第7章 绿色植物在生物圈中的作用
第一节 绿色植物是食物之源
内容精讲
1.在植物世界，有一类植物叫做食虫植物，这些植物能捕食像昆虫这样的动物，为什么这些食虫植物食虫呢？
剖析：这些食肉植物大多数生长在经常被雨水冲洗和缺少矿物质的地带，由于这些地区的土壤呈酸性，缺乏氮素营养，因此植物根部的吸收作用不大，为了满足生存的需要，它们经历了漫长的演化过程，变成了一类能吃动物的植物。目前已知世界上最大的食虫植物，为一种生长于爪哇、婆罗洲的猪笼草，其囊叶的容量可达八千克，据说可捕食小老鼠。
据现在的资料已经知道，地球上确确实实地存在着一类行为独特的食肉植物（亦称食虫植物），它们分布在世界各国，共有500多种，其中最著名的有瓶子草、猪笼草和捕捉水下昆虫的狸藻等。这些植物的叶子变得非常奇特，有的像瓶子，有的像小口袋或蚌壳，也有的叶子上长满腺毛，能分泌出各种黏液来消化虫体，它们通常捕食蚊蝇类的小虫子，但有时也能“吃”掉像蜻蜓一样的大昆虫。
2.俗话说“万物生长靠太阳”，我们所得的能源最终来自于太阳能，没有绿色植物人类就无法生存。你同意这种说法吗?为什么？
剖析：绿色植物通过光合作用，将太阳能转化为化学能，储存在植物体的有机物中。这些有机物不仅为植物自身的生命活动提供能量，同时自然界中的人类和动物都直接或者间接地以绿色植物为食物，因此有机物还为人类的生命活动提供能量。
太阳与生物有着密切的联系：植物进行光合作用，光合作用则需要阳光。食草动物吃草，食肉动物将食草动物的尸体吃掉，食肉动物死后被细菌分解最终成为植物的“食品”，这一切将归功于太阳。
3.袁隆平，一个属于中国，也属于世界的名字，他发起的“第二次绿色革命”，给整个人类带来了福音。
现为中国工程院院士的袁隆平，从60年代开始致力于杂交水稻的研究，经过12年的努力，成功培育出了“三系杂交稻”。1976至1987年间，他培育的杂交水稻种植面积累计达到11亿亩，增产稻谷1 000亿千克。1979年，杂交水稻作为我国第一个农业技术专利转让美国。以后，他又研制出一批比现有三系杂交水稻增产5％～10％的两系品种间杂交组合。
问题：
（1）查阅资料，袁隆平院士为什么要研究杂交水稻？
（2）杂交水稻的研究成功对于人类发展来说产生什么影响？
袁隆平，１９３０年９月生于北平，１９４９年８月考入了重庆相辉学院农学系。１９５３年８月毕业后分配到湖南省安江农校任教，在长达１９年的生涯中，袁隆平一面，一面从事生产实践、选择课题进行科学研究，开始走上了作物育种之路。
１９６０年７月，他在早稻常规品种试验田里，发现了一株与众不同的水稻植株。第二年春天，他把这株变异株的种子播到试验田里，结果证明了上年发现的那个“鹤立鸡群”的稻株，是地地道道的“天然杂交稻”。既然自然界客观存在着“天然杂交稻”，只要我们能探索其中的规律与奥秘，就一定可以按照我们的要求，培育出人工杂交稻来，从而利用其杂交优势，提高水稻的产量。这样，袁隆平从实践及推理中突破了水稻为自花传粉植物而无杂种优势的传统观念的束缚。于是，袁隆平立即把精力转到培育人工杂交水稻这一崭新课题上来。在１９６４年到１９６５年两年的水稻开花季节里，他和助手们每天头顶烈日，脚踩烂泥，低头弯腰，终于在稻田里找到了６株天然雄性不育的植株。
九十年代后期，美国学者布朗抛出“中国威胁论”，撰文说到21世纪３０年代，中国人口将达到１６亿，到时谁来养活中国，谁来拯救由此引发的全球性粮食短缺和动荡危机？这时，袁隆平向世界宣布：“中国完全能解决自己的吃饭问题，中国还能帮助世界人民解决吃饭问题。”经过近多年的艰苦努力，超级杂交稻在小面积试种获得成功，亩产达到８００千克，并在西南农业大学等地引种成功。目前，超级杂交稻正进行大面积试种推广。
探究：（1）我国大江南北的农田普遍种上了袁隆平研制的杂交水稻。杂交水稻的大面积推广应用，为我国粮食增产发挥了重要作用，对于缓解我国粮食紧张问题有很大帮助。
（2）袁隆平的杂交水稻引起了世界的关注，许多国家的专家到中国来取经，印度、越南等20多个国家和地区还引种了杂交水稻。袁隆平的努力，也为解决世界粮食短缺问题作出了贡献。
典题精讲
例1下列生物不属于绿色植物的是（）
A.玉米
B.白菜
C.小麦
D.蘑菇
思路解析：绿色植物可以通过光合作用，将太阳能转化为化学能，合成有机物。蘑菇属于真菌，不属于绿色植物。
答案：D
例2阅读下列材料，请你完成后面问题。
沙尘暴也称沙暴或尘暴，指的是强风将地面尘沙吹起使空气很混浊，水平能见度小于１千米的天气现象。沙尘暴是一种突发性的灾害天气，沙尘暴发生时，常常造成树倒屋塌，人畜死亡，农业减产，危害极大。全球有四大沙尘暴高发区：中亚、北美、中非和澳大利亚。中国西北地区是中亚沙尘暴高发区的组成部分，其中不少地区每年沙尘暴日数达３０天以上。近年来，我国西北地区沙尘暴呈加重趋势，并危及到我国北方大部分地区。
（1）根据自己所学知识，你能分析出沙尘暴多发生在什么地方吗？
（2）设想自己是一个地方防治沙尘暴的负责人，面对所在城市的多发沙尘暴的现象，你能否采取一些方法防治呢？
思路解析：中央气象台的专家介绍说，扬沙与沙尘暴都是由于本地或附近尘沙被风吹起而造成的。其共同特点是能见度明显下降，出现时天空混浊，一片黄色。两者大多受冷空气过境或雷雨、飑线影响。
这是河西走廊春季常见的浮尘天气，北方地区春季容易出现。所不同的是扬沙天气风较大，能见度在1千米到10千米之间；而沙尘暴风很大，能见度小于1千米。
答案：（1）沙尘暴多发生在平原地区，四周没有高山围绕，缺少树木、植被的地方。
（2）种植大量树木，形成防护林等等。
第二节 绿色植物与生物圈的物质循环
内容精讲
1.世界人口的增多、人类工业生产规模的扩大，都会导致生物圈中的二氧化碳的浓度不断上升，但是到目前为止，空气中的二氧化碳浓度基本没有改变，这是为什么呢？
剖析：生物圈的大气中氧气体积分数约为21%，二氧化碳为0.03%，它们是相对平衡的。虽然所有生物的呼吸作用和化石燃料的燃烧都在消耗氧气，放出二氧化碳，但绿色植物光合作用能吸收二氧化碳，放出氧气，使大气中的氧气和二氧化碳的浓度处于相对平衡状态。但是现在由于植物被乱砍滥伐，导致生物圈中二氧化碳浓度有所提高，引起温室效应，如果再不采取一定的措施，将会影响到人类和动物的生存。例如当二氧化碳浓度过高时，人会出现呼吸困难、胸闷、呼吸麻痹等症状，严重时还会因为窒息而导致死亡。
2.炎热的夏季，人们都爱在树阴下休息，你能说出其中的道理吗？
剖析：植物的蒸腾作用对植物及环境保护起到很大的作用。植物的叶片能遮挡阳光，减弱阳光的炙烤；叶片蒸腾作用散失大量的水分，带走了空气中的大量热量，使树阴下的温度降低几度；蒸腾作用散失的水分还能散失吸附空气中的灰尘，植物叶片上还有很多的绒毛吸附尘埃粒子使空气清新宜人；植物还能降低噪音。这些都是夏天树阴受人喜爱的原因，让我们一起种树吧！
3.一株玉米从出苗到结实的一生中，大约需要消耗200千克以上的水。这200千克水的用途大致如下：
作为组成成分的水1 872克
维持生理过程的250克
蒸腾作用消耗的水202 106克
生长期中总用水量204 228克
据调查，在骄阳似火的夏日绿化地区的气温比非绿化地区的气温低0.8 ℃，森林中的气温比庭院中的气温低1.3～3.2 ℃。有人测量过，在城市露天之下的气温高达35 ℃的时候，树阴下的气温只有22 ℃左右。
问题：
（1）玉米在出苗到结实的一生中，根从土壤中吸收的水分主要到哪里去了？
（2）既然植物体通过根吸收了水分，却又通过叶散发到体外，这是为什么？是否是浪费水源？
蒸腾作用会引起植物大量丢失水分，常常会引起水分亏缺和脱水的伤害，因而它对植物来说是一种不可避免的坏事。气孔是植物叶片与外界交换气体的门户。植物在进行光合作用的过程中，必须和周围环境发生气体交换；同时通过气孔蒸腾也会使植物丧失大量水分。蒸腾是水的汽化，是一个物理过程。蒸腾作用的强弱除受环境(如温度、湿度)的影响外，还受气孔开关的调节。而气孔开关的作用，主要是为了尽量满足植物进行光合作用对二氧化碳的需要而尽量减少水分的消耗。因此，在生产上应适当降低植物的蒸腾速率，减少水分损耗。
但是蒸腾作用对于植物的生命活动也具有一些作用：首先，它是植物被动吸水的一个主要动力，能促进植物吸收水分和传导水分。其次，蒸腾作用引起水流通过植物能提供一个运输系统，矿质盐随水分从根运至植物上部，有机物也在植物体内运输。再次，蒸腾作用还可有效地降低叶片的温度，在强烈阳光下，通过蒸腾作用散热，能保持植物生理上合适的体温。
同时，植物的蒸腾作用对于环境也有很大的影响，很好地调节了气候：①降低了周围环境的气温；②增加了空气湿度；③增加了降雨量。
探究：（1）由此可见，植物吸收进入体内的水分，只有１％左右真正用于各种生理过程和保留在植物体内，而99％左右的水分却被蒸腾掉了。
（2）植物体通过蒸腾作用散发掉大量的水分，并不是简单的浪费，对于植物体自身的生命活动，具有重要的生理意义：①减低叶面温度，避免被灼伤；②促进水分的吸收；③促进体内水分和无机盐的运输。
典题精讲
例1 移栽植物时，常常去掉几片叶，是为了（）
A.降低光合作用
B.减小呼吸作用
C.减少水分蒸腾
D.移栽方便
思路解析：移栽植物时首先要考虑的是使移栽的植物尽快吸水成活，如果移栽的植物带有较多的叶片，其根系吸水后就容易使水分被大量的叶片蒸腾掉而脱水死亡。植物成活后才考虑其光合作用和呼吸作用问题。
本题易错选B项。植物叶片减少后，虽然其呼吸作用可减小，但那是已成活的植株上才表现出来的。人们为使移栽的植物较快成活，往往要带上土以保持根系，剪去部分叶片以减少水分蒸腾。
答案：C
例2 2003年4月3日因造纸厂有毒废水泄漏，巴西里约热内卢州北部部分地区的饮水源遭到严重污染，造成当地60多万居民饮用水断绝。当地陆军当天紧急出动，协助解决居民饮水问题。据报道，与里约州相邻的米纳斯吉拉斯州造纸厂的废水池日前发生泄漏，2 000万升含有氯和苛性钠等有毒化学物质的废水被排入中。大量的有毒物质使帕拉伊巴河水受到严重污染。在人口约5万的圣安东尼奥—帕杜阿市，发现有大批动物、鱼类、禽类等因有毒河水而死亡。
为解决当地居民吃水问题，巴西陆军驻当地的工程兵部队于当天紧急出动，利用移动饮用水处理机为居民提供干净的饮用水。不久，因河水被污染而出现的当地居民饮用水紧张局面大大缓解。
（1）当河水被污染后，对附近植物会有什么样的影响？为什么？
（2）通过上述资料，设想一下当你面临这种问题时，你该如何面对？
思路解析：（1）当河水被污染后，在河岸附近的植物将受到影响，植物的根从土壤中吸收水分，可能吸收到有毒河水；（2）都市中正常饮用的水都是经过若干道程序消毒过的，所以，人们不必担心。但一旦水源突遭污染，市民们应镇定面对。
答案：（1）植物可能死亡，因为植物生长需要吸收水分，根部可能吸收到有毒河水。（2）在接到政府正规渠道发布的水源被污染的通知后，应立即停止使用被污染的水，无论是通过管线，还是自取的各种水。不应相信小道消息或传言，居民们应保持镇静。居民们应有自觉的节水意识，在水源污染警报没有解除前，居民们应保证饮用水，停止一切诸如洗澡、洗车等耗水量大的活动，此时，最重要的就是节约点滴生命之水。
第三节 绿化，我们共同的行动
内容精讲
1.为什么现在很多地方在绿化时以大树为主，不再单独用草坪了？
剖析：树木是草坪光合作用效率的66倍。选择种植树木能提高单位面积的光合作用的效率，而且对维持空气湿度的作用更大。当然，效率最高的应是自然的生态林，在这样的环境下，植物的层次更丰富，光合作用的效率更高。
植物对生物圈的作用及不同植物在绿化设计时的选择不同。一个正常人每天吸入的氧气量要25平方米的一块草坪提供，而树木是草坪光合作用效率的66倍。绿化的地面面积是固定的，在绿化时，选择不同的植物是可以人为改变的。选择种植树木就能提高单位面积的光合作用的效率，为城市环境的改善增加一份贡献。有时还可在同一块地上种植草坪、灌木和大树，充分利用立体空间，使光合作用的效率更高。
2.法国梧桐为什么在世界很多国家广泛种植？
剖析：法国梧桐对有害气体的抵抗能力较强，遮阴效果很好，吸附灰尘的效果也很好，常作为行道树、防护林及绿化树种。因此，世界上很多国家广泛种植。
本题在知识上考查绿化时对树种特性的认识和应用中的选择。法国梧桐对二氧化硫、氯气、氟化氢等有害气体的抵抗能力较强，它的叶片大，遮阴效果很好，叶上有毛，吸附灰尘的效果也很好，常作为行道树、防护林及绿化树种。在前20～30年间在全世界被广泛推广。由于它的果实中有星状毛，在每年4～5月掉落时容易飞入眼睛，损伤眼角膜；再加上它的落叶和树形不易固定，现在已在逐步被淘汰。
3.亚马孙平原上有世界上最大的热带雨林区，占地球上热带雨林总面积的50％，达650万平方千米，其中有480万平方千米在巴西境内。这里自然资源丰富，物种繁多，生态环境纷繁复杂，生物多样性保存完好，被称为“生物科学家的天堂”。
然而，亚马孙热带雨林却并没有因为它的富有而得到人类的厚爱。人们从16世纪起开始开发森林。1970年，巴西总统为了解决东北部的贫困问题，又作出了一个最可悲的决策：开发亚马孙地区。这一决策使该地区每年约有8万平方千米的原始森林遭到破坏，1969～1975年，巴西中西部和亚马孙地区的森林被毁掉了11万多平方千米，巴西的森林面积同400年前相比，整整减少了一半。
问题：热带雨林在迅速减少的原因是什么？将会带来哪些危害？
热带雨林像一个巨大的吞吐机，每年吞噬全球排放的大量的二氧化碳，又制造大量的氧气，亚马孙热带雨林由此被誉为“地球之肺”，如果亚马孙的森林被砍伐殆尽，地球上维持人类生存的氧气将减少1/3。
热带雨林又像一个巨大的抽水机，从土壤中吸取大量的水分，再通过蒸腾作用，把水分散发到空气中。另外，森林土壤有良好的渗透性，能吸收和滞留大量的降水。亚马孙热带雨林储蓄的淡水占地表淡水总量的23％。森林的过度砍伐会使土壤侵蚀、土质沙化，引起水土流失。巴西东北部的一些地区就因为毁掉了大片的森林而变成了巴西最干旱、最贫穷的地方。在秘鲁，由于森林不断遭到破坏，1925～1980年间就爆发了4 300次较大的泥石流，193次滑坡，直接死亡人数达4.6万人。目前，每年仍有0.3万平方千米土地的20厘米厚的表土被冲入大海。
除此之外，森林还是巨大的基因库，地球上约1 000万个物种中，有200万～400万种都生存于热带、亚热带森林中。在亚马孙河流域的仅0.08平方千米左右的取样地块上，就可以得到4.2万个昆虫种类，亚马孙热带雨林中每平方千米不同种类的植物达1200多种，地球上动植物的1/5都生长在这里。然而由于热带雨林的砍伐，那里每天都至少消失一个物种。
探究：热带雨林的减少主要是由于烧荒耕作、过度采伐、过度放牧和森林火灾等，其中烧荒耕作是首要原因，占整个热带森林减少面积的45％。在垦荒过程中，人们把重型拖拉机开进亚马孙森林，把树木砍倒，再放火焚烧。
热带雨林的减少不仅意味着森林资源的减少，而且意味着全球范围内的环境恶化。因为森林具有涵养水源、调节气候、消减污染及保持生物多样性的功能。
典题精讲
例1森林林冠对降水的截留率一般为15%～40%，林下苔藓、枯枝落叶层对降水还可以再截留，并且森林土壤具有较高的水分渗透性。据研究，某地一个森林覆盖率高的小溪水区，在干旱季节其水流量较无林小溪水区高4倍左右，这说明森林能够（）
A.调节气候
B.涵养水源
C.防风固沙
D.过滤尘埃
思路解析：森林中的绿色植物的根，从土壤中吸取大量的水分，再通过蒸腾作用，把水分散发到空气中。另外，森林土壤有良好的渗透性，能吸收和滞留大量的降水。森林中的植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气。
答案：B
例2阅读下列材料，请你完成下列问题。
新华社今晨电 联合国11日公布的研究报告说，全球大约1 200种野生竹种中，将近一半因砍伐而面临消亡危险。而这种情况将严重影响大熊猫等野生动物的生存环境。
报告指出，在250种最濒危竹种中，每一竹种的面积不到2 000平方千米，这使它们极易遭砍伐而灭绝。此外，这些竹种都具有独特而难以捉摸的生长周期。单种竹子每20年至100年开一次花。这意味着，快速砍伐会导致一片竹林突然消亡。
（1）根据上述资料，分析乱砍滥伐绿色植物对动物的生存有什么样的影响?
（2）为了缓解植被迅速减少的现状，你能想出一些有效的治理办法吗？
思路解析：绿色植物利用光能制造出有机物，并将光能转化成化学能储存在有机物中，这是植物自身生长的需要，更是大多数生物的食物和能量的来源。植物通过呼吸作用和光合作用对氧气和二氧化碳的利用，维持了地球大气中氧和二氧化碳的平衡，而这种平衡是生物生存必不可少的环境条件。植物的蒸腾作用，参与生物圈的水循环，改善了气候。植物还稳定了水循环，起到保持水土的作用。利用现在的绿色植物中的能量，减少化石能源的利用，将有利于人类对资源的持续利用。
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