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单细胞生物定义范文1
我国对赤潮的认识起始于60年代以前，赤潮又称红潮，国际上也称其为“有害藻类”或“红色幽灵”。是在特定的环境条件下，海水中某些浮游植物、原生动物或细菌爆发性增殖或高度聚集而引起水体变色的一种有害生态现象。
赤潮并不一定都是红色，主要包括淡水系统中的水华，海洋中的一般赤潮，近几年新定义的褐潮（抑食金球藻类），绿潮（浒苔类）等。“赤潮”是海洋生态系统中的一种异常现象。它是由海藻家族中的赤潮藻在特定环境条件下爆发性地增殖造成的。海藻是一个庞大的家族，除了一些大型海藻外，很多都是非常微小的植物，有的是单细胞生物。根据引发赤潮的生物种类和数量的不同，海水有时也呈现黄、绿、褐色等不同颜色。
（来源：文章屋网 ）
单细胞生物定义范文2
关键词：高中生物;认知冲突;情境教学
所谓认知冲突，是指事物的客观属性与学生认知结构里已成定论的概念产生碰撞、发生冲突，从而改变学生对事物认识的一种思想状态。对于学生来说，当他的主观思想被客观事实所，那么他的本能意识是寻找客观事实成立的依据，以促使自己接受认识上的转变，而这种本能意识能催发学生学习的兴趣和动力。因此，在课堂教学中，教师通过创设情境来引发学生的认知冲突。在当前的教育环境下，创设情境的方法有很多，本文仅就问题情境、多媒体情境和合作情境进行讨论，旨在为广大教师提供建议和参考。
一、以问题情境引发认知冲突
对于学生来说，问题是启发他们思维，引导他们重新审视个人认知结构及其学习思路的重要媒介。很多学生在学习和生活中积累了一定的生物知识经验，这些经验有些是客观的、理性的，但有些经验仅是学生的主观认识，并不符合客观实际。以此为契机，在课堂教学中教师可利用问题将这种认知冲突激发出来，以改变学生对知识的感性认识。
以苏教版高中生物必修二第四章第三节“细胞呼吸”第一课时教学为例。
在课堂开篇，笔者首先以上节课教学的“光合作用”为题，引导学生对“光合作用”的重点知识进行回顾;其次以问题创设情境，引发学生的认知冲突，并导入新课。
问题1：有的学生喜欢夜间睡眠时在床头放一盆绿叶植物，旨在为身边增氧，提高睡眠质量。那么，这种做法正确吗？
设计意图：绿叶植物吸收二氧化碳而释放氧气是所有人的共识。然而，大多数绿叶植物在夜间进行呼吸作用，吸收氧气而释放二氧化碳，很多学生并不了解这一客观事实。因此，采用这种带有强烈生活色彩的问题，一方面能够激发学生的参与热情，另一方面在得到否定答案后也会直接引起学生的认知冲突，有利于导入新课。
问题2：为什么绿叶植物夜间会释放二氧化碳？
设计意图：这一问题旨在引导学生进行知识回顾，复习“光合作用”的重点知识，并由此而引出“植物的呼吸作用”，导入新课“细胞呼吸”。
二、以多媒体情境引发认知冲突
多媒体情境是指运用幻灯、投影、录音、录像等现代媒体手段，以文字、图片、声音、动画或影片等形式来展现具体的课题知识，为学生创设真实的知识环境，使抽象的认知结构与真实的知识环境产生碰撞和交融，从而引发学生的认知冲突，提升学生学习效率的教学方式。在课堂教学中，多媒体是教师最重要的辅助教学工具，它替代了传统的板书和讲解，将知识直观地展现在学生面前，拉近了课堂与生活的距离，实现了理论与实践的相互融合。
以高中生物必修二第五章第二节第三课时“细胞衰老和凋亡”教学为例。
在课前，首先让学生通过上网、查报纸杂志、看电视等途径收集与细胞衰老与凋亡有关的资料。
在课堂开篇提出问题：人的死亡与身体机能存在哪些联系？
设计意图：这一问题突出的是“死亡”的概念，身体机能影响人的死亡，但确切的死亡定义是“细胞”的死亡，其中包括细胞的衰老和凋亡。创设问题情境的目的是为了引入多媒体情境，使学生在回答问题后感受“细胞死亡”的客观事实，提升学生的学习体验。
以多媒体创设情境：我们学过的单细胞生物;人的生命系统结构层次;单细胞的衰老和凋亡;细胞衰老和凋亡与人类死亡的关系。
设计意图：在问题情境下利用多媒体展示“细胞衰老与凋亡”，首先能够加深学生对问题的印象，并使学生了解自己的认知结构，对“死亡”存在哪些客观认识与不足，通过多媒体的形象展示，引发学生的认知冲突，激发学生的学习兴趣。
三、以互动合作情境引发认知冲突
合作学习的主要特征是在兼顾教师主导性作用的同时确保学生在教学活动中的主体性地位，在教师与学生之间形成良性互动的基础上，帮助学生在良好的教学氛围当中，不断地满足个人的学习需求，强化学生的自我学习意识。合作学习中情境主要体现在学生在互动合作过程中营造出的学习氛围，它对学生产生积极的影响，督促学生融入合作氛围，使学生能够提出自己的见解，并拓宽思路。每一名学生都有其各自的认知结构和学习方法，在合作过程中，当某一种认知结构或学习方法在破解难题中发挥了作用，即引发了学生的认知冲突，使学生懂得灵活运用不同的思路和方法去解决问题，从而提升学生的学习效率。
总之，认知冲突是帮助学生突破学习障碍的重要动力。通过认知冲突，学生会感知到更真实、客观的事实存在，提升问题解决能力。因此，在课堂教学中创设引发学生认知冲突的教学情境，是培养学生学习能力的重要途径，更是提升教学质量的重要举措。
参考文献：
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对生命有限的人类来说，总是在追求无限未来，追求想象的生命的无限，追求想象的力量的无限。
于是，具有物质属性的人类，总是想将自身的肉体属性幻化作一种别的形式，而且想让其能互相转换。如果真能实现，我想，在时空的中间，可以传送的人，传送到目的地时，其实质已然不是传送的那个人，其实结果只是物质的重新集聚，形成了一个新的人。如同我们不能同时走进同一条河流。
虽然我们每个人每天都在与外界进行着物质交换，即我们每天都在更新，但那确实是在时空的限制下缓慢进行的，随着我们每天的作息，我们也慢慢衰老，直至肉身破灭，将所有的东西归还给物质世界。
但人类的思想确实是一种奇妙的东西，这种寄存于物质上的东西，时常出现一些非物质的异象。
人，这个名字的定义，应该就在于其现有的独有性的思想，即人类的灵魂。人类的成功，就在于进化出了思想，除了思想，人类的本性与动物是没有什么区别的。
人应该超越自身物质这个属性研究自身的发展，却又会让一些人发展到现在的宗教上去，自古以来，宗教都在利用科学，却一直都是反科学的。虽然很多人、很多事都为人类进步作了贡献，但很多人、很多事却阻碍和减缓了人类的进步，宗教在某种意义上扮演了这种角色。
而今的人类，确实很难超越物质，一切都太物质化了，为物质所累。人类研究物质，是为了人类的发展，但实际上只是为了更好的使用、利用物质为人类服务，对喜欢舒适而又懒惰的人类来说，物质化的生活是致命的，限制了人类的发展与生存。
人类的科学研究都是为了控制物质而进行的，所有的科学都脱离了一个根本的基调：人类应该研究人与物质的融合，将所有的物质在人类中进行大的代谢，直到人类有了现在可容纳的物质以外的新物质，人类才有可能获得新的进化，拥有新的能力。
物质不灭与能量守恒应该只是在限定条件下的事，在这个宇宙之外，肯定还有非宇宙的东西存在，超越宇宙这个观念看世界，超越物质与时空观念研究人类，或许会有新的突破。
负负得正，在物理上，负电荷与负电荷总是互相排斥，正电荷与正电荷也总是互相排斥。那么宇宙大爆炸一说应该是不成立的，我认为星系的远离，应该是人类定义中的同种物质间的作用力所致。这种作用力可能是通过“场”或别的什么东西进行的。而人类所处的这个宇宙中，同种物质较多，相反的物质较少，所以总的趋势是在扩，而且这个宇宙中不是也有缩聚现象么？其真正原因可能正是两种不同的物质互相吸引。应该还有别的宇宙存在，比如与这个宇宙相反物质较多的同类物质组成的宇宙，或者还有第三种“物质”，比较中性的更稳定的“物质”组成的宇宙。
人类研究发现的黑洞，会不会是这个宇宙中存在的少量的相反物质的集聚产生的呢？光线等物质尽管不能逃逸，只是因为正负相吸后的融合，或者湮灭，或者产生了新的物质或非物质，这么想来，黑洞并不是无止境的不能满足，如将黑洞作负物质，那么同等量的正物质正好可以中和它。
人类在研究和寻找反物质，并不是件好事，或许真正找到的那天，就是人类的末日。人类为什么不绕过它，研究使人类强大的东西，当人类自身的能力强大到能控制、抵抗那些东西时再去研究它？比如核能，现在人类真能控制能抵抗吗？
人类的思想太可怕了，而且现在的人类不是为了更大的自身自由而努力，却为物质所困，为物质产生的能量所威胁，如若真能利用物质产生的任何能量，人类才不会被自己毁灭，才会有更好的进化与发展。
宇宙中的物质与能量是现有以至将来的人类使用不完的，而现有的人类的生活，一切都不能摆脱能量的转换与物质的交流，是地球的资源太少，不足以支持人类走向太空走向宇宙才发生争斗？还是我们目光短浅只知道享受，不能研发新的能源？核能，在人们的心中许多时候代表着危险，是因为最初就是作为武器开发的，至今人类还没有完全掌握和使用它。
对拥有肉身的人类来说，要想获得梦想中的自由，如果不团结协作，如果只是争斗不休，如果只是任意胡为，不仅不会实现梦想，还会带来自身的毁灭。对那些自私、可悲、残忍的人类来说，或许能拯救人类的只有人类的毁灭。
人类已然生存与发展了这么多年，没见过战争能解决的问题，战争只能毁灭生命、毁灭经济的繁荣、毁灭文明。但战争由什么而起？不过是源于欺压与不平，而今这个地球村上，欺压与不平在哪里，我们每个人都很清楚。
在这个人类世界里，恃强凌弱永远不会有好结果。科技再发达，武器再先进，都要由人操纵，所有的最终决定只在有没有人。如果没有了制衡，如果终极的战争发生，脆弱的人类只有再次从单细胞生物开始进化了。
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但是，基于我们日常大量的课堂观察以及对学生的学业评价结果来看，当下的初中科学教学在知识与技能目标上还远未达到这样的综合高度。当然，既然在科学课程中，将生命科学与物质科学（暂且不论地球和宇宙科学）分立为两块并行的课程内容，说明两者之间在某种层面上存在着各自不同的运行原理和规律，甚至一些独特的学科思想。而作为科学教师，首先要领悟它们各自的基本原理和思想，因为只有站在这一基础之上，达到一定的认知高度，才能获得宽广的科学视野，进而形成对自然界统一性的认识。而当下的科学教师，从专业结构看，在其求学生涯中普遍缺少生物学专业的系统训练，致使在面对生物学领域内容的教学时，缺少生物学的基本思想，更难以从科学统一性的高度来理解生命。
不过，由于生命世界的复杂性，对于初中阶段的学生来说，生命的一些最本质的原理和思想难以用简洁的方式予以呈现，譬如物质科学常常可以进行量化，而生命的复杂性使得量化十分困难（不是不能，而是复杂，多半是统计学上的量化），结果使得生物学的知识显得很琐碎，缺少良好的结构，并以事实性知识为主。许多教师就此认为生物学缺少普遍适用的原理与规律，处处都是例外，什么结论都难下，甚至觉得生物无理可讲。所以在课堂上，生命科学与物质科学多是以两种不同的思维方式和话语体系来进行教与学的，生命科学的教学方式明显缺乏以逻辑推理为主要特征的理科属性。但是我们必须明确，既然这个生物世界历经亿万年的进化后能够在这个星球上生存下来，必然是有道理的。不管是大到生态系统，还是小到细胞，也无论是它们的结构还是功能，都有其存在的合理性。生物终究是“物”，是物一定有“理”，而这“理”就是生物科学的基本原理和思想。这些基本的原理和思想在近几年嘉兴市的科学学业考试卷中也得到了一定的体现。在此结合几个典型试题，跟大家探讨一下初中科学中有关生物学的若干基本原理和思想。
一、生命是一个物质系统
例1 （嘉兴市2011年学业考试卷第27题第二小题）植物的光合作用和呼吸作用强度可以用单位时间内吸收或释放二氧化碳的量来表示。如图表示某植物在恒温30℃时，处于不同光照强度下在单位时间内对二氧化碳的吸收或释放量。
（1）（略）。
（2）环境温度对植物的光合作用和呼吸作用都会产生影响，原因是温度会影响活细胞中的 。
这个问题命题组的预测难度是0.65，但实际检测的难度达到了0.30，远超预期。而将这个问题放在生物学的视野下，其实是非常基础、简单的问题，尤其是题目已将“温度会影响活细胞中的”这样带有明显提示性的字句放在空格前时，答案“酶的活性”几乎就可以脱口而出了。从考后与教师的交流情况看，对这个问题的难度评价，专业背景不同的教师看法完全不同，有生物专业背景的教师普遍认为这是一个容易题。
那么，这样一个原以为可以“脱口而出”的问题最后却难倒了七成的考生，原因何在？教师们给出的说法是：因为教材只在呼吸作用的反应式上标注酶这个条件，而在光合作用的反应式上标注的条件是叶绿体，而试题中将两种作用放在一起来分析，于是这样一个基础问题，学生（包括许多教师）就觉得难以回答了。
其实，生物体内各种复杂的生命活动都是以在各种酶的催化下进行的复杂的化学反应为基础的，一个生物体或生物体中的一个细胞，本质就是一个复杂而精密的物质变化系统，正是细胞内发生的复杂的物质及其伴随的能量变化，才会有不息的生命活动和多样的生命现象。这是生物学的基本原理与思想之一。
当然，生物体的这种物质变化是十分复杂的，变化反应的底物或者产物往往是性质十分稳定的大分子有机物，且反应是在生物体内这种温和条件下高效地进行，这就离不开各种具有高效催化能力的酶。如在光合作用中，在可见光的推动下，在常温常压下，使水裂解放出氧气，并将简单的二氧化碳合成复杂的有机物，同时将光能转化为化学能储存在有机物中，这样的物质和能量变化必须在叶绿体光合膜系统上的各种酶的催化下才能进行。要完成这样的复杂变化，人类现有的技术水平仍是望尘莫及。与此相对，通过光合作用合成的有机物以及储存的能量，要被各种生命活动利用，就必须经过细胞的呼吸作用。此时性质极其稳定的有机物（如糖类）在常温常压下，在微米尺度的线粒体内氧化分解，且分解时能量的转化效率达40%左右（现在最先进的内燃机的转化效率还只有25%左右），这同样体现了生物这个物质系统的精妙之处。
其实，即便是我们大脑中的各种思维、心理活动，本质上都是物质的变化及伴随其中的能量转化过程。所谓的意识、精神、心理活动，都是大脑生理活动的结果，是物理、化学反应的产物。所以2011年版初中科学课程标准将生物部分的主题2“生物的新陈代谢”改为“生物体内的物质与能量转换”，其实就是为了体现生物科学与物质科学的统一性，突显了新陈代谢的本质――生命体就是一个物质变化系统。
事实上，上个世纪伊始，随着生物化学和遗传学的迅猛发展，各种生命现象纷纷被在分子和细胞水平上用物理、化学的变化原理加以解释。通过研究生物体内各个部分的物理、化学作用，完全可以解释生物体的各种功能和现象，即生命科学也好，物质科学也罢，基本的物质与能量的运行原理是一致的，差异性主要在于复杂程度和空间尺度的不同。唯一例外的是当我们需要知道这些生命功能的起源时，必须加入独立于物理、化学的原理，这就是用于解释生物进化的自然选择学说。
二、生命具有不断进化与适应能力
例2 （嘉兴市2014年学业考试卷第14题）长期的自然选择，使生物在形态、结构、功能等各个方面都表现出适应性。如与静脉相比，人体四肢的动脉一般分布在较深的地方，这是对下列何者的适应（ ）
A.动脉的血压高 B.动脉中流的是动脉血
C.动脉的管壁厚 D.动脉中的血流速度慢
此题的预测难度是0.60，实测难度为0.54，看上去还算正常，但就本题所考查的作为生物科学主干与核心知识“进化与适应”的要求来说，放在这样一个试题情境下，相关思维要求并不高。
其实，生活在自然界的任何生物都无法摆脱自然选择的魔手，自然选择以及由此产生的结果――生物的进化与适应，是生物学的又一基本思想和原理，且自然选择不仅对生物的形态、结构、功能起作用，甚至对生物的行为、心理等所有方面都起作用。而生物进化的终极目标是适应环境，使种族更多地延续下去，以尽可能多地占领生存资源。拿此题的情境来说，与静脉相比，动脉之所以分布在身体较深的地方，原因在于动脉是接受心脏泵出的血液，受到的血压远比经过毛细血管后的静脉高，因此一旦受伤破裂就可能造成血液的大量流失而危及生命。同样，动脉的管壁厚、弹性大也是对血压高的适应，而跟里面的血液性质及流速无关。而动脉这样的分布与结构特点对于远古时期随时都可能会发生各种伤害的古人来说尤为重要。
大家都曾听过这样一个段子。一个记者问放羊娃：“你放羊干吗呢？”“赚钱呢！”“那赚钱干吗呢？”“娶婆姨呢！”“娶婆姨干吗呢？”“生娃咧！”“生娃干吗咧？”“放羊呢！”人们在戏说这个段子时充满了对放羊娃的嘲笑，作为一个“社会人”这样的生命轮回确实没有意义，但从人的生物属性看却是符合逻辑的，延续下去才是它的最终目标。
不过，尽管现在的科学教材对生物的进化以及达尔文的自然选择学说有专门的介绍，但在教师中还是存在着不少的误读。
从亚里士多德开始，一直到拉马克构建的第一个系统的进化假说，都认为进化的历程就像个阶梯，生物进化被视为是一个从低到高一级一级向上攀升的过程，而人类就位于这个阶梯的顶端。但是，达尔文的进化论并不认为进化具有确定的方向，进化是由变异而生的，这种变异通过自然选择作用而适应变化着的环境，而环境的变化总体来说是多方向的，因此生物进化也是多向的。或者更确切地说，进化的路径像一棵大树，各个物种只是进化树上的不同分支，人类只是位于其中的一个分支而已。
所以，“进化是一个由简单到复杂、由低等到高等、由水生到陆生”这样带有明确方向性的说法也是值得推敲的。譬如，真核生物要比原核生物复杂，脊椎动物要比无脊椎动物复杂。而进化史上，真核生物和脊椎动物确实要比原核生物和无脊椎动物晚出现，都是由它们进化来的，但是直到今天，原核生物和无脊椎动物并没有被真核生物和脊椎动物所取代，它们同时在不同的分支上进化。事实上，尽管现有的原核生物（如细菌）要比真核生物原始，但它们的种类之多、数目之巨、对环境适应能力之强，却是真核生物所难以企及的。所以，从结构、功能或生活环境来对现存生物作高低级的比较恐怕并不科学，因为进化大树有无数的分支，很难说哪个枝头更高。
此外，我们还需明确，自然选择的威力在于长期的累积效应，它使生物体获得某种适应性时，并非是一蹴而就的，而是通过千百年的逐代选择之后慢慢形成的。例如，由于生产力的发展，现代人类的营养水平大大改善，而体力支出大大下降，于是常常出现营养过剩，引发诸如“三高”等各种所谓的富贵病，那为什么人体没有进化出能够排出各种多余营养的机能呢？那是因为人类自诞生之日起一直过着饥寒交迫的生活，我们才刚刚开始过上营养过剩这种“好日子”。所以富含能量的糖类、脂类等营养物质所具有的甜味和香味对我们总是充满着诱惑。
达尔文的进化论诞生之后，对生物现象的研究由博物学变成了科学，生物科学由此诞生。它不仅为生物学奠定了基础，而且还确保了生物学的独立地位。因为尽管生物体本身的运行机理都可以用物理、化学的手段来研究，并用物理、化学的原理作出解释，但生物体的这些运行机理是怎么来的，只有进化论才能给出答案。
三、生命存在多样性
例3 （嘉兴市2013年学业考试卷第2题）研究人员近日宣布，他们以裸藻为主要原料成功生产出塑料。裸藻是一类兼具动物和植物特点的单细胞生物，之所以把它称为“裸藻”，原因是与其他的藻类细胞相比，它的细胞没有（ ）
A.细胞壁 B.细胞膜 C.细胞质 D.细胞核
细胞的结构和功能是生物学中最基础的内容之一，因为细胞是生命的基本单位。尽管题干材料比较新颖，但命题组的预测难度还是比较乐观的0.8，可实际检测的难度为0.65。假如试题是直接设问“植物细胞不同于动物细胞的结构是什么”，那肯定是个送分题。但在这样的试题情境下之所以会有这样的难度，原因恐怕是学生对生物具有多样性这一基本思想认识不足，认为藻类属于植物，植物就一定有细胞壁。
在生物学中，要给出定义或得出结论总要留有余地，原因就是生物具有多样性。生物多样性的原因在于其生存环境是多样的和复杂的，生物经过自然选择进化出不同的形态、结构、功能等来适应其多样的环境。即便生活在相同的环境里，生物也可以用不同的方式去适应。譬如，在同样的环境中，一些植物开花后能吸引昆虫帮它传粉，另一些植物的花则适于由风力来传粉；在虫媒花中，有的是因花色艳丽吸引昆虫，有的是因花的气味吸引昆虫。环境的多样化以及生物变异的不定向性，最后必然导致生命形式的多样化，这使得“非此即彼”的思维方式在生物学中往往会显得过于简单和机械。
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一、生态湿地的综合环境价值
湿地是一种自然景观，一个自然综合体，是介于陆地和水域之间的过渡的生态系统，湿地分布广泛，具有较多的自然类型。关于湿地的定义也有多种表述,通常采用的最有代表性的是《湿地公约》(《关于特别是作为水禽栖息地的国际重要湿地公约》)中关于湿地的定义，即："不问其为自然或人工，长久或暂时性的沼泽地、泥炭地或水域地带，静止或流动，淡水、半咸水、咸水体，包括低潮时不超过6米的水域"。因此，湿地不仅仅是我们传统认识上的沼泽、泥炭地、滩涂等，还包括河流、湖泊、水库、稻田以及退潮时水深超过6米的海域。湿地是地球上具有重要环境功能的生态系统和多种生物的栖息地和孳生地，也是若干原材料和能源的地矿资源。
湿地的水陆两相性使它在生态循环中扮演着重要角色。湿地是一个半开放的系统，一方面它是一个较独立的生态系统，有其自身的形成、发展和演替过程；另一方面它在许多地方又需要依赖相邻的地貌景观，和他们进行物质和能量的交换，同时也影响临近系统的活动。因此,湿地是人类最重要的环境资本之一，它不但具有丰富的资源，还有巨大的环境调节功能和生态效益。各类湿地的环境效益主要表现在以下几个方面：
（1）改善水质,显著净化水体
湿地能显著地净化水体。当水流经湿地时，流速减慢，加上植物枝叶的阻挡，悬浮物沉积；附着在湿地植物上的细菌、真菌、单细胞生物等将水中的有机物转化为植物根系可以吸收的无机物，从而促进了碳、氢、氮、磷、氧和微量元素的循环；捕食细菌消灭水中的病毒、病菌和其他病原体；湿地植物在其根、茎、叶中吸收和储存重金属物质。湿地改善水质并促进物质循环，从而防止对环境的负面影响，所以，人们常称湿地为“地球之肾”。
（2）涵养水源，调节气候,减缓旱涝灾害
江河湖畔的湿地具有天然的水量调节作用，因此减缓了旱涝灾害,同时改善小气候,湿地周边区域的空气比其他地区湿润。湿地存积了大量的碳,破坏湿地意味着其储存的碳以二氧化碳的形式释放到空气中,造成气候变暖。
（3）提供多种生物的天然栖息地
湿地丰富的水源和多样的食物来源决定了其生物种类的多样性，湿地是多种生物的天然栖息地。中国幅员辽阔，自然条件复杂，湿地物种多样性极为丰富。据统计，中国湿地已知高等植物825种，被子植物639种，鸟类300余种，鱼类1040种，其中许多是濒危或者具有重大科学价值和经济价值的类群[1]。亚洲57种濒危鸟类中的31种,如丹顶鹤、黑颈鹤、遗鸥等就生活在湿地环境中。
湿地自然风景优美，具有生态旅游和生态环境教育的功能。西方国家为保护湿地制定政策、法规，并提供专项基金，众多的自然湿地得以保护并恢复其功能，但是，我国的湿地状况不容乐观。
二、我国生态湿地的现状
我国是世界上湿地生物多样性最丰富的国家之一，共拥有湿地面积六千五百九十多万公顷，约占世界湿地面积的百分之十，居亚洲第一位。自一九九二年中国正式签署《国际湿地公约》以来，青海湖的鸟岛、湖南省洞庭湖和香港米浦等七处湿地已被列入“国际重要湿地名录”。然而，随着人口的增长和经济的快速发展，我国湿地面积急剧萎缩。统计显示，近四十年来，我国沿海地区累计丧失海滨滩涂湿地大约一百多万公顷以上，相当于沿海湿地总面积的一半[2]。另一方面,由于不合理的规划设计,湿地受污染的情况也日益严重,其生态服务功能不断下降。
近年来，我国洪涝、干旱、泥石流、沙尘暴等自然灾害频繁发生，这都与湿地的减少破坏了生态平衡有关。由于江河湖泊的湿地大幅减少，其蓄洪、滞洪、行洪能力降低，暴雨成灾的情况日益加剧；淡水蓄积能力下降，旱灾发生频率加大；土壤侵蚀严重，崩塌、滑坡、泥石流等自然灾害频发。这些都对人们的生产、生活造成了严重影响，制约了社会、经济的可持续发展。
三、在景观设计中加强生态湿地建设
生态湿地在自然平衡中发挥重要的作用，然而，由于人们对湿地的了解不够全面，它们受到了较为严重的破坏。面对中国湿地急剧减少，湿地生态受到严重干扰的现状，景观设计师应树立可持续发展的设计观，重视生态湿地的恢复和建设，创造有利于生态平衡的景观空间。
（1）进行科学的湿地规划，保护天然湿地，拓展人工湿地
天然湿地是自然环境的重要组成部分，具有不可替代的生态价值。历史上，我国许多地区将湿地开发为水田和旱田，破坏了天然湿地的生境。近年来,由于城市化进程加快,占用湿地进行开发区建设的情况也很普遍，这样就导致了局部生态环境的恶化。所以，在规划设计中应力争保护天然湿地，避免将其开发为工农业用地；对产量较低，经济效益不高的农田，可以“退田还湖”；对已经废弃的工矿用地，符合建设湿地条件的，可以规划为湿地，恢复其生态功能。
人工湿地模拟天然湿地建造，也有较高的环境功能。世界各地建设了多种类型的人工湿地，主要用来处理废水，具有运营成本低、消耗能源少、处理成效显著的特点。美国密西西比OceanSpring城的人造湿地处理系统每天处理的污水达到11,35,000升,污水直接进入沉积湖，然后流入人工湿地或者泵入草场进行喷洒，最后排放到附近的海湾[3]。这样的系统值得借鉴。
北京中关村生命科学园的规划引入了湿地系统规划的理念，形成了可持续湿地环境的营造模式。该方案设计了以湖泊水面、挺水植物为主的中央湿地和环绕园区的线状湿地系统。来自实验室和建筑组团的污水经过污水处理中心初步处理后,进入线状湿地系统,缓慢绕园一周后成为干净水源;园区径流直接进入湿地系统;湿地同时可作为绿地的灌溉水源。[4]
在北京中关村生命科学园的规划中,设计师们带来这样的理念:利用人工湿地处理园区的生活污水和雨水径流,尽量维持开发区域的生态平衡,可以减少开发区对周边环境的负面影响,同样可以创造富有吸引力的景观。
（2）进行科学的湿地建设，尽快恢复湿地生态功能
在进行湿地建设时,对影响湿地生态的因素要加以细致考虑。
在湿地重建过程中，水文功能恢复得比较快，但水位的波动对湿地生境有较大的影响。建成的湿地应控制人为干扰,避免水位的过度波动,减少污染物和垃圾的倾倒,保持相对稳定的湿地环境,这样才能加快湿地生态功能的恢复。
在选择湿地植物时,乡土物种具有天然的优势。在土壤和其他条件不良的地区,乡土物种可以依靠其较强的抗性来维持正常生长,具有成活率高,维护费用低的特点，同时较能体现地方特色,而这种特色往往是城市建设所缺少的。
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关键词：耐阴性;光能利用;解剖构造;量子效率;色素含量
绿色植物对城市生态环境的改善有着不可替代的作用,论文而植物生态效益的大小决定于叶面积的总数和叶面积指数,这就迫使人们在有限的城市用地之中,注重植物立体化的配置,建立稳定而多样化的园林植物复层种植结构,从空间上寻找绿量。形成这种复层结构和良好的共生关系,会受到诸多生态因子的制约。光是绿色植物进行光合作用来保证其生存的首要因子。目前城市中一些绿地多处于建筑包围之中,使50%以上绿地处于阴蔽环境中;室内植物的广泛应用也对耐阴植物材料提出更高要求。因此,耐阴植物的研究已引起人们的广泛关注。
国内对农作物、林木、花卉、牧草的耐阴性有较系统的研究。在园林植物方面,苏雪痕教授最早对杭州园林植物群落中的一些种群在不同光照下的生长发育状况及光合作用特性进行了研究,提出了园林植物耐阴性及群落配置理论[1]。广州市园林科研所、中国科学院华南植物研究所先后对广州常见的32种室内植物,就其在不同光照环境下的生长量、单位叶面积干鲜质量、叶面积及叶的解剖结构、光合性质作了深入研究,并且对一些植物耐阴程度进行了等级划分[2]。
对植物耐阴性的研究是和光合作用研究密切联系的,国内外学者在光对植物的形态,叶片解剖构造,叶绿体数目、大小,叶内色素含量的影响和光学性质、光谱组成对光合器官的作用及植物CO2气体交换等方面进行了深入地研究[3-10]。
1植物耐阴性及其机理
在阴蔽的条件下,植物一方面通过增强充分吸收低光量子密度的能量,毕业论文提高光能利用效率,使之高效率地转化为化学能;另一方面降低用于呼吸及维持其生长的能量消耗,使光合作用同化的能量以最大比例贮存于光合作用组织中来适应低光量子密度环境,维持其正常的生存生长。
1.1环境指标研究植物生长光环境,一方面指宏观上整个植株生长所处的光照环境条件,如全光条件或遮阴条件;另一方面,指植物叶片所处的环境,这对植物光合作用更具实际意义,同一株植物很多时候上部叶片处于光合作用饱和或光抑制水平时,下部叶片却在非饱和光环境中吸收光量子[4]。叶片所处光环境决定了叶内光强与CO2浓度的平衡,而该平衡又部分取决于由于栅栏组织发育不同而产生的叶内光梯度的强弱[3]。
植物对低光量子密度的反应,一般表现为2种类型,即避免遮阴和忍耐遮阴。
具有避免遮阴能力的植物,先锋树种表现明显。当轻度遮阴时,其叶片作出很小的适应调节,同时降低径生长并加快高生长,以早日冲出遮蔽的光环境;但当遮阴增大时,则很难对新的光环境作出反应,表现出黄化现象或最终被耐阴植物取代。黄化现象可以看成是植物与不利的光环境做斗争的一个极端情况。忍耐遮阴,在顶极群落的中下层植物以及部分阳性植物的叶幕内部或下层叶片上表现比较突出。具有忍耐遮阴能力的植物,其叶片形态特征与低光量子密度的光环境极为协调,从而保证植物在较低的光合有效辐射范围内,有机物质的平衡为正值[5]。这种对低光量子密度的适应,包括了生理生化及解剖上的变化,如色素含量、RuBP羧化酶活性以及叶片栅栏组织与海绵组织的比例关系、叶片大小、厚度等的改变。
1.2形态指标研究叶片是植物吸收光量子进行光合作用的场所,其光能吸收特性直接决定着植物光能利用效率的大小。大部分陆生植物一般反射和透射掉20%的入射光量子密度,即从近轴面到远轴面的有效光量子水平基本上是80%。植物对低光量子密度环境的适应,首先表现在其形态上,即侧枝、叶片向水平方向分布,扩大与光量子的有效接触面积,以提高对散射光、漫射光的吸收[6]。另外,多数阴蔽条件下的植物叶片没有蜡质和革质,表面光滑无毛,这样就减少了对光的反射损失。
耐阴植物对弱光照的适应性表现在叶面积的增加和非同化器官相对重量的减少,这有助于同化有机物质的增长和呼吸消耗的降低。对叶形态特征的观察得出:对耐阴植物适度遮阴后叶片的面积大于等于光下出生的叶片面积且叶片通常变薄,比叶重减少[5-7]。有研究表明,在中等遮阴条件下(18%～50%全光照),耐阴树种叶片变大;在强度遮阴时,叶片变小。而喜光树种在任何遮阴条件下叶面积都会减少。耐阴性强的植物,茎不会徒长,而是尽量扩展其宽大而薄的叶片,以适应弱光[8,9]。白伟岚等对不同植物在3种不同光照条件下的新梢生长量进行了测定,结果表明:以植物的叶面积和1年生枝条生长量为参数来比较植物的耐阴性是可行的[6]。
1.3生理指标研究植物的比叶重(单位叶面积干重)可粗略地表示叶中同化产物的含量,硕士论文因而不同光照条件下比叶重的变化可较好地反映植物叶中同化产物的含量。研究表明,大多数植物的比叶重都是随光照的增强而增大。叶绿素是植物的光合色素,具有吸收和传递光量子的功能。植物叶绿素最重要的性质是选择性地吸收光。叶绿素中的2个主要成分叶绿素a和叶绿素b有不同的吸收光谱。叶绿素a在红光部分的吸收带偏向长波光方面,而叶绿素b在蓝紫光部分的吸收带较宽。叶绿素含量随光量子密度的降低而增加,但叶绿素a/b值却随光量子密度的降低而减小,低的叶绿素a/b值能提高植物对远红光的吸收,因而在弱光下,具有较低的叶绿素a/b值及较高的叶绿素含量的植物,也具有较高的光合活性[4,6,10]。
叶片内叶绿素的含量既取决于立地条件,又取决于植物种的特性,有些耐阴性较强的植物其单位鲜叶质量的叶绿素含量相对于耐阴性较弱的种类高,其叶绿素a/b值则较低些,两者呈显著正相关,说明叶绿素a/b值低的植物利用弱光的能力强,有较强的耐阴能力。分析认为,植物随着光环境的改变,叶绿素的种类和数量都会发生相应的变化,这是植物自身的一种适应性反应(即光适应)。当植物处于遮阴环境时,往往表现为叶绿素含量增加,特别是所含叶绿素b的比例增加。阴生植物叶绿素含量较阳生植物高使得阴生植物能在较低的光照强度下充分地吸收光线;一般来说,阴生植物的叶绿素b含量较阳生植物高(a/b值较小)。因为阴生植物常处于散射光中,散射光中的较短波长占优势,叶绿素b在蓝紫光部分的吸收带较宽,这样阴生植物叶绿素a/b值低即叶绿素b的含量相对较高,便于更有效地利用蓝紫光,以增加对弱光的利用能力,保证同化产物的积累,适应于在遮阴处生长,这是植物适应生态环境的完善形式[10-12]。但这种适应性的调节能力因植物耐阴性不同而存在着很大的差异,耐阴性强的植物调节能力强,耐阴性弱的植物调节能力差。
高等植物除含有叶绿素外,还含有类胡萝卜素等辅助色素,这些色素在光合作用中具有较大的贡献,如增加胡萝卜素可以避免叶绿素的光氧化及紫外线辐射伤害[5]。在一些单细胞生物中发现叶绿素C1、C2的存在,这些辅助色素与水深及光质的改变相关联,现有的证据表明,这是提高在低光量子密度条件下总光量子吸收的一个有效途径[4,11]。白伟岚等在8种植物的耐阴性比较研究中,提出了由植物的光反应曲线判定植物的耐阴性至少应作出2条曲线,在植物生长的2个极端的光照条件:一在空旷地,另一在强度遮阴条件下[4]。耐阴植物的光-光响应曲线与喜光植物的响应曲线不同:①光补偿点向较低的光量子密度区域转移;②曲线的初始部分(表观量子效率)迅速增大;③饱和光量子密度低;④光合作用高峰较低。光响应曲线变化的不同程度不仅是不同种类的植物所具有的特性,而且也是同一种植物的不同生态型所具有的特性[6,10]。
植物对光的适应性是多样的,光补偿点低意味着植物在较低的光强下就开始了有机物质的正向增长,说明植物利用弱光能力强,有利于有机物质的积累,是植物耐阴性的一个重要参数,而光饱和点的高低同样制约着植物的耐阴程度,光饱和点低则表明植物光合作用速率随光量子密度的增大而迅速增加,很快即达到最大效率。因而,较低的光补偿点和饱和点使植物在有限的光条件下以最大能力利用低光量子密度,进行最大可能的光合作用,从而提高有机物质的积累,满足其生存生长的能量需要。所以说:光补偿点低且光饱和点相应也低的植物具有很强的耐阴性;光补偿点低,光饱和点较高的植物,能适应多种光照环境;光补偿点较高,而光饱和点较低的植物,应栽植于侧方遮阴或部分时段阴蔽的环境;光饱和点和光补偿点均较高的植物则为喜光的阳生植物。
光合作用曲线的初始部分,即表观量子效率,是替代量子效率的一个指标,量子效率是指光合作用机构每吸收1mol光量子后光合释放的O2摩尔数或同化CO2的摩尔数[5,7]。Ehleringer和Pearcy等通过对C3和C4的部分单子叶和双子叶植物CO2吸收量子效率的测定指出:生长期间的光量子密度变化一般不影响量子效率,虽然阳生叶(喜光植物)的最大光合速率比阴生叶(耐阴植物)高得多,但两者的量子效率却是相似的,说明耐阴植物具有更强的捕获光量子用于光合作用的能力[4,11]。
除了光合作用曲线外,还有一条重要的曲线就是CO2响应曲线。植物光合特性也直接与植物吸收CO2的能力有关,CO2由大气进入叶表、叶肉、叶绿体,受到扩散阻力以及羧化酶活性、ATP、电子传递活性等的影响。王雁等在藤本植物耐阴性研究中指出,光补偿点与CO2补偿点呈微弱的负相关,与RuBP羧化酶相对活性呈正相关。由此认为,CO2响应曲线也可以作为判断植物耐阴能力的一个重要参数[8]。
另一个重要的参数就是PSU。PSU是1个含有600个叶绿素分子(每个光系统300个)和1个电子传递链,能够独立地完成光的捕获及释放O2和还原NADP的复合物[5,12]。植物PSU大小因植物物种和生长环境条件的不同而异。Malkin和Fork对8种阳性植物和6种阴性植物的测定结果表明,阳性植物PSU的大小变化范围为220～540(叶绿素/作用中心),而阴性植物PSU的大小通常为630～940(叶绿素/作用中心)[13]。因此,所有可能的PSU被划分为2个分离的区域:阳性植物低等级和阴性植物高等级。PSU大小可能是指示植物基本特征和对光量子密度水平变化、演化适应的参数。是否可以用PSU概念来定义“阳性”、“阴性”和“耐阴性”程度还有待于进一步研究。
单个的参数可以判别植物的耐阴性,组合数据也可以成为一个重要的指标。张德顺等在24个园林树种耐阴性分析中对每种植物的叶片含水量、蛋白质含量、糖含量都做了严格的测定。经过分析比较后得出:植物叶片中的含水量、蛋白质含量、糖含量反映了植物生理代谢过程中的自身调节能力,其适宜的组合比例是体现植物耐阴性的重要指标[9]。
1.4解剖特征研究光量子在叶内的传导是一个能量转移过程,因而叶内不同部位的光量子密度不同,即叶内存在着光梯度的变化。叶内光梯度受叶片解剖构造及入射光的方向特性的共同影响[3]。在具有柱状栅栏组织的叶片中,弱入射光平行则光梯度相对较浅;若是漫射光则光梯度较大。相反,在只具海绵组织的叶片中,光梯度不受入射光平行程度的影响。叶内光梯度量值的变化不仅与细胞大小及叶背散射/叶面散射的比相一致,而且与叶片光学深度和组织厚度的变化[8]、组织发育的程度[4]及入射光量通量密度的日变化、季节变化等相一致。
耐阴植物叶片较阳性植物叶片薄,比叶重小,这不仅是叶内单细胞尺寸变小,同样是细胞层数减少的结果[5,7]。耐阴植物与喜光植物相比,其叶片具有发达的海绵组织,而栅栏组织细胞极少或根本没有典型的栅栏薄壁细胞,这是植物耐阴的解剖学机理之一[3]。柱状的栅栏组织细胞使光量子能够透过中心液泡或细胞间隙造成光能的投射损失[8]。
因而,相对发达的海绵组织不规则的细胞分布对于减少光量子投射损失,提高弱光照条件下的光量子利用效率具有十分重要的意义。
大多数植物叶片上表皮吸收光量子,导致栅栏组织和海绵组织内的光状况的不同,最终导致了分布于栅栏组织和海绵组织的叶绿体的光合作用特性的不同,医学论文从而与其各自的光环境相协调[6,11]。到达海绵组织光量子密度被降低,而且绿光和远红光成分相对较多,海绵组织对光量子的表观吸收较有效;相反,在具有高光量子密度的栅栏组织,尽管其表观吸收效率较低,叶绿体仍可以吸收到大量的光量子[7]。因而,2种叶肉组织———栅栏组织、海绵组织细胞形状及叶绿素含量的不同是光分配中的重要因子。比较研究揭示出,栅栏组织和海绵组织中的光状况分别与喜光植物和耐阴植物的光状况相类似[11]。近年来,通过对栅栏组织叶绿体(PChlts)和海绵组织叶绿体(SChlts)的分离以及叶绿体荧光动力学的研究,证明了2种叶绿体的光合特性与喜光植物及耐阴植物的光合特性是相似的,因而有人将PChlts称为“阳性叶绿体”,而将SChlts称为“阴性叶绿体”。
尽管两者存在于同一叶片中,其分别与光量子密度的高低状况相适应。研究表明,PChlts的光合作用系统I(PSI)电子传递能力及量子效率均较SChlts高,而SChlts的光合作用系统II(PSII)的量子效率相对较高。电子显微镜测定叶绿体超微结构表明,SChlts具有较多的堆叠的基粒层及较高的堆叠类囊体(相对于非堆叠类囊体),而PChlts具有极少的堆叠基粒。类囊体与间质的容积比在SChlts中较PChlts中高[7]。
2提高植物耐阴性的研究
提高植物的耐阴性有利于植物在遮阴条件下健康成长,在有限的空间增加绿地面积,对一些观赏植物花期的提前或延后也有帮助。
史国安研究了喷施蔗糖对遮阴条件下牡丹生长和花朵观赏品质的影响[14]。结果表明:牡丹喷施蔗糖后,除花色有明显的改善外,其他性状也有显著改善,有利于克服由于遮阴而引起的性状劣化。但是喷糖作为一种调节手段,其喷施浓度、使用次数,以及不同牡丹品种的敏感性等问题有待深入研究。
3小结
目前对耐阴植物的研究都是着眼于不同光照条件下植物的叶绿素、叶绿素比和光合作用曲线的比较,对植物的生长器官也有一定的分析。但对于其他的微观因素例如叶片内海绵组织与栅栏组织的分布,叶绿体超微结构的变化,羧化酶活性,ATP、电子传递活性的比较却很少涉及。在分子水平上进行植物耐阴性机理的研究,如光合活力、叶绿体运动及其光合特性,以及电子传递链、光合作用单元等基本上还是空白。
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