高中生命生态安全课件

高中生命生态安全课件生态安全与可持续发展第一章生态系统基础知识生态系统的定义与组成生态系统的构成三大功能群生态系统是由生物群落与非生物环境相互作用形成的统一整体生物群生产者绿色植物和光合细菌，通过光合作用将光能转化为化学能落包括该区域内所有生物种群，而非生物环境则包括阳光、空气、水消费者各级动物，直接或间接以植物为食分、土壤等物理化学因素分解者细菌和真菌，将有机物分解为无机物，实现物质循环这两个部分通过能量流动和物质循环紧密联系，形成一个功能完整的系统生态系统的营养结构生产者初级消费者绿色植物固定太阳能，产生有机物草食动物获取植物能量次级消费者顶级消费者肉食动物捕食草食动物食物链顶端的捕食者食物链描述了生态系统中生物之间吃与被吃的线性关系，而食物网则是由多条食物链交织形成的复杂网络结构在自然生态系统中，食物网比食物链更为常见生态系统的物质循环碳循环氮循环大气中的CO₂通过光合作用进入生物大气中的氮气经固氮作用转化为含氮体，再通过呼吸作用、分解作用返回化合物，被植物吸收利用，最终通过大气反硝化作用回归大气水循环水在海洋、陆地、大气之间不断循环流动，为生命活动提供必需条件物质循环是生态系统维持稳定的基础与能量流动不同，物质可以在生态系统中反复循环利用，这确保了生态系统的可持续性然而，人类活动打破了许多自然循环的平衡，导致环境问题的产生生态系统的稳定性与自我调节两种稳定性1抵抗力稳定性指生态系统抵抗外界干扰、保持原有状态的能力例如，成熟的森林生态2系统能够抵御一定程度的病虫害侵袭恢复力稳定性指生态系统在受到破坏后恢复到原有状态的能力草原生态系统在火灾后3能够较快恢复，就体现了较强的恢复力稳定性4复杂性与稳定性1高稳定性一般来说，生态系统的营养结构越复杂，物种多样性越高，其自我调节能力就越强，稳2物种丰富定性也越高这是因为复杂的食物网提供了多种能量流动途径，当某一条途径受阻时，系统可以通过其他途径维持运转3营养结构复杂4食物网完整然而，生态系统的自我调节能力是有限的当外界干扰超过其承受阈值时，系统可能崩溃，难以恢复因此，保护生态系统的完整性至关重要森林生态系统的营养网络森林生态系统展示了自然界最复杂的营养关系网络图中可以看到，生产者（树木、灌木、草本植物）通过光合作用固定能量，初级消费者（昆虫、草食动物）取食植物，次级消费者（小型肉食动物）捕食草食动物，顶级消费者（大型肉食动物）位于食物链顶端，而分解者（真菌、细菌）则将所有生物的残体分解，使物质重新进入循环这个复杂的网络结构确保了森林生态系统的高度稳定性和强大的自我调节能力第二章人类活动对生态环境的影响人类文明的发展在带来物质繁荣的同时，也对地球生态环境造成了前所未有的压力理解这些影响，是我们寻求可持续发展道路的前提人口增长与生态足迹亿

801.

752.8全球人口地球透支倍数中国生态足迹2022年突破80亿大关人类需要

1.75个地球才能满足当前消耗全球公顷/人（2019年数据）生态足迹是衡量人类对自然资源需求的指标，它计算维持某一人口或经济体所需的生物生产性土地和水域面积当生态足迹超过生态承载力时，就会产生生态赤字影响生态足迹的因素减少生态足迹的方法•人口数量与密度•采用可持续的消费模式•消费水平与生活方式•提高能源和资源利用效率•资源利用效率•发展循环经济•能源结构与技术水平•保护和恢复自然生态系统城市化与工业化的生态影响资源过度利用化石燃料大量消耗、矿产资源枯竭、森林面积锐减、渔业资源衰退环境污染加剧大气污染、水体污染、土壤污染、噪声污染、光污染等多种污染形式并存生态系统退化生物栖息地破碎化、物种多样性下降、生态系统服务功能减弱生态承载力下降土地沙化、水土流失、地下水位下降、生态赤字扩大工业革命以来，人类活动规模和强度急剧增加城市化进程占用大量耕地和自然生态用地，工业生产排放大量污染物，交通运输消耗巨量能源这些活动已经超出了地球生态系统的自我调节能力，导致全球性的环境问题全球性生态环境问题全球气候变化水资源短缺温室气体排放导致全球平均气温上升，极端天气事件频发，冰川全球约20亿人面临水资源短缺问题，过度开采地下水、河流断融化，海平面上升，威胁沿海地区和岛国的生存流、湖泊干涸现象日益严重臭氧层破坏酸雨污染氟利昂等物质破坏大气臭氧层，导致到达地面的紫外线增强，威工业排放的二氧化硫和氮氧化物形成酸雨，腐蚀建筑物，破坏森胁人类健康和生态系统林和湖泊生态系统土地荒漠化森林锐减过度放牧、过度垦殖、水资源不合理利用导致土地退化，全球约每年约1000万公顷森林消失，导致生物多样性丧失、水土流失1/4的陆地面临荒漠化威胁加剧、碳汇功能减弱这些环境问题相互关联、相互影响，形成复杂的全球生态危机解决这些问题需要国际社会的共同努力和长期承诺生态环境问题的案例分析切尔诺贝利核事故南海休渔期制度1986年，切尔诺贝利核电站发生爆炸，释放的放射性物质相当于广岛原子弹的400倍事故造成了严重的生态灾难由于过度捕捞，南海渔业资源急剧衰退中国政府自1999年起实施休渔期制度方圆30公里成为隔离区，至今无法居住•周边森林变成红色森林，大量树木死亡每年5月1日至8月16日为休渔期•土壤和水体长期受到放射性污染•所有捕捞作业全面停止•生物基因突变率显著上升•让鱼类有充足时间繁殖生长•保护海洋生态系统恢复然而，30多年后，隔离区反而成为野生动物的天堂，展示了自然的强大恢复力，但也警示我们核污染的长期危害实施20多年来，南海渔业资源得到一定恢复，鱼群数量和平均体长明显增加这个案例说明，科学的资源管理政策能够有效缓解生态压力，实现可持续利用气候变化的全球影响11880-1920工业革命后全球气温开始缓慢上升21950-1980温室气体排放加速，气候变暖趋势明显31990-2010极端天气事件频发，冰川加速融化4至今2020全球平均气温较工业化前上升约

1.1°C联合国政府间气候变化专门委员会（IPCC）警告，如果不采取有力行动，到本世纪末全球气温可能上升3-5°C，将导致灾难性后果海平面上升可能淹没沿海城市，极端天气将更加频繁，农业生产受到严重威胁，生态系统将面临崩溃风险第三章生物多样性及其保护生物多样性是地球生命系统的基础，是人类生存和发展的物质基础保护生物多样性就是保护我们自己生物多样性的层次与价值物种多样性指生物种类的丰富程度地球上约有870万个物种，但人类仅发现和命名了约180万种遗传多样性指物种内基因的多样性不同品种的水稻、小麦保存了丰富的遗传资源，为作物改良提供基因库生态系统多样性指生态系统类型的多样性森林、草原、湿地、海洋等不同生态系统提供不同的服务功能生物多样性的价值直接价值间接价值潜在价值食品、药材、工业原料、观赏价值等可直接利用的经济价值调节气候、净化空气和水体、保持水土、维持生态平衡等生未被认识和利用的价值，如未知物种可能含有治疗疾病的新态服务功能药成分生物多样性丧失的原因栖息地破坏森林砍伐、湿地开垦、城市扩张等导致生物失去生存空间，是生物多样性丧失的首要原因外来物种入侵人为引入的外来物种缺乏天敌，大量繁殖，挤占本土物种生存空间，如水葫芦、福寿螺过度开发利用过度捕猎、过度采集导致物种数量急剧下降甚至灭绝，如长江白鲟已功能性灭绝环境污染化学污染、光污染、噪声污染等破坏生物生存环境，导致种群数量下降生物多样性的丧失会导致生态系统稳定性下降、生态服务功能减弱、遗传资源流失据估计，地球正在经历第六次物种大灭绝，灭绝速度是自然背景速率的100-1000倍如果不采取有效措施，到2050年，可能有100万种生物面临灭绝生物多样性保护措施就地保护01调查评估在物种原有生境中进行保护，是生物多样性保护的根本措施开展生物多样性本底调查，评估保护状况自然保护区划定特定区域，限制人类活动，保护珍稀濒危物种及其生境国家公园在保护的前提下适度开展科研和生态旅游02生态廊道连接孤立的栖息地，促进物种基因交流法律保护中国已建立各类自然保护地超过

1.18万个，占国土面积的18%以上制定并执行野生动植物保护法律法规异地保护03建立保护区将濒危物种迁出原生境进行保护，作为就地保护的补充手段动物园和植物园保存物种，进行科学研究和公众教育划定保护区域，实施严格管理种质资源库保存植物种子、动物精子卵子等遗传资源04人工繁育对极度濒危物种进行人工繁殖，再野化放归生态修复恢复退化的生态系统，重建栖息地05公众参与开展环境教育，提高保护意识06国际合作加强跨国界保护合作和信息共享成功案例包括大熊猫从濒危降为易危、朱鹮种群从7只恢复到5000多只、野生东北虎数量稳步增长等红树林海岸生态卫士红树林是生长在热带、亚热带海岸潮间带的木本植物群落，被誉为海岸卫士和海洋绿肺它们具有独特的生态价值和保护功能防护功能发达的根系能够消减波浪能量，防止海岸侵蚀，保护沿海地区免受台风和海啸袭击生物多样性为鱼类、贝类、鸟类等提供栖息、繁殖场所，是海洋生物的育婴房净化功能吸收污染物，净化海水，改善近岸海域水质碳汇作用固碳能力是热带雨林的2-4倍，对减缓气候变化具有重要意义然而，全球红树林面积在过去50年减少了约35%中国通过实施红树林保护修复专项行动，2020年红树林面积达到

2.7万公顷，比2001年增加了约40%第四章环境污染与生态治理环境污染是工业化进程的副产物,但通过科学的治理技术和合理的政策,我们可以实现经济发展与环境保护的双赢大气、水体与土壤污染大气污染水体污染土壤污染主要污染物颗粒物PM

2.5/PM

10、二氧化硫、氮氧主要污染物工业废水重金属、有机物、生活污水氮主要污染物重金属铅、镉、汞、砷、持久性有机污化物、臭氧、一氧化碳、挥发性有机物磷等营养物质、农业面源污染化肥农药染物、农药残留、塑料微粒危害导致呼吸系统疾病、心血管疾病、降低能见度形危害富营养化导致水华、破坏水生态系统、污染饮用危害降低土壤肥力、污染农产品、通过食物链危害人成雾霾、破坏臭氧层、形成酸雨水源、生物累积危害人体健康体、污染地下水典型环境问题雾霾酸雨水体富营养化细颗粒物PM

2.5是主要成分,来源于燃煤、机动车尾气、pH值小于

5.6的降水,主要由二氧化硫和氮氧化物形成过量氮磷导致藻类大量繁殖,消耗水中溶解氧,造成水生生工业排放、建筑扬尘等长期暴露可增加呼吸道疾病和心酸雨腐蚀建筑、破坏森林、酸化湖泊、危害水生生物物死亡蓝藻水华还会产生有毒物质,威胁饮用水安全血管疾病风险污染控制技术与政策污水处理的生物学原理污水处理厂利用微生物的代谢作用分解有机污染物,主要包括以下过程:物理处理生化处理深度处理格栅过滤、沉淀去除大颗粒杂质和悬浮物好氧微生物分解有机物,厌氧微生物反硝化脱氮过滤、消毒、除磷,达到排放或回用标准污染控制的原则3RReduce减少使用Reuse循环利用Recycle替代技术•减少一次性用品使用•使用可重复用品•发展清洁能源•选择低能耗产品•延长产品使用寿命•使用环保材料•降低资源消耗•共享经济模式•推广绿色技术•源头减量最重要•废物再利用•创新循环模式中国的环境政策实施大气十条、水十条、土十条,推进碳达峰碳中和,建设美丽中国2020年PM

2.5平均浓度比2015年下降

28.8%,地表水优良水质比例达

83.4%生态工程与可持续发展生态农业实践生态农业是在生态学原理指导下,运用系统工程方法建立起来的资源高效利用、环境友好的农业生产体系种养结合模式稻田养鱼系统沼气工程动物粪便作为肥料,农作物秸秆作为饲料,实现物鱼类吃害虫和杂草,粪便肥田,水稻为鱼类提供阴利用厌氧发酵将有机废物转化为沼气能源,沼渣质循环利用,减少化肥使用凉和有机物,互利共生沼液作为有机肥,实现能源与养分循环资源循环利用技术中水回用将处理后的污水用于绿化灌溉、工业冷却等,减少新鲜水消耗垃圾分类与资源化通过分类收集实现垃圾的减量化、资源化、无害化处理工业共生网络一个企业的废物成为另一个企业的原料,如丹麦卡伦堡工业共生园区生态修复技术植物修复、微生物修复等技术治理污染土壤和水体污水处理厂的微生物净化过程现代污水处理厂是一个复杂的生物-化学-物理综合处理系统图中展示了污水从进入处理厂到达标排放的完整流程0102预处理初沉池格栅拦截大型固体废物,沉砂池去除砂粒利用重力沉降去除悬浮颗粒物和部分有机物0304生物反应池二沉池活性污泥中的好氧微生物降解有机物,硝化菌转化氨氮污泥与水分离,部分污泥回流至生物反应池0506深度处理污泥处理过滤、消毒、脱氮除磷,确保出水达标污泥浓缩、消化、脱水,资源化利用或安全处置通过这些过程,污水中的BOD生化需氧量去除率可达95%以上,总氮、总磷去除率可达70-80%,处理后的水可以达到排放标准或回用要求关键在于培养和维持功能多样的微生物群落,它们是污水净化的主力军第五章传染病与生物安全传染病是人类健康的重大威胁,生物安全关系国家安全和公共卫生理解传染病的传播机制和防控措施,是保护自己和社会的必备知识传染病的成因与传播途径传染病的三个基本环节传播途径病原体从传染源到达易感者的路径传染源病原体生存繁殖并能排出病原体的人或动物易感人群对某种传染病缺乏免疫力的人群主要传播途径COVID-19案例分析空气传播流感、肺结核、麻疹等通过飞沫或气溶胶传播2019年底出现的新型冠状病毒肺炎COVID-19迅速发展成全球大流行,给人类社会带来巨大冲击:接触传播皮肤病、性传播疾病等通过直接或间接接触传播•高传染性,基本再生数R₀为2-3食物和水传播霍乱、痢疾、甲肝等通过污染的食物和水传播•主要通过呼吸道飞沫和接触传播媒介传播疟疾、登革热等由蚊虫等节肢动物传播•存在无症状感染者,增加防控难度血液传播艾滋病、乙肝等通过输血、注射等传播•变异毒株不断出现,疫苗需持续更新传染病的预防与控制控制传染源切断传播途径保护易感人群早发现、早报告、早隔离、早治疗;对传染病患改善环境卫生,消毒灭菌;加强食品和饮用水卫生接种疫苗建立免疫屏障;加强体育锻炼,提高抵抗者进行隔离治疗;对接触者进行医学观察;对动物管理;控制病媒生物;保持社交距离,佩戴口罩;注力;合理营养,充足睡眠;避免接触传染源;高危人传染源进行管理或扑杀意手卫生群特殊保护疫苗接种的重要性疫苗是预防传染病最经济、最有效的手段通过接种疫苗,个体获得免疫力,当群体免疫率达到一定水平如麻疹需达95%时,形成群体免疫屏障,保护无法接种疫苗的人群万30095%99%生命拯救天花消灭脊髓灰质炎疫苗每年拯救约300万儿童生命通过疫苗接种,1980年天花被宣布彻底消灭病例数相比1988年减少99%以上政府与社会责任建立完善的公共卫生体系,加强疾病监测预警;投入科研经费,开发新型疫苗和药物;普及健康教育,提高公众科学素养;建立应急响应机制,有效应对突发疫情每个公民也应积极配合防控措施,保护自己和他人生物工程与生物安全生物技术的应用现代生物技术为人类带来巨大福祉,但也伴随着潜在风险:基因工程生产胰岛素、生长激素等药物;培育转基因作物;基因治疗遗传病合成生物学人工合成生命体;设计新型生物功能;生物制造基因编辑CRISPR技术精确修改基因;治疗遗传性疾病;改良动植物性状生物安全风险生态风险转基因生物逃逸可能破坏生态平衡;基因污染难以逆转健康风险转基因食品的长期安全性;病原微生物泄漏风险伦理风险基因编辑婴儿引发伦理争议;生物技术的公平性问题生物恐怖病原体被用于生物武器;合成病毒的滥用生物安全管理01法律法规《生物安全法》规范生物技术研发和应用02风险评估开展全面的生物安全风险评估03等级管理按风险等级实施分级管理疫苗与基因编辑生命科学的两面疫苗接种基因编辑技术疫苗通过模拟感染训练免疫系统,使其记住病CRISPR-Cas9基因编辑技术被誉为基因剪刀原体特征,当真正感染时能快速产生免疫应,能精确修改DNA序列,为治疗遗传病带来希答望疫苗类型应用前景与争议灭活疫苗杀死的病原体,如流感疫苗医学应用治疗镰刀型细胞贫血症、β-地中海贫血等遗传病减毒活疫苗毒性减弱的活病原体,如麻疹疫苗农业应用培育抗病虫害、耐旱的作物品种亚单位疫苗病原体的部分成分,如乙肝疫苗伦理争议2018年基因编辑婴儿事件引发全球关注,基因编辑人类胚胎触及伦理红线核酸疫苗mRNA或DNA疫苗,如COVID-19mRNA疫苗基因编辑技术需要在严格的伦理和法律框架中国已将15种疫苗纳入免疫规划,免费为儿童接种,极大降低了传染病发病率内应用,平衡科技进步与伦理底线科学技术是第一生产力,但科学的发展必须以人类福祉为目标,以伦理道德为边界第六章生态安全的未来与我们的责任生态安全是国家安全的重要组成部分,关系到中华民族的永续发展和人类文明的未来保护生态环境,实现可持续发展,是我们每个人的责任共同守护地球家园生态安全的战略意义生态安全与粮食安全、能源安全、经济安全、社会稳定密切相关生态系统退化会导致资源枯竭、环境灾难、经济损失、社会冲突维护生态安全,就是维护国家长治久安和人民福祉我们能做什么？践行绿色生活保护生物多样性垃圾分类、节约资源、减少浪费、选择环保产品、低碳出行拒绝购买野生动物制品、参与环保志愿活动、关注濒危物种保护传播环保理念提升生态素养学习环境知识、影响身边的人、参与环保宣传、监督环境违法行为学习生态学知识、理解可持续发展理念、培养环境责任感人与自然和谐共生中国提出绿水青山就是金山银山的理念,将生态文明建设纳入五位一体总体布局我们正在建设美丽中国,推进碳达峰碳中和,构建人与自然生命共同体作为新时代的高中生,你们是未来的主人希望你们树立正确的生态价值观,掌握科学的环境知识,养成良好的环保习惯,在学习、生活中践行绿色发展理念从节约每一滴水、每一度电做起,从拒绝一次性餐具、做好垃圾分类开始,从参加植树活动、保护身边环境着手我们不是从祖先那里继承了地球,而是从子孙那里借用了它让我们携手努力,共同守护我们唯一的地球家园,为子孙后代留下天蓝、地绿、水清的美丽世界！。