:自然资源综合考查委员会、中科院等对我自然资源综合考查委员会、中科院等对我国植物资源进行了大规模考查。国植物资源进行了大规模考查。取得成就取得成就:绞股兰:绞股兰、雷公藤、萝芙木雷公藤、萝芙木植物资源植物资源
3、资源降资源降低:低:野生人参、天麻、黄芪、甘草资源等非常少。野生人参、天麻、黄芪、甘草资源等非常少。森林情况森林情况:1959年来,森林最丰富五个省,森林面积年来,森林最丰富五个省,森林面积降低了降低了1600万公顷;万公顷;水土流失水土流失:150万平方公里;每年因水土流失造成肥万平方公里;每年因水土流失造成肥份折合商品化肥致少有份折合商品化肥致少有4000万吨,约有万吨,约有144亿元。亿元。第5页1981年四川省洪水使该省损失年四川省洪水使该省损失25亿元。亿元。1998年洪水使全国经济损失达年洪水使全国经济损失达3000亿元。亿元。长江:泥沙量相当于尼罗河、亚玛逊河、密西西比长江:泥沙
4、量相当于尼罗河、亚玛逊河、密西西比河总和;河总和;由此可见,生态效益就是经济效益,保护生态环境由此可见,生态效益就是经济效益,保护生态环境就是保护生产力。就是保护生产力。1959年提案年提案1977:中华人民共和国环境保护法:中华人民共和国环境保护法1979:森林法:森林法1991:水土保护法:水土保护法1987:中华自然保护纲要:中华自然保护纲要代表性工作:代表性工作:三北防护林:造林三北防护林:造林1.3亿亩,保护农田亿亩,保护农田1.65亿亩;长江中上游防护林:亿亩;长江中上游防护林:第6页第二节、植物资源利用普通标准一、理好开发与保护关系包括到社会、经济、文化和科学技术等各方面问题。生
5、态系统是一个动态平衡,任何生态系统都有一定弹性,人类利用植物资源应该在生态系统弹性范围内。一味强调保护,让植物资源自生自灭不符合国情。离开经济发展谈生物资源保护,资源保护将成为无源之水。第7页二、合理利用标准1、综合利用和深加工2、永续利用:依据资源量、生产年限来利用;3、轮采轮挖、挖大留小:依据植物利用部位利用,比如杜仲、厚朴等利用;4、收购部分掌握标准;5、充分发挥植物资源生态效益;发挥野生植物优势,发展绿色食品;6、变野生为家植;7、不停挖掘新植物资源种类和用途;8、加强市场研究;第8页第三节生物多样性及其保护一、生物多样性概念一、生物多样性概念生物多样性生物多样性是指物种变异性及其藉以
6、存在生是指物种变异性及其藉以存在生态复合体,是多样化生命实体群特征。包含微态复合体,是多样化生命实体群特征。包含微生物、动物和植物以及全部生态系统及其形成生物、动物和植物以及全部生态系统及其形成生态过程。生物多样性是基因多样性、物种多生态过程。生物多样性是基因多样性、物种多样性和生态系统多样性总和。样性和生态系统多样性总和。保护生物多样性就是保护地球上一切生物资保护生物多样性就是保护地球上一切生物资源和人类生存环境。源和人类生存环境。第9页遗传多样性指遗传多样性指:遗传信息总和,指是种内基因改变,包含种内显著不一样种群间和同一个群内遗传改变,其测度为染色体多样性、蛋白质多样性、DNA多样性三个
7、方面。遗传变异、生活史特点、种群动态及其遗传结构决定或影响着物种及其它及其环境相互作用方式。种内多样性是一个物种对干扰进行成功反应决定原因,决定着物种改变趋势。第10页物种多样性:物种多样性:即物种水平多样性,指地球上生物有机体复杂多样性。物种多样性现实状况、物种多样性形成、演化及其维持机制是物种多样性研究主要内容。生态系统多样性:生态系统多样性:指生物圈内,生境、生物群落和生态过程多样性以及生态系统内生境差异、生态过程改变多样性。第11页二、生物多样性现实状况及其受威胁原因地球上生物物种数总计有5005000万种或10008000万种,其中已定名仅有140万种,全球生物基因水平和生态系统水平
8、上多样性也极高;然而当今世界各个层次生物多样性正在快速下降。第12页生物多样性危机主要原因:1、栖息地改变:单一农业生态系统、生境破碎化等;自然生态系统经过改造,成为人工生态系统,使用生物多样性下降。2、生境片断化,使用种群产生“遗传漂变”,杂合性下降,适应环境能力变弱,造成物种衰退。3、过分砍伐和捕猎;4、化学污染,过量农药使用等;5、全球气候改变,影响生物群落分布格局;6、外来种入侵第13页附:全球气候改变(温室效应)对植物影响地球上得到能量和地球释放出红外线温度差值,使地球表面平均温度应该在-18.5oC,这是地球原来温度,叫等效黑体温度。而实际上,地球表面平均温度为15oC。这主要大气
9、层存在结果。第14页地球是在以红外线形式在放射出能量,这种能量不是原封不动地向宇宙空间放出,因为地球上大气中含有各种各样气体成份,其中有些气体含有吸收红外线作用,原来应该释放到空间中去能量,因为这些气体吸收,就使大气温度升高,这些吸收气体本身又有发射红外线性质,所以从大气中向下辐射,使地球表面防止了部分能量损失,这就是温室效应现象。包围着地球大气,起着一个象温室中塑料薄包围着地球大气,起着一个象温室中塑料薄膜作用,将整个地球放在温室里一样,使地球温膜作用,将整个地球放在温室里一样,使地球温度在变暖度在变暖。第15页水汽、二氧化碳、臭氧(O3)、甲烷(CH4)、氧化亚氮(N2O),这些气体称为“
10、温室效应气体”。(1)二氧化碳:二氧化碳:当前大气二氧化碳为350ppm,甲烷1.7ppm,臭氧为400ppb,氧化亚氮为310ppb,氟里昂为400ppt。只有氟里昂气体是人类活动制造出来。将摄氏零度、一个大气压状态称为标准状态,假如将包围地球整个大气压缩到这一标准状态,其厚度为8000米,当前,大气CO2相当于2.8米,甲烷相当于1.4厘米,臭氧相当于3mm,氟里昂为3微米。第16页1896年,瑞典化学家Arrhenius提出,若二氧化碳浓度上升,地球将变暖,1958年,美国斯里克斯海洋研究所凯林(Keeling)对夏威夷冒纳罗亚山中建立了美国国家海洋局观察所,开始了二氧化碳精密观察。第1
11、7页假定从化石燃料释放出二氧化碳58释放残余在大气中,依据化石燃料消费量计算所得二氧化碳浓度与大气中实际二氧化碳浓度增加比较,发觉有发惊人相同性。大气二氧化碳增加,主要是来自于人类消费化石燃料。第18页(2)甲烷增加)甲烷增加:甲烷是仅次于二氧化碳主要温室气体,近年来,也显示出显著增加顷向。当前二氧化碳浓度增加是0.4%,甲烷增加量是1%左右。甲烷也是在18世纪中叶开始增加。起始浓度为0.8ppm,现在为1.7ppm.进入20世纪后期,这种增加显著加紧。甲烷增加原因是北半球人类活动,详细是什么原因,当前不清楚。第19页(1)水田:甲烷是在池沼底部等没有氧地方,有机物腐烂发酵时产生。所以,伴随水
12、田面积增加,向大气中释放出甲烷量会增加。(2)畜产业发展:家畜肠内发酵增加,也使甲烷产量增加。(3)畜舍粪便和铺草等废弃物也不停增加,无氧发酵产生甲烷;(4)生物体燃烧、煤井、天然气采挖、利用,也可能是原因。因为天然气主要成份是甲烷,假如没有被燃烧而泄漏出来,也使大气中甲烷浓度增加。(5)除了上述直接原因外,还有间接原因。第20页(3)氧化亚氮氧化亚氮增加一氧化氮一样也显示出增加趋势。氧化亚氮有毒,一旦吸入这种气体会引发面部肌肉痉挛,看上去向是发笑一样,也称为“笑气”。当前浓度是310ppb,每年约增加0.8ppb,年增加率为0.26%。在1940年前后,其浓度一直是在285ppb左右,但其后
13、出现了剧增加趋势。可能是因为化学肥料使用、化石燃料使用和生物体燃烧。第21页(4)臭氧增加平流层臭氧被破坏,已成为一个重大问题,氟里昂气体在平流层因紫外线照射而被解离,释放出氯离子(Cl-1),氯离子从臭氧中夺取氧原子,破坏臭氧形成氧分子。因为这种原因,使平流层中臭氧降低。在对流层,臭氧却反而增加,依据欧洲观察,近地面层臭氧浓度,直到20世纪初,大约在10ppb,但最近却为20ppb,近年来增加23。第22页1981年和年和1987年臭氧层浓度对比图年臭氧层浓度对比图1981年1月1987年10月第23页 臭氧层好比是臭氧层好比是地球地球“保护伞保护伞”,阻挡了太阳,阻挡了太阳99%99%紫外
14、线辐射紫外线辐射,含有保护地球上含有保护地球上生物免遭紫外线生物免遭紫外线过量辐射作用。过量辐射作用。第24页紫外线危害紫外线危害紫外线会损伤紫外线会损伤角膜和眼晶体角膜和眼晶体,紫外线增,紫外线增加会诱发加会诱发皮肤癌皮肤癌,另外,皮肤中免疫功,另外,皮肤中免疫功效也会因紫外线强烈辐射而受损伤。效也会因紫外线强烈辐射而受损伤。臭氧层破坏后,陆地和海洋生态系统一臭氧层破坏后,陆地和海洋生态系统一样难以幸免。样难以幸免。第25页 每一架超音速运输机每年能增加60个皮肤癌患者。超音速运输机在高空放出一氧化氮,好比是破坏臭氧层催化剂,起到增大臭氧分解速度作用。第26页对流层臭氧这种增加,原因在于人类
15、活动向大气中放出二氧化氮,化石燃料在高温下燃烧时,可使空气中氮被氧化,从而形成二氧化氮,二氧化氮被太阳光分解(即光分解)。通常,光分解只在平流层中才发生,但二氧化氮是一个例外,即使波长较长光也可使其分解,所以它可被进入对流层太阳光解离,由此生成氧原子(O)和氧分子(O2)结合形成臭氧。第27页(5)平流层臭氧问题在距地球表面1520公里平流层中,臭氧含量非常丰富,这些臭氧是氧分子(O2)在高空太阳辐射作用下,分解出氧原子(O)再同氧分子结合而成。臭氧含有选择性吸收紫外线和其它短波太阳辐射能,使能够穿透大气层抵达地面太阳辐射能仅限于300纳米(nm)以上长波长辐射,而对人体和生物有致癌和杀伤作用
16、紫外线、X射线、射线等,大部分不能抵达地球表面,从而保护人类和生态系统不受短波辐射伤害。1 臭氧形成2 臭氧作用0 臭氧空洞3 臭氧降低4 氟里昂破坏臭氧第28页1974年,加州大学罗兰德(F.S.Rowland)提出了一份汇报,认为地球大气圈上层臭氧正在降低,从而对人类造成潜在危害,这引发了全世界关注,震动了整个世界。臭氧降低原因:氟里昂是氯、氟、碳化合物,由几个类型,但在大气中浓度尤其高是氟里昂12(CF2Cl2)和氟里昂11(CFCl3)。它们能够破坏平流层臭氧层。当前,这二者每年以5惊人速度在增加。第29页大量氟里昂逸散后最冬终到达大气圈上层,并在强紫外线照射下分解释放出自由氯原子,接
17、着,氯原子就会与臭氧发生反应,从而使臭氧降低。CFCl3+紫外线自由氯原子ClCl+O3ClO+O2ClO+OCl+O2第30页注:氟里昂气体融点和沸点普通都很低,是不燃性和非爆性气体,无色、无臭、无毒,所以用途很广。一个主要用途是作为冷藏剂。但一旦冰箱被破坏或废弃,它会散发到大气中。杀虫剂和化装品自喷器中喷雾剂也使用氟里昂。使用这些商品时,也使大气中氟里昂气体含量增加。第31页19781987年,国际臭氧趋势观察小组曾坚持了高空飞行观察,表明,在南纬3960度臭氧降低了510,南纬19北纬19度近赤道区域臭氧降低了1.6-2.1%,北纬4064度降低了1.2-1.4%,我国华南地域降低了3.
18、1%,华东华北地域降低了1.7%,东北地域降低了3.1%。除氟里昂外,核弹爆炸、喷气式飞机所放出氮氧化物也能与臭氧发生反应,使臭氧降低。第32页英国新科学家周刊指出,臭氧层降低10是溴化物造成,不过,当前对溴化物生产还在不停增加,为了进行水果、蔬菜保鲜,世界甲基溴产量在增加。甲基溴能够释放出溴化物。据计算,由17架大型喷气式飞机组成机群,天天在17公里高空飞行7小时,一年内地球臭氧浓度将会降低1。第33页臭氧层降低后果:(1)按当前臭氧降低趋势,到2075年,臭氧将比1985年降低40,那时全球皮肤癌患者将达1.5亿,农作物产量降低7.5%,水产品降低25%。(2)美国海洋生物学有指出,南极大
19、陆上空臭氧层日益变薄,已使紫外线透过臭氧层进入海洋深度比推测深得多,造成单细胞藻类大量降低,严重影响食物链,影响海产品产量。第34页全球气候改变生态学效应全球气候改变生态学效应一、全球变暖因为温室气体含有吸收红外线特征,故其含量增加之后,因为来自地表红外辐射被大气更多吸收,难于逃逸到宇宙空间,使地表温度上升。全球变暖评定:美国成立了二氧化碳评定委员会,指出,因为二氧化碳增加,已使全球平均气温上升了3+1.5oC,即少则1.5oC,多则4.5oC上升幅度。温室效应第35页关于温度上升评定范围改变很大,难于作出精密预测。这是因为,二氧化碳浓度增加,气温上升,会引发许屡次生改变,这些改变反过来影响气
20、温上升,存在极为复杂机制,这种作用叫反馈。第36页二)气侯改变三)土壤含水量土壤水分对农业生产有重大影响。因为温室气体作用,使地球变暖,土壤干湿度也会发生改变。因为温室效应,北半球从北纬3060O地域,几乎均变干燥,而撒哈拉沙漠等地,变得比现在湿润。第37页对于中国来讲,北纬30O北侧变干,南侧变湿。北纬30O相当于长江流域。这么,原来干燥地域愈加干燥,原来多雨多区愈加多雨。四)海平面上升温度上升使海平面上升,到2030年,上升30厘米,到二十一世纪未,将上升65厘米,有报告认为,可使海平面上升高达1.65米,使以居住在沿海地区上亿人口受到威胁;第38页四)南极上空臭氧空洞逐年加大,北极臭氧层
21、正在快速消失,这对人类健康、生物组成危害紫外线直射地面强度增加。五)植物分布范围、作物产量、病虫害发生规律将发生重大改变。第39页StocklinJ等(1998):CO2浓度浓度上升使苔草属种类(Carex flacca)生物量增加,而雀麦属(Bromus erectus)种类则相反,CO2浓度上升使群落朝着增加苔草属种类主要性方向演替。第40页LeadleyPW等(1999:豆科、非豆科、禾本科植物对CO2浓度上升响应也不一样。就单子叶植物与双子叶植物来讲,CO2浓度上升将促进双子叶植物生长,从而会造成群落演替发生改变(PovinC等1977)。第41页植物种类对CO2浓度上升响应不一样将可
22、能造成群落结构发生改变。在大气CO2浓度倍增情况下,C3植物光合效率可到达66,而C4植物仅有4,伴随大气CO2浓度增加,C3植物比C4植物含有更高产量和生物量。第42页在农田生态系统中,杂草是主要群落组员,有相当一部分杂草是C3种类。不一样杂草种类对大气CO2浓度上升响应也不会相同,这极有可能影响杂草种间、杂草与作物间竞争关系,从而影响杂草群落结构和演替。农田杂草群落中优势种群变更,将直接影响除草剂使用效果。第43页其次,已有众多研究表明,大气CO2浓度上升将影响植物形态解剖结构、生长特点和繁育特征;CO2倍增情况下,狗尾草、半野生小麦、野生稻、高梁、小麦、玉米、谷子、水稻、野大麦和大麦等禾
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