第7章 綠色植物在生物圈中的作用
第一節(jié) 綠色植物是食物之源
內(nèi)容精講
1.在植物世界，有一類植物叫做食蟲植物，這些植物能捕食像昆蟲這樣的動物，為什么這些食蟲植物食蟲呢？
剖析：這些食肉植物大多數(shù)生長在經(jīng)常被雨水沖洗和缺少礦物質(zhì)的地帶，由于這些地區(qū)的土壤呈酸性，缺乏氮素營養(yǎng)，因此植物根部的吸收作用不大，為了滿足生存的需要，它們經(jīng)歷了漫長的演化過程，變成了一類能吃動物的植物。目前已知世界上最大的食蟲植物，為一種生長于爪哇、婆羅洲的豬籠草，其囊葉的容量可達(dá)八千克，據(jù)說可捕食小老鼠。
據(jù)現(xiàn)在的資料已經(jīng)知道，地球上確確實實地存在著一類行為獨特的食肉植物（亦稱食蟲植物），它們分布在世界各國，共有500多種，其中最著名的有瓶子草、豬籠草和捕捉水下昆蟲的貍藻等。這些植物的葉子變得非常奇特，有的像瓶子，有的像小口袋或蚌殼，也有的葉子上長滿腺毛，能分泌出各種黏液來消化蟲體，它們通常捕食蚊蠅類的小蟲子，但有時也能“吃”掉像蜻蜓一樣的大昆蟲。
2.俗話說“萬物生長靠太陽”，我們所得的能源最終來自于太陽能，沒有綠色植物人類就無法生存。你同意這種說法嗎?為什么？
剖析：綠色植物通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，儲存在植物體的有機物中。這些有機物不僅為植物自身的生命活動提供能量，同時自然界中的人類和動物都直接或者間接地以綠色植物為食物，因此有機物還為人類的生命活動提供能量。
太陽與生物有著密切的聯(lián)系：植物進(jìn)行光合作用，光合作用則需要陽光。食草動物吃草，食肉動物將食草動物的尸體吃掉，食肉動物死后被細(xì)菌分解最終成為植物的“食品”，這一切將歸功于太陽。
3.袁隆平，一個屬于中國，也屬于世界的名字，他發(fā)起的“第二次綠色革命”，給整個人類帶來了福音。
現(xiàn)為中國工程院院士的袁隆平，從60年代開始致力于雜交水稻的研究，經(jīng)過12年的努力，成功培育出了“三系雜交稻”。1976至1987年間，他培育的雜交水稻種植面積累計達(dá)到11億畝，增產(chǎn)稻谷1 000億千克。1979年，雜交水稻作為我國第一個農(nóng)業(yè)技術(shù)專利轉(zhuǎn)讓美國。以后，他又研制出一批比現(xiàn)有三系雜交水稻增產(chǎn)5％～10％的兩系品種間雜交組合。
問題：
（1）查閱資料，袁隆平院士為什么要研究雜交水稻？
（2）雜交水稻的研究成功對于人類發(fā)展來說產(chǎn)生什么影響？
袁隆平，１９３０年９月生于北平，１９４９年８月考入了重慶相輝學(xué)院農(nóng)學(xué)系。１９５３年８月畢業(yè)后分配到湖南省安江農(nóng)校任教，在長達(dá)１９年的生涯中，袁隆平一面，一面從事生產(chǎn)實踐、選擇課題進(jìn)行科學(xué)研究，開始走上了作物育種之路。
１９６０年７月，他在早稻常規(guī)品種試驗田里，發(fā)現(xiàn)了一株與眾不同的水稻植株。第二年春天，他把這株變異株的種子播到試驗田里，結(jié)果證明了上年發(fā)現(xiàn)的那個“鶴立雞群”的稻株，是地地道道的“天然雜交稻”。既然自然界客觀存在著“天然雜交稻”，只要我們能探索其中的規(guī)律與奧秘，就一定可以按照我們的要求，培育出人工雜交稻來，從而利用其雜交優(yōu)勢，提高水稻的產(chǎn)量。這樣，袁隆平從實踐及推理中突破了水稻為自花傳粉植物而無雜種優(yōu)勢的傳統(tǒng)觀念的束縛。于是，袁隆平立即把精力轉(zhuǎn)到培育人工雜交水稻這一嶄新課題上來。在１９６４年到１９６５年兩年的水稻開花季節(jié)里，他和助手們每天頭頂烈日，腳踩爛泥，低頭彎腰，終于在稻田里找到了６株天然雄性不育的植株。
九十年代后期，美國學(xué)者布朗拋出“中國威脅論”，撰文說到21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�！苯�(jīng)過近多年的艱苦努力，超級雜交稻在小面積試種獲得成功，畝產(chǎn)達(dá)到８００千克，并在西南農(nóng)業(yè)大學(xué)等地引種成功。目前，超級雜交稻正進(jìn)行大面積試種推廣。
探究：（1）我國大江南北的農(nóng)田普遍種上了袁隆平研制的雜交水稻。雜交水稻的大面積推廣應(yīng)用，為我國糧食增產(chǎn)發(fā)揮了重要作用，對于緩解我國糧食緊張問題有很大幫助。
（2）袁隆平的雜交水稻引起了世界的關(guān)注，許多國家的專家到中國來取經(jīng)，印度、越南等20多個國家和地區(qū)還引種了雜交水稻。袁隆平的努力，也為解決世界糧食短缺問題作出了貢獻(xiàn)。
典題精講
例1下列生物不屬于綠色植物的是（）
A.玉米
B.白菜
C.小麥
D.蘑菇
思路解析：綠色植物可以通過光合作用，將太陽能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，合成有機物。蘑菇屬于真菌，不屬于綠色植物。
答案：D
例2閱讀下列材料，請你完成后面問題。
沙塵暴也稱沙暴或塵暴，指的是強風(fēng)將地面塵沙吹起使空氣很混濁，水平能見度小于１千米的天氣現(xiàn)象。沙塵暴是一種突發(fā)性的災(zāi)害天氣，沙塵暴發(fā)生時，常常造成樹倒屋塌，人畜死亡，農(nóng)業(yè)減產(chǎn)，危害極大。全球有四大沙塵暴高發(fā)區(qū)：中亞、北美、中非和澳大利亞。中國西北地區(qū)是中亞沙塵暴高發(fā)區(qū)的組成部分，其中不少地區(qū)每年沙塵暴日數(shù)達(dá)３０天以上。近年來，我國西北地區(qū)沙塵暴呈加重趨勢，并危及到我國北方大部分地區(qū)。
（1）根據(jù)自己所學(xué)知識，你能分析出沙塵暴多發(fā)生在什么地方嗎？
（2）設(shè)想自己是一個地方防治沙塵暴的負(fù)責(zé)人，面對所在城市的多發(fā)沙塵暴的現(xiàn)象，你能否采取一些方法防治呢？
思路解析：中央氣象臺的專家介紹說，揚沙與沙塵暴都是由于本地或附近塵沙被風(fēng)吹起而造成的。其共同特點是能見度明顯下降，出現(xiàn)時天空混濁，一片黃色。兩者大多受冷空氣過境或雷雨、颮線影響。
這是河西走廊春季常見的浮塵天氣，北方地區(qū)春季容易出現(xiàn)。所不同的是揚沙天氣風(fēng)較大，能見度在1千米到10千米之間；而沙塵暴風(fēng)很大，能見度小于1千米。
答案：（1）沙塵暴多發(fā)生在平原地區(qū)，四周沒有高山圍繞，缺少樹木、植被的地方。
（2）種植大量樹木，形成防護(hù)林等等。
第二節(jié) 綠色植物與生物圈的物質(zhì)循環(huán)
內(nèi)容精講
1.世界人口的增多、人類工業(yè)生產(chǎn)規(guī)模的擴大，都會導(dǎo)致生物圈中的二氧化碳的濃度不斷上升，但是到目前為止，空氣中的二氧化碳濃度基本沒有改變，這是為什么呢？
剖析：生物圈的大氣中氧氣體積分?jǐn)?shù)約為21%，二氧化碳為0.03%，它們是相對平衡的。雖然所有生物的呼吸作用和化石燃料的燃燒都在消耗氧氣，放出二氧化碳，但綠色植物光合作用能吸收二氧化碳，放出氧氣，使大氣中的氧氣和二氧化碳的濃度處于相對平衡狀態(tài)。但是現(xiàn)在由于植物被亂砍濫伐，導(dǎo)致生物圈中二氧化碳濃度有所提高，引起溫室效應(yīng)，如果再不采取一定的措施，將會影響到人類和動物的生存。例如當(dāng)二氧化碳濃度過高時，人會出現(xiàn)呼吸困難、胸悶、呼吸麻痹等癥狀，嚴(yán)重時還會因為窒息而導(dǎo)致死亡。
2.炎熱的夏季，人們都愛在樹陰下休息，你能說出其中的道理嗎？
剖析：植物的蒸騰作用對植物及環(huán)境保護(hù)起到很大的作用。植物的葉片能遮擋陽光，減弱陽光的炙烤；葉片蒸騰作用散失大量的水分，帶走了空氣中的大量熱量，使樹陰下的溫度降低幾度；蒸騰作用散失的水分還能散失吸附空氣中的灰塵，植物葉片上還有很多的絨毛吸附塵埃粒子使空氣清新宜人；植物還能降低噪音。這些都是夏天樹陰受人喜愛的原因，讓我們一起種樹吧！
3.一株玉米從出苗到結(jié)實的一生中，大約需要消耗200千克以上的水。這200千克水的用途大致如下：
作為組成成分的水1 872克
維持生理過程的250克
蒸騰作用消耗的水202 106克
生長期中總用水量204 228克
據(jù)調(diào)查，在驕陽似火的夏日綠化地區(qū)的氣溫比非綠化地區(qū)的氣溫低0.8 ℃，森林中的氣溫比庭院中的氣溫低1.3～3.2 ℃。有人測量過，在城市露天之下的氣溫高達(dá)35 ℃的時候，樹陰下的氣溫只有22 ℃左右。
問題：
（1）玉米在出苗到結(jié)實的一生中，根從土壤中吸收的水分主要到哪里去了？
（2）既然植物體通過根吸收了水分，卻又通過葉散發(fā)到體外，這是為什么？是否是浪費水源？
蒸騰作用會引起植物大量丟失水分，常常會引起水分虧缺和脫水的傷害，因而它對植物來說是一種不可避免的壞事。氣孔是植物葉片與外界交換氣體的門戶。植物在進(jìn)行光合作用的過程中，必須和周圍環(huán)境發(fā)生氣體交換；同時通過氣孔蒸騰也會使植物喪失大量水分。蒸騰是水的汽化，是一個物理過程。蒸騰作用的強弱除受環(huán)境(如溫度、濕度)的影響外，還受氣孔開關(guān)的調(diào)節(jié)。而氣孔開關(guān)的作用，主要是為了盡量滿足植物進(jìn)行光合作用對二氧化碳的需要而盡量減少水分的消耗。因此，在生產(chǎn)上應(yīng)適當(dāng)降低植物的蒸騰速率，減少水分損耗。
但是蒸騰作用對于植物的生命活動也具有一些作用：首先，它是植物被動吸水的一個主要動力，能促進(jìn)植物吸收水分和傳導(dǎo)水分。其次，蒸騰作用引起水流通過植物能提供一個運輸系統(tǒng)，礦質(zhì)鹽隨水分從根運至植物上部，有機物也在植物體內(nèi)運輸。再次，蒸騰作用還可有效地降低葉片的溫度，在強烈陽光下，通過蒸騰作用散熱，能保持植物生理上合適的體溫。
同時，植物的蒸騰作用對于環(huán)境也有很大的影響，很好地調(diào)節(jié)了氣候：①降低了周圍環(huán)境的氣溫；②增加了空氣濕度；③增加了降雨量。
探究：（1）由此可見，植物吸收進(jìn)入體內(nèi)的水分，只有１％左右真正用于各種生理過程和保留在植物體內(nèi)，而99％左右的水分卻被蒸騰掉了。
（2）植物體通過蒸騰作用散發(fā)掉大量的水分，并不是簡單的浪費，對于植物體自身的生命活動，具有重要的生理意義：①減低葉面溫度，避免被灼傷；②促進(jìn)水分的吸收；③促進(jìn)體內(nèi)水分和無機鹽的運輸。
典題精講
例1 移栽植物時，常常去掉幾片葉，是為了（）
A.降低光合作用
B.減小呼吸作用
C.減少水分蒸騰
D.移栽方便
思路解析：移栽植物時首先要考慮的是使移栽的植物盡快吸水成活，如果移栽的植物帶有較多的葉片，其根系吸水后就容易使水分被大量的葉片蒸騰掉而脫水死亡。植物成活后才考慮其光合作用和呼吸作用問題。
本題易錯選B項。植物葉片減少后，雖然其呼吸作用可減小，但那是已成活的植株上才表現(xiàn)出來的。人們?yōu)槭挂圃缘闹参镙^快成活，往往要帶上土以保持根系，剪去部分葉片以減少水分蒸騰。
答案：C
例2 2003年4月3日因造紙廠有毒廢水泄漏，巴西里約熱內(nèi)盧州北部部分地區(qū)的飲水源遭到嚴(yán)重污染，造成當(dāng)?shù)?0多萬居民飲用水?dāng)嘟^。當(dāng)?shù)仃戃姰?dāng)天緊急出動，協(xié)助解決居民飲水問題。據(jù)報道，與里約州相鄰的米納斯吉拉斯州造紙廠的廢水池日前發(fā)生泄漏，2 000萬升含有氯和苛性鈉等有毒化學(xué)物質(zhì)的廢水被排入中。大量的有毒物質(zhì)使帕拉伊巴河水受到嚴(yán)重污染。在人口約5萬的圣安東尼奧—帕杜阿市，發(fā)現(xiàn)有大批動物、魚類、禽類等因有毒河水而死亡。
為解決當(dāng)?shù)鼐用癯运畣栴}，巴西陸軍駐當(dāng)?shù)氐墓こ瘫筷犛诋?dāng)天緊急出動，利用移動飲用水處理機為居民提供干凈的飲用水。不久，因河水被污染而出現(xiàn)的當(dāng)?shù)鼐用耧嬘盟o張局面大大緩解。
（1）當(dāng)河水被污染后，對附近植物會有什么樣的影響？為什么？
（2）通過上述資料，設(shè)想一下當(dāng)你面臨這種問題時，你該如何面對？
思路解析：（1）當(dāng)河水被污染后，在河岸附近的植物將受到影響，植物的根從土壤中吸收水分，可能吸收到有毒河水；（2）都市中正常飲用的水都是經(jīng)過若干道程序消毒過的，所以，人們不必?fù)?dān)心。但一旦水源突遭污染，市民們應(yīng)鎮(zhèn)定面對。
答案：（1）植物可能死亡，因為植物生長需要吸收水分，根部可能吸收到有毒河水。（2）在接到政府正規(guī)渠道發(fā)布的水源被污染的通知后，應(yīng)立即停止使用被污染的水，無論是通過管線，還是自取的各種水。不應(yīng)相信小道消息或傳言，居民們應(yīng)保持鎮(zhèn)靜。居民們應(yīng)有自覺的節(jié)水意識，在水源污染警報沒有解除前，居民們應(yīng)保證飲用水，停止一切諸如洗澡、洗車等耗水量大的活動，此時，最重要的就是節(jié)約點滴生命之水。
第三節(jié) 綠化，我們共同的行動
內(nèi)容精講
1.為什么現(xiàn)在很多地方在綠化時以大樹為主，不再單獨用草坪了？
剖析：樹木是草坪光合作用效率的66倍。選擇種植樹木能提高單位面積的光合作用的效率，而且對維持空氣濕度的作用更大。當(dāng)然，效率最高的應(yīng)是自然的生態(tài)林，在這樣的環(huán)境下，植物的層次更豐富，光合作用的效率更高。
植物對生物圈的作用及不同植物在綠化設(shè)計時的選擇不同。一個正常人每天吸入的氧氣量要25平方米的一塊草坪提供，而樹木是草坪光合作用效率的66倍。綠化的地面面積是固定的，在綠化時，選擇不同的植物是可以人為改變的。選擇種植樹木就能提高單位面積的光合作用的效率，為城市環(huán)境的改善增加一份貢獻(xiàn)。有時還可在同一塊地上種植草坪、灌木和大樹，充分利用立體空間，使光合作用的效率更高。
2.法國梧桐為什么在世界很多國家廣泛種植？
剖析：法國梧桐對有害氣體的抵抗能力較強，遮陰效果很好，吸附灰塵的效果也很好，常作為行道樹、防護(hù)林及綠化樹種。因此，世界上很多國家廣泛種植。
本題在知識上考查綠化時對樹種特性的認(rèn)識和應(yīng)用中的選擇。法國梧桐對二氧化硫、氯氣、氟化氫等有害氣體的抵抗能力較強，它的葉片大，遮陰效果很好，葉上有毛，吸附灰塵的效果也很好，常作為行道樹、防護(hù)林及綠化樹種。在前20～30年間在全世界被廣泛推廣。由于它的果實中有星狀毛，在每年4～5月掉落時容易飛入眼睛，損傷眼角膜；再加上它的落葉和樹形不易固定，現(xiàn)在已在逐步被淘汰。
3.亞馬孫平原上有世界上最大的熱帶雨林區(qū)，占地球上熱帶雨林總面積的50％，達(dá)650萬平方千米，其中有480萬平方千米在巴西境內(nèi)。這里自然資源豐富，物種繁多，生態(tài)環(huán)境紛繁復(fù)雜，生物多樣性保存完好，被稱為“生物科學(xué)家的天堂”。
然而，亞馬孫熱帶雨林卻并沒有因為它的富有而得到人類的厚愛。人們從16世紀(jì)起開始開發(fā)森林。1970年，巴西總統(tǒng)為了解決東北部的貧困問題，又作出了一個最可悲的決策：開發(fā)亞馬孫地區(qū)。這一決策使該地區(qū)每年約有8萬平方千米的原始森林遭到破壞，1969～1975年，巴西中西部和亞馬孫地區(qū)的森林被毀掉了11萬多平方千米，巴西的森林面積同400年前相比，整整減少了一半。
問題：熱帶雨林在迅速減少的原因是什么？將會帶來哪些危害？
熱帶雨林像一個巨大的吞吐機，每年吞噬全球排放的大量的二氧化碳，又制造大量的氧氣，亞馬孫熱帶雨林由此被譽為“地球之肺”，如果亞馬孫的森林被砍伐殆盡，地球上維持人類生存的氧氣將減少1/3。
熱帶雨林又像一個巨大的抽水機，從土壤中吸取大量的水分，再通過蒸騰作用，把水分散發(fā)到空氣中。另外，森林土壤有良好的滲透性，能吸收和滯留大量的降水。亞馬孫熱帶雨林儲蓄的淡水占地表淡水總量的23％。森林的過度砍伐會使土壤侵蝕、土質(zhì)沙化，引起水土流失。巴西東北部的一些地區(qū)就因為毀掉了大片的森林而變成了巴西最干旱、最貧窮的地方。在秘魯，由于森林不斷遭到破壞，1925～1980年間就爆發(fā)了4 300次較大的泥石流，193次滑坡，直接死亡人數(shù)達(dá)4.6萬人。目前，每年仍有0.3萬平方千米土地的20厘米厚的表土被沖入大海。
除此之外，森林還是巨大的基因庫，地球上約1 000萬個物種中，有200萬～400萬種都生存于熱帶、亞熱帶森林中。在亞馬孫河流域的僅0.08平方千米左右的取樣地塊上，就可以得到4.2萬個昆蟲種類，亞馬孫熱帶雨林中每平方千米不同種類的植物達(dá)1200多種，地球上動植物的1/5都生長在這里。然而由于熱帶雨林的砍伐，那里每天都至少消失一個物種。
探究：熱帶雨林的減少主要是由于燒荒耕作、過度采伐、過度放牧和森林火災(zāi)等，其中燒荒耕作是首要原因，占整個熱帶森林減少面積的45％。在墾荒過程中，人們把重型拖拉機開進(jìn)亞馬孫森林，把樹木砍倒，再放火焚燒。
熱帶雨林的減少不僅意味著森林資源的減少，而且意味著全球范圍內(nèi)的環(huán)境惡化。因為森林具有涵養(yǎng)水源、調(diào)節(jié)氣候、消減污染及保持生物多樣性的功能。
典題精講
例1森林林冠對降水的截留率一般為15%～40%，林下苔蘚、枯枝落葉層對降水還可以再截留，并且森林土壤具有較高的水分滲透性。據(jù)研究，某地一個森林覆蓋率高的小溪水區(qū)，在干旱季節(jié)其水流量較無林小溪水區(qū)高4倍左右，這說明森林能夠（）
A.調(diào)節(jié)氣候
B.涵養(yǎng)水源
C.防風(fēng)固沙
D.過濾塵埃
思路解析：森林中的綠色植物的根，從土壤中吸取大量的水分，再通過蒸騰作用，把水分散發(fā)到空氣中。另外，森林土壤有良好的滲透性，能吸收和滯留大量的降水。森林中的植物通過光合作用吸收二氧化碳，釋放氧氣。
答案：B
例2閱讀下列材料，請你完成下列問題。
新華社今晨電 聯(lián)合國11日公布的研究報告說，全球大約1 200種野生竹種中，將近一半因砍伐而面臨消亡危險。而這種情況將嚴(yán)重影響大熊貓等野生動物的生存環(huán)境。
報告指出，在250種最瀕危竹種中，每一竹種的面積不到2 000平方千米，這使它們極易遭砍伐而滅絕。此外，這些竹種都具有獨特而難以捉摸的生長周期。單種竹子每20年至100年開一次花。這意味著，快速砍伐會導(dǎo)致一片竹林突然消亡。
（1）根據(jù)上述資料，分析亂砍濫伐綠色植物對動物的生存有什么樣的影響?
（2）為了緩解植被迅速減少的現(xiàn)狀，你能想出一些有效的治理辦法嗎？
思路解析：綠色植物利用光能制造出有機物，并將光能轉(zhuǎn)化成化學(xué)能儲存在有機物中，這是植物自身生長的需要，更是大多數(shù)生物的食物和能量的來源。植物通過呼吸作用和光合作用對氧氣和二氧化碳的利用，維持了地球大氣中氧和二氧化碳的平衡，而這種平衡是生物生存必不可少的環(huán)境條件。植物的蒸騰作用，參與生物圈的水循環(huán)，改善了氣候。植物還穩(wěn)定了水循環(huán)，起到保持水土的作用。利用現(xiàn)在的綠色植物中的能量，減少化石能源的利用，將有利于人類對資源的持續(xù)利用。
本文來自：逍遙右腦記憶 http://yy-art.cn/chuyi/59780.html
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