书城自然科学(探究式科普丛书)解读人类与地球
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第5章 神奇的地球结构(4)

水对湿地土壤的发育有着深刻的影响。水的来源(如降水、地下水、潮汐、河流、湖泊等)、水深、水流方式,以及淹水的持续期和频率,决定了湿地的多样性。湿地土壤通常称为湿土或水成土。

生物的乐园——湿地

从大范围上讲,全世界共有自然湿地855.8万平方千米,仅占地球表面6.4%,却为地球上20%的物种提供了生存环境,具有不可替代的生态功能,故而享有“地球之肾”的美誉。

我国湿地面积占世界湿地的10%,位居亚洲第一位,世界第四位。

湿地广泛分布于世界各地,拥有众多野生动植物资源,是最具有价值和生产力最高的生态系统。很多珍稀水禽的繁殖和迁徙都离不开湿地,因此湿地被称为“鸟类的乐园”。

湿地的类型多种多样,通常分为自然和人工两大类。自然湿地包括沼泽地、泥炭地、湖泊、河流、海滩和盐沼等;人工湿地主要有水稻田、水库、池塘等。

湿地的多样化功能

湿地的功能是多方面的,它既可作为直接利用的水源或补充地下水,又能有效控制洪水和防止土壤沙化,还能滞留沉积物、有毒物和营养物质,从而改善环境,减少污染。它能以有机质的形式储存碳元素,减少“温室效应”,保护海岸不受风浪侵蚀,提供清洁方便的运输方式。

湿地还是众多植物、动物特别是水禽生长的乐园,同时又向人类提供各种各样的食物、能源、原材料和旅游场所,是人类赖以生存和持续发展的重要基础。

湿地中的一些植物具有吸收空气中有害气体的功能,能有效调节大气组成成分。

湿地在蓄水、调节河川径流、补给地下水和维持区域水平衡中发挥着重要作用,是蓄水防洪的天然“海绵”。

沼泽湿地具有湿润气候、净化生态环境的功能,是生态系统的重要组成部分。

沼泽湿地像天然的过滤器,它有助于减缓水流的速度,能够分解、净化环境污染物,起到“排毒”、“解毒”的功能。

湿地水分通过蒸发成为水蒸气,然后又以降水的形式降到周围地区,保持当地的湿度和降水量。

湿地的人为破坏

在人口不断增长和经济发展的双重压力下,20世纪中后期大量湿地被改造成农田,加上过度的资源开发和污染,湿地面积大幅度缩小,湿地物种受到严重破坏。

人类不合理地使用土地,导致了土壤的酸化与其他形式的污染,这严重破坏了湿地内的生态环境。环境破坏和围湖、围海造田导致了湿地面积的缩减和水生物以及鸟类的死亡。

另外,河流改道影响了河流对湿地的水量补给作用,使湿地的生态系统遭到了破坏。

第四节生物圈与人类

1.物种丰富的生物圈

作为人类诞生的摇篮和赖以生存发展的最基本的环境,生物圈是人类生存、活动、发展的根基。

人类要想在地球上生活得安宁舒适,保证子孙后代有永久的资源可以利用,就必须保护好生物圈,与一切破坏环境、破坏生态平衡、滥捕乱伐生物物种的行为进行斗争,并积极为可更新资源的再生和再利用创造条件。

生物圈是指地球上凡是出现并感受到生命活动影响的地区,同时也是人类繁衍和生存的空间。生物圈是地球上最大的生态系统,包括大气圈的下层、岩石圈的上层以及整个土壤圈和水圈。但绝大多数生物通常生存在地球陆地上和海洋表面下各约100米的范围内。

生物圈存在的基本条件:具有充足的太阳光能,可被生物利用的大量液态水,适宜生命活动的温度条件,拥有生命物质所需的各种营养元素(包括氧气、二氧化碳、氮、碳、钾、钙、铁、硫等)。

总之,地球上有生命存在的地方,均属生物圈。

生物的生命活动,不断地促进了能量流动和物质循环,并引起生物的生命活动发生变化。生物要从环境中取得必需的能量和物质,就得适应环境,环境发生了变化,又反过来推动生物的适应性,这种反作用促进了整个生物界持续不断的变化。

生物圈里繁衍着各种各样的生命,为了获得足够的能量和营养物质以支持生命活动,形成了一个相互制约、相互作用的“大家庭”。

生物圈中的各种生物,可分为生产者,消费者和分解者。生产者主要是绿色植物,消费者主要指动物,分解者主要指微生物。

生态系统内生物与环境、各种生物之间在长期的相互作用下,生物的种类、数量及其生产能力都达到相对稳定的状态时,系统的能量输入与输出才能达到平衡;同时,只有能量达到平衡,生物的生命活动也才能相对稳定。

人也是生态系统中的一员,人的生存和发展离不开整个生物圈。

2.地球绿色的缔造者——植物

植物是生物界中的一大类,一般有叶绿素,没有神经,没有感觉。

植物分藻类、菌类、蕨类、苔藓植物和种子植物。种子植物又分为裸子植物和被子植物。植物有40多万种,其中绿色开花植物有20多万种。

植物距今约25亿年前(大约元古代)诞生。地球史上最早出现的植物属于菌类,其后是藻类植物、蕨类植物、裸子植物依次更替,直至今天的被子植物时代。

现代类型的松、柏甚至像水杉、红杉等,都是在这个时期产生的。

植物借助自身叶绿素,在太阳光的照射下,将水、矿物质和二氧化碳转变为有机物,同时释放出氧气的过程,就是光合作用。

光合作用对人类十分重要

太阳光是地球上的植物进行光合作用的必备条件。据计算,整个世界的绿色植物每天可以产生约4亿吨的蛋白质、碳水化合物和脂肪,同时还能向空气中释放出近5亿吨的氧,为人和动物提供充足的食物和氧气。

研究光合作用,对农业生产、环保等领域起着基础性的指导的作用。

植物的用途

千姿百态的植物物种被种植,用来美化环境、提供绿荫、调节温度、降低风速、减少噪声和防止水土流失。

植物是旅游产业存在和发展的物质基础,植物园、历史名园、国家公园、郁金香花田、雨林以及有热带植物的森林等,都是旅游的好地方。

植物也为人类的精神生活提供基础需要。人们在室内外放置各种花草树木来装点家居生活空间,使人们赏心悦目,愉悦身心。同时,人们还用一些植物来启发灵感并进行艺术创作。

我们每天所用的纸就是用植物制作的。一些具有芳香物质的植物则被人类制作成香水、香精等各种化妆品。许多乐器也是由植物制作成的。总之,植物的用途很广泛,人们的生活离不开植物。

郁金香引发的狂热

“郁金香狂热”1637年发生在荷兰,是世界上最早的泡沫经济事件。当时由鄂图曼土耳其引进的郁金香是一种难以在短时间大量繁殖的植物。它的球根异常地吸引人,从而引起大众的抢购,需求量日渐扩大,导致价格疯狂飙升。

在1634年左右,由于郁金香大受欢迎,引起了投机分子的重视。

他们对于栽培郁金香或是观赏花的美丽并没有兴趣,只是为了哄抬价格取得利润。这些投机分子有计划地行动,有人因此一掷千金。

当时甚至还有过以一个高级品种的球根花卉交换一座宅邸的纪录。

1637年2月初,郁金香价格突然暴跌。据说,有数千人因为郁金香而背负了沉重的债务,进而荷兰各都市陷入了混乱。

最后,情况引起了议会和市政府的关注。议会和市政府展开行动,很快地把问题解决。留下了少数的破产者和暴发户后,郁金香的狂热就此结束。

植物之最

陆地上最长的植物,是生长在非洲的热带森林里的白藤(也叫省藤),从根部到顶部长达300米。日常生活的藤椅、藤床、藤篮、藤书架等,都是用白藤加工制成的。

最高的树是澳洲的杏仁桉树,高达156米,树干直插云霄。

最矮的树叫矮柳,生长在高山冻土带,高不过5厘米。

最粗的树是生长在西西里岛的埃特纳山边一棵叫“百马树”的大栗树。其树干的周长竟有55米左右,需30多个人手拉着手才能围住它。

世界上体积最大的树是美国加利福尼亚的巨杉,高度有142米。其直径有12米,树干周长为37米,需要20多个成年人才能抱住它。

树冠最大的树是孟加拉国的一种榕树,树冠可以覆盖15亩左右的土地。

木材最轻的树是生长在美洲热带森林里的轻木,也叫巴沙木。它是生长最快的树木之一,也是世界上最轻的木材。

比钢铁还要硬的树是分布在朝鲜南部以及朝鲜与中国接壤地区的铁桦树。这种树比橡树硬三倍,比普通的钢硬一倍,是世界上最硬的木材。

世界上最长寿的树要算非洲西部加那利岛上的一棵龙血树。

500年前,西班牙人测定它大约有8000~10000岁。可惜,在1868年的一次风灾时被毁掉了。

最短命的种子植物要算生长在沙漠中的短命菊,它只能存活几个星期。

生长最慢的树是在前苏联的喀拉哈里沙漠中尔威兹加树。它的生长速度极慢,100年才长高30厘米。

最大的花是亚洲东南部的大花草,直径达90厘米。

3.植物多样性与人类的关系

在今天的地球上生存着多种多样的植物,它们的结构、形态各异,能够适应各种不同的生活环境。

植物的多样性,使得它们的代谢产物和贮藏产物也是各种各样,也对自然界和人类产生了各种各样的用途。

第一,植物是人类赖以生存的基础。植物能够通过光合作用制造有机物,而人类和其他动物必须直接或间接地从植物中获得营养成分。人类所吃大部分食物,也是直接从植物获得的。

当我们以马铃薯、胡萝卜及柑橘等作为食物时,就是直接利用植物的过程。如果我们吃以植物为生的动物如牛、羊等,或吃动物的产品如蛋类、肉类,这都是间接利用植物的过程。人类直接用以食用的植物资源包括粮食、蔬菜、水果、干果、饮料、甜味剂、调味品和天然色素等。

第二,植物还能为我们提供各种生活用品和药品。棉花、亚麻、大麻、黄麻等为我们提供服装、绳索、丝线等纤维材料,各种树木提供建房的木料,也可以作为印刷书刊、报纸的纸张的原料。植物还给人类提供了各种香料、化妆品、橡胶、油漆以及其他许多产品。

许多植物是制药的基本原料。如三七是云南白药的原料,用于预防和治疗疟疾的奎宁是从金鸡纳的树皮中提取的。近年来,越来越多的药用植物用于抗衰老、抗肿瘤和心脑血管疾病的治疗上。

第三,植物是人类呼吸所需要的氧气的来源。

植物在光合作用中释放出氧气。假如没有植物光和作用释放出来的氧气来补充大气中的氧气的话,那么氧气早就被耗尽了。

第四,植物能够保持水土。

在那些被厚厚植物覆盖的地带,暴雨不能直接冲刷土壤。此外,植物根系能够固结土壤颗粒,从而使土壤不易被雨水冲走。植物还能涵养水源,削减洪峰流量。

第五,植物的净化作用。

植物可以通过叶片吸收大气中的毒气,减少大气的毒气的含量。

植物的叶片能降低和吸附粉尘。另外,一些水生植物还可以用来净化水域。

4.植物多样性与人类未来

未来许多高科技都将应用于农业生产当中。例如,植物基因工程可以把控制植物优良性状的基因转移到人们需要的植物中去,以提高农作物产量、品质及抗逆、抗病能力。

植物细胞融合技术,就是将不同生物的细胞以人工的方法使其结合,并促使染色体和细胞质融合而得到新的杂种细胞。同时,人类还要面对森林资源和物种数量的减少。

随着人口的快速增加和社会生产力的不断提高,人类对植物资源的开发和破坏逐渐加剧。森林大量被砍伐,开荒种地,导致生态环境遭到破坏,水土流失严重。

热带雨林是世界上植物资源最为丰富的生态系统,那里生长着占地球植物总数一半以上的植物种类,许多种类至今尚未被人类所认识。

但是,热带雨林目前正在以惊人的速度消失。一旦热带雨林被毁灭,将意味着世界上近80%的植物种类、400万种生物将会灭绝,其中有不少我们还没有认识的生物,更谈不上开发利用了。

森林、草原面积地不断减少,造成土地沙漠化速度加快,生态环境日益恶化,给人类的生存带来了严峻的挑战。

据统计,全世界现在处于濒危状态的种类大约有2万2.5万种。

在温带地区的8.5万种植物中,大约有一半以上的种类正受到灭绝的威胁。

与此同时,人口的快速膨胀给植物的生存空间带来巨大的压力。

人类为了生存,加大了对植物资源的索取,造成植物多样性的破坏,加之现代社会发展带来的环境污染,也加剧了水源的危机,使得人类的生存空间日趋紧张。

因此,保护、发展和科学合理地利用珍稀植物已经是亟待解决的问题,是关系到国家民族和子孙后代的大事,对于开展科研生产、科学合理利用植物资源具有十分重要的现实意义。

5.多种多样的动物

动物也是生物界中的一大类。一般情况下,动物不能将无机物合成有机物,只能以有机物(植物、动物或微生物)为食料。动物具有与植物不同的形态结构和生理功能,以进行摄食、消化、吸收、呼吸、循环、排泄、感觉、运动和繁殖等生命活动。

动物界的历史,就是动物起源、分化和进化的漫长过程。动物有一个从单细胞到多细胞、从无脊椎到有脊椎、从低等到高等、从简单到复杂的发展过程。两栖动物是最早登上陆地的脊椎动物。而人是哺乳类动物中最高级的动物。

动物的分类

根据水生还是陆生,可将动物分为水生动物和陆生动物;根据有没有羽毛,可将它们分为有羽毛的动物和没有羽毛的动物。

除以上两种特征外,还可以根据动物有无脊椎,将它们分为脊椎动物和无脊椎动物两大类。