材料二：

    意大利机器人“Dustbot”其实是个分类回收垃圾桶。它虽然长得很萌，行为却是很严谨的。意大利的垃圾分4类：玻璃、塑料、纸张和厨余。如果你一不小心放错了类，是会被Dustbot拒收的。

    当然，Dustbot只是一个尝试性产品，最初设计的目的是到那些卡车去不了的小巷子里收集垃圾。2009年在意大利投放试用的也只有两台而已。两年过去了，Dustbot的故事再无下文，垃圾分类仍然是耗时耗力的巨大工程。

    事实上，世界各国在处理垃圾、尤其是垃圾分类上所做出的努力远远不止研发一个机器人这么简单，更庞大的系统比比皆是。譬如，在斯德哥尔摩的汉马贝滨海新城（Hammarby），垃圾筒简直是无底洞——无论你扔进去多少垃圾，都不会满溢。而且，就算你在垃圾筒旁蹲守上一年，也逮不住一个收垃圾的人。原来，此区采用的是垃圾地下自动收集系统，类似一个巨大的地下吸尘器，垃圾们在“吸管”中以每小时70公里的速度奔向垃圾收集站，速度媲美地铁。

    与传统方式相比，这套垃圾自动收集系统效率更高：在垃圾量正常的情况下，用传统方式收集垃圾需要用150个小时，而垃圾自动收集系统仅需1．4小时，其效率是传统方式的100多倍。当垃圾量多时，这套系统的优势更加明显，1小时就能处理传统方式耗时400小时才能处理的垃圾。

    当然，这套系统是完全建立在垃圾分类的基础上的。只有垃圾在投放时分类明确，系统对垃圾的后期处理才能高效。事实上，瑞典传统垃圾分类为14类，而自动收集系统的分类则为7类。

    说到垃圾分类的源头——民众自发分类投放，日本堪称世界上规则最为严苛的国家。整个分类系统令人叹为观止：基础分类为可燃物、不可燃物、资源类、粗大类、有害类，这几类再细分为若干子分类，每个子分类又继续分为孙分类……简直是子子孙孙无穷匮也。例如横滨市，垃圾类别为10类，政府给每个市民发了长达27页的手册，其条款有518项之多：口红属“可燃物”，用完的口红管则属“小金属物”；袜子一只属“可燃物”，两只且“没被穿破、左右脚搭配”则属“旧衣料”；领带“洗过、晾干”才属“旧衣料”，否则又是“可燃物”……这还不算烦，德岛县上胜町的垃圾细分到44类，保证你每扔一次垃圾，都要受到极高的智力挑战。

下列对材料二的理解或推断正确的一项是（    ）

材料一：

    城市化是人类为了满足自身发展需要而不断迁入、拓展、优化城市，并最终达到城乡一体化目标的历史过程。又叫城镇化、都市化。城市化的测量标准一般采用城市化率（城镇人口/总人口），且城市化的进程有一定的规律性。R。M。诺瑟姆将城市化分为三个阶段：城市化率在0-25％为城市化发展的初始期，城市化发展速度较缓慢；25％-75％为城市化发展的加速期，城市化发展的速度飞快；75％以上为城市化发展的成熟期，此时城市化发展的速度减慢且相对稳定。中国作为发展中国家，和欧美发达国家城市化进程情况比较如下图：

材料二：

    我国目前的现状是，伴随大城市人口的快速和高度集中，人口资源的空间矛盾进一步加剧。首先就城市自身而言，城市人口过快增长对土地资源的压力不容小觑。按国际通用标准，当城市辖区内人均建成区面积大于等于250平方米时，通常认为城市无土地资源压力。2010年我国两大一线城市的人均土地面积北京是82平方米/人，上海市仅有56.6平方米/人。其次，人口和产业不断向城市聚集，使城市生活和工业用水需求量大增，并且污染加重，给城市水资源带来了巨大压力。另外，人口过度向大城市集中，使城市规划和建设盲目向周边摊大饼式的扩延，而城市市政设施、公共交通以及城市绿化等公用事业却没有跟上。城市人口的迅速增加除了造成城市本身的资源超载外，城市环境污染问题也进一步加剧。人口分布相对集中的东部地区，2010年城市化率为58.36％，生活污水排放总量、工业二氧化硫排放量和生活垃圾清运量分别占全国总排放量58.2％、41％、54.7％；另据公安部交管局统计，截至2011年底全国机动车保有量为2.25亿辆，近五年保持较快增长速度，其中北京市2010年民用汽车拥有量达449万多辆，居全国之首。大城市私人小汽车的增加，将直接造成市区交通严重拥堵，增加了尾气排放量和噪音，使我国的大城市环境问题尤为严峻。其他社会问题如教育资源和医疗资源紧张、交通拥堵、社会治安状况糟糕等矛盾日益突出。

（节选自 童玉芬 武玉 《人口与发展》）

材料三：

    另一种情况是城市化和工业化起步都晚的发展中国家，第二次世界大战以后，生产和生活在很低水平上有所提高，农村不讲究计划生育，人口增长过快，人多地少；城市化主要是依靠传统的第三产业来推动，工业基础薄弱甚至是无工业化，或者重复投资一些低水平的劳动密集型企业，而政府又没有采取必要的宏观调控措施，单纯为了推进城市化让大量农村人口涌入少数大中城市，出现了单从城市人口比重来看的城市化水平明显高于工业化水平，而从综合的社会经济因素来说的城市化水平和工业化水平都较低。因此，当城市的人口数量超过城市合理的人口容量时，特别是城市人口增长速度超过企业部门就业的增长速度和城市基础设施的增长速度时，就形成了严重的“城市过度膨胀病症”，出现了诸如城市拥护不堪、住房紧张、环境污染严重等现象，同时大量城镇人口缺少就业，产生大量的城市贫困人口，造成“伪城市化”。如墨西哥的工业化与经济发展水平远远不如发达国家，但1993年其城市人口比重已达74%，明显高于同期瑞士的60%、奥地利的55%、芬兰的62%和意大利的67%。

（摘选自《中国城市化过程中的问题及相应对策研究》）

大自然在反抗

（美）雷切尔·卡逊

    我们冒着极大的危险竭力把大自然改造得适合我们心意，但却未能达到目的，这确实是一个令人痛心的讽刺，但是很少人提及。

    生物学家布里捷说：“昆虫世界是大自然中最惊人的现象：对昆虫世界来说，没有什么事情是不可能的。”

    这种“不可能的事情”现在正在两个领域内发生。通过遗传选择，昆虫正在发生应变以抵抗化学药物，不过现在要谈到的一个更为广泛的问题是，我们使用化学物质的大举进攻正在削弱环境本身所固有的、阻止昆虫发展的天然防线。世界各地的报告很清楚地揭示了一个情况，即在用化学物质对昆虫进行了十几年控制之后，那些被认为已在几年前解决了的问题又回过头来折磨我们。而且只要出现一种哪怕数量很不显眼的昆虫，它们也一定会迅速增长到严重成灾的程度。我们已搬起石头砸了自己的脚。

    现今一些地方，无视大自然的平衡成了一种流行的做法。今天的自然平衡所面临的状况好像一个正坐在悬崖边沿而又盲目蔑视重力定律的人一样危险。人，也是这个平衡中的一部分，有时这一平衡对人有利，有时它会变得对人不利。当这一平衡受人本身的活动影响过于频繁时，它总是变得对人不利。

    人们在制定控制昆虫的计划时忽视了两个重要事实。第一是，对昆虫真正有效的控制是由自然界完成的，而不是人类。昆虫的繁殖数量受到限制是由于存在一种被生态学家们称为环境防御作用的东西，这种作用从第一个生命出现以来就一直存在着。昆虫学家伯特˙麦特卡夫说：“防止昆虫破坏我们世界安宁的最重大的一个因素是昆虫在它们内部进行的自相残杀的战争。”然而，现在大部分化学药物被用来杀死一切昆虫，无论是我们的朋友还是我们的敌人。

    第二个被忽视的事实是，一旦环境的防御作用被削弱了，某些昆虫的真正具有爆炸性的繁殖能力就会复生。托马斯˙赫胥黎勒曾计算过，一个单独的雌蚜虫在一年时间中所能繁殖的蚜虫的总量相当巨大。

    没有一个人知道在地球上究竟有多少种昆虫，现在，已经记录在案的昆虫已超过七十万种。这些昆虫的绝大多数都被自然力量控制着，而不是靠人的任何干涉。糟糕的是，往往在这种天然保护作用丧失之前，我们总是很少知晓这种由昆虫的天然敌人所提供的保护作用。

    这种起天然保护作用的昆虫种类繁多。黄蚂蚁捕获那些不移动的蚜虫，并且用它的汁液去喂养幼蚁。黄蜂在屋檐下建造了柱状泥窝，并且用昆虫充积在窝中，作为黄蜂幼虫将来的食物。黄蜂飞舞在正吃着料的牛群的上空，它们消灭了使牛群受罪的吸血蝇。大声嗡嗡叫的食蚜蝇，把卵产在蚜虫出没的植物叶子上，而后孵出的幼虫能消灭大量的蚜虫。瓢虫，也是一个最有效的蚜虫、介壳虫和其他吃植物的昆虫的消灭者。草蜻蛉靠捕食蚜虫、介壳虫或小动物为生，每个草蜻蛉都能消灭几百个蚜虫。

    昆虫由于存在着这样的天然特性，因此它们一直都是我们在保持自然平衡使之倾向对我们有利一面的斗争中的同盟军。但是，现在我们却把炮口转向了我们的朋友。一个可怕的危险是，我们已经粗心地轻视了它们在保护我们免受黑潮般的敌人的威胁方面的价值。

    杀虫剂数量逐年增大，环境防御能力的全面持续降低正在日益明显地变成无情的现实。随着时间的流逝，我们可以预料昆虫的骚扰会逐渐更加严重，并且将超出我们已知的范围。

    但你会说：“这种情况肯定不会真正发生——无论如何，在我这一辈子里将不会发生。”但是，它正在发生着，就在这儿，就在现在。如安大略的黑蝇在喷药后。其数量比喷药前增加了十六倍；在英格兰，随着喷撒一种有机磷化学农药而出现了白菜蚜虫的严重爆发。虽然有理由认为杀虫剂在对付要控制的那种昆虫方面是有效的，但它们却打开了整个盛放灾害的潘多拉盒子。

    加拿大昆虫学家尤里特十年前曾说：“我们必须改变我们的哲学观点，放弃我们认为人类优越的态度。”

（选自《寂静的春天》，上海译文出版社，有删改）

多巴胺是我们这个时代最流行的化学分子。不管你是谁，只要你生活在21世纪，肯定听过许多对于多巴胺的赞美。如今，人们想要提高自己的多巴胺水平，因为他们听说它是掌管着愉快、积极、专注和成就的分子。

在多巴胺之前，所谓的“快乐分子”是血清素。在诸如百忧解和其他选择性血清素再吸收抑制剂等抗抑郁药物的兴起过程中，我们被告知，血清素是情绪问题的解决方案。当时，数百万的人每天都使用它们，然而我们并不曾看到一波又一波幸福的市民脸上挂着狂热的微笑走过街道。于是，我们意识到血清素并不让人变得快乐，也许它只是让人稍稍变得更加平静，不那么容易产生极端的情绪，但是那种状态必定和纯粹的幸福没什么关系。

如果问多巴胺有什么作用？我的回应首先是：它是在哪里发挥作用？把神经递质和情绪联系起来的问题在于，这种看法是过分简单化的，与现实不符。当你吃肉的时候，它会分解成蛋白质，蛋白质则会在你的肝脏中分解成氨基酸。其中一种氨基酸是酪氨酸，它从肝脏通过血液到达你的大脑，在那里，它会先被转化成左旋多巴，随后形成多巴胺。当我说酪氨酸会输送到你的大脑时，我指的是整个大脑，而不仅仅是大脑的某些区域。这一点很重要，因为一旦酪氨酸在神经元中转化为多巴胺，它将根据这些神经元在大脑中的位置来发挥不同的作用。因此，多巴胺不仅仅关乎专注或积极，它还对其他身体功能产生重要影响，如运动、记忆、学习、睡眠、认知等。这是第一个结论：当我们在谈论通过饮食或补充剂来提高多巴胺水平时，我们不能说多巴胺会增强某一特定功能，比如专注力或是积极性，因为酪氨酸会被输送到大脑的所有区域，在那里，它会同时影响其他功能。

事实上，我们根本不应该把焦点集中在多巴胺上。多巴胺与血清素一样，只是众多神经递质中的一种，这些神经递质都起着开启神经元之间交流的关键作用。诸如去甲肾上腺素和肾上腺素之类的化学物质也有着相似的作用方式：它们与突触后神经元的受体结合，然后电脉冲就能从一个神经元流向另一个神经元。众所周知，许多药物针对的是去甲肾上腺素或肾上腺素，而非多巴胺，但它们能产生类似的效果。

事实上，你在得到多巴胺的时候必然也会得到去甲肾上腺素和肾上腺素，因为多巴胺会通过酶转化为去甲肾上腺素，而去甲肾上腺素随即通过其他酶转化为肾上腺素，这一系列过程发生得非常快。因此，即使多巴胺确实与奖励和动机有关，这些情绪的积极效价也并非因它而生。

当媒体谈及“多巴胺”时，他们通常只是在谈论从中脑神经元向纹状体释放的多巴胺。纹状体是一条神经通路，参与预测和对预测的学习。

想象一下，下个月你的薪水里会有一笔额外奖金，这是一件你无从预测的事，所以这是一个预测误差，而且是一个非常正面的误差。当这样的事情发生时，大脑纹状体的一小部分神经元之间的突触会在短时间内释放出大量的多巴胺。此处多巴胺增加的作用是使神经元兴奋并发出预测误差的信号，这对于生存至关重要。这就是让多巴胺闻名的奖励机制。只不过，奖励机制并非关乎奖励，而是关于新奇。

想象一下相反的情况：下个月的发薪日，你的账户里没有一分钱进账。这也是一件意外之事，只不过它没有奖励，因此着实是一个非常负面的预测误差。然后，你猜怎么着？多巴胺大量释放，方式和前面的例子里完全一样。这不是奖励。当你得到好东西时，多巴胺神经元不会激活。当你得到意想不到的东西时，它们才会激活。而当你没有得到你期待的东西时，它们会生闷气。

人们对奖励既“喜爱”又“想要”，而这两个词似乎几乎是可以互换的。然而，调节“想要”某种特定奖励的心理过程的预测误差机制，与调节对该奖励的“喜爱”程度的大脑回路是可以分离的。换句话说，欲望和渴望是一回事，而你获得的实际的愉快或享受是另一回事。事实上，即使许多成瘾嗜好和习惯不再令人愉悦，或者至少不像刚开始时那么令人愉悦，人们仍然渴望它们。所以欲望、渴望，这是一种动机，是由我们迄今所描述的这个庞大旺盛的神经系统产生的，并由中脑边缘多巴胺调节。相比之下，我们从喜欢的事物中获得的真正的愉快或“喜爱”，是由其他更小、更脆弱的大脑回路调节的，而这些回路甚至不依赖于多巴胺。

所以，从现在开始，当你听到人们谈论多巴胺，不要让自己被愚弄，多巴胺并不关乎奖励。它与新奇和学习有关，与标记意外事件有关，它会标注这意外事件是正面还是负面，然后触发恰当的反应。

（节选自微信公众号“科普中国”《对多巴胺的普遍误解》）

材料一

候鸟通常在一个地方产卵、育雏，然后到另一个地方越冬。有时从山的南坡飞到北坡，而后返回；有时远涉重洋，但也毫不畏惧。

鸿雁是中国常见的候鸟，《吕氏春秋》这样记载鸿雁按时迁徙的现象：“孟秋之月鸿雁北，孟春之月鸿雁来。”令人费解的是，候鸟迁徙时有着准确地辨别方向的能力，如燕子每年春归时总能准确无误地找到它去年搭的窝。唐代诗人韦庄曾有诗云：“去岁辞巢别近邻，今来空讶草堂新。花开对语应相问，不是村中旧主人。”一百多年来，科学家们一直在潜心研究这个问题，

有人猜想，候鸟能通过身体中类似钟表的感觉器官，在天空飞行中计算太阳的位置，不断地调整自身与太阳的角度，确定自己飞行的方向和路线。也有人认为，候鸟是天生的“气象学家”，它们能够在飞行中“自觉”利用有利的气象条件顺利到达目的地。还有人认为，候鸟对地球磁场的变化十分敏感，能够依据地磁场辨别方向，

1953年，德国科学家提出了地图罗盘理论。他们认为，候鸟体内拥有一套完善的磁导航系统，可以实时敏锐地感知当前位置的磁场性质及其非常细微的变化，可以把某一地点的地磁场强度和磁倾角看作是“路标”，候鸟经过或在那里停留时，这个磁信息路标会被大脑记录下来，而飞行中实时感觉到的磁力方向可以指引它们前往这一路标地点，这无异于揣了个精准的“指南针”。飞行经验丰富的成年鸟将一个个路标和它们之间的距离、方向等信息组合在一起，相当于绘制了一张完整精细的“地图”。

大量行为学实验从各个方面印证了地图罗盘理论的正确性。有科学家在赤道附近制造了一个假磁极，成功诱骗了迁徙中的花园莺飞向错误的方向。还有一批研究人员在撒哈拉沙漠中设置了若干地磁路标，在此放飞的夜莺连续5天都没能飞出沙漠。也有科学家在鸽子头部放置了一个可控的电磁线圈，他们发现，可以通过改变线圈的电磁场来控制鸽子飞行的方向……

由此可以推断，鸟类能将来自视觉、听觉和磁感觉的方向信息综合起来加以分析整理，最终对前行的方向做出正确的判断。当然，要全面解开候鸟迁徙中获得方位信息的疑问，尚待时日。

(取材于李德、朱晓璐、王江云的相关文章)

材料

中国科学院与英国牛津大学、德国奥登堡大学的教授们组成的团队，通过蛋白纯化和控制环境的行为学实验研究发现，迁徙鸟类的隐花色素4a蛋白比非迁徙鸟类的隐花色素4a蛋白的磁场敏感性更强，揭示了由该蛋白介导的磁感应机理。相关研究成果于2021 年6月23日以封面文章的形式发表于《自然》杂志。

候鸟视网膜上的感光细胞中存在一种对蓝光非常敏感的蛋白——隐花色素4a蛋白，它被认为是很多候鸟感知磁场的关键物质。隐花色素4a蛋白由527个氨基酸组成，其中的4个色氨酸组成的电子传递链发挥着关键作用。当光线照射到候鸟眼睛时，与隐花色素4a蛋白紧密结合的一个FAD分子吸收蓝光能量，进入激发态，促使FAD 从所处环境中获得一个氢离子变成FADH，产生一个空的电子轨道。此时，电子传递开启，FADH^-会从4个色氨酸组成的电子传递链中夺取一个电子来填充空出的轨道，最终形成FADH和一个失去电子的色氨酸。

到这里仍然处于生物化学领域，接下来最玄妙的部分涉及量子力学。

在量子力学中，电子是一种不可分割的基本粒子，具有自旋的内在性质，自旋的指向可以通过操作来改变。当几个粒子彼此相互作用后，各个粒子所拥有的特性则可视作一个整体，即使将这些粒子分开，它们也可以无视距离相互感应，这一现象被称作“量子纠缠”。

得到电子的FADH与失去电子的色氨酸变成了两个自由基，曾经在一起的电子依旧保持量子纠缠，原先自旋时处于单态的电子对转变成三重态，自旋单态和三重态之间微妙的平衡性对地球磁场的强度和角度非常敏感。电子的自旋会产生磁矩，当与磁场作用的时候，自旋不同的电子就会和磁场呈现出相同和相反的排列，导致两个电子的能态出现轻微的差异。

鸟类转动头部的时候，与地球磁场的相对角度会发生变化，从而影响它们眼睛中处于量子纠缠中的许多对电子的自旋状态。如果处于单态，生化反应回到起点，FADH变回FAD，色氨酸收回电子，对应的感光细胞显示为正常亮度。如果处于三重态，FADH不变回FAD，色氨酸仍然处于自由基状态，二者保持纠缠态，对应的感光细胞显示为高亮。那么鸟类转动头部的时候，相当于对周边的地球磁场进行扫描，它们所“看到”的景象会随之改变，不同的方向对应的“光亮强度”差别很大，因而能够准确进行辨别，最终找到迁徙的方向。

在我国科学家看来，磁感应和生物导航原理的阐明，可能引发物理学新模型的提出和生物学新机理的发现，甚至将推动新一代的仿生导航仪和定位仪以及生物磁控技术的全面发展。

(取材于赵天昊、韩扬眉的相关文章)

一项常见的体育运动——跑步

材料一：

跑步锻炼注意事项

①跑步时，要掌握好自身所能承受的运动强度，才有可能达到良好的锻炼效果，如增强人体新陈代谢、改善心肺功能等。要根据自身作息选择合适时段：晨跑建议在天亮后进行，跑前15分钟，需适当补充糖分；夜跑需留足洗漱、休息时间，避免因神经太兴奋而影响睡眠质量。特别值得注意的是，跑前要做好热身运动，跑后要完成拉伸动作。同时，防寒和防暑也是跑步过程中要注意的。

②另外，还需要及时了解跑步时和跑步后身体的“反馈”，比如是感到轻松舒畅还是心悸头晕，也可以借助运动手环等设备来获取身体的“反馈”数据。

材料二：

跑步锻炼的误区及建议

材料三：

跑步知识问答

问题一：什么叫“下蹲式起跑”？

答案：这是一种常见的竞赛起跑姿势。起跑前先蹲下来，两脚一前一后，后脚用力蹬地，听到发令枪声后猛地起跑，肌肉会产生一股强大的爆发力，让起跑速度更快。

问题二：比赛时为什么要穿“钉鞋”？

答案：钉鞋是指鞋底上带尖铁钉子的鞋，常用于比赛。在塑胶跑道上穿钉鞋跑步时，钉子会扎进塑胶跑道，抬腿迈步时，钉子又能很容易地拔出来，这样不易打滑。同时，蹬地时产生的反作用力又可以蓄积更大的力量，有助于提速。

（以上材料改编自《科学24小时》《十万个为什么》）