地底下的能源 • 煤、石油、天然气都是由生物尸体经过地质作用转变而来，称为化石燃料 • 煤 :原生长在沼泽中的植物遗体 • 由几万年来的地质作用形成 石油和天然气 • 由海生动植物因地壳变动埋在地底，几亿年后，受细菌、压力、温度而形成 煤 • 世界上储量最多的化学燃料，用于冶金和发电 • 由死于沼泽地区的植物演变，植物死亡后被更多植物、水和沉积物覆盖，隔绝了氧 气，使它们不能迅速腐烂，细菌滋长逐渐破坏植物的组织，形成煤 • 有些煤层离地面不远，可以露天开采；而煤大多深埋在地下，需要向地下开掘想到 进行开采 石油和天然气 • 主要成分都是碳氢化合物(Hydrocarbon),由碳和氢组成 • 原油(Crude oil)是从油田开采出来的石油，黄绿色或黑褐色的粘稠的混合物 石油 • 由数百年前的海洋微生物残骸形成，始于海洋中的浮游生物死亡沉入海底，沉积物 堆积在浮游生物残骸上，随着埋藏深度的加深，温度、压力随着增高，最后变成石 油 • 大部份深埋在地表下，以声波测试后才钻探 • 加压液化后成为液化石油气 Liquefied petroleum gas • 主要成分是 Butane 丁烷 天然气 • 由多种碳氢化合物混合的气体 • 与形成石油的生物一样 • 天然气的密度比石油小，所以聚集在储油层上 • 多数是 Methane .CH4，可以作为燃料
分层蒸馏 • 原油加热成气体后， 进入多层的蒸馏塔 • 分子较小的碳氢化合物，重量小，沸点低，在顶部 凝结收集 • 分子较大的碳氢化合物，重量大，沸点高，在低部 凝结收集 • 收集的物质，可直接外用/化学加工 核能 • 原子核在转变中释放的能量 • 若 1 公克的物质完全转换成能量时，会产生 9×1013焦耳的能量，相当燃烧 3 百万 公斤的煤所放出的热量 • 有大量的放射性物质，对生态造成危害 油页岩 • 可燃的有机质沉积岩 • 不能再生的化石能源，约有 10 万亿吨，比煤多 40% • 油页岩可以经过低温干馏得页岩油，类似原油，可制成汽 油、柴油或燃料油 太阳能 • 剧烈的核反应释放出巨大的能量 • 地球上主要依靠太阳提供的辐射能生存， 如：绿色植物进行光合作用 • 太阳能的利用 o 光热转换：太阳能热水器、太阳灶 o 光电转换：太阳能电池、路灯 水力发电 • 对环境造成影响 o 河流的流动方式改变 o 鱼被水轮机杀死 o 鱼类的迁徒有受到阻碍
风能 • 推动发电机转动而产生电能 生物质能 • 绿色植物通过光合作用将太阳能转化为化学能而贮存在生 物质内 • 例如：残枝落叶、木柴能燃烧转化成光、热能，但是能源 利用效率低，且污染环境 • 科技将生物质转变为甲烷气体，燃料乙醇、生物柴油、氢气等清洁能源 • 生物柴油在物理性质上与石化柴油很接近，但化学组成不同，可用于拖拉机、卡 车、船舶 地热能 • 地表下有一层炽热的液态岩浆的能量 • 地热能的利用 o 地热能直接利用：温泉 o 地热能发电 节约能源 • 减少不必要的消耗 • 提高能源效率：降低发动机的摩擦，使汽油更充分燃烧 • 增加更新能源：海浪发电、潮汐发电、海流发电、温差发电 海洋能 • 来源于太阳辐射与天体之间的引力，使潮汐、 波浪、温度差、海流的形成 • 潮汐：涨潮和落潮之间的势能 • 海浪：波浪中的动能和势能 • 海水温：海面的水温较高，深层较冷，因而储 存着温差热能 • 海流能：海水流动的动能
第十一章 环境的可持续发展 球的表面 • 岩石圈（陆地）： o 占了地球表面四分之一 o 由岩石组成 • 水圈： o 占了地球表面四分之三 o 包括：海洋、江河、湖泊、冰川、积雪和地下水 • 大气圈： o 包围着岩石圈和水圈 • 生物圈： o 生物分布的范围 生物圈 • 地壳内不可能有生物，因为没有空气和水，温度太高 • 生物圈是地球上全部生物及其生活领域的总称 • 生物圈为是生物生存基本条件如营养物质、阳光、空 气、水、适宜的温度、生存空间 生境 • 各种生物需要的生存基本条件不同，每一种生物都有特定的区域中生存 • 生境 ： 能够为某种生物的生存、生长、繁殖提供特定条件的环境 • 也称栖息地 生物与环境的关系 • 环境中对生物产生影响的因素为 • 非生物因素 abiotic factor • 生物因素 biotic factor 自然环境中的非生物因素 • 阳光：是绿色植物制造养料的主要来源 • 温度：影响生物的分布，不同生物生存的温度各不相同 • 如变温动物于冬季休眠；恒温动物调节体温适应外界温度的变化；冬季来临时，候 鸟迁徙至温暖区
• 水：生物生存的必需物质 • 空气：提供氧气给生物呼吸 • 土壤：陆生植物生长处，以获得水及矿物盐 • 若非生物因素中发生剧烈变化，如干旱、缺水、温度骤降会影响生物生活，甚至死 亡 非洲大草原上的动物大迁徒 • 一年分为干季和湿季 • 干季：缺水少雨，植物一片枯黄 • 湿季：植物繁茂 • 热带草原的野生动物奔跑能力都很强，在干季时迁徒到水草肥美的地方继续生存， 湿季再迁徒回来 • 每年都发生一次上万头有蹄类兽群大迁徒，前后中分成三批 o 打头阵是 20 多万匹野斑马，跟紧后是百万头牛羚，殿后是瞪羚，随后是非 洲狮、猎豹等肉食动物 o 草食动物以水和植物，随雨季而迁徒，肉食动物为获取食物随草食动物迁徒 生物因素 • 生物圈中的每一种生物都受到周围其他生物的影响 • 同种生物之间的关系有种内互助和种内斗争 • 种内互助： 同种个体之间为共同防御敌害、获取食物、保证种族生存和繁殖 • 种内争斗： 同种个体之间为争夺食物、空间、配偶 自然环境中的生物元素 • 生产者：绿色植物经光合作用自制养料供应本身利用外，又提供草食及杂食动物的 食物 • 消费者：各种生物直接或间接利用植物为食物 • 初级消费者：以植物为食的草食动物，如蚱蜢、兔、牛 • 次级消费者：掠食初级消费者的肉食动物，如狐狸、猫头鹰 • 三级消费者：以小型肉食动物为食的大型肉食动物，如虎、豹、狼 • 分解者：微生物如细菌、菌类分解动植物的尸体，摄取养分并释出碳、氮等元素给 植物重新利用 • 食腐者：如秃鹰摄食动物的尸体，马陆摄食枯枝残叶
化能合成细菌 • 细菌能以二氧化碳为主要碳源，以无机含氮化合物为氮源合成有机物 • 是生物圈中 的生产者 • 维持地球上的物质循环、净化环境 食物链：生态系中的生物因素即生产者、消费者、分解者及食腐者，由于食性关系互相 牵连形成 食物网：由许多不同的食物链交叉呈网状的关系 生物之间的交互关系 合作与竞争 • 合作者：如几头狮子围攻较大型动物，蚂蚁群聚分工 • 竞争者：如沙漠植物竞争吸取水分 • 捕食：弱小者被捕食者欺凌，强者继续生存，即弱肉 强食中动物捕食其他生物为食的现象 • 片利共栖：两种生物共同生活，对一方有利，另一方 也无损，分开也可各自生活的关系 o 如寄居蟹寄居于海螺的空壳，海葵附着于壳上 随寄居蟹走动一起寻找食物，海葵的刺细胞保 护寄居蟹 • 互惠共生：两种生物共同生活，彼此互惠，无法分离 而独立生活 o 如白蚁肠中的鞭毛虫分解白蚁食下的木屑，产 生养分供双方利用 • 寄生：寄生物寄生于另一种生物的体表或体内吸取养分维生称寄生生物 o 如寄生于脊椎动物肠内的蛔虫、狗体表的狗虱、莱佛士花寄生在葡萄科植物 白粉藤的根茎上吸取内部的养分 • 附生：生物附生于另一生物体上而不伤害附着体的成长 o 如攀附于树皮上的鹿茸蕨吸取树皮死去的组织，而不伤害树干内的营养层 • 腐生：生物寄生于腐烂生物体上，以腐物维生的关系 o 如青霉菌长于烂橙、面包霉长在潮湿面包、长在枯树干的蕈类
地衣 • 是藻类和蕈类的共生结合体 • 无明显根茎叶 • 真菌：提供氧气, 水分无机盐 • 藻类：供营养 • 对二氧化硫， SO2敏感，可 作为空气中二氧化硫 的指示剂 生物对环境的影响 • 蚯蚓在土壤中疏松土壤，使土壤保持良好的透气性，排泄物改善土壤有机物质，适 于植物生长 • 红树林根系发达减少近岸域的含沙量、抵御风浪袭击、固岸护堤、净化海水 种群 • 生活在一定区域内的同种生物个体的总和 • 例子 o 生活在一块水稻田里的水稻 o 亚洲象成群生活 生态系统 • 各种生物之间、生物与非生物之间、生物 与环境组成一个统一整体 • 生态系统：在一定地域内由生物和它们生活的无机环境构成统一整体 各种水陆生态系 海洋生态系 • 藻类是主要生产者，消费者包括贝类、虾、鱼、鲸等直接或间接由藻类供给食物 森林生态系 • 陆地雨量充沛区，植物茂盛是生产者消费者包括昆虫、鸟类、松鼠、猴、蛇等 • 特点：水分充足，温度适当，环境稳定，生物易生存，种类多，数量大 草原生态系
• 草类是生产者，消费者有昆虫，草食动物善于奔跑和跳跃如斑马、羚羊、鸵鸟等， 擅长藏匿洞穴如兔、狐等，鸟类能在地面筑巢如角云雀 • 特点：环境条件差，雨量较少，夏季炎热、冬季寒冷 沙漠生态系 • 生物有特殊适应力，如仙人掌的针状叶减少水分丧失，茎内可储水；蛇和蜥蜴的体 表有厚鳞减少水分散失 • 特点：雨量缺乏，植物稀少，昼夜温差大，白天动物栖居于地下的洞穴，夜晚温度 低湿度大时活动。大雨后可能变成绿洲，休眠种子或植物萌芽开花，生物大肆活动 群落 • 生活在同一生活环境中所有的生物种群的总和 • 例如： o 一个池塘有许多种生物，如浮萍、青蛙、细菌、草履虫等 生态系统中的能量流动 • 绿色植物通过光合作用把太阳光能转换为化学能 • 动物在摄取食物并消化吸收食物中的营养物质，有机物中的能量就流入动物体内 • 生态系统中的有机物和能量，就是通过食物链和食物网在生物之间转移和传递 碎屑食物链 • 主要是分解者 • 包括原生动物、蚯蚓、细菌、真菌 • 经过碎屑进行分解，使有机物由复杂变简单，最后变成无机物 • 例如：大量的牛粪覆盖在牧草上，影响牧草生长，后来引进了以粪便为食的屎壳 郎，重新建立生态平衡
食物链中能量的流动 • 能量以单向流动 • 前一环节的生物不可能全部被后裔还的生物捕食，所以储存的能量也不能被完全转 移到后一环，所以能量的传递过程逐级递减 • 所以食物链的环节不会太多，愈向食物链的后端，生物体的数目愈少 生态系的物质循环 碳素循环 • 指碳素在生物与环境之间不断轮回的现象 • 碳素是组成碳水化合物及脂肪的基本物质，含能量供生物进行活动，如呼吸作用 • 燃烧作用或微生物的腐化分解作用释出能量并排出二氧化碳 • 二氧化碳经光合作用，以阳光为能量制成葡萄糖作为动植物的食物 • 动植物死亡后，遗骸沉积形成原油，燃烧时二氧化碳又释回大气
氮素循环 • 指自然界中的氮素与生物体内的氮素循回性地交换 • 氮素是组成蛋白质的基本物质 • 植物不能吸收大气中的氮气，只吸收硝酸盐化合物 • 闪电时，大气中的氮气与氧气结合成氮的氧化物，再溶于雨水形成硝酸落至地上与 金素元素形成硝酸盐 • 豆科植物的根瘤或腐殖质含固氮菌，将大气中的氮气转换成泥土里的硝酸盐 • 动植物的尸体或排泄物中的微生物有氮化能力，将氨转换成硝酸盐 • 土里的硝酸盐被植物吸收与利用，动物吃了植物得到氮素，故氮素在生物与环境间 循环 生态平衡 • 生态系统的组成保持稳定 • 其中的能量流动和物质循环也保持稳定 • 生态系统组成成分越复杂、生物种类越多，它的自动调节能就越强、稳定性越高 • 生态的自动调节能力有限度，如果一个生态系统组成成分因人或自然原因遭严重破 坏，超越了自动调节能力，那么生态系统的平衡就被破坏 人对环境的影响 • 人口过多 o 生态的生活资源和空间有限，任何种群的个体数量都不能无限制增加 o 生物圈可以提供的食物和淡水、土地等资源有限，人口增长对生物圈会造成 严重影响
生物对人类的危害 • 微生物是疾病的根源 • 人类生活环境中存在着许多能够致病的微生物如细菌、真菌、病毒、寄生虫称病原 体 • 病原体可以在人群中传播成传染病如流感病、寄生虫等 多样性 • 物种多样性：动物、植物、微生物的种类丰富性 • 生态系统多样性：各种生物与无机环境构成了不同的生态系统，生态系统的类型和 结构多种多样 • 生物多样性：物种多样性、基因多样性和生态多样性的合称 保护多样性 • 目前人类为保护生物多样性，采取的主要措施 o 就地保护，建设国家公园或自然保护区 o 迁地保护： ▪ 种群数少，难以找到配偶、生活环境受威胁 ▪ 将野生动物转移到动物园、植物园、濒危动物繁育中心 环境问题 • 人类对自然资源不合理地开发利用，使生态平衡受破坏 o 如水土流失、气候恶化、水资源短缺、土地沙漠化等 • 环境遭受污染 o 如工农业生产、交通运输和人类排放有害毒物质 环境保护 • 环境污染监测与防治 o 检测工厂处理的三废“废水、废气、固体废弃物” • 自然保护 o 对自然环境和自燃资源的保护 现实可以持续发展 • 经济、社会、资源、环境保护调节发展 • 同时保护生存的大气、淡水、海洋、土地、能源、矿产 • 需要靠科学技术来进步解决问题
低碳生活 • 减少二氧化碳排放 • 低能量、低消耗、低开支 • 主要由节电、节气和回收来改变生活