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李武军(重庆市垫江中学校 重庆 408300)
摘要:生物入侵是人类全球化进程的负效应之一,并且对入侵地的生物多样性,生态系统功能和经济发展都造成了巨大的危害。生物入侵已经引起了生态学家们高度关注,生物入侵的机制是其中重要的科学问题,对于预防外来生物入侵和恢复已经被入侵的生态系统的稳定性都具有重要的意义。本文主要介绍了目前占主导地位的几种生物入侵机制。
关键词:生物入侵 入侵机制 生态位
生物入侵是指物种由自然分布区扩展到一个新地区,在新区域中,该物种可维持自身种群的稳定性,并对入侵地造成生态灾难的过程[1][2][3]。据统计分析,生物入侵已成为造成生物多样性丧失的三大主因之一[4],其对生态系统中所有物种赖以生存的自然平衡造成了长期威胁[3],我国几种主要入侵物种所造成的经济损失就高达574亿元[5],另外,生物入侵还会造成全球动植物区系的均匀化趋势[6]。生物入侵的“十数定律”表明,在众多的外来种中只有极少数会成为入侵种,究竟为什么会造成这种现象呢?这引起了生态学家的注意。围绕这个问题研究人员针对不同种进行了大量的研究,提出了外来物种成功入侵的若干机制。目前,对外来入侵植物的研究大致可分三类:外来种本身生物学特性、被入侵生境的敏感性与二者的相互作用。现分别从这三个方面对外来种入侵机制研究加以概述。
1. 入侵植物本身生物学特性
外来植物入侵能力与其自身性状之间的关系是入侵生态学的基本问题之一。研究表明入侵植物一般都具有较高的光合利用效率、水分及养分利用效率和对环境胁迫的忍耐能力,且r-策略种群往往具有更高的入侵扩散能力。在对入侵和本地悬钩子属(Rubus Linn.)植物光合特性的比较中发现,入侵种具有较高的光合能力和较低的比叶面积,这就保证了其较高的光合利用效率和较低的构建成本[7]。对南美蟛蜞菊(Wedelia trilobata)、互花米草(Spartina alternifora)等植物的研究也得出了相似的结论[8][9]。通过对鸭跖草科入侵植物 Tradescantia fluminensis 和 Commelina benghalensis 与本土植物 T. Blossfeldiana 和 C. pacteosa 在不同水分和营养梯度下特性的比较表明入侵植物具有较高的水分营养利用效率[10]。入侵植物还具有较强的适应可塑性和抗逆性,王俊峰等比较了光强对入侵植物和本土植物生物量分配、叶片形态和相对生长速率的影响,结果表明不同的光强下入侵植物的适应可塑性很大
[11]。对恶性入侵杂草空心莲子草(Altemantheraera philoxeroides)的研究发现在不同程度的水分胁迫下,该植物均能靠POD活性来消除过氧化物的危害[12]。很多入侵植物都可进行无性繁殖,即其营养体的一个片断就可成长为一个新个体,这对入侵初期入侵种的建群起到了至关重要的作用;在有性繁殖方面入侵种具有花期长,种子多和幼苗生长强壮等特点[13]。
植物入侵成功除了具有一些基本的生物学特性以外,有的外来种还具有一些特有的入侵机制。如李绍文等发现三芒草可产生他感物质抑制土壤中的固氮细菌,从而改变土壤氮资源,影响其他植物的生长[14]。对朱砂根、矢车菊等植物的研究还发现其自身的细菌和菌根真菌对成功入侵有极大的贡献[15][16]。
2. 被入侵生境的敏感性
生物入侵的成功不仅与物种本身生物学特性密切相关,也与被入侵生境的特性和群落对入侵物种的敏感性有关[3]。一般来说,任何群落都有被入侵的可能性,但不同群落物种组成、功能群、营养结构、不同营养级之间相互作用的强度等,都会影响群落的入侵抗性[17][18]。通过对被入侵生境特性的研究,研究者们提出了一系列假说。
2.1 多样性阻抗假说 1958年Elton在其经典著作“The Ecology of Invasion by Animals
and Plants”中提出物种多样性低的群落比多样性高的群落更容易被外来植物入侵,此即经典的多样性阻抗假说[1]。该假说的理论依据是多样性低的群落资源利用效率比较低,这也就为外来种的侵入提供了生存空间,所以这样的群落敏感性也就更高,更容易被入侵[19]。有关该假说的研究出现了许多有争议性的结论。对加州一年生草地的调查研究发现,物种丰富的地区更容易被外来生物入侵[20]。Levine等在综述之前的研究工作时也发现在空间图式和加入入侵者的试验中,多样性高的群落更容易被入侵[21],这些观点与Elton的观点恰恰相反。Naeem等认为以观察为基础的研究存在一个很大的缺陷,即对与生物入侵和物种多样性同时发生作用的外部因子(如干扰、气候、土壤肥力、光照等)缺乏控制,所以他们的研究结论不能够真正反驳Elton的观点。他在对外来植物屋根草(Crepis tectorum)入侵性与物种多样性之间关系的控制试验中发现物种多样性与入侵性呈显著负相关,这与Elton的观点是一致的[22]。Hooper等对Elton的假说做出了一些修正,他认为群落物种功能群多样性越高,外来物种入侵成功的机率也就越小。这是因为功能群多样性丰富的群落对有限资源利用的就越彻底,留给潜在的入侵种获得资源的机会也就相对越少[23]。通过对恶性杂草空心莲子草入侵性的控制试验发现,物种功能群多样性与该植物入侵性具有显著负相关,且独立于功能群之外的物种多样性与空心莲子草的入侵性没有明显相关性[18]。
2.2 干扰假说 干扰可能会促进生物入侵[24][25]。这里的干扰包括人为干扰和自然干扰,干扰会打乱物种间的相互作用,形成新的空缺生态位,从而降低本地群落对入侵的抗性[26]。Smith等对一个以C4植物为主的草原进行了15年的试验,发现火烧和放牧都会对本土植物和外来植物的丰富度产生影响,火烧促进了外来植物的入侵,放牧却减少了入侵[27]。另外,全球变化也会引起气候带的重新配置,这必然会引起物种和群落分布区域的进一步改变,这也会增加入侵机率[28]。该假说一直以来受到公认,但是缺乏试验验证。
2.3 生态位机遇假说 Shea等提出资源、天敌和物理环境3个因素共同决定了物种的入侵性。一个物种对这些因素的时空变化的反应如何,也就决定了它的入侵能力[29]。这里生态位机遇可以定义为某一特定群落提供给一个外来种在低密度下获得正增长率的潜力。它可以是由资源、天敌和物理环境及时空变化的任意组合。生态位机遇越低,群落对入侵的敏感性也就越弱。同样,该假说目前也很缺乏试验验证。
3. 入侵植物与入侵生境的互作关系
入侵植物与入侵地生境的互作关系是入侵生态学机制研究的一个重要方面,对入侵植物成功入侵具决定性作用。
3.1 天敌逃逸假说 该假说认为,外来植物进入一个新的分布区后,由于缺乏专食性天敌(包括植食性动物、有害细菌、真菌等),从而导致该物种在数量和空间分布上的扩张[1],天敌逃逸假说一直以来是生物防治的理论基础。该假说的成立必须基于以下论点:在原产地该植物具有专食性天敌,而入侵地则没有;入侵地广食性天敌更喜食本土植物;外来植物可利用天敌的作用来调节自身种群的生长[3]。针对该假说,研究者们进行了一系列野外观察的或者受控的试验验证。Wolfe等对多年生植物白玉草(Silene latifolia )在欧洲(本土区)和北美(入侵地)的四种广食性天敌和两种专食性天敌的控制作用做出比较。结果表明,在入侵地,各类天敌的作用均远远小于本土区[30]。原产地土壤病原菌也是植物的重要天敌之一,对入侵植物矢车菊(Centaurea maculosa)原产地土壤微生物和入侵地土壤微生物的比较研究表明,在个体水平上,原产地的土壤微生物灭菌培养的矢车菊生物量增加了166%,而灭菌的入侵地土壤培养的矢车菊生物量则下降了24%;在种群水平上,灭菌的原产地土壤培养的矢车菊生物量增加了31%-900%,而灭菌的入侵地土壤培养的矢车菊生物量则只增加了-24%-148%(生物量增加出现负值说明土壤微生物与植物具协同作用);这说明原产地土壤微生物对植物的控制比入侵地要明显强[31]。
3.2 入侵进化假说 基于天敌逃逸假说的基础,入侵进化假说认为,外来生物进入新生
境后,其种群由于逃逸了原产地天敌的控制,从而失去了对天敌的抗性,这样外来生物就可以在缺乏天敌抗性的状态下重新配置资源,从而在表型甚至是遗传上出现有利于种群扩张的快速变化[32][33][34]。目前,已有很多研究者对该假说进行了验证。
Siemann等对美国东南部的入侵植物中国乌桕(Sapium sebiferum )的研究发现,在入侵地该植物种群要比原产地种群个体更大而且繁殖力更强,但抗病性能较差[35]。Jakobs等调查了入侵植物加拿大一枝黄花(Solidago gigantean)46个欧洲种群和45个北美种群(两地带在气候和纬度上无明显差异)发现入侵种群的平均种群大小、密度和总生物量比原产地高[36]。但是,Bossdorf 等对葱芥(Alliaria petiolata )的研究结果却不支持该假说,他们认为入侵生境中物种间竞争较少时,自然选择将倾向于选择竞争力较弱的基因型,另外在长期的进化过程中,入侵种还可能通过拒食、延迟发育和毒性来减少天敌的伤害,从而实现成功入侵[37],该理论被称为“新防卫假说”。
3.3 种间竞争和他感作用假说 研究证明,成功的入侵种在新栖息地环境条件下的竞争能力经常高于处于相似生态位的本土种,这种情况下可以通过排挤本地种获得入侵的成功,在植物竞争中,他感作用具有重要的地位。Callaway等的研究发现入侵北美的杂草 Centaurea diffusa 的生长和养分吸收能力在其原发地受与其共存的物种的分泌物质所抑制;而在新栖息地,Centaurea diffusa 的分泌物质却抑制了类似植物的生长[38]。黄红娟对入侵中国的恶性杂草薇甘菊( Mikania micrantha )的他感作用研究也表明,四种不同生境的外来植物提取液均会对本土种产生较大抑制作用,但是四种生境中薇甘菊的他感作用会有差别
[39]。目前,关于外来植物他感作用的生态学过程了解的还比较少。
总而言之,外来种的入侵机制是一个十分复杂的问题,每一种理论都具有应用的局限性,往往在解释某种生物的入侵时,需要对几个理论进行合理的糅合。
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【论文摘要】:外来植物入侵是非土著植物通过各种方式进入并定居在一个新的生态系统,一般具有比土著植物更强的生活能力,从而对土著植物的多样性构成威胁。文章综述了外来入侵植物的基本生理生态特征和其入侵的一般特征,并分析了目前我国植物入侵的现状,最后提出了防制植物入侵的一般方法。
引言
植物入侵(Plants Invasion)是指一种植物在各种活动的影响下,从原产地进入到一个新的栖息地,并通过定居(colonizing)、建群(establishing)和扩散(diffusing)而逐渐占领该栖息地,从而对当地土著种群和生态系统造成负面影响的一种生态现象。外来植物入侵的原因很多,如动物活动,占领空的生态位等。外来植物入侵现象在当今社会十分普遍, 引发了一系列的生态和经济问题,打破了入侵区的生态系统,影响生态系统的承载力,危害人类社会经济结构以及人类健康,造成了无法估量的损失,特别对农田、草坪、果园等人工栽培的经济生态系统造成了极大破坏。植物入侵造成了全球植物生态系统多样性丧失和危害人类社会经济已经成了无可争议的事实,研究入侵植物的生态和生理特征,准确预测植物入侵性,有效防止有害植物的入侵成了植物学家和生态学家研究工作的焦点。
1.植物入侵概念和入侵植物的特征
1.1外来入侵植物及植物入侵的概念
外来入侵植物是指在非原生态系统进化出来的植物,由于自然或人为的因素被引入新生态环境并对新生态环境或其中的物种构成一定威胁的植物。植物入侵是指一种植物在各种活动的影响下,从原产地进入到一个新的栖息地,并通过定居,建群和扩散而逐渐占领该栖息地,从而对当地土著种群和生态系统造成负面影响的一种生态现象。
1.2入侵植物的特征
外来入侵植物,特别是那些入侵性较强的外来植物,具有其相应的生理和生态等特征。比如:外来入侵植物一般多为草本植物,多为单年生或二年生,生活周期短,植株较小,种子数量巨大,种子小而轻,繁殖和传播方式多样化,具有灵活适应环境变化等特征。如薇甘菊广叟果千粒重010892 g,具5"脊",先端一圈冠毛;紫茎泽兰种子千粒重0104~01045 g,广叟果顶端有冠毛;飞机草广叟果千粒重仅为0105g,具五纵棱,棱上有短硬毛。这些体积小、重量轻,加之具有翅、柔毛或冠物等附属物,能通过空气、水流、动物或人类等多种途径进行远距离散布。研究表明,单子叶植物比双子叶植物更具入侵性;草本植物比木本植物更具入侵性;单年生、二年生植物比多年生植物更具入侵性。对入侵我国最严重的90种外来植物中草本和木本,单年生和多年生的数目分析比较也证实了这一点。
2.目前我国植物入侵现状
据调查,目前中国共有外来入侵植物188种,其中水生植物18种、陆生植物170种,隶属41科。种数最多的科是菊科(49种)和禾本科(33种),来自美洲的有125种,占入侵植物总种数的66.15%。这188中入侵植物中,最严重的为90种,对这90种外来植物的性状和生活周期型的统计,发现草本与木本的数量比为81/9,单年生、二年生与多年生数量比约为52/38,并且,作为草本的禾本科( Graimineae)和菊科(Compositae)数量居多,分别为11种和22种。统计的结果显示,在这90种外来植物中,草本在数量上占据绝对优势,由于该90种外来植物在我国入侵性评价中处于最严重的地位,故一定程度上说明了草本植物比木本植物更具入侵性;而一、二年生与多年生相比,也占据一定优势。我们抽样对90种外来植物的其中蓖麻等5种植物的形状和入侵强度列出如下:
3.有效防止和防制植物入侵的一般方法
目前对入侵植物主要采取检疫、人工、生物、化学、农业、机械或物理防治,以及将这些方法结合起来的综合治理措施。主要方法简述如下。 转贴于
3.1杂草检疫防治
杂草检疫是防治植物入侵的首要环节,也是杂草防治不可缺少的环。它是依据植物检疫法,对输入或输出的动植物或动植物产品中夹带的有毒、有害杂草的繁殖体进行检疫的防治方法。必须提高检疫员的素质和业务水平,同时加强宣传、呼吁,加强科普教育,使人们有充分认识,从源头杜绝有害外来植物的入侵。
3.2 人工防治
人工防治是最原始、最简便的方法,适于控制刚传入,还没有大面积扩散的入侵物种,能在短时间内将其清除,但对高繁殖力的物种则因费时费工,除草效率低。深圳曾多次进行人工拔除薇甘菊,但因效果差而放弃。人工防治是一种清洁的生态防治方法,但要注意除后残株必须及时妥善处理,否则可能成为新的传播源,客观上加速外来植物的入侵。
3.3 生物防治
生物防治是利用杂草的天敌,如昆虫、病原真菌、细菌、病菌、线虫、食草动物或其他高等植物来控制杂草的发育、生长蔓延和危害的方法。其目的不是根除杂草,而是通过干扰杂草的生长发育、形态建成、繁殖与传播,使其种群数量和分布控制在生态和经济危害水平之下。利用有害植物的天敌进行防治,国内外已取得了不少成果。
3.4 动物治草
以虫治草是利用昆虫能相对专一地食取某类杂草的特性来防治杂草的方法。一般程序为:原产地考察采集天敌-安全性评价-天敌引入与检疫-天敌生物生态学特性研究-天敌的释放与效果评价。从20 世纪中叶至90 年代,以虫治草的研究和实践迅速发展,取得显著成效。如1945 年美国用泽兰实蝇防治紫茎泽兰;1978 年前苏联利用豚草条纹叶虫防治豚草;1987 年中国利用空心莲子草虫(Agasicleshygrophila)防治空心莲子草;利用专食性天敌昆虫Neochetina eichhorniae 和N.bruchi 对水葫芦进行防治等。
目前防止和防制外来植物入侵的方法日益增多,也日益科学化,环保化和有效化,主要体现在生物防制植物入侵的方法上。
结束语
一个外来植物在远离原生境后要迅速占据新的生境,并不断扩展分布范围而成为入侵种,必然有一定的生理和生态学基础对异质生境较强的适应对策、快速的繁殖能力、高效的种子散布方式。这些机制之间相互影响、相互作用,共同促成外来植物的成功入侵。
植物入侵打破了生态系统的稳定,影响生态系统的承载力,危害人类社会经济结构以及人类健康,造成了无法估量的损失,已经引起了世界的高度重视,寻找有效而科学地防止和防制外来植物入侵的措施成了植物入侵研究工作的当务之急。
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一、人机交互与拼音汉字教学
信息技术背景下的拼音汉字教学,有一个很重要的实践基础就是:人机交互。现代社会中,一个人除了人际交往外,还有一个很重要的交往空间,那就是人机交互。除了对自然语言的处理外,还有对计算机语言和网络语言的处理。因此,传统的拼音汉字教学,除了承载原有的任务以外,又承载了另一个重要功能,成为人机交互的接口,并进而成为网上交往的接口。这必然对拼音汉字教学的方式和方法提出新的要求,要求拼音教学和汉字教学进行功能上的扩展。21世纪的小学语文教学,在设计拼音教学时,就很应该加入输入法的相关内容,使学生能够比较熟练地运用拼音输入法打拼音节、熟悉音节,为识字打字做好准备,拓展汉语拼音学习的功能,增强学生学习拼音的兴趣。识字是语文教育永恒的话题,识字教学历来是小学语文教学的重点和难点。大多数小学教材一般采用集中识字与分散识字、字理识字相结合的综合识字法,因为小学语文毕竟不只以识字为目的,还必须要同时培养熏陶学生的多种语文素养。不过,一个明显的问题是,各种识字法都还没有直接解决电脑打字的问题,对接不明显。1994年,国家教委基础教育司重点科研项目“小学语文‘四结合’教学改革试验研究”启动。其目的是以计算机技术为手段,运用先进的教育科学理论,探讨深化基础教育改革的途径,把小学语文教育与计算机教育融为一体,做到“识字教学、阅读理解、作文训练、电脑应用”四者结合。
二、课件与课堂语文教学
拼音汉字教学主要是解决人机交互的接口问题,而要使课堂语文教学丰富多彩起来,就必须借助多媒体技术,制作富有创意的语文教学课件,把单纯的视觉汉字感知变为图像、文字、声音、动画的组合,变单纯的视觉感知为视听结合。利用课件的形象性、直观性和可欣赏性,激发学生的学习兴趣,解决学生的疑难问题,开阔学生的知识视野,开发学生的想象空间。
多媒体技术为人机交互和信息交流提供了全新的手段。利用多媒体技术进行课堂教学、范文教学,延展了文学的情感培养和文学鉴赏功能,通过选文敲开学生的情感互应,引起共鸣;创设情境,培养学生的情商,通过语文活动进行合作式学习,利用各种手段,调动学生全身心地投入学习。
课件内容的丰富性、形式的多样性,很好地打破了时空限制,沟通了课堂内外,使学生在广阔的时空中学语文、用语文。学习四年级下册《桂林山水》等写景游记类文章,学生们在聆听优美朗诵的同时,又可以亲眼目睹桂林水的清、山的奇、峰的险,藉文章而睹山水,因山水而知文趣,激情励志,妙不可言。学习《生物入侵者》八年级下册等科技类、说明性文章,学生们也可以从抽象的感知中解脱出来,亲眼看一看“生物入侵者”的入侵过程,从而系统全面地理解文章的主旨,明了环保的重要。
三、信息处理与语文阅读教学
今天来讨论语文阅读教学,就必须讨论信息处理、讨论信息处理与语文阅读教学的整合,注入信息化的新理念,探索信息技术环境下课内外语文阅读教学的新模式。阅读教学除了原有的情感培养和文学鉴赏功能外,还必须有信息处理的功用。《语文课程标准》)指出:“阅读是搜集信息、认识世界、发展思维、获得审美体验的重要途径。阅读教学是学生、教师、文本之间对话的过程。”
信息社会要求必须具有很强的搜集、处理、利用信息的能力,而这正是被传统语文教学所忽视的重要环节。《语文课程标准》将培养学生的信息素养提上了日程,提出了要引导学生利用阅览室、图书馆、网络等查阅资料,并在“教学设备”中对学校的硬件建设作了具体的要求。
四、虚拟网络空间与作文教学
红树林是热带、亚热带海岸潮间带特有的胎生木本植物群落,素有“海上森林”之称,它倚海而生,随潮涨而隐、潮退而现,是国家级重点保护的珍稀植物。红树林湿地是我国海岸湿地类型之一,主要分布于广西、广东、海南、台湾、福建和浙江南部沿岸。其中广西红树林资源量最丰富,其红树林面积占全国红树林面积的三分之一强。无论是种类和分布范围,在太平洋西岸,广西的红树林都具有代表性。
可是近几年来,红树林生态系统却面临着不合理开发、泥沙沉积和外来物种入侵等三方面的威胁,使红树林面积剧减,环境恶化,红树林湿地资源濒危,急需加强管理和保护。2005年11月13日,《人民日报》在第五版刊载了《红树林遭遇大米草》的文章,文章提到:“水利部门在上世纪80年代引种了大米草用来削浪减波。防护海堤。大米草根系发达,繁殖力强,没过几年,偌大一片滩涂,几乎没有其他生物存在,连野生的小鱼小虾都无法生存,更不用说开展滩涂养殖业。大米草疯长成灾,宝贵的滩涂就这样成了一块死地”!文章并没有指出是哪里的红树林。那么在西太平洋具有代表性的北海红树林情况如何呢?
据悉,广西北海市合浦县1979年在山口镇山角海面和党江镇沙冲船厂海滩引种了14亩大米草。用来固土,围海造田。30年过去了,目前已发展到2500多亩。2006年8月起,《南国早报》、《广西日报》等广西主要报纸都刊登了《大米草“吞食”合浦红树林领地,引国家环保总局重视》、《大米草与红树林争夺生存空间》、《外来物种疯长成灾密集大米草侵入广西山口红树林》、《外来物种大米草争夺广西红树林生存空间》等报道,媒体的报道过去几年了,是否引起了人们的重视?红树林如今的情况如何?大米草是否得到了遏制?我们决定组织策划这次关于北海红树林生态系统遭外来入侵物种大米草破坏的科学实践活动。
二、知识背景
1 红树林生态系统
(1)红树林湿地的植被特征
红树植物(mangrove)是生长在热带亚热带海岸潮间带,受周期性海水浸淹的木本植物。它们是陆地显花植物进入海洋边缘演化而成。在我国,红树林是南方特有的景色。在华南地区的海岸河川出口处的浅滩上或者由海上向沿岸纵目远望,便可以看到或大或小的一片青葱翠绿的稠密的灌木林。涨潮时,它们被海水淹没,或者露出绿色的树冠,仿佛绿色的岛屿,成为壮观的“海上森林”;退潮时,则可见树枝纵横交错,发达的根系盘根错节地生长在滩涂中,形成一片郁郁葱葱的几无插足余地的植物群落。
红树林是最具特色的湿地生态系统,兼具陆地生态和海洋生态特性。红树林湿地的植被特征主要表现在以下三个方面:①主要由红树科的常绿种类组成,其次为马鞭草科、海桑科、爵床科等的种类;②外貌终年常绿,林相整齐,结构简单,多为低矮性群落;③具特殊的胎生现象,具支柱根或呼吸根,以及早生、盐生的形态和生理特点。
(2)红树林湿地在环境保护中的作用
红树林与海草、珊瑚礁是海洋生态系统的重要组成部分,也是滨海湿地的重要类型。红树林湿地是海岸带生态关键区。在防风抗浪、稳定海岸、保护生物多样性、保护鸟类湿地生境、维持近海渔业、净化空气和海水水质、预防赤潮、减轻海洋污染、开展科学研究、生态旅游、公众教育和国际合作等方面均具有独特的作用;在减弱温室效应及吸收某些放射性物质的功能方面,其作用是许多陆地森林无法起到的;红树林捕沙促淤防浪固堤,对于保护港湾通畅及防台抗灾意义重大:红树林作为美丽的海上森林,有特殊的旅游、美学及科研价值;红树植物及其伴生生物的药用功效及在海洋水产养殖中的作用也已日益引起重视。
(3)广西及北海红树林湿地资源基本状况
广西现有100公顷以上的各类湿地总面积70.6万公顷,其中近岸及海岸湿地面积为33.6万公顷。红树林面积8375公顷(其中天然林7592公顷,人工林793公顷),占全国红树林总面积22639公顷的38%。居全国第二位。山口红树林自然保护区已列入国际重点湿地名录,钦州湾湿地、澄碧河水库湿地、山口红树林区湿地、北仑河口湿地列入中国重点湿地名录。目前广西已经建立3个国家级、5个自治区级湿地自然保护区,面积达5.5万公顷,将全区45%的红树林纳入自然保护区的范围,有效保护湿地资源。
北海市有天然红树林面积5万多亩,白骨壤为主要树种,占红树林面积的53.8%。北海红树林主要分布合浦山口、北海大冠沙和廉州湾,其中,位于合浦山口的红树林面积最大,面积80km2,是广西乃至全国大陆海岸发育良好,连片大。结构较典型,保护较完整的红树林区。这里海岸线长达50多公里,是中国重要的保护湿地之一,1990年10月被国务院列入首批国家五个海洋自然保护区之一。1991年5月被国家海洋局和广西壮族自治区人民政府定为“国家级山口红树林生态自然保护区”,新近又加入了联合国教科文组织人与生物圈保护区网络。湾内红树林以红海榄Rhizophora stylosa群落为主,其他红树植物有桐花树Aegiceras corniculatum、白骨壤Avicennia marina、秋茄Kandelia candel和木榄Bruguieragymnorrhiza等11种。另有111种大型底栖动物,104种鸟类和133种昆虫。红树林生态系,是世界上最富多样性、高生产力的海洋生态系之一。枝繁叶茂、盘根错节的红树林,为林内和附近的海洋生物提供了理想的发育、生长、栖息、避敌场所。其大量的凋落物又为海洋生物提供了丰富的食物来源,所以红树林区是候鸟的越冬场和迁徙中转站。更是各种海鸟的觅食栖息,生产繁殖的场所。又因保护区附近水域栖居着国家一级保护动物儒艮,由此又在该海域建立了国家级的儒艮保护区。
北海大冠沙红树林湿地海岸线长约10公里,红树林湿地面积4000亩,现有红树林5种,分别是白骨壤、桐花、秋茄、老鼠勒、卤蕨。红树林沿海岸呈带状分布,平均树高1.5米。红树林长势良好。林区内盛产沙虫、泥丁、榄钱、文蛤、青蛤、螃蟹等十多种海鲜品种,生物多样性丰富。这片林区的存在,不仅庇护着市区整个东部海岸,维持着滩涂和近岸海域丰富的海洋生物多样性,源源不断地为北海人民提供丰富的海鲜产品,而且正在成为喜欢生态旅游和休闲旅游的人们常去的地方。该区现已被开发为金海湾红树林生态休闲旅游度假区。
(4)北海红树林湿地区域保护现状
北海市区的红树林集中分布在北海半岛的东部海岸(山口红树林生态自然保护区不在此区域),面积约1500亩,是我国东南沿海城市范围内连片面积最大的红树林。林区内盛产沙虫、泥丁、榄钱、文蛤、青蛤、螃蟹等十多种海鲜品种。这片林区的存在,不仅庇护着市区整个东部海岸,维持着滩涂和近岸海域丰富的海洋生物多
样性,源源不断地为北海人民提供丰富的海鲜产品,而且正在成为喜欢生态旅游和休闲旅游的人们常去的地方。由于历史上决策的失误和近年来围塘养殖业的发展,该片林区已从解放初期近6000亩的原生林面积锐减至目前的1500亩左右,而且全部次生低矮,残存的红树林正在因高强度的人工挖掘泥丁活动而斑块状死亡和稀疏化,林下幼苗更因受到强烈干扰难以自然更新,整个红树林总体上处于快速衰退之中;同时,林带周边围塘海堤的建设,改变了海岸水动力条件,引发浅海沙坝上移,形成因林内沙丘活动导致大量埋死红树林的现象。林区面积锐减及生态系统的退化,不仅破坏了红树林生态系统的平衡,由此引致的海岸景观破碎、美感消失更是北海旅游业的重大损失,国际湿地专家在对北海红树林的生物多样性表示赞叹的同时。也为目前的利用现状感到痛心和担忧。
2 中国政府公布的第一批外来入侵植物
(1)紫茎泽兰
学名:Eupatorium adenophorum spreng,
(Ageratina adenophora(Spreng.)R.M.King&H.Rob.)
英文名:CroftonWeed
中文异名:解放草、破坏草
(2)薇甘菊
学名:Mikaina micrantha H.B.K.
英文名:Mile-a-minute Weed
(3)空心莲子草
学名:A hernanthera philoxeroides(Mart.)Griseb
英文名:Alligator Weed
中文异名:水花生、喜旱莲子草
(4)豚草
学名:Ambrosia artemisiifolia L.
英文名:Ragweed,Biuerweed
(5)毒麦
学名:Lolium temulentum L.
英文名:Darnel Sye-grass,Poison Darnel
分类地位:禾本科Gramineae
(6)大米草
学名:印artina alterniflora Loisel.
英文名:Smooth Cord-grass
(7)飞机草
学名:Eupatorium odorotum L.
(Chromolaena odorata(L.)R.M.King&H.Rob.)
英文名:Fragrant Eupatorium,Bitter Bush,Siam Weed
中文异名:香泽兰
(8)凤眼莲
学名:Eiehhornia crassipes(Mart.)Solms
英文名:Water Hyacinth
中文异名:凤眼蓝、水葫芦
(9)假高粱
学名:Sorghum halepense(L.)Pers.
英文名:Johnson Grass
中文异名:石茅、阿拉伯高梁
在9种中国政府公布的第一批外来入侵植物中,只有大米草能在红树林生态系统中生长,因此大米草就成为本次“红树林生态海岸调查与保护保护”的科技活动的主要调查对象。
三、计划背景
1 设计理念
在科技活动的实施过程中,结合杜威“做中学(Learning by doing)”的教育理念,在掌握科学方法的前提下,通过科学实践活动,积极主动地学习和探究有关生态学的知识,同时启迪科学兴趣,培养科学精神。
2 学习资源适用对象及用途
(1)中小学教师和社区科技教育工作者。
(2)中小学科技活动课。
(3)生物和环境科技实践活动。
(4)支持科技活动站、社区科技活动。
3 科技活动教材的必要准备
(1)原则
提供必要的以校本教材《北海地域特色的红树林资源的分布》、《北海地区常见的外来入侵物种》、《种群密度的测量》等为载体的研究性学习的参考资料。有利于不同研究群体根据自身的兴趣爱好、知识背景、能力水平等开展有效的系列研究活动。有利于发挥学生主体性的自主学习,在收集资料信息的基础上,提出问题解决问题。得出自己的结论。
(2)资料收集
主要包括以下内容:
①与北海红树林湿地资源调查区有关的各类文字描述资料。包括地方志、旅游区和旅游点介绍、规划与专题报告及林业、海洋渔业、环保、旅游、气象、水利、文物、统计等部门积累的专业系统性资料。
②国家第一批公布的外来物种名单和相关的植物学资料。
③北海红树林海岸生态系统外来物种的各种照片、图片、影像资料。
(2)活动教材体现以下几个方面
①外来物种的知识(包括外来入侵物种和外来种区别、外来入侵物种的危害、外来入侵物种可能入侵的生态系统类型、外来入侵物种的分类与识别等)。
②因地制宜地开展社会实践活动和宣传活动(向在校学生宣传、向家人宣传、面向社区、社会宣传、调查、考察、参加培训、志愿者行动等等)。
③研究课题的确立(大米草的种群密度与红树林树种xXx的密度变化关系、大米草对红树化感作用的研究、除草剂对大米草与红树的作用研究、不同盐度的水对大米草和红树植物萌发的影响、大米草对红树林生态系统生物多样性破坏的研究等)。
活动目标
我们本着“以学生发展为本”,以“一切切合学生实际”为宗旨,结合本地资源,开展以红树林湿地保护为载体,以大米草对红树林生态系统的入侵情况调查为主要内容的研究性学习活动。扩大学生视野、培养动手动脑能力、发展个性特长、增进身心健康,使学生生动活泼、主动得到全面发展;通过这次活动达到学校、社区及社会的沟通与了解;使社会上更多的人了解对红树林生态系统脆弱性,认识到保护红树林湿地、保护红树林湿地动植物资源的重要性。为学校开展湿地保护教育活动提供参考。本活动的具体目标主要体现在以下四个方面。
(1)青少年科学知识、技能的培养目标:通过对北海红树林湿地实地考察。了解湿地在自然环境中的作用和功能;以“北海地域红树林湿地”、“外来入侵物种――大米草对红树林的影响”等相关知识为主题,通过调查、竞赛、征文、演讲、散发宣传资料等形式向广大市民作广泛宣传,让更多的人关注红树林入侵植物。参与到红树林保护活动中来,让全社会都来关注和保护我们赖以生存的环境。
(2)青少年科学方法、能力的培养目标:培养学生动手做和科学观察的基本方法、创新意识以及社会实践能力,提高学生科学素养。让学生在具体活动中勤于思考、认真探索,努力去研究和解决实际问题,真正形成研究家乡红树林湿地、了解家乡红树林湿地被大米草入侵现状,宣传保护家乡红树林湿地,为保护我们美丽、和谐的生态家园而开展一系列的环保实践活动。同时也为探索校本教材的开发和环境教育的新思路做有益的尝试。
(3)青少年科学态度的培养目标:从调查红树林入侵植物――大米草出发。了解人类与自然
和谐相处的意义。通过开展力所能及的活动,提高保护野生动植物的意识,培养自己的社会责任感。为保护生态环境做出我们这一代应有的贡献。
(4)青少年科学行为、习惯的培养目标:通过一系列实践活动,培养遵守社会公德和法规,爱护环境,保护生态等品质,并付诸行动。同时让更多的中学生接近大自然、贴近大自然,感悟大自然的美,增长知识的同时陶冶自己的情操。
活动设计
一、适用对象:初、高中学生。
二、活动周期:1年。
三、活动人数:2500人。
四、活动类型:学校兴趣小组、青少年科技站、社区均可组织开展此项活动。
五、活动目的
1 通过学习、考察、查资料,宣传,了解北海红树林湿地生态环境,了解红树林受外来物种――大米草入侵的现状,在实地调查中寻求有效保护的措施,协助环保部门宣传红树林保护的政策与法规,一方面提高研究者自身对本地红树林湿地资源状况的认识,另一方面也让本地民众认识和关心当地红树林湿地资源的保护意义,养成保护环境、保护湿地的良好习惯。同时,通过宣传活动,使更多的人参与到湿地保护的运动中来。
2 通过实地考察,能够熟悉红树林典型生境,识别红树林一定数量的常见动植物资源,了解其经济价值和生态价值。
3 简单了解各类动植物标本的野外采集、分类鉴定以及标本制作和保存的基本方法。增强学生对自然界生物结构、生命现象进行探索的兴趣和思维的自觉性。
4 实践并学会野外科研工作的基本方法。培养独立分析和解决问题的初步能力,锻炼和提高实际工作能力和水平。
5 学习观察、记录、搜集资料信息的方法及提高宣传、社交等各方面的能力;培养和锻炼不怕苦、不怕累和团队协作精神以及艰苦奋斗、坚韧不拔的品格,以增强对各种不良环境的适应能力。
6 通过活动,使学生进一步贴近自然,感受自然,珍爱生命并增强保护自然环境的自觉意识。培养学生热爱家乡、保护生态环境的美德和主人翁的精神。使青少年加强对红树林湿地资源保护的重要性的理解。把北海红树林保护问题与其他环境保护问题综合起来分析并提出合理化建议。
六、活动所需资源
1 参考资料:包括《中国高等植物图鉴》、《红树林湿地保护》、《广西植物志》、《国家公布的第一批16种外来入侵物种图鉴》等参考书籍和其他资源。
2 生态学外业工具:包括手持放大镜、海拔高度表、望远镜、皮尺、钢卷尺、标志旗、皮尺测绳、角规、围尺、砍刀、三角板、记录夹、手罗盘、罗盘仪、步速器、测高器、塑料绳、标杆、地形图等。
3 采集用具:包括修枝剪、号牌、吸水纸、标本夹(压夹、背夹)、采集袋、小手锯、防雨布、绳子、采集记录本,挖根器,小纸袋、样方记录表等各种野外采集、调查用具。
七、活动内容
本活动主要内容包括以下几个方面:
活动一:红树林湿地专题知识学习
1 红树林湿地专题知识讲座
通过科技教师的科普讲座、宣传橱窗、自编的校本教材,让学生学习红树林相关知识,如什么是湿地,什么是红树林,红树林的品种的识别,我市红树林的分布,红树林的经济价值和生态价值等。
2 红树林湿地专题知识测评
通过学生的自学和集中讲座之后。组织知识竞赛以检察学习的效果。
活动二:外来入侵物种相关知识的学习
1 关于外来入侵物种相关知识的讲座
举办各种讲座。让学生知道一些相关的知识,比如说什么是外来入侵物种、为什么会对当地的生态系统造成破坏,会造成哪些可能的损失、对中国政府公布的16种外来入侵植物和北海本地的外来优势物种进行形态学的学习与辨认等。
2 外来入侵物种知识评测
组织相关的知识达标竞赛,检测活动成绩。
活动三:种群密度测量方法的学习和实践
主要向学生介绍一些经典的生态学实验方法手段,并在校园周边进行动手实地获取种群和群落的数量和结构数据,主要是点、线、面法。
1 点法
该方法就是用一个个的调查点来确定群落中物种的盖度或者组成。对于一些没有明显主干的森林群落或者丛生的草本和灌木群落,要调查它们的密度时需要采取点法,通过调查每一类植物的相对数量,从而达到了解盖度、频度和种类成分的目的。
(1)覆盖度(Coverage)
覆盖度的具体调查方法是:准备一根竹扦或者铁钎(通称钎子),钎子的直径越细越好,理论上应该没有直径。调查时在群落内随机确定一个起始点,随机或者每隔一定距离把钎子垂直插入土壤,然后查数碰到钎子上的植物叶片或者灌木的枝茎的数量,重复调查多个样点,然后按着下面的公式具体计算覆盖度。
植物A的覆盖度(%)为:
(2)频度(Frequency)
频度的调查方法与覆盖度相似,不同之处只是在查数碰到钎子上的植物叶片或者灌木的枝茎时,同种植物只要是碰到钎子上,在一个样点上无论有多少个碰上了钎子都只算一次,重复调查多个样点的数量,然后按着下面的公式具体计算频度。
植物A的频度(%)为:
2 线法(Distance Method or Plotless Method)
线法也叫距离法,是沿着一条固定的线路,调查各种群落参数,如某种林木的优势度,树高,株树等。在人们的长期野外调查中,总结出很多方便实用的以距离为基础的调查方法。这就是距离法。就是用各种线路和长度来确定植物间的距离和组成成分,它比点法更精确,尤其是距离的测量,可以根据不同的目的,量测不同的指标。
(1)最近个体法(Nearest Individual Method)在群落内首先确定随机点,并以每一个随机点为中心,记录距离该随机点最近一株植物树的距离。注意每一个随机点只测定一株植物,所有植物或者树木的所有距离加和平均,得出平均距离,那么每公顷的密度就如下公式:
(2)最近邻居法(Nearest Neighbor Method)
首先确定随机点和离随机点最近的植物,然后找到距离这个植物最近的另外一株植物。量测这2株植物的距离,密度计算方法与上述相同,只是参数不是2,而是1.67。
(3)随机对法(Random Pmrs Method)
此法也要求在抽样地段内布设若干随机点,在每个点附近找到最靠近于该点的植株,即为第一株树,将点与第一株树连成一条直线,再通过随机点做一条该连线的垂线,然后在垂线与第一株树相反的方向上找到距离第一株树最近的第二株树。记载该两株树的树种,树高。生长状况,覆盖面积以及两株树间的距离。密度计算方法同上,参数改为0.8。
(4)点一四分方法(Point-Centered QuarterMethod)
在欲调查的群落中布置若干随机点,并加以标记,这些点可随机布置在整个群落中或采取机械布点的办法。用罗盘仪把围绕各个点的面积分
为四个等份或四个象限,于四个象限内找到离中心随机点(也称象限点)最近的个体,记载该个体的树种、胸高直径和点树间的距离。每个象限只测一株,因而每个样点共测4株。其中参数是1。
野外业调查时,在所要调查的林分中,每隔5~10米机械布点。在每个点上划分为四个象限,在每个象限中找距点最近的一棵树,记载树种名称,测定点树距离、胸径、树高,共计测定30个点,记入点一四分法调查记录表。
3 面法(Quadrat&Round Quadrat)
该法也称为样方(Quadrat)和样圆法(Round Quadrat),就是在有一定大小的面积上来量测个体数量,从而确定某一物种在群落中的密度或者组成。为方便起见一般利用正方形、矩形或者圆形等容易计算面积的形状进行调查,不过针对不同的调查对象样方法和样圆法的作用不一样。
(1)样方法(Quadrat)
该法分为连续样方法和间断样方法,连续样方法就是沿着一定的方向,确定一定的宽度,然后以宽度为边长,在每一个正方形样方内,连续量测或者纪录。至于调查时记录的内容根据需要确定。比方说可以记录物种、数量、生长状况等等。间断样方法就是隔一个固定的距离打一个样方。然后两侧或者记录。该方法十分简单,所以常常同其他方法同时使用。高中生物教材中有此方法的活动。
(2)样圆法(Round Quadrat)
准备一根长1.5m的竹竿或者木杆,在木杆的0.1m、0.2m、0.3m、0.5m、0.7m、1.0m处分别刻上标记,在调查地点,向随机设置的方向投掷木杆,木杆落地后,0.0m处即为样圆的中心,将圆心周围高度比到圆心距离大的那些幼树分别高度级记录在调查表中,树高小于到圆心距离的幼树不记录,正好相等者记半株。
如下图所示:
从图中可以看出,当锥面与地面成45。倾角时,样圆半径R与树高H相等,表明样圆大小随树高而变化,因此样圆面积S为:S=πR2=πH2,如果在m个样圆中有n。株H1高的幼树,则每个样圆有H1高的幼树应为n1/m,那么每公顷有H1高的幼树为N1
这些生态学的方法通过学生多次在校园内或周边练习,就可以掌握这些生态学实验的基本方法,为下一步实地测量打好坚实的基础。
活动四:红树林湿地生态系统实地初步考察
利用双休日时间,组织学生到北海市周边的大冠沙、廉州湾、铁山港、山口国家级红树林保护区进行实地考察。完成以下的任务并填好调查表。
1 辨认红树林的组成物种、外来入侵物种(主要是大米草)、引进的红树林树种无瓣海桑等植物,并估计其密度。
2 记录红树林湿地生态系统的其他植物种类及估算密度(见表1)。
活动五:北海红树林生态系统生态学实地调查
在活动四考察过的地点。进行种群特征的实地测量。根据实际情况,采取点、线、面相结合的种群密度测量方法对本地物种、引进物种、外来入侵物种进行精确的测量。由于测量时间可能会比较长,仅利用双休日要完全得到表中所有物种的数据可能要数周时间,建议在暑假的时候开展(见表2)。
测量到的数据将作为科学探究活动的一手资料。
活动六:开展外来入侵物种的社会宣传和调查行动
在实地考察的同时,抓住一切机会走访周边社区和农村,了解红树林生态系统的历史与现状,尤其是大米草在本地是何时出现的,其数量的变化趋势如何,大米草的出现对人们的日常生活和经济生活有何影响,并发放外来物种调查表。让群众参与到外来物种的群防群治上来(见表3)。
最后将收集到调查表和统计数据向北海市农业局、林业局汇报。
活动七:北海红树林生态系统受生物入侵的相关课题探究活动
在红树林海岸生态系统保护的整个实践活动过程中,所涉及的内容和范围比较多。教师可以适当引导学生提出问题并进行探究,如:引进的红树林树种海桑与本地物种榄钱(即白骨壤)萌发速度的对比、大米草周边的植被特点、大米草的根系与红树林植物的根系比较、大米草在沼泽地与岸上的生长速度对比等。
在活动过程中,应该引导学生向更深层次思考,如:大米草对红树化感作用的研究、除草剂对大米草与红树的作用研究、不同盐度的水对大米草和红树植物萌发的影响、大米草对红树林生态系统生物多样性破坏的研究等。对此活动分三步走。
第一步:参与本次科技实践活动的学生按个人兴趣、意愿自由分成若干组,拟定研究课题,填好以下表格,复印一份给指导老师,学生所有合理和可能的要求由老师负责协调解决(见表4)。
第二步:指导各小组进行课题研究,对学生在探究过程中遇到的问题进行及时的指导,对学生的创新点进行充分的肯定。
第三步:指导学生进行科学小论文写作。主要包括:①本课题研究的目的和价值;②研究方法及步骤;③研究过程中遇到的问题和讨论;④研究的主要成果或结论、产生的社会效应等等:⑤研究过程的心得体会:⑥参考文献、引文注释等。
将在此活动中产生的一些优秀成果推荐参加全国青少年科技创新大赛或“明天小小科学家”奖励活动。
活动八:北海红树林生态系统的外来入侵物种铲除与宣传志愿者团队建设
由于目前对于大米草的危害。全世界范围内还没有有效的防治措施,只能手工拔除,因此我们组建北海红树林保护志愿者服务队,开展“铲除大米草,还我红树林”活动,组织发动全市团员青年和志愿者到遭受大米草入侵的红树林海岸进行手工拔除活动,推动全社会关注北海的生物入侵现状,参与环保、培养青少年绿色文明意识,促进北海市经济与环境的协调发展。
①成立“铲除红树林的大米草”志愿者服务队,人数为30人或更多,设计制作队旗、队标、口号。
②制定活动计划,在北海市的主要平面媒体和网络媒体进行宣传,吸引更多的人加入我们的行列。
③设计制作关于红树林入侵植物的宣传板报、宣传标语、宣传单,让更多人认识到大米草等外来入侵植物与其危害,并学会消灭大米草的方法。
④定期组织志愿者到周边的红树林生态系统,进行手工铲除大米草的活动,见一棵拔一棵,尤其要注意其种子,不能让它留在红树林的沼泽内。
⑤对活动做好相关的新闻报道,发动全民进入群防群治的行列中来。
活动九:开展北海红树林生态系统受外来入侵物种危害及应对的宣传活动
活动中成立的志愿者服务队通过系统的学习。充分利用各种途径积极宣传外来入侵物种对北海红树林生态系统的巨大危害性,使人们充分了解外来入侵物种对当地社会、经济、文化及生态的严重威胁,大家行动起来打一场剿灭外来入侵物种的人民战争,保护美丽的红树林生态系统。在整个宣传的过程中,不断磨炼自己的科学思维能力、创新能力、写作能力、观察能力、语言表达能力、社会交际能力。
主要的宣传途径有:
政府部门的宣传:①帮助当地政府、林业、
农业部门宣传和解释外来入侵物种的危害和相关法规;②因地制宜,在活动中探求解决问题的新途径,与当地相关职能部门合作,发动人民群众对外来人侵生物进行群防群治。
对中小学生的宣传:①通过“热爱自然”的生态活动提高其湿地保护和正确利用意识;②与当地中小学协商,制定“绿色学校”环境教育计划,对中小学生进行长期湿地知识教育;③以图片、讲解、做小游戏的形式向当地青少年普及湿地保护的基本常识。同时通过学生把红树林湿地知识传播给家长。
对当地群众的宣传:①利用集市机会,在城镇中心以海报、传单、展版等形式与当地群众进行面对面的交流并举行宣传咨询活动。②深入群众。以访谈、共同劳动等方式进行面对面的交流与湿地知识的普及。③借助当地广播于固定时间进行湿地知识的连续播音。并适当播放部分群众谈话录音。即同伴同类教育。④结合当地媒体,如报刊、电台进行广泛的大众教育宣传。
八、可能出现的问题及预案
1 教师们不知如何开展活动:大部分的老师对科技活动的开展及辅导很陌生,不知从何人手,我准备对这些教师进行前期培训,将本方案的具体要求对他们进行培训,并推荐一些优秀的网站供教师参考。
2 开展活动时学生们热情不高:我们将从班主任人手,通过班主任会议宣传活动精神,争取他们的支持,并通过竞赛的形式激发他们的热情,本次活动除了设置班级集体奖、个人奖,并将结果与期末“文明班”的评比挂钩。以外,还将设置一个辅导奖,给班主任或科技教师,希望通过这些奖项刺激他们的参与热情。
九、预期效果与呈现方式
1 活动的具体结果
对我市的红树林的资源和红树林生态系统遭遇的外来生物入侵情况有了一定的了解后,通过开展活动。将为我校培养一批“海岸环保小卫士”,他们除了自己增强保护红树林的意识之外还将通过志愿者行动、宣传活动等进行辐射扩展。
2 结果的呈现方式
将一年内的活动情况进行总结,撰写出实践报告,对全校师生进行宣传,并将活动成果进行整理参加2010年科技创新大赛“优秀科技实践活动”的评比。
十、效果评价
1 评价原则
(1)评价要有利于促进实现获得直接经验。超前培养综合能力,发展良好个性的主要目标;要有利于促进学生理解科学知识,理解科学技术过程和方法,理解科学技术对社会的影响。提高学生的科学素质;还必须要促进创新教育,有利于提高师生的主动性、自觉性,培养创造性思维,提高创造能力;要倡导在活动中打破思维定势的限制,解放思想,大胆创新。
(2)评价必须采取客观的实事求是的态度,客观才能找到真正的优点和不足,采取措施,提高课的质量,也才有利于教师、学生接受。要注意事项评价对象的特殊性,要根据不同的内容、形式、方法,从不同的特点出发,不能主观臆断。
(3)评价时要有全局和整体思想,要照顾科技活动课程教学的各个环节。如准备工作、活动过程、总结、效果、信息反馈等;要全面看、听、分析;要综合考虑内容、形式、成效;既注意教师,更注意学生。
(4)评价标准应简明扼要,便于实施,在活动开设时间还不长的阶段,评价更是宜粗不宜细,避免过于繁琐的统计。
2 评价方式
以学生自评、互评、教师综合评定相结合的方法,对学生的参与的积极性,探究过程的合理性、科学性,活动的有效性等方面进行评价。
3 评价标准(见表5、表6)
十一、对青少年进行德育教育方面的作用
进行红树林湿地生态系统遭遇外来生物入侵的调查与保护,这项科技活动的是一件非常有意义且关系到子孙后代的大事。此项活动的开展,必将得到上级主管部门和社会各界的大力支持和帮助,同时也一定会受到社会的欢迎。本次活动在德育教育方面,我们会有以下收获:
1.1促进科研项目实现量和质的提升截止2011年底,自2006年以来获得资助项目共计312项,资助经费总额近1.28亿元。纵向项目数较“十五”期间约增加2.5倍,经费较“十五”期间增加1.15亿元。国家支撑计划项目、公益行业专项等重大科技项目实现零的突破。现代产业技术体系建设方面,获得木薯、香蕉、荔枝、剑麻病虫害防治、蜂等国家现代农业产业技术体系岗位专家团队。1.2促进科技平台的建设通过修缮购置项目的支持与条件改善,先后获批农业部热带农林有害生物入侵监测与控制重点开放实验室和农业部热带作物有害生物综合治理重点实验室,新增海南省热带农业有害生物监测监控重点实验室和海南省热带作物病虫害生物防治工程技术研究中心。1.3促进科技成果、专利、品种和论文的数量和质量稳步增长2006年以来共获得23项部省级以上科技奖励,是“十五”期间的7倍;获各类授权专利8项,是“十五”期间的8倍。三大国内索引收录833篇论文,是“十五”期间(206篇)的4倍。1.4促进了人才联合培养通过研究条件的改善,吸引了大量学生来我所开展实验与攻读学位论文,促进了研究生的联合培养。2006年以来我所培养博士研究生8名,硕士研究生160余名,本科生300余名。先后与中国农业大学、广西大学、华南农业大学等进行研究生交换学习,并成为华中农业大学在中国热带农业科学院的研究生实践基地之一。1.5促进了科技成果转化与科技服务2006~2012年,该所转化科技成果70项,推广应用面积平共处五项原93万hm2,取得社会效益11.08亿元。
2修缮购置专项管理执行过程中的不足
项目管理执行过程中仍然存在一些问题,具体表现在以下几点:(1)立项预见性不足,项目实施过程中,建设方案调整和变更较大。(2)项目前期工作准备偏慢,招投标准备过程较长,影响了项目执行进度。(3)与海关沟通不顺,影响免税报关手续,影响了仪器设备的采购进度。(4)项目档案管理不够细致。项目从规划,批准到建设过程,工程资料分散管理,影响验收工作开展[1-3]。
3剖析修缮购置专项管理执行的关键环节
3.1规划阶段修缮购置专项项目管理得好不好,执行得好不好,关键要看一个单位修缮购置规划做得好不好。从环植所的经验来看,2006~2008年度的规划是按当时需求来设置项目编制规划,就没有形成合力,而2009~2012年度做的规划是按照该所五大研究中心来设计项目,紧扣环植所的发展定位,项目执行相对系统,效果也逐渐显现,相对来说,第二期规划要比第一期规划系统。因此,做好顶层设计,才能做好修缮购置规划。规划做好顶层设计有两点核心:(1)在科研院所,科技是核心,一切工作都是围绕科学技术研究进行的。修缮购置专项也不例外,也是为科技服务的,是为科技提供硬件支撑。修缮购置规划离不开科技发展规划,规划内容要紧扣单位的科技发展规划[4-5]。(2)利用单位的重要科技创新平台,形成成套、成规模的硬件条件,如在设备购置方面,根据平台的研究领域(方向),集中项目,在某一领域,尽可能配齐相关设备。3.2项目申报阶段这一阶段,主要是根据规划申报项目。申报过程中,没有特殊情况,需要按照规划的内容来进行申报项目。这一阶段,关键要说清楚理由,无论是立项的理由,还是单台设备购置的理由,一定要把必要性说清楚,说明白,让管理部门确认这些项目是急需的,这些设备的购置可以提高科研技术水平。同时,项目的前期工作要做好,如房屋修缮和基础设施改造,尽可能完成初步设计。3.3实施方案制定阶段项目的实施方案,就是项目执行的标准和指南。因此,项目的实施方案要全方位考虑,包括如何实施,实施的进度,实施方案的可行性和必要性。因为在项目的实施方案下来后,一般不建议变化,若有变化,要进行上报备案批准后,才能进行下一步实施,这样就会耽误项目执行时间,在很大情况下会影响单位的预算执行进度。3.4项目执行阶段项目执行过程中,关键是要看组织管理上是否得当。从制度上符合法律法规,要严格按规定的执行。程序执行合理合规,对项目执行过程中的规定程序,一定要执行。人员配备合理,项目执行要有稳定的管理人才队伍,这样才能把项目做好。3.5项目验收阶段这一阶段,一要看总结,二要看效果。要依据实施方案,根据项目执行的实施情况,进行详细的对比和总结,找出优点、不足和差距。另一重要的落脚点是看项目执行完后,产生的效益,使项目完成后发挥最大功能。
4修缮购置专项管理、执行过程中的经验
4.1严格执行有关管理制度环植所的修购项目严格执行《中华人民共和国政府采购法》、《中华人民共和国招投标法》、《中央单位政府集中采购管理实施办法》和《合同法》及《建筑法》等法规,依法管理。项目严格按照《中央级科学事业单位修缮购置专项资金管理办法》、《农业部科学事业单位修缮购置专项资金管理实施细则》、《中国热带农业科学院修缮购置专项资金修缮改造项目实施细则》、《农业部农业事业单位修缮购置项目经费管理暂行办法》、《农业部政府采购管理办法》、《中国热带农业科学院基本建设管理办法》和《中国热带农业科学院预算单位货物和服务政府采购管理实施办法(试行)》、《中国热带农业科学院环境与植物保护研究所基本建设管理(暂行)办法》执行[6]。4.2全力为项目管理执行提供保障为保证修缮项目顺利实施,在农业部及中国热带农业科学院财务处、基建处、审计监察处等院职能部门的指导下,项目实行所长直接负责制,下设领导小组(工程建设或货物和服务采购),监督小组和执行小组,对项目执行过程中各环节进行管理,保证了本项目顺利实施。每个项目有专人负责,采购的仪器由专人统一管理,定期检修,保障了设备的使用安全、使用寿命和利用效率。
5项目管理执行改进的建议
【论文摘要】生活垃圾卫生填埋场的选址涉及多方面因素,不仅要分析其是否符合相关政策、规划、规范、标准等要求,而且还要紧密结合所选场址各方面特征因素,全面分析其可能存在的影响,并提出解决办法。本文阐述了选址中应注意的几个问题。
1前言
生活垃圾是指在日常生活中或者为日常生活提供服务的活动中产生的固体废物以及法律、行政法规规定视为生活垃圾的固体废物。随着人口增长和社会、经济发展,我国生活垃圾产生量不断增加,而生活垃圾处理处置相对滞后,据资料表明:2005年全国城市生活垃圾集中处理率仅52%,而无害化处理率仅约35%。大部分城市生活垃圾未得到规范处置,而农村生活垃圾处理处置率更低,据不完全统计,每年有1.2亿吨的农村垃圾露天堆放。生活垃圾围城、围镇、围村现象日益突出,生活垃圾污染引起群众不满和政府关注,并在一定程度上制约着社会经济发展和环境质量提高。近年来,为解决生活垃圾污染问题,国家制定了一系列政策、优惠政策、技术规范、标准等,指导、支持、鼓励加快生活垃圾处理步伐,各级政府在推行生活垃圾处理产业化的同时,投入大量资金或出台优惠政策,大力支持生活垃圾处理工程建设,生活垃圾处理率正逐步得到提高。
生活垃圾卫生填埋处理是我国现阶段垃圾处理的主要方式,填埋场址大多处于农村地区或城乡结合部,场址选择不仅要满足《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》(CJJ17-2004)、《生活垃圾填埋污染控制标准》(GB16889-1997)及《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》等规定的技术要求,而且要紧密结合农村社会经济状况、农业生态环境特征及农民的风俗习惯和文化背景,以人为本,深入开展选址及环评公众参与工作,广泛征询场址周边群众意见,尊重群众环境权益以获得群众认可和支持。由于生活垃圾填埋场既是环保设施,同时也是一个潜在污染源,伴随着填埋场建设和使用,污染、生态环境破坏和环境风险隐患可能随之产生,加上人们对垃圾普遍厌恶的情绪,填埋场选址时周边居民反映十分强烈,阻力较大。然而,生活垃圾填埋场建设是改善环境质量、实现可持续发展和构建和谐社会的必要性基础设施,势在必行。如何权衡利弊,兼顾社会各群体的利益诉求成为选址成败关键因素。
2关于选址的规定条文
由于城镇生活垃圾卫生填埋场的选址不仅要考虑地理、地形、地貌、水文、气候、地质等一系列自然条件对周围环境、工程建设投资、运行成本及运输费用等影响,还应考虑当地社会经济条件等因素影响,因此选址时不仅应由建设、规划、环保、环卫、设计、国土资源、水利、卫生防疫、地质勘察等相关部门共同参加,还应高度重视公众参与。根据《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》和《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》,填埋场选址应执行下列强制性条文,不应设在下列地区:
⑴地下水集中供水水源地及补给区;
⑵洪泛区和泄洪道;
⑶填埋库区与污水处理区边界距居民居住区或人畜供水点500m以内的地区;
⑷填埋库区与污水处理区边界距河流和湖泊50m以内的地区;
⑸填埋库区与污水处理区边界距民用机场3km以内的地区;
⑹活动的坍塌地带,尚未开采的地下蕴矿区、灰岩坑及溶岩洞地区;
⑺珍贵动植物保护区和国家、地方自然保护区;
⑻公园,风景、游览区,文物古迹区,考古学、历史学、生物学研究考察区;
⑼军事要地、基地,军工基地和国家保密地区。
同时垃圾场场址选择还应符合《生活垃圾填埋污染控制标准》和其它相关标准的规定,主要应符合下列要求:
⑴与当地城乡建设总体规划、区域环境规划和环境卫生专业规划要求一致;
⑵与当地的大气污染防治、水资源保护、自然保护要求一致;
⑶人畜居栖点500m以外;
⑷库容应保证填埋场使用年限在10年以上,特殊情况下不低于8年;
⑸交通方便,运距合理;
⑹土地利用价值及征地费用较低;
⑺位于地下水贫乏地区、环境保护目标区域的地下水流向下游地区及夏季主导风向下风向。
3影响生活垃圾卫生填埋场选址特殊因素
卫生填埋是我国现阶段垃圾处理的主要方式,填埋场场址大多处于农村地区或城乡结合部,场址区社会经济因素及生态环境状况特征是选址中不容回避问题,除了上述规范和标准规定的强制性条文和一些重要因子的要求之外,还有许多规范和标准规定之外的很特殊因素,主要是:⑴由于生活垃圾填埋场的建设,大量生活垃圾集中,将彻底改变场址及其周边地区农村及农业生态环境,可能带来植被破坏、水土流失、污水、恶臭污染、滋生蚊蝇、生物入侵、火灾、疫病传播等一系列环境问题,影响农业生产和农村居住环境质量;⑵由于人们普遍存在的对垃圾厌恶情绪,垃圾填埋场址的周边地区群众通常难以接受大量垃圾集中到祖祖辈辈赖以生产、生活的环境。因此,生活垃圾填埋场建设时,场址周边(包括卫生防护距离之外和垃圾运输途经地)群众的反映非常强烈,抵触情绪较大,这也成为是项目选址中的难点之一;⑶农村地区风俗习惯、宗族势力及封建意识对选址影响也较突出。笔者就工作实践中所遇到的这些特殊因素归纳如下:
⑴卫生填埋场滋生蚊、蝇等昆虫可能对场址及周边地区基本农田保护区、果园、茶园、蔬菜基地种植环境及农产品产生不良影响,如蚊、蝇叮咬水果及其排泄物影响农产品品质及质量;
⑵垃圾卫生填埋场中垃圾夹带外来入侵物种及弃用带疫病的蔬菜、水果可能危及当地农业生态安全,例如垃圾中夹带福寿螺,由于其生命力旺盛、繁殖力强,入侵并破坏场址及周边地区生态环境可能性极大。
⑶场址若处于以针叶林为主的森林生态系统中,因森林火灾诱发填埋场火灾甚至爆炸以及填埋场自燃引发森林火灾危险性并存;可能造成当地生态灾难;
⑷卫生填埋场与场址及其周边地区存在重要基础设施(如:水利设施、跨越的高压输变电线路及穿越主要交通干线)之间环境风险隐患可能较大;
⑸场址虽不跨越行政辖区但可能存在跨行政辖区环境影响问题;
⑹场址及周边群众因对垃圾厌恶情绪而滋生的对填埋场选址建设抵触情绪,可能发生群体性环境问题;
⑺场址及其周边地区群众涉及所谓“精神意识”场所(如祖坟、祖厝、公祭及宗教等场所)等问题,可能对选址及建设产生严重干扰问题。
4选址特殊因素影响的对策与措施
建设生活垃圾卫生填埋场工程的选址涉及面广,政策性、技术性强,社会敏感度高。如前所述,由于《城市生活垃圾卫生填埋技术规范》、《城市生活垃圾卫生填埋处理工程项目建设标准》以及《生活垃圾填埋污染控制标准》等对生活垃圾卫生填埋工程场址选择已作出明确确定,尤其是《规范》中九点强制性条文,在选址工作中均能逐条套对分析,因此强制性条文要求一般是不会违反的。但是,仍会有一些项目因未能全面地分析可能涉及的各方面影响因素,包括一些看似简单的、细微的、易被忽略的影响因素,而造成选址建设及营运挫折及至失败。
通过对生活垃圾卫生填埋工程项目相关标准及规范的学习,结合该类项目的工作实践,总结出生活垃圾卫生填埋场选址工作中应注意如下几个问题:
首先,在收集充分的项目背景资料、场地及周边环境资料的基础上,首先应对照强制性条文逐条分析拟选场址是否有违背,并得出是否满足强制性条文的结论。
其次,根据城乡建设总体规划、环境保护规划、环境卫生专项规划、大气污染防治、水资源保护、自然保护、夏季主导风向、土地资源、道路交通等情况分析场址是否满足城乡建设总体规划布局要求、环境保护要求及节约资源及投资等要求。
第三,分析场址的特征因素,着重分析可能存在跨行政区域的环境影响、场地内及周边市政和水利等设施(如高压线路、引水渠道、道路、油气管道或储存库等)的影响、对农业生态及农业生产的影响、涉及民众“精神意识”的建(构)筑物的影响。
第四,由于填埋场大多处于农村地区或城乡结合部,因此选址应紧密结合农村社会经济状况、农业生态环境特征和农民风俗习惯和文化背景,贯彻“以人为本”,紧密配合建设业主,广泛深入开展公众参与工作。因为科学合理的选址决策不仅在专业技术层面要正确,还必须兼顾各社会群体的利益诉求,通过听证会等多种形式,让利害关系人有充分知情权,能充分阐述意见有参与权及有必要监督权,环评要结合业主与群众的协调意见,总结分析公众参与调查结果,尽力使选址决策能取得社会共识,才能更好地体现政府构建“和谐社会”执政理念,有利于社会主义新农村的建设。
参考文献
〔1〕中华人民共和国建设部.生活垃圾卫生填埋技术规范(CJJ17-2004).北京:中国建筑工业出版社,2004
[关键词]潜在地理分布;气候变化;MaxEnt模型;罗布麻;药用植物
[Abstract]Apocynum venetum belongs to apocynaceae and is a perennial medicinal plant, its stem is an important textile raw materials. The projection of potential geographic distribution of A. venetum has an important significance for the protection and sustainable utilization of the plant. This study was conducted to determine the potential geographic distribution of A. venetum and to project how climate change would affect its geographic distribution. The projection geographic distribution of A. venetum under current bioclimatic conditions in northern China was simulated using MaxEnt software based on species presence data at 44 locations and 19 bioclimatic parameters. The future distributions of A. venetum were also projected in 2050 and 2070 under the climate change scenarios of RCP26 and RCP8.5 described in 5th Assessment Report of the Intergovernmental Panel on Climate Change (IPCC). The result showed that min air temperature of the coldest month, annual mean air temperature, precipitation of the coldest quarter and mean air temperature of the wettest quarter dominated the geographic distribution of A. venetum. Under current climate, the suitable habitats of A. venetum is 11.94% in China, the suitable habitats are mainly located in the middle of Xinjiang, in the northern part of Gansu, in the southern part of Neimeng, in the northern part of Ningxia, in the middle and northern part of Shaanxi, in the southern part of Shanxi, in the middle and northern part of Henan, in the middle and southern part of Hebei, Shandong, Tianjin, in the southern part of Liaoning and part of Beijing. From 2050 to 2070, the model outputs indicated that the suitable habitats of A. venetum would decrease under the climate change scenarios of RCP26 and RCP85.
[Key words]species spatial distribution; climatic change; MaxEnt model; Apocynum venetum; medicinal plant罗布麻Apocynum venetum L,又称红麻、茶叶花、红柳子等,双子叶植物纲,夹竹桃科,罗布麻属植物。高15~3 m,直立半灌木,具乳汁。枝条对生或互生,圆筒形,光滑无毛,紫红色或淡红色。属多年生草本,花期4―9月(盛开期6―7月),果期7―12月(成熟期9―10月)。多分布于盐碱地和沙漠边缘及河流两岸、冲积平原、河泊周围及戈壁荒滩上,其叶为常用中药“罗布麻叶”,具有平肝安神、清热利尿等功效,用于治疗高血压、肾炎等疾病,其茎皮纤维细长柔韧而有光泽,具有耐腐蚀、耐磨、耐拉的优质性能,主要用于纺织、造纸、国防工业等领域,具有多方面的经济价值[1],可以说罗布麻全身都是宝。
植被与气候之间的相互作用一直是植物学、地理学、生态学与气象学研究的热点问题,气候是决定植物分布格局的主要因素,而植物分布格局的变化是对气候变化最直接的反映[2]。联合国政府间气候变化专门委员会(IPCC)第5次评估报告(AR5)显示:在过去的130多年(1880―2012年),全球地表年平均气温升高085 ℃,其中近9年(2002―2012年)的平均温度比1850年到1900年的平均温度上升了078 ℃,按照IPCC AR5预设的温室气体排放情景推算,21世纪末全球地表年平均气温将升高03~48 ℃[3]。
物种分布模型(species distribution models,SDMs)是研究个体生态学的重要工具之一,常用来研究入侵物种(虫害或植物)的潜在威胁[4]。未来全球气候变化对生物多样性的影响已经成为生物学研究的重点和热点问题,已有研究表明,未来气候变化对物种的生存构成一定的威胁[5]。近年来,有学者在未来全球气候变化背景下对濒危物种的管理和保护[5],生物入侵[78],土地利用变化[9]等相关方面做了研究。
到目前为止,国内学者对罗布麻的研究主要集中在药理药性[10]、化学成分[11]、纤维抗菌性能[12]及遗传多样性[13],并没有学者对罗布麻的潜在地理空间分布范围做详细的记录,且有研究表明,从20世纪50年代到21世纪初,由于环境的恶化,新疆的野生罗布麻分布面积从800多万亩(1亩≈667 m2)减少到270万亩[14],全球气候变化背景下罗布麻的生物学特性、空间分布、物候等必然会受到影响,由于罗布麻具有很高的经济价值和生态价值,因此,预测全球气候变化对罗布麻的潜在地理分布是非常有必要的。MaxEnt模型自开发以来已经在相关领域被应用2 000多次[15],与其他模型预测结果比较,MaxEnt更为准确,特别是在样本量不全的情况下,该模型也会得到较为满意的结果[16]。本文通过查找相关网站搜集罗布麻在我国的地理分布记录,基于MaxEnt模型及ArcGIS软件,研究了当前气候罗布麻的潜在地理分布,绘制了分布图,同时预测了BCC_CSM11(Beijing Climate Center_Climate System Model version 11)全球未来气候模式背景下2050年、2070年的2种气候情景(RCP26,RCP85)罗布麻的潜在地理分布,并分析了影响罗布麻潜在地理分布的主导环境因子。
1材料与方法
11_布麻已知分布点本研究通过检索中国数字植物标本馆(http://.cn)、教学标本资源共享平台(http:///),并利用Google earth查找缺少经纬度的分布点,除去重复的地理分布点,最终得到罗布麻分布在中国的44个地理分布点。将获取的罗布麻地理分布点按照物种名、经度、纬度的顺序保存为.CSV格式的文件。
1.2环境图层数据搜集以及数据预处理气候数据来源于世界气候数据库(http: //),共包括19个环境因子,见表1,将19个环境因子转化为兰伯特投等积投影。当前气候数据通过记录1950―2000年全球各气象站点数据,并通过插值法获取空间分辨率为2.5 arcminutes 的全球气候栅格数据据。
未来气候来源于CCAF(http:///),IPCC AR5分析了4种典型温室气体排放浓度(RCP2.6,RCP4.5,RCP6.0,RCP8.5)对未来气候的影响,RCP是典型浓度路径(representative concentration pathways)的英文缩写,26,45,60,85是2100年相对于1750年的辐射强迫。辐射强迫是指度量某个因子改变地球大气系统摄入和逸出能量平衡影响的程度,正强迫使地球表面增暖,
13地图数据及软件从国家基础地理信息系统网站上(http:nfgisnsdigovcn/) 下载1∶400万的中国地图作为分析底图,MaxEnt软件为333版本(wwwcsprincetonedu/~schapire/MaxEnt),ArcGIS软件是美国ESRI公司开发的地理信息系统平台。
14数据处理将罗布麻的地理分布数据和环境数据导入MaxEnt模型中,并随机选取75%的分布点作为训练数据,25%的数据作为验证数据,选取刀切法(Jecknife),其他都为模型默认。模型运行的原理为:对每一个物种而言,程序开始时都是均匀分布,并进行迭代,每一个物种的每次迭代将增加样本在该地的分布概率(即gain值),程序运行时,gain的初始默认值为0(即均匀分布的gain值),并随着样本点的迭代而增加,直至从一次迭代至下一次迭代中的增加值小于收敛,或者达到最大重复次数时程序终止。将模型运行所得ASC Ⅱ格式的文件导入ArcGIS转化为GRID格式的文件,并用中国地图掩膜,采用Natural Breaks执行重分类,分为3类:非适宜生境(0~025)、低适宜生境(025~05)、适宜生境(05~1)[1],最终确定罗布麻在中国的分布图。
15模型精度评估采用接受者操作特征曲线(receiver operating characteristic curve,ROC)来评估模型模拟的效果,ROC曲线与横坐标围成的面积值即AUC,该值越大,表明模型模拟的效果越好,即:05~06为失败(fail);06~07为较差(poor);07~08为一般(fair);08~09为好(good);09~1为非常好(excellent)[17]。
2结果与分析
21模型预测精度评估在当前气候(1950―2000年)下,利用MaxEnt模型模拟罗布麻的潜在地理分布,本研究模拟的训练数据集(traning data)的AUC为0997,验证数据集(testing data)的AUC为0997,按照模型模拟结果评估标准,此次模拟结果非常好。
22罗布麻潜在地理分布区预测将MaxEnt模型运行的结果导入ArcGIS中,执行重分类,并利用空间分析叠加显示模块,计算出各个生境罗布麻的分布面积,得出罗布麻在中国的空间分布图,见图1。
由图1可得,罗布麻集中分布于西北和华北地区,该地区温差较大,且分布着中国大多数盐渍荒漠或半荒漠土壤,这样的生境有利于罗布麻的生长。其中,适宜生境包括新疆中部,甘肃北部,内蒙古南部,宁夏北部,陕西北部及中部,山西南部,河南北部及中部,河北中部及南部,山东,天津,辽宁南部及北京的部分区域;低适宜生境包括新疆中部,甘肃北部及南部,内蒙古东部及南部,宁夏中部,陕西北部及南部,山西南部,河南南部,山东南部,辽宁北部,湖北北部,四川北部。对适宜生境、低适宜生境及非适宜生境罗布麻分布面积进行统计,最终得到:适宜生境总面积为1154×106 km2,占总面积的1194%;低适宜生境总面积为1064×106 km2,占总面积的1104%;非适宜生境总面积为7417×106 km2,占总面积的7699%。从预测结果可知,罗布麻适宜生境占中国总面积的比例较小,可见罗布麻的生长区域狭窄。
23罗布麻潜在分布区主导环境因子基于MaxEnt模型,本研究选用19个环境因子来构建罗布麻的潜在分布区,模型运行时选取刀切法(Jacknife)。刀切法是指模型在运行的过程中,依次忽略一种环境变量,用其余的变量建模预测。在MaxEnt模型迭代运行下,本研究最终确定了影响罗布麻潜在分布的主导环境因子,结果表明:最冷月低温(bio6)、年平均温(bio1)贡献率较高,分别为297%,285%,最冷季平均降雨量(bio19)的贡献率为175%,最湿季平均温(bio8)的贡献率为98%,等温性(bio3)的贡献率为5%,最湿季降雨量(bio16)的贡献率为31%,最干月降雨量(bio14)的贡献率为27%,最干季降雨量(bio17)的贡献率为13%,这8个环境因子的累计贡献率高达976%,为了进一步明确罗布麻在当前气候条件下的分布及消除各环境因子之间相关性的影响,利用上述8个环境因子分别导入MaxEnt模型进行单一因子建模。结果表明:年平均温(bio1),最冷月低温(bio6),最冷季平均降雨量(bio19),最湿季平均温(bio8)对建模影响最大,其贡献率分别为341%,318%,216%,88%,而等温性(bio3)、最湿季降雨量(bio16)、最干月降雨量(bio14)、最干季降雨量(bio17)影均很小。
24气候变化对罗布麻适宜生境分布范围影响的预测基于MaxEnt模型,本研究对未来气候情景下罗布麻的分布进行了模拟。在ArcGIS软件的支持下,按照同上文一样的标准,将罗布麻的分布分为3个等级,分别为:非适宜生境(0~025),低适宜生境(025~05),适宜生境(05~10),同时利用ArcGIS的空间叠加分析模块,计算出未来气候情景下各个等级罗布麻分布占总面积的比例,最终得出罗布麻未来气候情景下空间分布结果图,见图2 。
当前气候情景下,罗布麻的适宜生境占总面积的1197%,见图2,3,表2。根据MaxEnt模型运行的结果,2050―2070年的RCP26情景与当前气候情景比较,罗布麻的适宜生境有所减少,低适宜生境在减少,而不适宜生境却在增加,且2050年,RCP26情景下,罗布麻适宜生境分布面积占总面积的973%,低适宜生境占总面积的1150%,相同气候情景下,到2070年,罗布麻的适宜生境占总面积的771%,低适宜生境占总面积的1078%;2050―2070年的RCP85情景下与当前气候情景比较,罗布麻的适宜生境有所减少,低适宜生境有所增加,但增加的幅度不大,不适宜生境在增加,且在2050年,RCP85情景下,罗布麻适宜生境分布面积占总面积的832%,低适宜生境占总面积的1051%,相同气候情景下,到2070年,罗布麻的适宜生境占总面积的963%,低适宜生境占总面积的1109%。总体来讲,与当前气候情景下罗布麻的分布面积相比,2050年到2070年,RCP26,RCP85气候情景下,罗布麻适宜生境都有所减少。
3结论与讨论
近年来,MaxEnt模型被应用于预测入侵生物[18]、病虫害[1920]的报道比较常见,而利用MaxEnt
模型对中药潜在地理分布的研究非常少见。本文基于MaxEnt模型,对当前气候条件下罗布麻的适生生境进行了研究,并定量分析了2050,2070年的RCP26气候情景及RCP85气候情景下罗布麻适宜生境的面积变化。本研究采用ROC曲线与横坐标围成的面积即AUC值对模型的预测精度进行评估,结果显示,训练数据集和验证数据集的AUC都为0997,按照模型模拟结果评估标准,此次模拟结果非常好。
结果表明,与当前气候罗布麻的分布面积比较,2050―2070年,RCP26,RCP85气候情景下罗布麻适宜生境都有所减少,因此,相关部门应采取措施来保护罗布麻的生境。同时,未来气候情景下,罗布麻的适宜生境集中分布在西北和华北地区。
影响罗布麻潜在地理分布的主导环境因子包括:年平均温(bio1)、最冷月低温(bio6)、最冷季平均降雨量(bio19)、最湿季平均温(bio8),这4个环境因子总贡献率高达963%。
本文在研究罗布麻的潜在地理分布时,仅考虑了降水和温度,并没有考虑土壤、生物、物种的扩散能力、物种进化能力[21]等因素,如能综合考虑以上因素,预测结果将会更准确。
[致谢]澳大利亚国立大学芬纳资源与社会学院徐廷豹研究员修改本论文提出建议。
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我院2000年1月~2007年12月收治的重症病毒肝炎患者共15例,男性9例,女性6例,年龄20~62岁。
2结果
本组病例抢救成功9例,成功率60%;死亡6例,其中,4例为抢救后出现严重的肝性脑病,另2例为治疗过程中出现严重的消化道出血。
3护理
本组病例病情危重,抢救难度大,成功率仅达60%,与往年相比提高了1%。其临床护理的要点主要有以下几个方面。
3.1加强心理护理
重症肝炎的患者,大都有病毒性肝炎病史,而病毒性肝炎是一种传染性疾病,目前又缺乏特效的治疗,有的患者发病后出现精神抑郁,怕被家人、亲朋厌弃,又忧虑病情不易很快好转而影响个人的前途及今后的生活,当出现黄疸并迅速加深时,会极大刺激患者,产生忧郁、恐惧、绝望甚至濒死感觉等消极情绪,有的甚至拒绝治疗。此时,尽可能消除患者的消极情绪,帮助其树立战胜疾病的信心就显得尤为重要[2],通过这样护理人员才能有针对性地消除其消极情绪和不良行为,帮助患者尽快地实现角色转换与适应环境,并用充满爱心的语言安慰患者,向他们解释分析病情,并用自信的语言向患者传递现代医学能够有效地控制病情的信息,使其具有安全感,并与医护建立良好的医患关系,以求得患者的密切配合,这是抢救成功的关键。家属的密切配合也是患者战胜疾病的重要保证。做好家属的心理指导,一方面能有效地稳定患者的情绪,另一方面还能使家属积极地协助、配合抢救工作。在抢救环境方面,注意保持病房的有序和整洁也会在视觉和嗅觉上有效地缓解患者和家属的紧张情绪。此外,护理人员在抢救过程中保持紧张、敏捷但又不失镇静、有序的工作作风,也是获得患者和家属信任的途径之一[3]。
3.2绝对卧床休息
重症肝炎的患者多病情危重,监护患者尽量减少体力消耗。
3.2.1加强基础护理做好患者的生活护理,协助患者洗漱、进食,保持床铺整洁干燥,减少刺激;帮助患者经常变动,每2~4小时翻身1次,并记录患者和翻身时间,用50%红花酒按摩受压部位,预防压疮的发生。
3.2.2注意口腔清洁口腔是重症肝炎继发感染和其他微生物入侵的门户。合并口腔溃疡和鹅口疮者,可致口臭,影响食欲和消化功能,也可引起全身细菌感染和霉菌感染。因此,对意识清楚和患者应督促进食后漱口,早晚刷牙,对重病生活不能自理和昏迷的患者,应每天检查其口腔内有无出血、溃疡和霉菌生长等现象,每天至少进行口腔护理3次。以保持口腔清洁湿润,增加食欲。
3.2.3饮食护理给以糖为主的清淡、低脂饮食。有肝昏迷前驱症状时限制蛋白质,严禁含氨物。有腹腔积液时用低盐饮食,并限制饮水量[4]。
3.3注意有无出血倾向
如皮肤出现大块紫瘢、鼻衄(可用1%麻黄素棉球填塞止血)、牙龈出血。如有消化道出血,及时报告医生,记录出血量,即送血型交叉配合,以作好输血准备。
3.4注意观察患者的生命体征
3.4.1观察患者的意识对患者要有高度的责任心和同情心。关心患者的生活,尊重患者,多与患者交谈,了解其需求并尽量满足其需要。要注意患者的性格和行为有无异常,行为异常提示为肝性脑病的先兆。
3.4.2观察体温每天测体温4次。因为重症肝炎肝细胞坏死时可以出现37~38℃持续低热。如突然出现高热,就要怀疑有继发感染。凡是用物理降温或药物退热者,应每半小时测体温1次,并做好记录。
3.4.3观察脉搏如果脉搏加快或细速,提示为出血存在或出血的先兆;而高热时,相对的脉搏缓慢可为颅内高压,应及时报告医生。
3.4.4观察呼吸呼吸异常出现在肝昏迷、出血、继发肺部感染或大量腹腔积液压迫时,及时发现给予氧气吸入,并保持呼吸道通畅,并及时通知医生。同时观察呼吸的频率、节律、气味等。如闻到呼出的气体中有烂苹果样气味即肝臭,示病情危重。
3.4.5观察血压若血压明显下降,提示有大出血和休克的可能;若颅内压升高时血压有可能升高。
3.4.6观察瞳孔若出现瞳孔左右大小不等或不对称,注意有无肌肉抽搐或颤动,以便早期发现脑水肿症状,并通知医生及时抢救。
3.5准确记录出入量
观察液体平衡情况。每天摄入量少于2500ml,则营养不够,可影响康复,应及时通知医生。每天尿量少于500ml也应通知医生,以便做相应的处理。对使用利尿剂的患者,应观察利尿效果,准确记录24h排尿量。
3.6醋酸保留灌肠
采用食醋稀释后保留灌肠,使肠道酸化,可阻止氨的产生和吸收。对重症肝炎患者采用食醋保留灌肠疗效显著,本组病例中抢救成功的6例患者使用了此法,均获得满意的效果。在护理方面应注意[5]:先用0.9%的生理盐水500ml清洁灌肠。注意观察洗出大便的颜色、数量和性质。灌肠时注意肛管要光滑并加以石蜡油,灌肠的速度不能太快,以免因压力过大造成黏膜的损伤。0.5h后,用20ml食醋加0.9%的生理盐水100ml做保留灌肠。每日1~2次,应尽量争取长时间保留。并记录在肠道内保留的时间。
4讨论
重症肝炎发病急,病情凶险,并发症多,病死率高。临床上治疗比较棘手,在采取有效措施抢救治疗的同时,加强护理是提高抢救成功率,降低病死率的重要措施之一[6]。重型肝炎患者病情重,治疗时间长,费用高,心理负担重,常表现为紧张、恐惧、焦虑、易激动等不稳定心态。因此,在护理中应多给予精神安慰,耐心细致地做好思想工作,与患者建立良好的护患关系,经常进行有关疾病知识指导,帮助其消除心理障碍,并给予理解、关心、体贴,鼓励患者树立战胜疾病的信心[4]。护理人员必须增强责任心,具有扎实的基础和专业知识,重视疾病的观察与护理,积极有效地预防和治疗各种并发症,是提高存活率的关键。
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