简述生物多样性的价值范例6篇

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简述生物多样性的价值

简述生物多样性的价值范文1

关键词:城市河道;生态治理;生态河道

中图分类号:X522

文献标识码:A

文章编号:1005-569X(2010)04-0095-02

1 引 言

大连市多直接入海的中小型河流,具有河短、基础流量小的普遍特征,且大多属于季节性河流。大连城市河道的治理先后经历了依附自然被动防御阶段、发展生产与河争地阶段和防洪排污经济治河阶段,直到20世纪90年代后期,随着经济的发展和人们对生活环境质量要求的不断提高,对于河道的治理在满足行洪排涝基本功能的基础上,开始重视其生态、景观、休闲、娱乐等功能[1]。

2 生态河道概念的提出

从20世纪60年代起,面对工业革命带来的河流污染与破坏问题,欧洲各国开始重视河流的治理。到20世纪80年代,随着现代生态学的发展,他们进一步认识到河流治理工程还要符合生态学的原理,提出了建设多自然型河川等理念。

多数学者认为生态河道建设是指在保证河道安全的前提下,通过建设生态河床和生态护岸等工程技术手段,重塑一个相对自然稳定和健康开放的河流生态系统,能长期维持河道生物多样性和生态平衡,最终构建一个人水和谐的理想环境[2]。

3 河道生态治理的原则

3.1 尊重自然原则

尊重自然的原则是城市河道生态治理的基本原则。对河道进行生态治理的过程中尽量维持河流的自然形态,注意结合生态学的相关知识,充分发挥河流生态系统自净能力和自我调节能力。

3.2 可持续发展原则

在河道生态治理中必须坚持可持续发展的原则。保证足够的水面率和水体容量,保证水体循环流通,进而改善整个流域的自然生态环境,达到经济、社会和环境等全方位的协调。

3.3 植物合理配置原则

植物合理配置原则是指在河流生态治理中合理配置水生植物、湿生植物和陆生植物,建立起多样性的生物群落,以提高河流的自净能力和自我恢复能力[3]。

3.4 协调统一原则

发挥城市河流生态系统在景观中的作用,将美学融到城市河道生态治理之中。使治理后的城市河流生态系统与周围环境协调统一, 形成城市景观中的一道亮点。

3.5 发挥河流的社会功能原则

城市河道的生态治理在满足河流防洪、排涝等基本功能的同时,也要发挥河流的休闲娱乐、景观等社会功能。城市河流生态系统应该能够为人们提供可亲水的休闲娱乐的空间。

4 河道生态治理的实例

凤河发源于大连旅顺口区的老铁山,流域面积23.93km2,河长10.12km,为季节性河流。凤河河道大部分为自然形成冲沟,河道宽度在20~56m之间,主要做泄洪渠使用。2007年11月~2008年11月,对凤河在旅顺科技创新园境内的河段进行了治理,治理河段长度为2745.57m。

凤河该河段治理在工程设计中注入了生态建设理念,具体措施包括:护岸采用复式断面,直立式护岸为石笼结构,斜坡式护岸为用干砌石结构;驳岸将软质驳岸、硬质驳岸、湿地岛驳岸、休闲岛驳岸、支流驳岸、水下平台和亲水台阶有机结合,形成多样性的护岸结构;河床采用干砌石护底,在软塑淤泥质土上层覆盖石渣和毛石;护岸表层进行绿化,河道南岸布设三处湿地岛,河堤布置绿化廊道和景观带,为人们提供休闲游玩的场所。

凤河的治理实现了生态修复与亲水结合的治河理念,石笼和干砌护岸和护底具有透气、透水性,河床内、外环境之间可以进行物质循环和交换,对滞洪补枯、稳定护岸和植被恢复有利。同时,石缝间也为微生物和水生植物留有生存空间,有助于实现河道内的生物多样性,提高水体的自净能力。

5 关于河道生态治理的体会

5.1 必须截流污水

进行河道的生态治理,首要任务是要进行流域污水的截流。将排放入河的污染源截污纳入城市污水管网,禁止向河道内排放污水。可根据洪水汛情预报,提前放空, 利用洪水对蓄积水进行置换,以保证河道良好水质。

5.2 保证水流多样化

生态型河道要求在满足行洪需求的基础上,宜宽则宽、宜弯则弯、深浅不一,以形成水流的多样性。水流的多样性能够满足不同生物在不同阶段对水流的需要,同时也更具景观价值

5.3 采用可渗透型护岸、护底

河道的护岸和护底不可全部用混凝土浆砌石结构,可利用卵石、块石堆体等具有渗透性的材料,不阻断河道内外的物质和能量的交换。护岸也可利用粘土夯实边坡, 或采用根系发达的乔木、灌木和草本植物进行护坡处理。

5.4 合理配置岸边及水生植被

河岸上尽可能留出空间,种植防护林带,在河坡铺种草坪和灌木,可增强生态功能,一方面可以起到涵养水源、过滤地表径流、减少河水污染的作用,另一方面也可以调节沿河地区的温度、湿度,发挥景观作用,提升环境的舒适度。

在河道中以小岛、岸边滩地等形式因地制宜地营造一些湿地,也是河道生态治理的一种重要手段。湿地是水生态系统中最有代表性及功能作用最强、最完整的区域,它可起到自然生态系统中物理、化学、生物的共同作用,促进水生态系统的平衡。另外,湿地充满了野趣,散发着自然气息,可成为休闲娱乐的场所。

河道水面上可种植浮水植物和浮叶植物,如水葫芦、荷花、睡莲等,这些水生植物能够吸收水中的营养物质,有助于水体的自我净化。

5.5 建立完善的河道管理制度

河道治理完成后,要加强管理,以维护河道的生态平衡。①要加强对水中生物和水体质量的观察与调查,及时掌握生物种群的生长、繁殖情况和水体质量变化规律,对生物的数量、品种及时进行调节。②要监督检查流域的污染物排放情况,禁止向河道内排放未经处理的污水和垃圾,保持河水水质。③要合理利用相关设施,通过河水置换、增氧等综合措施,增强水生态系统修复的效果。

6 结 语

将生态的理念应用于河道的综合治理中,是城市河流整治的发展趋势。利用生态修复技术使受到污染的城市河流重新恢复水生态环境功能,可以使河流在发挥防洪排涝的基本水利功能的同时也具有景观和休闲的功能,有助于改善城市环境。

参考文献:

[1] 高永敏,许士国.大连市生态型河道建设[J].城市水利,2004(14):53~55.

[2] 蒋冲良,徐俊.河道生态化在河道整治中的实践[J].城市道桥与防洪,2007(11):70~71.

[3] 于智勇,崔凤国.城市受损河流生态恢复的原则[J].中国科技信息,2005(7):139~141.

[4] 董哲仁.河流生态恢复的目标[J].中国水利,2004(10):6~9.

[5] 李娇娇,毛明海.城市河流生态恢复研究[J].科技通报,2007,23(1).

[6] 裘江海.河岸景观设计理念初探[J].水利规划与设计,2004(3).

简述生物多样性的价值范文2

关键词:农田生态系统;服务功能;评价方法

农田生态系统是依靠光照、温度、水分和土地等自然要素以及人为投入(如:化肥、种子、农药、灌溉、机械等),利用农田生物与非生物环境之间以及农田生物种群之间的关系来进行食物、纤维和其他农副产品的半自然生态系统[1]。农田生态系统是陆地生态系统重要组成部分。我国学者张新时和欧阳志云[2]早在1999年就对我国生态系统的服务功能经济价值进行了详细评价。随着人类文明的进步,科学技术的飞速发展,对农田生态系统服务的重视也日渐加深。部分学者[3-4]也曾对我国局部地区的森林生态系统服务功能价值进行了评价。一直到2005年,国内外关于资源生态价值评估理论和方法主要集中于森林资源和水资源[5-7],对于农田生态系统的价值评估目前尚无公认的标准与方法,国内关于独立的农田生态价值评估案例尚少[8-9]。因此,为了更合理的利用农田生态系统,目前越来越多的学者开始关注农田生态系统服务的功能价值评价,并逐步成为研究热点。

1.农田生态系统服务功能的概念和内容

农田生态系统服务功能是指农田生态过程和人类活动所形成的人类赖以生存的自然环境条件与效用[10]。农田为我们提供了食物来源,例如粮食、蔬菜、水果等其他农副产品。除此之外,农田也具有生态服务功能和社会经济价值功能。一般农田生态系统服务功能价值可分为直接功能价值和间接功能价值。直接功能价值主要指农田生态系统可以直接为人类提供生产原料、粮食和其他农副产品等、以及生态观光所产生的农田生态系统服务功能价值。间接价值主要是指除农田直接供给农副产品以外而获得的对整个生态环境的价值,例如:净化空气、涵养水源、碳汇作用等。

2.农田生态系统功能价值

农田生态系统是一种半自然的人工生态系统,是由农田、环境及人为控制组成的复合生态系统,但由于其具有高度的目的性、开放性、高效性、易变性、脆弱性与依赖性等特点[11],农田生态系统功能价值也具有复杂性、特殊性,其功能如下。

2.1提供农副产品的功能价值

农业是社会生产的基础,农田生态系统具有较高的生产力。人类所需的食物、生产原料主要来源于农田生态系统,大量的农副产品从农田生态系统输出。农田生态系统能够在人工辅助能的投入下,以较高的效率对系统外输出物质能量参与整个生态系统的物质能量大循环。据统计每年各类生态系统为人类提供粮食18×109t[3]。

2.2碳汇功能价值

一方面各种农作物利用太阳能,通过光合作用将CO2等物质固定转化为有机物;另一方面土壤的固碳作用也是相当重要的方面。假设我国耕地土壤有机质平均提高05%,则相当于固定碳近8×108t[12]。肖玉等[8,13]通过大田实验堆水稻生态系统的固碳作用进行了研究。

2.3养分循环及土壤保持价值

土壤是“土壤圈”物质循环的重要组成部分,也是陆地生态系统中维持生物生命周期的必要条件。农田生态系统通过地表覆盖和水土保持措施可保持土壤。孙新章等[14]的研究表明,不同地表覆盖和水土保持措施下中国农田生态系统每年保持土壤的数量和价值分别为1019×108t、440850×108元。

2.4水调节功能价值

农田具有涵养水源的功能,农作物枝叶能够截留部分降水,耕地也能保持部分水源,主要指土壤的有效持水量,土壤是一个天然的水库。据统计植被能截留高达1/3的降雨量[15],同时能够减少水分蒸发、涵养水土、保持水源。黄璜[16]认为稻田及相邻的沟渠、山塘构成一个隐形的水库。

2.5美学和旅游价值

农田生态系统是一种半自然的人工景观,能够给人以视觉上的美感享受。农田景观是自然环境的重要组成部分,是自然界中最充满魅力的景色,也是我国农耕文化和地域特色的体现。近年来,伴随着我国城市化进程加快和新农村建设的不断发展,使城乡居民的生活环境发生巨大变化;加之传统农业向现代农业的转变及农业休闲活动的增多,农田生态系统在提供农副产品生产的同时,也提供了精神文明和旅游的价值,致使农田景观受到越来越多的关注。

2.6农田生态系统服务综合价值评价

农田生态系统本来就是一个复杂的系统,应进行综合性评价。谢高地等[17]整理了对我国专业人士进行的生态问卷调查结果,得出了中国陆地生态系统单位面积服务价值表,其中农田生态系统具有气体调节、气候调节、水源涵养、土壤形成与保护、废物处理、生物多样性保护、食物生产、原材料生产和娱乐文化,并得出我国不同农田生态系统服务平均年价值量为61143元・hm-2。谢高地等[18]根据中国农田生态系统现状构建了农田生态系统服务评估当量因子表,估算出农田生态系统每年为人类提供195091亿元生态服务和经济产品总价值,其中419%是由农田生态系统自然过程提供和产生的,581%是由人类种植业活动过程产生。

3.农田生态系统服务功能评价方法

3.1农作物生产最的价值评价

利用市场价值法,农作物生物量与其经济产量的关系式[19]为:

VP=B×(1-R)/f

式中,VP表示农作物生物量;B表示经济产量;R表示经济产量含水率;f表示经济系数。

3.2碳汇功能评价

农田中的温室气体主要是CO2和CH4,这里计算主要以固定的CO2的价值为评价为例。农田生态系统包括作物的光合作用及作物、凋落物层和土壤的呼吸作用,采用以下计算方式[3]:

Q=S-Rd-Rs

式中,Q为CO2固定量,t/hm2.a;S为净第一性生产力所同化的CO2量,t/hm2.a;Rd为凋落物层呼吸释放的CO2量,t/hm2.a;Rs土壤呼吸释放的CO2量,t/hm2.a。

3.3涵养水源价值评价

农田生态系统涵养水源的作用可以采用降水储存量法来计算[20]:

Qw=A×Jo×K×(Ro-Rg)

式中,Qw为与裸地相比较,农田涵养水源的增加量;A为计算区面积;J为计算区多年平均产流降雨量;J0为计算区多年平均降雨总量;K为计算区产流降雨量占降雨总量的比例;R为与裸地比较,农田减少径流的效益系数;R0为产流降雨条件下裸地降雨径流率;Rg为产流降雨条件下农田降雨径流率。

3.4土壤保持价值评价

农田生态系统保持土壤的功能可采用如下方法计算[14]:

Qs=A×(Ep-Er)

式中,Qs为农田土壤保持量;A为农田面积;Ep为耕地潜在侵蚀模数;Er为现实侵蚀模数。

4.研究展望

本次研究只是对农田生态系统服务功能的部分功能进行了功能价值评价,对环境净化方面未涉及,这也是以后仍需继续研究的方向。目前集约农业正向多功能农业方向发展,我们更应对农田生物多样性的研究更加深入。当然农田生态系统即存在对人类发展有益的服务功能,我们也不能忽视其带来的生态环境负效应,这也是我们未来研究的重点方向。此外,目前的定量分析较少涉及到评价区域的空间分析,对于空间关联性分析更是少有涉及。因此,如何采用更加准确的方法对农田生态系统生态价值进行定量研究,并对耕地涵养水源空间关联性进行分析,是值得进一步探索的课题。(作者单位:四川师范大学地理与资源科学学院)

参考文献:

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[9] 赵海珍,李文华,马爱进,等.拉萨河谷地区青稞农田生态系统服务功能的评价―以达孜县为例[J].自然资源学报,2004,(4):632-636.

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简述生物多样性的价值范文3

[关键词]开敞空间; 公共开敞空间;可达性; 墨尔本

中图分类号:S6 文献标识码:A 文章编号:1009-914X(2014)31-0224-01

墨尔本是一个著名的国际化城市,它在开敞空间和开敞空间网络、城市内外部的公园建设方面都是值得借鉴和学习的。

1 开敞空间

1.1 开敞空间的定义

开敞空间是指在政府规划中可以作为公共用地、娱乐场所(PPRZ)或公共资源保护区(PCRZ)的水域或陆地地带。PPRZ包括主要河流(如亚拉河)和临近菲腊港的沿岸的潮线下的600m处。在墨尔本,开敞空间是重要的娱乐场所。尤其是生活在水域周围的各县,开敞空间就更加重要了。并且开敞空间的管理是各县自己负责的,并不是统一管理的。本文所说的开敞空间主要指公共开敞空间,开敞空间的数量指的是整个墨尔本地区的开敞空间总数。

1.2 公共开敞空间的分布状况

墨尔本的人口数量少,开敞空间面积大,人均公共开敞空间要比世界上其他的大城市都多。墨尔本人均开敞空间面积为130 m2,而伦敦人均公园绿地为24.64 m2 ,巴黎、莫斯科。

根据墨尔本对开敞空间和居民居住的距离的调查显示,墨尔本30%居住地在开敞空间的150m范围内,81%的居住地在500m范围内。在不同地方居住地和开敞空间的距离差别也较大。例如:亚拉市,在开敞空间150m范围内的占33%,500m范围内占97%,Melton市,150m范围内的为18%,500m的为48%。但郊区居住地和开敞空间的距离要大于城市的发达地区。这个百分比从2000年起变化不明显。

1.3 开敞空间的益处

在墨尔本,开敞空间对于公众利用、休闲娱乐、环境保护都起着重要作用。开敞空间包括公共用地、人行道和连接公共用地、运河和河道及内陆菲腊港和西部港湾的沿岸地带的线状reserves。随着大部分澳大利亚城市的扩增,城市区域内开敞空间的作用也越来越明显。开敞空间在社会、文化、经济和环境方面都有很多益处。

1.3.1 社会方面

在社会方面,开敞空间能提高了城市的可居住性,比改善了生活福利设施,为人们提供一个休闲娱乐和接近自然的机会,这对于保持旺盛精力和增进相互关系都很重要(p20 case study)。同时开敞空间又为散步和其他形式物理活动提供场所,增进了健康,例如降低心脏病和中风发病几率、缓解压力、减少焦虑、沮丧等。开敞空间也为儿童提供了玩耍的场所。

1.3.2 文化方面

在公园和保护区(reserves)中,一些具有历史文脉和延续城市精神的重要的地区或特殊的位置能够得到保护,例如传统贸易和迁徙路线,一些有特色的沙丘、湿地、湖泊等。

1.3.3 经济方面

开敞空间在经济上的益处可能是通过周边贸易收入增加体现的,例如邻近地区土地升值、工业发展(包括旅游、教育、健康、交通、体育和休闲娱乐)等(P37 case study )。

1.3.4 环境方面

开敞空间在环境方面的作用主要体现在对墨尔本的动植物多样性的保护。它为本土物种提供避难所,使他们可以重新构建。许多维多利亚稀有动植物在公园和保护区(reserve)内都有。公园和连接的reserve也可以作为野生动物提供流通的廊道。森林公园和花园的其他环境方面的益处包括减少温室气体释放和提高水的质量。

最有用的开敞空间是能被自发的、方便的、和理想的利用的,并且和人们的居住地只有几分钟的路程。历史上,澳大利亚许多城市公园是为了广告宣传的,很少考虑未来的休闲娱乐的需求。

1.4 开敞空间的压力

城市发展威胁开敞空间。商业利润优先于物价的不可再生的开敞空间,很多开敞空间被占用。早期墨尔本的Albert park退化(5万m2柏油,移走1000棵树)。

简单的利用公共绿地也会给他带来压力。草地退化、植物减少和灭绝,安静地方变得拥挤吵闹,住房密度增加,利用开敞空间的人增多。现在墨尔本的居住地建设日渐增多,占用了许多当地居民的开敞空间,或本身许多新的居住地就没有较大的开敞空间,这样对已有的开敞空间压力就增大了。

2 墨尔本城市公园

墨尔本的公园最大面积达到463ha,占内部空间的16%。Montreal和Copenhagen分别为接近388ha和332ha,而brisbane 216ha,悉尼197ha.墨尔本已经有一个相对好的内部城市开敞空间网络,现在能可以把注意力集中在增加公园数量和提高公园质量上,创造一个真正的、独一无二的高水平的开敞空间网络。(以每个城市中心为圆点,3km半径方围内的公园与花园的面积。)

2.1 地方公园( Regional parks)

Parks Victoria 居住地的距离为基础测试了墨尔本开敞空间的可达性。在密集区(大约有200户的地区)15km范围内,城市内居民为15到25个地方公园,而郊区居民要少。15km范围内通过许多人的机动车来测量的(对于与公共交通的接近程度时没有衡量标准的)。15km是一个基准,研究表明大部分人不会去比这远的地方游玩,大部分人是开车的。提高汽车旅游者的可达性需要增加停车场和提高机动车的准入,但这会使某些人对公园兴趣降低。收集公园对步行者和自行车者、火车、电车和公交车的可达性是很有用的,这样的信息对指定开敞空间计划有帮助。这需要更多的注意现在正使用的当地公园而不是地方公园。

2.2 公园的利用

公园利用方式

人们对于城市内部的公园和郊区公园的利用方式是不同的。 在2003年,人们参观城市内部公园的主要原因是运动占32%,社会活动18%,聚餐18%;参观郊区公园的主要原因是运动31%,观光32%,聚餐15%。

墨尔本内外部公园利用方式的不同反应他们的景观特色和可达性。大部分城市公园与郊区公园的景观是不同的,但城市公园接近高密度的社会有更多的潜在活动和社交活动(可能对公园的利用数据反映了调查方法。大部分调查地点在停车场,餐厅,开展活动的地方或其附近,这可能会影响结果)。在城市公园进行的其他活动(除了上述的主要的活动外)有散步30%、野餐或bbq27%、社交活动17%、专门会议17%、休闲娱乐14%。在城市的郊区公园进行的其他活动,散步30%、观光23%、观赏植物23%、野餐或bbq23%、冲浪17%。在城市内部,人口密集,对公园的利用方式不同。亚拉市林荫漫步93%和草地休息82%是主要的用途,而观光和参加活动不是重要的。

墨尔本人喜欢开敞空间而不太喜欢高度改变的城市的景观,城市里植物小,动物群落有限,接近自然的机会少。在城市公园中,参观者主要是观赏植物27%,其次是享受开敞空间的乐趣,而在郊区公园,主要是观看动物27%,其次是林荫漫步26%,观赏景色21%。

3 开敞空间政策

2002年parks victoria提供了关于地方公园和墨尔本的小道路建设策略,以便来连接人和开敞空间。这个主要注重保证主要公园和小路公平的开放,提高保护价值和地点的重要性。自从1998年2477公顷土地用作建设公园,未来还有969公顷土地用作建设公园,包括原有公园的扩建或建设新的公园。开敞空间的发展优先考虑其网络的发展,再有需求的地方增加网络。

墨尔本2030保护“绿楔”计划针对12个非城市的开敞景观。这些地区不是公园,而是小范围农业和其他非城市活动的地方。他们为城市居住者提供了开敞空间和保存不同的土地利用方式,有一些包括重要的自然特征和资源。

墨尔本增绿计划,到2050年墨尔本有最高质量的公园、花园、树木和休闲娱乐设施,可达性提高,并且被所有人喜欢。具体措施包括保护和提高生物多样性、多树城市、满足社会需要、尊重文化遗产、合理利用资源和和减少浪费。

Boroondara’s开敞空间政策,这个政策分为两个部分,一部分简述了开敞空间城市范围策略;另一部分简述了开敞空间私人范围策略。这个政策的部分目的是在整个系统中拥有更多的开敞空间,尤其是在缺乏的地区建立开敞空间,并建立相互联系,并优先考虑改变和增加开敞空间的设施。

Boroondara’s 生物多样性廊道计划:主要廊道是亚拉河,其次还有小河流廊道,现状和块状的保护区等。在各个隔离的生物栖息地之间建立联系。

简述生物多样性的价值范文4

一、 中国雪乡的概况

中国雪乡主要位于黑龙江省东南部,林区东西长86千米,南北宽57千米。施业区总面积为266310hm2,森林的面积249578hm2,森林覆盖率达到93.77%,林木蓄积2272.2立方米。但是这个林区当中的森林旅游的资源也是非常丰富的,并且其中也主要以自然的风光和冰雪的旅游还有海浪河为主要的特色,也在黑龙江省风景分布的体系当中非常特别。

二、 中国雪乡旅游资源的简述

森林旅游资源主要包括风景资源和特异气候的资源以及生态环境资源。

(一) 风景资源

风景资源当主要包括森林植物的资源、野生的动物资源和自然风光以及人文景观的资源。第一,森林植物资源主要是森林旅游资源当中的一个主体,其中主要是天然或者人工营造森林中的景观,并且也还为其他资源,提供了一个比较好的生态环境,最终也就对其他森林旅游资源造成了非常直接以及严重的影响。第二,奇特珍稀的野生动物具有非常高的观赏价值,是森林旅游资源当中一个非常重要的组成部分。第三,自然景观主要是指天然形成的山和水以及天象等自然的景色。

(二) 特异气候的资源

对于我国森林旅游特异气候的资源,主要是指在特别地区当中小气候各个方面主要的特点,因此,双峰也就逐渐的被建成国家有名的滑雪训练场,从而也就促进了双峰林场成为了一个冬季滑雪和观雪的一个好去处。

(三) 生态环境资源

我国的森林资源主要具有着制造氧气、吸收二氧化碳、净化空气、降低噪音、增加空气中负离子浓度、保持水土、涵养水源、增施降温和保存物种以及保存基因等多个方面的功能,从而就能够保证林区气候的条件能够保持正常的发展水平。

三、 森林采伐对中国雪乡旅游环境的影响

目前,根据实际情况观察,森林资源过量采伐对雪乡旅游环境的影响主要体现在以下几个方面的分析:

(一) 对森林植物资源的影响

人类对于森林植物的开发和利用,已经积累了多年的丰富经验。植物的现存量和再生量以及利用量之间的稳定协调关系也已经遭到了非常严重的破坏,并且短时间之内无法进行全方面的恢复,也对森林植物资源的观赏和辨识以及利用和森林旅游的环境造成了严重的威胁。

(二) 对野生动物资源的影响

野生动物资源主要是指栖息在森林一定空间中,并且有一定的资源量和用途的野生动物总体。

(三) 对自然以及人文观景的影响

自然和人文景观只有和美丽浩瀚的大森林进行结合,才能体现出他的游览价值。但是有些自然和人文景观周围已经逐渐的出现荒芜的景象。如果继续砍伐下去,大部分的优美景观也将会逐渐的消失,并且自然以及人文景观游览价值也将不复存在。

(四) 对气候资源的影响

森林对气候的调节作用,主要是使森林周围的气候温和、降水充足、空气湿润、多云雾和少日照以及风速小,对人类的身心健康都有很大的益处,现在的深山景区最深的降雪量也比二十年前减少了30厘米,并且风速加快,降水量逐渐的减少,干热的时间也比较长,许多美轮美奂的雪景和物景已经很少见了。

(五) 对生态环境的影响

生态环境也是人类赖以生存和发展的基础,森林也是地球陆地生态系统的一个主体,他不仅为人类提供了生活所需要的木材、食品、燃料和药品以及工业的原料,而且对保持水土、涵养水源、调节气候、净化空气、防风固沙以及对农业生态环境进行改善,对生物多样性的发挥都有着不可替代的作用。

简述生物多样性的价值范文5

关键词:公路绿化,路基工程,植物防护

中图分类号:X734文献标识码: A

一、前言

公路绿化具有特别重要的效果和经济价值,在公路建设的过程当中,如何将植物防护和景观设计有机结合是一个值得讨论的课题。

二、高速公路绿化作用的分析

1、高速公路绿化与自然景观

高速公路绿化是依据现代恢复生态学原理,采用多种生物手段和生态工程技术,对高速公路建设过程中破坏的沿线植被进行修复和恢复,顺应自然规律,因形就势,引导和加速生物演替过程,试图再造原先生物的多样性和生态系统的平衡。但是与此同时,高速公路的建设将原有的自然景观切割成为斑块,即生态切割,由此产生的廊道效应,将原有景观破碎化、岛屿化,阻断了原有的动物通道,一定情况下阻碍了本地生境物质"能量"遗传信息的流通。

2、高速公路绿化与植物选择和配置

乡土植物的选用,维持了原有生境的有机结构,不会降低原有群落的生物多样性和稳定性,而且容易成活,养护费用低,便于管理。驯化植物或外来植物的选用,一定程度上改变了原有群落的演替方向,有生态入侵的可能。我国从北美作为花卉引进的加拿大一枝花,在生长过程中与其他物种竞争养分水分和空间,从而使绿化灌木成片死亡。但是驯化植物和外来植物有乡土植物不可比拟的优点,如植物抗盐碱抗旱耐贫瘠等,原产内蒙古锡林郭勒盟的蓝旗榆就有较强的抗盐碱,耐干旱,耐贫瘠的能力,广为被采用。

3、高速公路绿化与路基

公路绿化植物能够护边坡,固路基,但也有一定的负效应。公路绿化中的草坪和树木涵养了相当的水分,使路基土壤的含水量增加,达到一定程度,会使路基土壤酥松,影响路基稳固性。当土壤的含水量较低时,土壤的干密度随着含水量的增大而增大,击实效果提高,但是当含水量超过某一阈值时,土壤的干密度随着含水量的增大而减小,击实效果降低。

4、高速公路绿化与交通污染

高速公路绿化植物不仅能够减轻噪声和振动,吸滞烟尘和粉尘,而且能够吸收有害气体,杀死细菌,很大程度上保护了人们的健康。

5、高速公路绿化与工程防护

随着高速公路绿化新技术的普及和新材料的应用,绿化相对于单一的工程防护更切合实际,成本较低。植物绿化补充美化了原有的生态环境,使原有景观更富生机。随着时间的推移,工程防护逐渐老化,但是植物绿化却慢慢融入了沿线立地生境,发挥着越来越大的作用。但是从安全的角度考虑的话,工程防护相对优于植物防护,并且显得整洁,日常基本不用管护。我国现有的高速公路,多采用生态防护和工程防护结合的方式,这已成为现阶段高速公路绿化的趋势,二者优势互补,在改善公路景观和发挥生态效应的同时,兼顾行车的安全性。

三、绿化实施中存在的问题

1、公路绿化不是指公路占地范围内都要绿化

从美化路容、提高标准,减少水毁考虑,公路路肩上就不应植树种草。首先,路肩上植树,减小了公路使用净空,特别是阔叶乔木,枝繁叶茂,植在路肩上,临近行车道,公路净空相对狭小,遮掩公路标志;有些枝条粗大,可打碎汽车玻璃,甚至货车上的押货人员一不小心,就有被击伤或从飞驰的汽车上被挂下的危险。即使修剪这些枝条,也不能根本解决问题。再者,落叶乔木,每至秋季,落叶缤纷,路肩上很不整洁、道班工人下面扫着,上面落着,增加了养护劳动量。目前有些地区路肩上植树已是普遍现像,没有认识到这样栽植的危害性。

2、有些地区追求公路美化、认为“路肩地,设绿篱,既美观,又整齐”

在路面两侧路肩上种植冬青等常绿乔、灌木。不符合公路部颁标准在公路路肩上不得植树的规定。标准还规定,土路肩拱度一般应较路面横坡度大1%~2%,这样可使路面雨水迅速排泄,不使之向路面下渗、缩短路肩排水时间、并使水不汇集股流,以减少路面水毁。在路肩上种植常绿乔、灌木,密集粗状并隆起的根系,与路面水流冲来垃圾相互交织,像截水墙阻止了路面水的迅速排泄,使水流汇积,进而路面积水,导致水毁。路肩上种草或留存野草也有同样的弊病。路面排泄的雨水流经路肩,在草丛间迂回穿越,不能迅速排泄,以致路面积水。路面结构如果是水泥混凝土路面,路面与路肩结合不太严密、路肩拱度稍有平缓,雨水将倒流至间隙缝,淘刷路面基层,使混凝土板块悬空,重载汽车经过时,板块将发生破碎。

四、公路绿化与路基工程的植物防护的措施

1、主线两侧

公路的两侧绿化在于协调公路环境,提高行驶的安全性,因此,在两侧绿化设计时,要充分考虑不同路段的具体情况加以设计,使其具有美化路容、引导视线、明暗过渡、协调景观,同时起到防止水土流失的作用。

(一)、一般路堤地段的设计

通常采用在路堤排水沟外侧1.5m处种植乔木,株距为15m;同时,为克服单调,在每两株乔木之间栽种两株中灌木,形成错落有致的效果;排水沟以外的公路用地,采用植草加种植地被植物的方式予以地表绿化,从而形成远乔木、中灌木、近草皮加花灌木的三层绿化体系,也增加了公路抵御地面径流的侵蚀和冲刷,起到很好的防护作用。

(二)、挖方路堑路段的设计

一般情况下采用在边沟外侧的碎落台上栽植常绿灌木,并且每两株常绿灌木之间栽种两株花灌木的方式进行绿化,栽种株距:常绿灌木为15.0m,花灌木为5.0m,同时要保证行车视距的要求;当挖方深度大于6.0m时,根据路堑边坡设计,在6.0m处增设一碎落台的具体情况,可在碎落台上采用栽植灌木进行绿化,间距为10.0m。

(三)、填、挖结合段的设计

要采用密集绿化的方式进行,即栽植间距为3.0m,树种不宜采用乔木,而应采用从乔木过渡到中灌木、矮灌木,过渡段的长度根据具体路段分别选用100m或60m,这样可以减少光线的变化对司乘人员的影响,起到明暗过渡的作用。

2、边坡坡面

边坡地被具有很强的护坡功能,它能够使道路的边坡免遭雨水的冲蚀而造成部分的水土流失,甚至造成路基的塌陷;而从造景意义上来看,就好像道路漂浮在绿色的植被之上,因此这一景观具有强烈的双重作用,同时又不像中央隔离带那样要求严格,具有一定的可塑性。从边坡的防护功能、美化效果和绿化管护难易程度考虑,以铺植或栽植多年生宿根草坪或地被植物主。对于容易产生碎落和冲刷的边坡,可以通过撒草籽或者种草、铺草皮来达到防护和美化景观的作用。种草和铺草皮应注意成活期草根与边坡土壤的结合紧密,并定期洒水施肥,保证成活率。

3、桥梁周围

在桥梁周围以及附近河床范围,结合土质、地质水文等情况,采用各种植物防护形式,不但可以起到降低水流流速,减缓冲刷,防止渗漏的作用,而且可以减少行车过程中单一色调的混凝土结构对司机警觉性的降低,最终形成具有丰富色彩、独特景观、完整优美的桥姿。除此之外,公路的防护和绿化也可以在中央分隔带、互通立交、服务区和收费站等地段实现有机的结合,起到保护公路设施和美化路容的双重目的。

五、结束语

公路绿化与路基工程,既要重视对公路的美化,也要和具体情况相对应,在坚持公路正常运转的前提下,要将公路绿化和植物防护有机地联系在一起。

参考文献

[1]范家骏.谈三条景观道路绿化设计方案[J].山西建筑,2005

[2]曾田,王莉.公路边坡综合防护技术[J].黑龙江:黑龙江交通科技,2006.

[3]许海雁.小议公路边坡防护技术[J].山西:山西建筑,2008.

简述生物多样性的价值范文6

关键词:高中生物课程;“遗传与进化”模块;逻辑体系;小进化

Abstract: The theoretical system of modern genetics is axiom system with scientific truth as the logical starting point. At the same time, the development of genetics provide logical basis for the research of small evolution. The content system of hereditary and evolution module in The Biology Curriculum Standards in General Senior Middle Schools(experimental edition) is constructed according to logical regulations. In the developmental courses of genetics and evolutionism, scientists have used many scientific ways which have very high educational values for scientific realization. Teaching materials could be written in accordance with logical lines or with historical lines of subject development, which has its own significance . And the combination of abstract thinking and thinking in images shows the important values of thinking training in this module.

Key words: biology in senior middle schools; hereditary and evolution module; logical system; small evolution

关于生物课程内容体系的建构,作者曾在《高中生物课程内容建构及稳态与环境模块的分析》一文中作过讨论,认为像“遗传与进化”模块的内容,可以按形式逻辑的方法,确定若干科学事实或概念作为逻辑起点,通过演绎推理构建一个公理化的体系。[1]本文拟对此做一具体分析。

一、现代遗传学理论的构建

科学研究首先要通过观察和实验获得感性认识。孟德尔正是通过豌豆杂交实验,获得了大量经验材料。但是,感性材料的获得只是认识的第一步,认识的真正任务在于达到理性认识。这就需要用科学的方法去处理这些材料。如何处理?首先要概括总结出这些经验材料所反映的事物的本质和变化规律。这需要科学抽象。所谓科学抽象,就是人们运用思维能力,透过事物的各种现象,抽取出事物的本质属性及其变化发展规律。科学抽象是一个复杂的思维过程。第一步是以经验材料为基础形成概念,就是从“感性上的具体”上升到“抽象的规定”。所谓“感性上的具体”,就是人们在科学实践中形成的混沌的表象;所谓“抽象的规定”,就是通过一定的方法抽象出事物的本质属性。孟德尔正是从豌豆大量具体的遗传性状(如花的颜色、子叶是否饱满、植株的高矮等)中,抽象出“相对性状”的概念,并进一步把它区分为“显性性状”和“隐性性状”。第二步,是运用概念进行判断和推理,建构规律、原理,就是从“抽象的规定”上升为“思维中的具体”。“思维中的具体”不同于“感性上的具体”,感性材料已不再是各种事实的混沌的总和,而是受一定规律支配的有组织的知识。孟德尔就是依据显性性状和隐性性状等概念,总结出了分离现象和自由组合现象。整个过程从逻辑方法的角度看,是一个归纳推理的过程:前提是若干科学事实,结论是从前提中通过推理得到一般规律。在科学认识活动中,科学抽象与逻辑方法是同一认识过程中的两个侧面。一方面,认识过程是一个不断抽象形成科学概念的过程;另一方面,认识过程是一个运用逻辑方法进行判断和推理的过程。

认识了分离现象和自由组合现象后,孟德尔没有停步,他开始建立遗传因子假说。在科学研究中,当对科学事实的认识达到一定程度后,就必须通过理论思维的能动作用,运用各种理论思维方法进行整理和加工,建立科学假说。这是将研究引向深入的重要环节和一般方法。在孟德尔所处的时代,科学界盛行的理论思维方法是牛顿的方法。牛顿在《自然哲学的数学原理》中提出的第一条科学方法规则,就是简单性原则。[2]对“简单性原则”概念的界定,学术界至今尚无一致意见。牛顿和孟德尔所运用的简单性原则的含义,是事物内部的简单性,即认为在对自然的认识中,最简单的解释总是比较可取的。正如爱因斯坦所说:“我们所谓的简单性,并不是指学生在精通这种体系时产生的困难最小,而是指这种体系所包含的彼此独立的假设或公设最少。”[3]近代科学中,道尔顿首先在19世纪初按照简单性原则,把宏观的、高层次的、凭感官能觉察但认识还不够清楚的化学物质的多样性、复杂性,分解成数量无限多而种类比较少的微观的、低层次的、感官不能直接察觉的物质最小微粒──原子(当时道尔顿的认识),再以原子之间的相互联系和相互作用,来理解、说明、解释化学物质的形态、结构、功能和属性的无限多样性、复杂性,达到对化学物质和化学变化的全面、深刻的认识,从而奠定了现代化学的基础。孟德尔在创建其遗传因子假说的过程中,有否借鉴道尔顿的原子论认识模式,我们不得而知。但他运用简单性原则取得了成功。他建立了遗传因子成对存在的模型并创造了符号体系予以表达,以有限种类基因的无限组合,解释了无限种生命形式的存在。

假说虽然具有一定的事实基础和知识依据,但毕竟不同于科学理论,它带有一定的猜测性和或然性。因此,在建立起假说后,孟德尔又运用演绎推理以测交实验验证其遗传因子假说。演绎推理是进行逻辑证明的一种重要方法,是运用一般原理对具体事物进行推论并作出科学预见和发展科学理论的必要环节。

由此可见,孟德尔工作的开拓性,除了正确选择材料和采用统计方法,更重要的是巧妙地抽象出科学概念,建立假说,创造符号体系予以表达并与有计划的实验相结合。这种方法自伽利略和牛顿以来在物理学中一直被使用,但在当时的生物学中无人知晓。这可能是孟德尔的工作没有被与他同时代的最优秀的生物学家所认同的原因。但正是这种方法的建立使遗传学不断取得进展并成为一门真正的科学。

从逻辑方法来分析,遗传因子假说的逻辑起点是分离现象的自由组合现象,概括得出这两个现象时孟德尔使用的归纳方法是简单枚举法,即根据若干对象都具有某种属性而无一反例,于是推论得出该类对象都具有这种属性的结论。简单枚举归纳法得出的结论带有某种程度的或然性,不能作为科学理论来使用,只能提供尚需进一步加以研究和验证的一种假定。为了从根本上提高结论的可靠性,必须努力发现某种属性与某类对象之间的必然联系。如果能够确定某属性是该类对象所必然具有的,那么其推论就最终成立了。这样,推理方法也就由简单枚举法过渡到科学归纳法了。细胞遗传学和分子遗传学的成果,最终证明了孟德尔假说的正确性,因为它们根据对遗传现象和遗传物质之间必然联系的认识,推定分离规律和自由组合规律具有普遍性。至此,孟德尔假说才被确立为遗传学理论。

其实,经过分子遗传学的建立这一场“科学革命”后,现代遗传学的“范式”与经典遗传学已经完全不同了。现代遗传学的逻辑起点是三个方面的科学事实,一是有性生殖细胞的形成和受精作用(特别是这些过程中染色体的变化);二是DNA是主要的遗传物质,每个染色体都是由特定的DNA链和蛋白质组成的;三是遗传物质对遗传信息的储存、传递和表达(分子遗传学中心法则)。通过对这三方面所发现的科学事实的综合,建构起了现代遗传学理论。而前面所述的遗传学的发生发展过程,已经成为历史。

二、进化理论构建的科学方法

达尔文进化论包括两方面的内容,一是肯定生物是进化的,二是说明生物进化的机理。对于“生物是进化的”这个结论,达尔文在自己的环球考察和前人研究的基础上,收集了大量的材料,主要运用归纳法得出。后来,又有越来越多的发现提供了新的证据。迄今未遇到反例。因此可以说,自1859年达尔文的《物种起源》发表后,进化论取得了胜利。对“生物进化的机理”,达尔文用自然选择理论解释。现在有许多异议,但尚未有一个理论可以取而代之。对此,我们从科学方法的角度做一分析。

自然选择理论的逻辑起点是四个科学事实:过度繁殖、遗传变异、生存斗争和隔离。达尔文以它们为基础,通过与人工选择的类比,依据因果关系而建立起理论体系。在作为逻辑起点的四个科学事实中,过度繁殖和生存斗争,可以通过观察直接证实;对遗传变异,现代科学研究也已充分证明,在各种生物中都发现了大量的突变,遗传多态现象(polymorphism)广泛存在;隔离阻断了基因交流,对于小种群来说,确实能使物种分化,这已成为珍稀动物保护中建立“种群通道”的理论依据。现在的争议在选择理论。达尔文的自然选择理论是通过与“人工选择”的类比而建立的,因此仅仅是一种推断。人工选择是在有限范围内进行的,而且是实验上可控的原理。把这样一种原理扩展成普遍意义上的原理,是否可以?而且到目前为止,人们除了在多倍体植物中发生的一些例子外,在可以观察的范围内从来没有出现过新物种。所以,通过自然选择产生新物种尚缺乏实证。因此,一些人从思维方式和科学方法的角度,对自然选择学说提出了质疑。伴随对生物进化过程中物种演变认识的深入,遗传学家歌德斯密特(R.B.Goldshmidt)在1940年提出了“大进化”和“小进化”的概念。1944年古生物学家辛普森(G.G.Simpson)对此概念又做了修正并给予明确定义,认为小进化(microevolution)考察进化过程中物种内性状维持或变异的规律,大进化(macroevolution)则研究物种规模演变的特征。达尔文和他以后的许多进化论者把生物个体看作是进化的单位,但小进化的研究表明这样的认识是不对的。实际上,进化的单位,对无性生殖的生物是无性繁殖系,对有性繁殖的生物是通过有性生殖联系起来的种群。这样,在遗传学研究成果的直接推动下,达尔文的自然选择学说发生了一次大的改造,主要体现在选择的效果不再是“生”或“死”的问题,而变成了在生物的繁衍过程中,突变基因对种群基因库分布(某突变基因和与它同源的等位野生型基因在种群总基因数中的比例)的影响大小的问题;生物进化的单位不再是生物个体,而是扩展到种群。这是对达尔文进化论的一次重要修正,人们把这次修正后的达尔文进化论称为“现代综合论”(the modern synthesis)。

现代进化理论对小进化的研究,以遗传平衡定律(Hardy-Weinberg定律,1908)为基础,引进适合度(fitness)和选择系数(selective coefficient)的概念后,为自然选择学说提供了可靠的逻辑基础和定量概念,是自然选择学说的重要发展。现在许多生物学家接受选择理论,正是因为遗传学在这个方面的发展。然而,对现代综合论,基于种群遗传学基础之上的小进化模式是否可以解释物种形成和高级分类群起源等大进化现象,多年来一直是进化生物学中争论的一个焦点问题。特别是20世纪70年代以来,古生物学研究证明生物的大进化过程并不总是与环境的变迁相一致。例如,我国云南澄江动物群化石揭示的寒武纪大爆发之类的进化现象(还包括大绝灭现象)告诉我们,进化不是一个连续的过程而表现为阶段性的过程,最初是以迅速形成几种主要类群的方式爆发性地形成类群的阶段,然后是缓慢的物种形成和在每个类群内对不同栖息地逐渐适应的阶段,最后是衰落和绝灭阶段。因此,进化不仅是由环境的变化和生存斗争决定的,它还受生命系统内部因素的制约。特别是大进化,更是如此。

从控制论的角度看,生命系统的稳态是反馈调节的结果。生命系统可能通过负反馈调节而保持稳态,也可能通过正反馈调节打破原有的稳态,从而建立新的稳态或趋于毁灭。因此,选择并非只是自然的选择,生命系统作为自组织系统,对系统的发展也存在一定的自身干预,如作为进化单位的种群内部的性选择对基因频率的影响等。从热力学的角度看,热力学第二定律揭示的孤立系统的熵增加,是一个退化的过程。20世纪中叶诞生的非平衡态热力学,说明生命系统在本质上都是开放系统。它们的结构都是耗散结构,因而可以发生“熵减少”的个体生长发育和系统进化过程,同时其中也可以包含局部的熵增加过程。所以,任何生命系统都在大量偶然的随机因素中发展着,并不只是适应环境的变化。在生物进化的过程中,内因是变化的根据,而外因只是变化的条件。

三、“遗传与进化”模块逻辑体系的构建

(一)模块体系构建的逻辑方法

《标准》对“遗传与进化”模块的知识体系,没有按遗传学和进化论的发展历史线索构建,而以逻辑线索构建,形成一个公理化的体系。公理化体系的特点是先提供不容置疑的科学事实或概念作为逻辑起点,然后主要运用形式逻辑的方法,通过判断、推理、证明来建构,其逻辑形式包括逻辑起点、逻辑中介、逻辑顺序和逻辑终点四个基本环节。

1.逻辑起点。逻辑起点是形成理论的起点,它必须是:①对事物最简单和最一般的本质规定;②能构成所研究对象的基本单位;③包含事物整个发展过程中一切矛盾的“胚芽”。例如,经典遗传学中的“相对性状”“基因”等概念,就是经典遗传学理论的逻辑起点。

2.逻辑中介。逻辑中介是联结起点和终点之间由一系列的概念、模型所组成的中间环节。它具有以下特点:①起沟通和联结的作用,能把逻辑起点和逻辑终点联结起来,构成一环扣一环的逻辑整体;②以事物之间的内在联系为依据,不能任意跳跃。例如,经典遗传学中的表现型、基因型、等位基因等概念和模型,就是经典遗传学理论的逻辑中介。

3.逻辑顺序。逻辑顺序是概念、模型、原理之间前后相继或相互隶属的关系。确定逻辑顺序的方式主要有两种:①从属性的联系方式,如相对性状与显性性状、隐性性状之间,基因型与纯合子、杂合子之间的联系,按照这种方式确定的逻辑顺序主要反映客观事物内部各个组成部分之间的从属关系;②继起式的联系方式,如相对性状与分离现象、自由组合现象、等位基因与基因的分离规律之间的联系,按照这种方式确定的逻辑顺序大体上与客观事物的发展顺序以及人类认识的发展历史相一致。

4.逻辑终点。逻辑终点意味着一个特定范围内的认识上升周期的结束,也是另一个新的认识上升周期的开始。思维从起点到终点的整个上升运动,一方面是对客观事物和实际过程的反映,另一方面又具有其严密的逻辑结构。

(二)模块逻辑体系的构建

1.第一个逻辑起点──“专题1.遗传的细胞基础”

现代遗传学的第一个逻辑起点是有性生殖细胞的形成和受精作用(特别是这些过程中染色体的变化),因此,《标准》安排了“举例说明配子的形成过程”和“举例说明受精过程”这两个知识点,重点在“阐明细胞的减数分裂并模拟分裂过程中染色体的变化”。

2.第二个逻辑起点──“专题2.遗传的分子基础”

其中的“总结人类对遗传物质的探索过程”“概述DNA分子结构的主要特点”这两个知识点,说明DNA是主要的遗传物质,每个染色体都是由特定的DNA链和蛋白质组成的。

3.第三个逻辑起点──分子遗传学的中心法则

围绕中心法则,“专题2.遗传的分子基础”安排了“说明基因和遗传信息的关系”“概述DNA分子的复制”“概述遗传信息的转录和翻译”等内容。

4.得出第一个理论──“专题3.遗传的基本规律”

先通过“分析孟德尔遗传实验的科学方法”,然后以上述三个逻辑起点为基础,来“阐明基因的分离规律和自由组合规律”。这里的逻辑证明和“分子与细胞”模块不同,那里是通过“使用显微镜观察多种多样的细胞”等活动来证明没有反例,而这里是通过“专题1.遗传的细胞基础”和“专题2.遗传的分子基础”,来阐明基因的分离规律和自由组合规律的内在必然性。

5.得出第二个理论──“专题4.生物的变异”

以前述三个逻辑起点为基础,再根据遗传的基本规律进行推理,便可“举例说出基因重组及其意义”“举例说明基因突变的特征和原因”“简述染色体结构变异和数目变异”。

6.从遗传学出发讨论进化问题

从遗传学出发来讨论进化机理,主要在小进化的范畴。所以安排了“用数学方法讨论基因频率的变化”的活动建议。然而小进化能否说明大进化,还有许多争议,所以《标准》只是要求通过“搜集生物进化理论发展的资料”活动,“说明现代生物进化理论的主要内容”。

至于对“生物是进化的”这个问题,因已为现代社会普遍接受,初中也已涉及,所以《标准》只在初中的基础上安排了一个知识点:“概述生物进化与生物多样性的形成”。

考虑到遗传学和进化论发展中的科学认识模式和方法所具有的教育价值,《标准》又安排了“总结人类对遗传物质的探索过程”“分析孟德尔遗传实验的科学方法”“探讨生物进化观点对人们思想观念的影响”等内容。

当然,在编写教材时,可以有不同的体系。例如,对遗传学的内容,既可以根据现代遗传学理论体系构建,也可以根据遗传学发展史上的学科思想和方法构建。

四、“遗传与进化”模块的思维方式特点分析

自孟德尔开始,遗传学便使用模型来表征概念及判断和推理的过程。例如,“表现型”就是一种实物模型,相当于生物体某性状的模式标本;减数分裂图解、染色体图解等则属于模拟模型。这些都是物质模型。而DNA分子双螺旋结构模型、蛋白质合成示意图等属于具象模型,“基因型”和杂交过程图解等属于抽象模型,二者都是思想模型。基因型,其实质是“基因组成模型”,它用英文字母来表示生物体中与所研究问题有关的基因组成。杂交过程图解是理想化的过程模型,它按遗传学规律把杂交过程简化,用以反映和解释杂交试验的过程和结果,并通过演绎推理来预测某些杂交试验的结果。

模型属于表象。过去的生物学课程在逻辑实证主义的影响下,往往只重视概念在思维中的作用而忽视对表象的研究。而认知心理学家一般认为,表象是更适合于进行创造性思维的认知成分。众所周知,想象是一种重要的创造性思维形式,而它正是大脑对表象进行分析综合、加工改造,从而形成新的表象的心理过程。因此,在教学改革中许多教师提倡要发挥生物学图解教学的功能,其实质就是运用模型来设计新的知识结构,注意通过对表象的操作、加工而实现的思维活动。例如,在遗传学问题解决中,人们经常使用模型方法。利用模型方法解决问题,需先建立模型,简称生物建模。所谓建模,就是要寻找变量之间的关系,构建模型;然后依据模型进行推导、计算,作出预测。其过程在实质上是一个需要概念思维和表象思维参与的过程。我们以2003年全国高考“理综”卷第26题为例说明。题目是:“小麦品种是纯合体,生产上用种子繁殖,现要选育矮秆(aa)、抗病(BB)的小麦新品种;马铃薯品种是杂合体(有一对基因杂合即可称为杂合体),生产上通常用块茎繁殖,现要选育黄肉(Yy)、抗病(Rr)的马铃薯新品种。请分别设计小麦品种间杂交育种程序以及马铃薯品种间杂交育种程序。要求用遗传图解表示并加以简要说明。(写出包括亲本在内的前三代即可。)”运用模型方法解题程序如下表所示。

我们可以运用认知心理学的双重编码理论对这个思维过程进行分析。该理论认为人的认知结构存在两个系统──言语系统和表象系统,二者之间存在三个重要的联结关系:一是言语刺激与表象刺激之间的表达联结,在上表中,“(1)分析变量”这一步骤建构了这个联结,如“矮秆或高秆”对应“aa或A_”;二是言语系统与表象系统之间的指称联结,上表中的“(2)构建亲本基因组合模型”步骤完成了这个联结,如小麦亲本“矮秆不抗病”对应“aabb”;三是言语系统和表象系统内部的联想联结,这是在“(3)推导杂交过程”和“(4)作出预测”中完成的,这两步既有运用言语的思维,又有运用表象(模型)的思维。根据双重编码理论,第一步骤中的表达意义即言语刺激和表象刺激之间的联结,来自对外在事件、字词或表象的熟悉感,表达意义以经验作为基础;第二步骤中的指称意义指相应的表象表达的激活或相应言语表达的激活,它来自言语系统与表象系统之间的相互激活和相互作用;最后两个步骤中的联想意义是分别在言语系统或表象系统本系统内的一种深层次表达,它依靠本系统内的联想网络结构赋予认知者以意义,这个过程在表象系统和言语系统的共同作用下完成。从整个问题解决过程来看,遗传学建模问题对学生来说有一定难度,其根本原因可能也在这里,它需要言语和表象两个系统共同作用才能完成。

在思维方式中,以科学概念为思维材料而进行的思维是科学抽象思维,以表象为思维材料进行的思维是科学形象思维。上述遗传学问题解决思维过程的特点在于抽象思维与形象思维相结合,这正是“遗传与进化”模块的重要思维训练价值之所在。

参考文献

[1]余自强.高中生物课程内容建构及稳态与环境模块的分析[J].课程·教材·教法,2004,24(9):54.