海洋污染

    ①海洋污染通常是指人类活动改变了海洋原来的状态，使海洋生态系统遭到破坏。

    ②辽阔的海洋拥有巨量的海水，所以，尽管从远古到近代接纳了从陆地流入难以计数的各种物质，海洋却并没有发生重大变化。然而近几十年来，随着工业的发展，人类向海洋排放的有害物质越来越多。据报道，现在每年向海洋倾倒约600－1000万吨石油，1万吨汞，25万吨铜，390万吨锌，30万吨铅和100万吨有机氯农药。以致海洋局部环境急剧恶化，甚至发生了严重的海洋污染灾害。

    ③海洋污染的现状是：污染源多，污染范围广、程度严重。海洋污染主要包括石油污染、赤潮、毒物污染、塑料垃圾和核污染。目前海洋污染较严重的，就海域来看，有波罗的海、地中海、东京湾、美国纽约湾、墨西哥湾等；就国家来说，有日本、美国和西欧诸国。我国的渤海、黄海和南海的污染状况也相当严重，虽然汞、铜、铅的浓度大体尚在标准允许范围之内，但已有局部地区超过了规定标准。其中最严重的是渤海，有的鱼群死亡，渔场外迁；有的滩涂养殖场荒废；一些珍贵的海生资源正在丧失。

    ④海洋污染是怎样破坏海水环境的呢？海洋污染造成的海水浑浊严重影响海洋植物的光合作用，从而影响水体的生产力，进而危害鱼类；重金属和有毒有机化合物等，在海域中积累并通过海洋生物的富集作用，对以此为食的其他动物乃至人类造成毒害；石油污染在海洋表面形成广大的油膜，阻止空气中的氧气向海水中溶解，而且石油分解时还会消耗水中的溶解氧，造成海水缺氧，危害海洋生物；有机物污染会使海水富营养化，使海藻异常繁殖，赤潮泛滥，破坏生态平衡。

    ⑤现在，海洋污染已经引起国际社会越来越多的重视。

    地球的表面就是宇宙汪洋之滨。我们现有的知识大部分是从地球上获得的。近来，我们已经开始向大海涉足，当然，海水才刚刚没及我们的脚趾，充其量也只不过溅湿我们的踝节。海水是迷人的，大海在向我们召唤。本能告诉我们，我们是在这个大海里诞生的。我们还乡心切。虽然我们的夙望可能会冒犯“天神”，但是我相信我们并不是在做无谓的空想。

因为宇宙辽阔无垠，所以那些我们所熟悉的适用于地球的量度单位——米、英里等等已经没有意义。我们用光速来量度距离。一束光每秒钟传播18.6万英里，约30万公里，也就是7倍于地球的周长。一束光从太阳传播到地球用8分钟的时间，因此我们可以说，太阳离我们8光分。一束光在一年之内约穿过10万亿公里（相当于6万亿英里）的空间，这个长度单位——光在一年里所通过的距离——称为1光年。光年不是度量时间的单位，而是度量距离的极大单位。

    地球是宇宙中的一个地方，但决不是唯一的地方，也不是一个典型的地方。任何行星、恒星或星系都不可能是典型的，因为宇宙中的大部分是空的。唯一典型的地方在广袤、寒冷的宇宙真空之中，在星际空间永恒的黑夜里。那是一个奇特而荒芜的地方。相比之下，行星、恒星和星系就显得特别稀罕而珍贵。假如我们被随意搁置在宇宙之中，我们附着或旁落在一个行星上的机会只有10³³分之一（10³³ ， 在1之后接33个0）。在日常生活当中，这样的机会是“令人羡慕的”。可见天体是多么宝贵。

当我在比格尔号皇家军舰上充当自然学者的时候，我曾深深地被栖息在南美洲的生物分布的一些事实以及该洲现存生物和古生物在地质上的关系的一些事实所打动。本书以后几章将要叙述这些事实。归国以后，在1837年我就想到，如果耐心地搜集和思索可能与这个问题有任何关联的各种事实，也许能够对于这个问题得到一些了解。经过了五年的工作之后，我曾专心思索这个问题，并且写出若干简短笔记。1844年，我把这些简短笔记扩大为结论的纲要，这些结论我当时认为是正确的。从那时候起直到现在，我曾不间断地专心于同一事物的研究。我希望读者能够原谅我讲这些私事 ， 我之所以说明这些事情，是为了要表明我并没有轻率地下结论。

材料一：

随着全球人口的不断增长和科学技术的飞速发展，人类在创造文明的同时也缔造了一个深受人类影响的全球生态系统。长期以来对生物资源及土地的过度利用，导致了动植物栖息地丧失、环境污染等一系列问题的出现，生态环境及生物系统遭受了严重破坏。据专家估计，由于人类活动和气候变化，地球上的生物种类目前正在以相当于正常水平1000倍的速度消失，全球已有约3.4万种植物和5200多种动物濒临灭绝，物种分布发生了大范围的变化，这些形成了全球性的生物多样性危机。

    生物多样性危机是多种因素综合作用的结果，城市化是其中重要的因素之一。城市化是伴随工业化和现代化必然出现，反过来又推进工业化和现代化的一个历史过程；城市化水平是现代文明的重要指标。但无序蔓延的城市开发使野生动植物的栖息地日益萎缩，一部分动植物不得不和人类共同生活在城市之中。

    城市中约60—70%的地表被道路、人工建筑、停车场等硬化，水不容易渗入，植物的种子难以生根。全球很多城市的人口密度已达每平方千米数万人，密集的人流对诸多生物而言是潜在的危险；除此之外，还有大量的汽车、摩托车等在飞驰。高楼大厦林立，热量不断聚集，城市中心的温度有时甚至高出周边10℃之多，这种热岛效应对生物的生存也是一大干扰因素。

    生物多样性为人类发展带来了巨大财富，目前它却面临着来自城市化等方面的威胁。城市化对生物多样性的影响成为生态学研究者关注的焦点问题。

（取材于干靓等的相关文章）

材料二：

    近年来生物学家发现，城市中部分野生物种对相比地球漫长历史还十分年轻的人工环境有着不可思议的适应力。

    科学家正努力揭示各物种在城市中的进化情况。“坦白说，部分物种对这种极端约束适应能力之强着实令人惊叹。”法国蒙彼利埃大学功能生态学与进化生态学研究中心主任皮埃尔-奥利维耶·切普图评论道。“这其中不仅存在微观进化，我认为在某些情况下还有宏观进化。”荷兰国家生物多样性中心进化论研究员曼诺·希尔图森说，“我们在城市观察到的进化，其速度接近理论上的最大值，这让我们感到不可思议。”

    联合国预计21世纪城市化进程将步入快车道：2030年，全球城市面积将达140万平方千米；到2050年，城市居民将新增25亿。城市作为人类文明的产物，最早出现于5000年前的美索不达米亚平原。如今，城市化将成为地球生物最重大的进化动力之一。

    的确，城市中生物进化的各类实证开始涌现，水泥路旁、大楼脚下、阳台边缘、地铁站楼梯等，无处不在。繁衍在城市地铁通道的地下家蚊不再冬垫，相较于鸟类的血液，它们现在明显偏好哺乳动物；它们与其他蚊子种群之间，已经产生了明显的生殖隔离。除了野生物种和家养物种，有的地方如今又出现了新型城市物种，这使人们重新审视城市生态环境与生物多样性问题。科学家将城市与遭受高度集约化农业严重破坏的乡村环境进行对比后，发现城市中的物种往往比乡村更多。相较于乡村，城市为物种提供了多样化的生境。动植物可以依附于各种各样的角落、边沿、墙缝，生活在荒地、墓地和潮湿的水沟里，或者栖居于精心维护、富有情调的花园中。它们可以全年获取水资源及食物，而在野外，水资源和食物的获得具有季节性。热岛效应也成为城市生境的一大优势，城市冬季不再严寒。

    在密集型农业时代，城市将成为全新的生态系统，有利于保护生物多样性，并且这一潜能还将不断得到激发。

（取材于吴苏妹编译的相关文章）

材料三：

    研究发现，每个物种每一次成功适应城市生活的同时，会有多个物种在当地消失；而一个物种若过于迅速地适应了城市生活，也意味着有众多个体要做出牺牲。城市化引发的生物快速进化往往要付出代价。

    多伦多、波士顿等城市里的白车轴草，为提高抗寒性而舍弃了释放氰化物的能力。释放氰化物可抵御来自食草动物的威胁，但抗寒性会降低。而在市中心，城市高温使得积雪极易消融，没有了积雪的覆盖，植物就难以抵御夜间冰冻。一项新的研究表明，包括徒步旅行在内的人类活动，正在促使世界各地的哺乳动物在夜间变得更加活跃，呈现出夜行性增强的趋势。夜行性增强会带来一系列的负面影响，包括习性的改变、繁殖能力的降低等。关于纽约市各公园白足鼠的研究发现，相比乡村白足鼠，城市白足鼠体内涉及脂肪酸消化的基因出现过度表达。此种进化选择极有可能与在城市中能够轻易吃到人类丢弃的油纸、吃剩的比萨饼和芝士汉堡有关。自1940年以来，意大利城市地区家蝠的颅骨体积在不断增大，这或许是受路灯影响。路灯会吸引并聚集大量的大型昆虫，随着世代更替，咬合力强的蝙蝠越发具有优势。

    城市中的生物进化与生物多样性密切相关，生物进化是一个难以操控、可预见性低的课题。加拿大多伦多大学助理教授马克·约翰逊强调说：“我们观察到，一些物种在全世界大部分城市中都呈现出趋同进化。在部分城市，物种未能顺利适应，个中缘由目前还不得而知。”

（取材于赵熙熙等的相关文章）

材料一：

随着人类活动的扩大和环境污染的加剧，保持生物多样性已经成为全人类不容忽视的问题。为了保持和延续生物的多样性，世界许多国家已经开始采取有效措施。在我国，有着自己的植物诺亚方舟——中国西南野生生物种质资源库；在英国，有一个名叫千年种子库的保护中心，珍藏了来自各大洲的众多稀有物种；在挪威，有一个目前最安全的种子基因库——“斯瓦尔巴全球种子库”，其基因储备是全球粮食安全的最后一道防线，为确保生物多样性提供了无限可能。

抢救和保存农作物的遗传资源，如种子，可以维护农作物的多样性。现在世界各国高度重视，大多有了自己农作物的基因库。有的种子基因库搞得非常好，但有的还不能确保粮食种子的安全。特别是遭遇大的天灾人祸，如地震或战争时，当地的基因库就可能被毁于一旦。

所以，为了做到永久安全地保护全世界农作物的多样性，就需在地球上最安全的地方备份人类所有的优良农作物种子，以防万一。即使当地种子库被毁了，也可再用这些异地储藏的种子重新启动当地的农业生产。“斯瓦尔巴全球种子库”，是确保全球粮食安全的最后一道防线，被称为“末日种子库”。

（摘编自徐峰《种子基因：延续生命的诺亚方舟》）

材料二：

为了保护野生植物资源，科学家想出了建造植物“诺亚方舟”的方法，将野生植物的种子提前保存起来，以备不时之需。现在，很多国家都在努力建设自己的种子库。而坐落于云南昆明的中国西南野生生物种质资源库，是我国重大科学工程、亚洲最大的野生生物种质资源库。

种质资源是指有活力、有生命力、可以传递给后代的遗传资源，如植物的种子。种子大约出现在3.6亿年前，是陆地植物在与环境相互适应的过程中不断演化出的高度复杂而精妙的结构，包含植物的全部遗传信息。通常，成熟的种子会在适宜的条件下开始萌发。但有时，种子也会因进入休眠状态而无法萌发。造成种子休眠的原因大致分为两种：一种是种子自身的原因，如胚还需要继续发育或被种皮密封而未能获得足够的水分和空气；另一种则是外部原因，种子已充分成熟，只因环境不具备萌发所必须的条件而被迫处于暂时停顿状态。这两种因素既可以单独作用，也可以复合作用，使种子进入不同深浅程度的休眠状态。种子的休眠特性是一种植物特有的生存策略，可以让植物更好地适应环境，在最适宜的条件下萌发生长。正是因为这一特性，才使建立种子库、通过保存种子来保护植物多样性的方案成为可能。

为了保证种子能长久保存，首先要尽量采集成熟度较好且饱满度较高的健康种子。种子采集通常从容易采集的区域入手，逐渐延伸到更偏远的地区。种子被采集回来后，还要对其“验明正身”，核查种子与标本、数据表、DNA材料、照片等是否一一匹配，并初查种子的质量状况。其次，要创造适宜的条件将种子保存起来，尽可能使它们“延年益寿”，以便日后需要的时候再次利用。对于大多数种子而言，高温高湿环境会加速其萌发过程，促进种子的呼吸作用，加速物质代谢，也会导致出现霉变等问题。相比之下，种子更喜欢干燥低温的贮藏环境。大量实践数据表明，在一定的范围内，种子的含水量每降低1%或储藏温度每降低5℃，种子的储藏寿命可延长一倍。实际操作中，种子会被放置在空气相对湿度为15%的干燥间进行脱水，这样做是为了让种子的含水量下降到安全范围之内。如果种子的含水量超过安全范围，过多的水分就可能成了种子的“心腹之患”，在低温下形成大冰晶，破坏细胞膜结构，导致种子失去活性。

保存种子最重要的意义，是为了将来有一天能够重新使用，也就是把“沉睡”的种子“唤醒”，使原本处于休眠期的种子正常萌发。为此，要周期性地给种子做萌发实验。一般情况下，在种子送入冷库一周后，就可进行初次萌发实验，萌发率在75%以上即视为合格。接下来，每隔5～10年，就要从冷库中取出一部分种子进行萌发实验，监测种子的活力情况。

理论上，对于冷库中处于休眠状态的种子，只要打破休眠条件，就能刺激种子萌发。但实际上，经过干燥、低温保存后的种子，也可能会出现一些特别的反应。比如一种叫白楸的植物，它的种子冷藏后便不能萌发。遇到这种情况，研究人员会先利用能将活细胞代谢产物染色的化学试剂进行染色实验，判断种子是否还具有活力。染色结果显示，白楸种子并没有失活。切片观察后发现，原来白楸种子的含油量特别高。冷藏之后，种子细胞内的油脂发生凝固，而在进行萌发实验的25℃的条件下，凝固的油脂没有熔化。当把环境温度升高至45℃时，种子细胞内的油脂仍处于凝固状态。随着温度的继续升高，种子才逐渐萌发。简单地说，这类种子被冻僵了，需要给它“泡热水澡”，才能够苏醒过来。

另外，还要充分考虑植物原始的生长环境。比如，青藏高原的昼夜温差大，所以要把来自这一地区的种子放在培养箱里面，模拟白天温度高、晚上温度低的环境，通过变换温度，让它们能够萌发。

总之，我们希望种子能在种子库中一直“沉睡”，又希望它们在需要的时候能被轻松“唤醒”。这一点无论对种子还是对现有的保存技术而言，都充满挑战。直到现在，种子库中还有某些种子处于“一睡不醒”的状态，试过多种办法仍不能使其萌发。但这也正是物种保护工作的乐趣之一——通过工作中观察到的各种现象，进一步了解自己要保护的对象，窥探大自然的秘密。

（摘编自谭治刚蔡杰《种子库：植物的“诺亚方舟”》）

材料一：

墨家学派在春秋战国时期影响很大。《韩非子·显学》云：“世之显学，儒墨也。”《孟子·滕 文公》亦说：“天下之言，不归杨，则归墨。”二者都高度评价了墨学的显赫地位。

先秦诸子中，各家学派对于科学技术多持排斥的态度，而墨家则不然，墨家学派重视对自 然科学的研究和对应用技术的探讨，形成了丰富的科技思想。墨家科技思想是时代的产物，社会 生产实践为墨家科技思想的沉淀提供了丰富的科学材料和直接的思想刺激。同时，墨家的科技思 想，与墨子及其弟子丰富的科学实践活动分不开，体现了科学理论与科学实践的有机结合。墨家 学派的创始人墨翟一身兼具经验家、技术家、工匠和科学理论家的素质和品格。他在力学、光学、数学、逻辑学等方面都进行过一定的研究，已经有意识地开展了一些科学观察和实验活动。墨子 是手工机械制造的能手，会造车，善造守城器械，熟悉生产技术工艺，有率富的科学技术知识。

墨家的科技思想主要体现在《墨经》中。《墨经》由《墨子》一书中的《经上》、《经下》、《经说上》、《经说下》四篇组成，保存了墨家学派对自然科学和应用技术的许多研究成果，反映 了墨家的科技活动和实践，是研究墨家科技思想的重要依据。墨家的科技思想，以生产实践为基 础，以概念和理论分析为手段，既有浓厚的实践性、实用性，又有一定的抽象性和理论性。墨家 科技思想的核心是“为天下兴利除害”，主张从有利于人民生产、生活的功利主义价值观出发，研究利用自然法则。《墨经》总结了辘转、滑车、车梯等器械的工作原理，提出利用杠杆、斜面 移动重物，提高生产效率，减轻体力劳动负担。墨子说：“故所为功，利于人谓之巧，不利于人 谓之拙。”墨家认为衡量手工技艺、发明创造的价值，是看其是否有利于人民的生产和生活，即 所谓“功，利民也”(《经上》35条)。这突出地表现了墨家功利主义科学价值观。

墨家的科学思想是建立在实验科学和科技实践的基础之上的。中国古代科技发展中，不乏 重大的科技发明，但是却缺少在科学实验的基础上进行理论探索和归纳的思维。墨家既能从实践 中获得丰富的科学技术资料，又能对科学技术资料进行系统理论研究，并在科学研究活动中引入实验的环节，如光学投影和成像实验、小孔成像实验，虽然比较粗糙，但它们表明墨家已建立了初具结构的科学活动过程。胡适在《中国哲学史大纲》中就曾说：“墨家论知识，注重经验，注 重推论。看《墨辩》中论光学和力学的诸条，可见墨家学者真能做许多实地实验。这是真正的科学精神，是墨学的贡献。”

墨家的科技思想与其“巧传则求其故”的命题联系在一起，对科技知识采取一种与近代以来西方科学相似的态度。《经上》第96条说：“巧传则求其故。”巧传是世代相传的手工业 技巧，求即求取，探究。求其故，是对世代相传的手工业技巧，询问为什么，揭示原因、 本质和规律，从而将手工业技术上升到科学理论。这句话道出了墨家建构科学、形成理论 的过程、方法和机制，说明墨家具有高度自觉的科技理论意识和科技思想。

面对变化的自然界和各种生产实践中的科学问题，墨子认为正确地描述其然，摹略万 物之然和探究其所以然是科学活动的基本目的、指向。墨家对自然现象的描述是基于对自  然现象的反复观察而作出的客观记录。《墨经》中的每一条科学知识都有其立论依据，都用 “说在……”的形式，阐明其所以然。这种对事物所以然的追索，必然能够促进研究的深 入和科学的进步。墨家认为，人之所以能知，在于人具有认识能力，发挥这种能力，才能  获知；强调只有感官与事物接触，再加上心的活动，对事物进行分析、比较，才能得到明确而深刻的认识。

(取材于陶贤都《先秦墨家科技思想论析》)

材料二：

墨子以桔槔机起重的力学原理，揭示了“举之则轻，废之则重”的力学规律性。

《墨子· 经下》说：“举之则轻，废(放)之则重，若石、羽，非有力也。”

当用桔槔机举起重物时，重物似乎显得很轻，犹如举起一根羽毛似的，毫不费力，而 当把重物放下时，反而显得很沉重，就像放下一块大石头一样。这并不是由于驾驭桔槔机的人的力量大，而是因为机械的作用与力学的功能。桔槔机的构造原理，是用一横杆AB系 于一立柱上端(支点为0)。墨子通过反复实验，知道以桔槔机起重之所以能省力，是因为负重(P)的 A0端(本)比作用力(F)的 B0端(标)为短。如下图所示。

《墨子· 经下》总结说：“贞(负)而不挠，说在胜。”物体负重能够不倾斜，是因 为可以胜任重量。

《墨子· 经说下》说：“衡木如(加)重焉而不挠，极胜重也。右校交绳，无加焉而 挠，极不胜重也。衡，加重于其一旁，必捶，权重相若也。相衡则本短标长，两加焉重相 若，则标必下，标得权也。”

横木增加重量能够不倾斜，是因为可以胜任重量。在横木上左右移动支点，没有加重却倾斜了，那是因为失去了重心不能胜任重量了。在横木的一边加上重量，这一边必定下垂，因 为权和称物的重量是成正比的。横木平衡，那么本方 (A0)短而标方 (BO)  长，即动力臂大于阻力臂，这时如在两边同时加上相等的重量，则标方必定下垂，因为标方得到了秤锤加重的力。

墨子关于秤杆平衡原理的认识，与阿基米德所阐述的杠杆原理可以说是异曲同工。

(取材于杨武金《墨子的科学思想及其当代价值》，有删节)