人 与 生 物 圈(环境教育)教案

人与生物圈

生物圈的稳态

苏生（化学老师）昭苏县察汗乌苏乡中学

【教学目标】

1．知识方面

（1）酸雨等全球性环境问题（理解）。

（2）生物圈的保护与实现人类社会可持续发展的关系（理解） 2．态度观念方面

生物科学作为新世纪的领先科学，与当今世界面临的环境危机，粮食危机，人口危机，资源危机和能源危机密切相关。而环境保护和可持续发展是人类文明得以延续的必然选择。因此进行环境教育是国策教育也是国情教育和素质教育。环境意识要成为学生的基本素质。要使学生认识到环境污染的危害，掌握一些基本的环境科学知识，养成爱惜自然，保护环境的良好品质，树立保护环境的责任感，义务感和环境道德观念。本节以酸雨为例，真切地反映了生物与无机环境的关系，阐述了人类面临的严峻的环境形势，增强学生的使命感，热爱环境热爱地球，提高拯救、优化环境的意识。

3．能力方面：

（1）自主探究问题，主动获取知识和信息的能力

（2）理论和联系实际、联系热点的问题

（3）培养发散思维和创新思维的能力

【重点、难点】

1．重点：酸雨等全球性环境问题是本节的教学重点。通过了解全球性环境问题，理解人类生存与环境的关系、人类发展与环境的关系，强调了保护生物圈的重要性。

2．难点：硫循环：

【课前准备】

1、学生查阅各种媒体资料，了解全球性的环境问题有哪些，

形成的原因、危害、防治措施，各组综合所收集的资料，各选一代表课堂发言。

2、查阅各种媒体资料，研究并探讨生物圈的稳态与人类社会

可持续发展。问题提示：有人认为经济发展和环境保护是一对矛盾，你对这种说法是怎样认识的？什么是“人与生物圈”？什么是可持续发展？什么是能源的清洁生产？你知道的新能源有哪些？你如何认识教材中提到的“原料——产品——原料——产品”这一生产模式，能举例说明吗（阅读课本 P97 页“课外读”栏目“生态农业简介”或许对你有所启发）？各组综合所收集的资料，各选一代表课堂发言。

【教学过程】

（一）新课导入通过复习生物圈的形成及生物圈稳态的自我维持，引入问题：人类能够依靠生物圈的自动调节能力来控制人口增长吗？经过师生的讨论导出全球性环境问题。

（二）新课学习：

一、酸雨及全球性环境问题

（一）全球性环境问题

1、学生将收集的资料和同学共享，谈全球性的环境问题。

2、在同学讨论交流后完成中下列内容

（1）、生物圈稳态受到破坏的主要原因是，人类向生物圈索取资源的数量和速度急剧增加，向环境中排放的废物也也远远超过了生物圈的自动净化能力全球气温上升、臭氧层损耗、酸雨

（二）酸雨指导学生结合同学的发言和讨论，阅读课文在《学案》上完成下面内容： 1、定义： 2、成因： 3、大气中 SO2 的来源： 4、硫循环：引导学生复习前面所学碳循环的过程，结合物质循环的有关知识在《学案》中画出硫循环简图，并比较其异同。要注意引导学生思考硫是如何竟如生物群落的，硫在生物群落中流动的途径，硫是如何从生物群落进入环境的。 1、酸雨的危害：结合所学化学知识讨论酸雨的危害，针对对动物、植物、人以及环境的影响来讨论，酸雨对植物、动物以及人的危害： 2、防治措施：结合硫循环，引导学生从增加硫进入生物群落的量和减少硫的排放量方面讨论，明白酸雨的防范措施。

二、生物圈的稳态和人类社会的可持续发展

1、学生将收集的资料和同学共享，交流并探讨生物圈的稳态与人类社会可持续发展。问题提示：有人认为经济发展和环境保

护是一对矛盾，你对这种说法是怎样认识的？什么是“人与生物圈”？什么是可持续发展？什么是能源的清洁生产？你知道的新能源有哪些？你如何认识教材中提到的“原料——产品——原料——产品”这一生产模式，能举例说

（2）全球性的环境问题有土地沙漠化、、森林植被遭到破坏、生物多样性锐减。

明吗？ 2、在同学讨论交流的基础上师生共同总结生物圈稳态意义，并从能源方面、物质方面以及野生动物资源方面讨论维持生物圈稳定的措施总结:地球不是属于人类的,但人类是属于地球的。维护地球生态稳定的主动权掌握在人类手中。

（三）学习反馈卡：

完成下列测试卷

1、无废料生产体系是： A．废料——产品 B．原料——产品——废料——产品 D．原料——产品——废料

C．原料——产品——原料——产品

2、下列有关环境污染和破坏的叙述，正确的是：①造成温室效应的主要原因是煤、石油、天然气的大量燃烧②造成臭氧层空洞的主要原因是人们大量使用氟氯烃制冷剂③酸雨形成的主要原因是森林大量被破坏④造成水体富营养化、藻类大量繁殖，主要由于有毒物质在生物体内积累和浓缩 A．①②③④ B．①②

④ C．①② D．②③④

3、造成生物多样性锐减、土地沙漠化、森林植被遭到破坏的原

因主要是 A．人类向环境中排放的废物增加 C．人类向生物圈所取得物质增加

4、关于酸雨的说法中，不正确的是 A．形成酸雨的物质有 SO2、NO、NO2 等 B．我国北方土壤一般偏碱性，大气中的碱性物质中和了酸性物质，所以北方酸雨比较少 C．酸雨对植物的危害只要是伤害植物的叶片 D．防治酸雨的措施有减少化石燃料的燃烧和分解者的分解作用，植树造林。

5、下列措施可能与人类可持续发展的原则不相符的是 A．人工鱼塘中生产者的能量少于消费者能量 B．农田输出氮元素多于补充的氮元素 C．森林采伐量小于生长量 D．农田施用的无机氮肥多于生物固定的氮肥

6、大气中二氧化硫的主要来源有(多选) A．化石燃料的燃烧C．火山爆发 B．生物的呼吸作用 D．微生物的分解作用 B．人类生活的改善 D．人为破坏的结果

7、人类的生产活动中，要避免大自然的惩罚，应具有的观点和做法是：

①遵循生态系统的客观规律，合理开发利用自然资源。②只有讲究生态效益，才能有稳定的经济基础。③要树立保护环境的法制观念。④优先考虑经济效益，充分开发利用自然资源。⑤保护森林资源的最好办法是禁止采伐森林。⑥保护并大量发展对人类有益的物种，消灭对人类不利的物种。⑦要保护池塘生态系统，就应禁止捕鱼。⑧建立自然保护区是自然保护的有效

手段。⑨加强动物保护首先要禁止任意捕杀动物，还要保护好动物生活所需要的自然环境。附：学习资源卡资料一：生境丧失、资料一：生境丧失、退化与破碎人类能在短期内把山头削平、令河流改道，百年内使全球森林减少 50%，这种毁灭性的干预导致的环境突变，导致许多物种失去相依为命，赖以为生的家——生态，沦落到灭绝的境地，而且这种事态仍在持续着。在濒临灭绝的脊椎动物中，有 67%的物种遭受生存环境丧失、退化与破碎的威胁。世界上 61 个热带国家中，已有 49 个国家的半壁江山失去野生环境，森林的砍伐，湿地被排干、草原的翻垦、珊瑚遭破坏……亚洲尤为严重，孟加拉的 94%、香港的97%、斯里兰卡的 83%、印度的 80%的野生生境已不复存在。俗话说：树倒猢狲散，如森林没有了，林栖的猴子与许多动物当然“无家可归”了，“生态”一词原本就是来源于希腊文 ECO 即“家”“住所”之意。灭绝物种中，迁徙能力差的两栖爬行类及无处迁徙的岛屿种类更为明显，马达加斯加上的物种有85%为特有种，狐猴类就有 60 多种，1500 年前人类登岛后，90%的原始森林消失，狐猴类动物仅剩下 28 种（包括神密的、体大如猫的指猴）。大陆生境的片断化、岛屿化是近百年来日趋严重的事件，这不仅限制了动物的扩散、采食、繁殖，还增加了生存的威胁，当某动物从甲地向乙地迁移时，被发现、被消灭的可能性就大大增加了。目前我国计划为大熊猫建的绿色走廊，就是为了解决这个矛盾。（1）过度开发在濒临灭绝的脊

椎动物中，有 37%的物种是受到过度开发的威胁，许多野生动物因被做为“皮可穿、毛可用、肉可食、器官可入药”的开发利用对象而遭灭顶之灾。象的牙、犀的角、虎的皮、熊的胆、鸟的羽、海龟的蛋、海豹的油、藏羚的绒…… 更多更多的是野生动物的肉，无不成为人类待价而沽的商品，大肆捕杀地球上最大的动物：鲸，就是为了食用鲸油和生产宠物食品；惨忍地捕鲨，这种已进化 4 亿年之久的软骨鱼类被割鳍后抛弃，只是为品尝鱼翅这道所谓的美食。人类正在为了满足自己的边际利益（时尚、炫耀、取乐、口腹之欲），而去剥夺野生动物的生命。对野生物种的商业性获取，往往结果是“商业性灭绝”。目前，全球每年的野生动物黑市交易额都在 100 亿美元以上，

与军火、毒品并驾齐驱，销蚀着人类的良心，加重着世界的罪孽。北美旅鸽曾有几十亿只，是随处可见的鸟类，大群飞来时多得遮云蔽日，殖民者开发美洲 100 多年，就将这种鸟捕尽杀绝了。当 1914 年 9 月最后一只旅鸽死去，许多美国人感到震惊，眼瞧着这种曾多得不可胜数的动物竟在人类的开发利用下灭绝，他们为旅鸽树起纪念碑，碑文充满自责与忏悔：“旅鸽，做为一个物种因人类的贪婪和自私，灭绝了。” （2）盲目引种人类盲目引种对濒危、稀有脊椎动物的威胁程度达 19%，对岛屿物种则是致命的。公元 400 年，波利尼西亚人进入夏威夷，并引入鼠、犬、猪，使该地半数的鸟类（44 种）灭绝了。1778 年，欧洲人又带来了猫、马、牛、山羊，新种类的鼠及鸟病，加上

砍伐森林、开垦土地，又使 17 种本地特有鸟灭绝了。人们引进猫鼬是为了对付以前错误引入的鼠类，不料，却将岛上不会飞的秧鸡吃绝了。世纪欧洲人相继来到毛里求斯， 15 1507 年葡萄牙人，1598 年荷兰人把这里做为航海的中转站，同时随意引入了猴和猪，使 8 种爬行动物，19 种本地鸟先后灭绝了，特别是渡渡鸟。在新西兰斯蒂芬岛，有一种该岛特有的异鹩，由于灯塔看守人带来 1 只猫，这位捕食者竟将岛上的全部异鹩消灭了， 1894 年，斯蒂芬异鹩灭绝，是 1 只动物灭绝了 1 个物种。

（3）环境污染 1962 年，美国的雷切尔·卡逊著的《寂静的春天》引起了全球对农药危害性的关注；人类为了经济目的，急功近利地向自然界施放有毒物质的行为不胜枚举：化工产品、汽车尾气、工业废水、有毒金属、原油泻漏、固体垃圾、去污剂、制冷剂、防腐剂、水体污染、酸雨、温室效应……甚至海洋中军事及船舶的噪音污染都在干扰着鲸类的通讯行为和取食能力。科学家发现，对环境质量高度敏感的两栖爬行动物正大范围的消逝。温度的增高、紫外光的强化，栖息地的分割、化学物质横溢，已使蝉噪蛙鸣成为儿时的记忆。与其他因素不同，污染对物种的影响是微妙的、积累的、慢性的致生物于死地的“软刀子”，危害程度与生境丧失不相上下。灭绝的恶果由于作为地球上绝对优势种群的人类对自然事物的蛮横干涉，在生境破坏，过度开发、盲目引种、环境污染等因素的综合作用

下，野生物种大量走向灭绝，1600 年以来共计 720 种动物丧失了。而未被记录的灭绝物种，特别是无脊椎动物，则要多得多。无齿海牛是在被发现 27 年后便遭灭绝（1854 年于白令海峡）。更多的物种尚未被我们认识，便默默逝去了。自然界的芸芸众生历经千万年的演变、进化，各得其所、各司其职，在生物圈的能量流动、物质循环、信息传递过程中都发挥着不同作用，扮演着自己的角色，所谓“天生我才必有用”，任何一个物种的非正常灭绝，对我们来说，都是无可挽回的损失。一个物种的消失，至少意味着一座复杂的、独特的基因库的毁灭，相当于我们的子孙又少了一种可供选用的种子。一个物种的存亡，同时还影响着与之相关的多个物种的消长。据研究，每消灭 1 种植物，就会有 10～30 种依附于它的其他植物、昆虫及高等动物随后覆灭。17 世纪毛里求斯渡渡鸟被杀绝后，不出数年，该岛的大栌榄树也渐渐消失了，因为这种乔木的种籽必须经过渡渡鸟的消化道才能发芽、萌生。生命的织锦、环环相扣，丝丝相联，无论是捕食与被捕食者，生产者与消费者，乃至分解者，都是互惠互利、相互制约，从而达到动态平衡，相对稳定，正如哥德所言：“万物相形以生，众生互惠而成。”当一个物种（特别是做为关键捕食者或重要共生者时）的局部灭绝大大改变和影响其他物种的种群大小时，就会连锁性、累加性、潜在性地导致其他物种接二连三地灭绝。资料二：生态入侵者——水葫芦资料二：生态入侵者——水葫芦——（1）水葫芦的生物学特性

和由来水葫芦学名凤眼莲，雨久花科、凤眼莲属植物，在中国不同的地方又分别称为洋水仙、凤眼莲、水凤仙、水荷花、水风信子、大水萍、布袋葵、水浮莲、洋雨久花等，是一种水生飘浮植物，高约 30 cm，由于在每个叶柄中部都有一个膨大似葫芦的球状体而得名。水葫芦也正是因为这个充有空气的海绵体才使得整个植株能漂浮在水面上。水葫芦个头虽大，却“骨头轻”，风一吹，它就跑。水葫芦喜欢高温湿润，在25℃~35℃下生长最快，而且速度惊人，通常情况下在 8 个月内就能从 10 棵增至 60 万棵，是公认的生长最快的植物之一。水葫芦的生命力太强！它具有有性和无性两种繁殖方式，以无性繁殖为主。每到生育佳季，在适宜条件下每 5 天就能繁殖一株“小水葫芦”，再过 10 多天，“葫芦娃”就能发育成熟。水葫芦也能开花结子进行有性繁殖，一支花序能结 300 粒种子，种子成熟后，下水“独立生活”，短命的活 5 年，长寿的可以活到 20 岁！一颗种子“长大成人”，又能结出 300 颗新种子……水葫芦的数量呈几何级数增长！在高密度的一公顷水面上水葫芦约为 200 万株，合 300 t～400 t。水葫芦原产于南美洲。20 世纪五六十年代，粮食极度短缺的中国从南美引进水葫芦，广泛放养于南方乡村河塘，作为猪饲料推广种植，也用于喂鸭、喂鹅、养鱼等，但因营养价值低，逐渐失去其利用价值而被人们放弃，后逸为野生。但它依然不停地繁衍生息。广泛分布于河流、湖泊和水塘中，往往形成单一的优势群落。短短数年，便数量庞大，

与浮萍、喜旱莲子草（水花生）一起跻身于水生植物“三大部族”。

（2）水葫芦泛滥的危害封盖水面、阻塞河道、破坏水景近年来水葫芦在四川、云南、湖北、湖南、上海、江苏、福建、浙江及河南南部等 17 个省市自治区迅速扩展蔓延，已大面积覆盖很多河道和湖泊水面，其中包括许多用于交通、商业、电力、灌溉和娱乐等方面的水体，带来严重的生态、经济和社会危害。水葫芦堵塞河道，影响航运，阻碍排灌，降低水产品产量，破坏水生生态系统，甚至威胁周围居民和牲畜生活用水。污染水体、减少物种位于云南昆明市内的滇池，连绵 1000 公顷的水面上全部生长着水葫芦，由于水葫芦覆盖水面，形成优势物种，阻碍了光线对水体的穿透，压制了浮游生物的生长，剥夺了其他水生物种的“生存权”。滇池内很多水生生物已处于灭绝的边缘。资料记载，世纪 60 年代以前滇池主要水生植物有 16 种，20 水生动物 68 种，但到 80 年代，大部分水生植物相继消亡，水生动物仅存 30 余种。

（3）水葫芦的防治打捞水葫芦虽然这种方法费时、费力、费财，但它是目前解决水葫芦问题的主要方法和途径。化学防治俗称“农药法”，即对水葫芦“投毒”。在北京的室外小区试验表明，有些除草剂对水葫芦的生长具有很好的抑制效果。如克芜踪具有十分明显的杀草作用，药后 20～35 天所有供试植株死亡；草甘磷的杀草作用缓慢，处理的植株无新分枝、无开花，根

长和叶片数也明显降低，药后 35 天所有植株死亡。此法虽然能一举将水葫芦斩尽杀绝，但往往矫枉过正，极易伤及无辜和对环境造成新的污染。“引进天敌” 一物降一物，只要把水葫芦的天敌请来，看它还敢嚣张？目前国内已有科研机构开发“剿灭”水葫芦的研究。按照生态学原理，从美国和阿根廷引进的水葫芦象甲是目前世界上广为利用的控制水葫芦的天敌昆虫。象甲成虫取食表皮层和表皮下层，形成斑痕，喜食嫩叶。据对 23 个科 46 种植物分别利用幼虫和成虫进行的选择性和非选择性食性测定表明水葫芦象甲只能在水葫芦上完成发育，只取食水葫芦，不取食其他任何植物。

资料三：

水体的富营养化及其治理

（1）我国的水体富营养化问题富营养化（eutrophication）是指由于人类的活动，水体中营养成分（如氮、磷等）增加，引起植物过量生长和整个水体生态平衡的改变，因而造成危害的一种污染现象。目前，我国的天然表面水体的富营养化率已高达30%，江河的富营养化甚至已与沿海的赤潮连在一起。可以说，富营养化是我国水体尤其是城市水体最严重的污染之一。废水的生物营养去除（biologicalnutrientremoval）有几个益处，即环境益处，经济益处和运行益处。其中最重要的是环境益处。在美国，生活废水中化学耗氧量（COD， Chemical oxygen demand）一般为 400 mg/L，而磷含量为 6~10 mg/L，氮含量为 30~40

mg/L。如果 1 kg 磷完全由藻类同化并利用光合作用和无机元素产生新生物量，假如藻类的化学组成为 C106H263O110N16P，则将新产生 115 kg 生物量 COD，即 138 kg COD。所以排放 6 mg/L 的磷就产生 828 mg/L 的 COD，此 COD 浓度是原来生活废水 COD 的两倍多。大多数藻类生物量降解很慢，沉淀于底部进行长期的生物降解。最终氧被耗尽，从而又促进了藻类生物量积累。因此在富营养化控制系统中，最重要的努力在于从废水中去除磷。

1 kg 氮可形成 16 kg 藻类生物量，即最终生成 20 kg COD。所以废水中 30 mg/L 氮形成 600 mg/L 的 COD。这虽然比磷形成的藻类生物量少，但还是比未处理的废水 COD 高得多。不论是氮还是磷都是控制富营养化的限制营养物，因为生物量生长所需要的氮和磷的量与其他营养物如硫、钾、钙和镁相比要大得多。实际上，生物量的产生比上面叙述的要复杂得多，因为在大多数湖、水库和入海口处的生长条件被底部污泥和季节变化所优化。底部污泥中的高浓度有机物造成高的污泥需氧量（SOD，Sediment oxygen demand），此高数值的污泥需氧量使水体的较深处的溶解氧快速耗尽，特别是当污泥分层和温度高的季节更是如此。如此产生的厌氧条件使磷分解，随着水体的流动，分解释放的磷为藻类和其他生物的生长提供了营养。氮在温暖季节首先被生物进行同化作用，然后在溶解氧耗尽时进行反硝化作用，造成的厌氧条件使磷大量释放，所以任何氮进入

水体一般都会造成藻类几乎是按化学计量生长。目前限制营养物的动态学在大多数水体中还不清楚，因而最好的富营养化控制策略是要将氮和磷同时减少。生物营养去除（BNR）工艺提供了从废水中去除氮和磷的一种方法，此生物学法在环境和经济方面都优于其他方法。资料四：资料四：生物多样性面临威胁的原因人为因素是生物多样性面临威胁的主要原因。这主要包括以下四个方面：

1、生存环境的改变和破坏。包括超量砍伐、过度开垦、过度放牧、围湖造田、沼泽开垦、过度利用土地和水资源等。

2、掠夺式的开发和利用。包括滥捕乱杀、滥采乱伐、偷猎等。

3、环境污染。包括废水、废气、烟尘、粉尘、固体排放物、酸雨等。

4、外来物种的入侵资料五：资料五：盲目引进引起生态平衡失调的例子澳大利亚原本没有兔子，140 年前，好事者引进了 24 只兔子，在没有天敌的国度里，它们竟然繁衍了 6 亿只后代。这些兔子常常把数万平方千米内的植物吃得精光，导致其他动物面临饥饿的威胁。流入台湾省宜兰县冬山河并大量繁殖的一种名为“清道夫”的鱼，已严重影响了当地的生态平衡。它们在河川中几乎没有天敌，而且繁殖力很强，在成长的过程中，它们吃掉其他鱼类的卵，终于造成“一族独大”，使得台湾原有鱼种逐渐衰微没落。“食人鲳”原产于巴西亚马孙流域，属脂鲤科，也叫“食人鱼”。“食人鲳”有强有力的下颚和长而尖锐的牙齿，以捕食各种鱼类为生。食人鲳生性凶残，一

旦流入江河，会对其他鱼类进行攻击，造成生态失衡。我国部分地区有一些不法商人通过非法手段已将食人鲳偷渡进来。国家有关部门已要求各口岸检验检疫局加强检疫把关，严防食人鲳流入，同时要求对已流入国内在市场上发现的食人鲳进行清查处理，以防流入本地江河。

资料六：国际生物多样性日(5 资料六：国际生物多样性日(5 月22 日) 为了保护全球的生物多样性， 1992 年 6 月 5 日在巴西首都里约热内卢召开的联合国环境与发展大会上，153 个国家签署了《生物多样性公约》。同年 11 月，我国全国七届人大第28 次会议审议批准了此公约，使我国成为这个公约的最早的缔约国之一，在国际上产生积极影响。1994 年 12 月 29 日，联合国大会宣布 12 月 29 日为“国际生物多样性日”。从 1995 年起，联合国将每年的 12 月 29 日确定为“国际生物多样性日”。2001 年根据第 55 届联合国大会第 201 号决议，国际生物多样性日由原来的每年 12 月 29 日改为 5 月 22 日。