家住前寨
生物界为人类提供了食物、纤维、木材、药材和多种工业原料，提供了保持土壤肥力、保障水质以及调节气候等生态服务功能，它关系着人类的安康福祉和文化完整性。生物多样性包括了3个部分。第一是生物，包括它所携带的基因。第二是生物在自然界不是孤立存在的，要和周围环境发生非常密切的联系，这种联系叫做生态系统，也可以叫生态复合体，包括生态系统和景观。第三是与此相关的各种生态过程的总和，这些单位是活的东西，靠能量流动、养分循环、水分循环等各种生态过程来维持，如果这些过程停止了，那这个单位就停止了。 其实，生物多样性在过去几百万年、几千万年以前就开始存在了。中国科学院生物多样性委员会副主任、中科院植物研究所副所长马克平研究员指出，生物多样性价值非常大，一是直接价值，如食物、药物、工业原料等；二是间接价值，间接价值经常被我们忽视，比如调节气候、保持水土等。 我们往往没有注意到生物多样性的价值，最近几年人们才开始重视这个问题。1997年《自然》杂志上发表了一篇文章，对全球生态系统的服务价值、服务功能进行了评估，从数量上反映了一个定性的结论。每年全球的生态系统为人类提供的服务折合成经济价值是多少？结论是33万亿美元，而每年全球的GDP加起来大约是18万亿美元。1998年美国总统的科学顾问团做了一个报告《与生命为伍》，内容是生物多样性在生物经济发展过程当中的作用。这个报告提出一个概念——生物多样性是支持社会、经济可持续发展的活资本。 为什么生物多样性近年才开始重视？因为目前生物多样性受到了严重的威胁。科学家经过研究发现，现在物种的灭绝速度要比自然的灭绝速度快100倍甚至1000倍，这个速度主要是由于人类活动造成的。过去在地质历史上已经出现了5次生物的大灭绝，包括大家比较熟悉的恐龙大灭绝，科学家们认为，目前我们正处于第六次生物大灭绝时期。 保护物种最好是保护其生存环境 单纯的保护物种，最后还是会归于失败。保护物种的最好方法还是保护生存环境。 物种灭绝问题牵涉到物种与生物群落的关系问题。生态系统是物种在自然界长期存在下去的基本单元，如果仅仅保护物种的话，实际上不容易把这个物种长期保存下来；只有把生存环境保护下来，才能把这个物种保护下来。 马克平举了美国生物圈2号的例子，“美国建于亚利桑那州图森市以北沙漠中的生物圈2号是一座微型闭式人工生态系统，地球本身称作生物圈1号。美国的科学家觉得以其对生态系统的了解已经足以构建一个人工的生态系统，就搞了这个生物圈2号，计算出植物固定二氧化碳、放出氧气的速度，看种多少不同植被，产生多少氧气，使整个生物圈的空气里不同气体成分的比例和现在自然当中的空气比例是相近的，有8个科学家在里面呆了21个月，最后失败了。这说明人类还是没有对生态系统的规律认识得很清楚，还不足以重新构建一个生态系统。从另外一个方面也说明我们要保护物种，只能保护它所生存的那个生态系统”。 实际上，人类尚不知道物种需要的最好条件是什么，因为生态系统很复杂，里面有各种各样的关系，物种之间的相互作用，能量、养分循环等很多方面，包括信息的传递，我们现在的知识还是很有限。 开始人们习惯于把物种搬出来进行保护，后来发现，最有效的办法还是建立自然保护区，不仅是保护物种，更重要的是保护生存环境。 自然保护区应提升质量 自然保护区是生物多样性保护最有效的方式，截至2004年底，我们国家已经建了各级各类自然保护区2194个，占国土面积8%。马克平指出，我国自然保护区数量上绝对没问题，但质量还需提升。 几乎跑过中国所有自然保护区的马克平很了解中国自然保护区的现状，“国家保护区相对来讲好一些，一些地方保护区都存在问题。一些已经建立了20年的省级保护区，现在连边界都没有了。连边界都不知道在哪儿，你怎么去管理呢？很多县级和县级以下的保护区光有一个名字，有一个牌子，没有管理人员。我认为我们应该高度重视自然保护区的质量，保护区的发展要从数量型转变成质量型，不要盲目追求数量增加多少，覆盖的面积增加多少”。 另一位专家将伤害自然保护区的人总结为两类：“穷人”和“富人”。“穷人”是当地政府或者当地居民。对于贫穷的农民们来说，青山绿水当不得馍吃，任何过上好日子的机会都是难以拒绝的诱惑。在甘家湖白梭梭自然保护区，农民们盗采药材，不放过每一株，把保护区挖得千疮百孔。严格意义上，贫穷，而非贫穷者，是自然保护区的敌人。“富人”往往是外来的财团或者公司。他们对保护区的侵占往往一占就是50年、70年。他们往往以利益最大化为目的，进行掠夺性的开发。 一个很明显的事实是生态保护成效跟经济发展程度紧密相关。广东、浙江等经济发达地区，自然保护区所需经费全部纳入了省级财政预算，生态保护较好。而在西部地区，除一处国家级保护区由中央财政统管外，其他全归属于地方，生态保护能力相对薄弱。 发展中国家遗传资源大量流失 在联合国于1972年讨论人类生存环境之前，国际法及国际条约中没有出现关于遗传资源的归属原则，遗传资源被视为全人类的共同财富。因为遗传资源的取得与利用只需要采集少量的样品即可，所以遗传资源有一个不同于石油和其他矿物资源的特点，那就是可以很容易地被无偿取得。各个跨国公司、研究机构免费地从各个国家特别是发展中国家收集遗传资源，例如上世纪60年代的绿色革命中，植物遗传资源就被免费地用于繁育新的作物品种。 多年从事生物科学和生物多样性保护研究工作的国家环保总局南京环科所研究员薛达元毫不客气地指出，发达国家以利用遗传资源的技术被私人公司掌握开发、有知识产权保护为借口，在从发展中国家获取遗传资源的同时，并没有优先转让利用遗传资源的技术给发展中国家。 为保护自身丰富的生物基因资源，一些发展中国家已经或正在采取相应的措施。印度是拥有丰富生物遗传资源多样性和自然多样性的国家之一，在保护本国的基因资源方面做了很多工作。在美国授予水稻技术公司一项“巴斯马蒂”的大米专利后，印度政府认为水稻技术公司对“巴斯马蒂”大米申请专利是对其传统知识的侵犯，表示要对该项专利进行起诉。因为“巴斯马蒂”大米特指印度北方各州和巴基斯坦部分地区的农民许多世纪以来所种植的一种水稻产品。 中国拥有十分丰富的基因资源，是全球生物多样性大国之一，拥有陆地生态系统599个类型，有高等植物32800 种，特有高等植物17300种；脊椎动物6300多种，特有物种667个；有56 个民族13亿人口，特别是有些长期与世隔绝的地方保留了同质性极好的人群，具有极大的遗传学研究价值。这些丰富的资源是我国发展生物技术产业得天独厚的条件。如何保护自己国家丰富的生物基因资源不被发达国家掠夺，是我们必须关注的问题。 1998年由我国科技部和卫生部共同制定的《人类遗传资源管理暂行办法》，这也是中国出台的第一部有关遗传资源保护的法规。 中国生物多样性面临危机 国家环保总局自然生态司司长万本太介绍，中国是世界上生物多样性最丰富的国家之一。 中国物种多样性高度丰富，大约有高等植物3万多种。生物物种特有性高，拥有大量特有的物种和孑遗物种，大熊猫、白鳍豚、水杉、银杉等。生物区系起源古老，如晚古生代的松杉类植物，中国占世界现存7科中的6科。经济物种丰富，药用植物11000多种，原产我国的重要观赏花卉超过2238种。 中国的生物多样性正受到非常严重的威胁，马克平指出，用《国际濒危动植物物种贸易公约》这个指标来衡量的话，“公约当时列了640个种，在中国可以找到156个，比例非常高。约有200个物种已经灭绝；约有5000种植物在近年内已处于濒危状态；约有398种脊椎动物也处在濒危状态。另外中国的生态系统有40％处于非常严重的退化状态，各种开发建设的人为破坏仍在继续，物种生存面临威胁；外来入侵物种危害日益严重，生物安全管理亟待加强；生物遗传资源流失问题突出，保护和管理不到位；西部地区生物多样性急需采取抢救性保护措施。” 马克平分析说，其中有两个中国国情是值得大家关注的。第一，中国的人口多，而且有70％左右在农村，对生物多样性的依赖比较大。第二，中国是近年来少数几个经济发展速度最快的国家之一，经济发展对环境造成了很大的压力。 中科院植物所研究员钱迎倩认为，要想解决目前生物多样性破坏严重的问题，要加大宣传教育力度。他身体力行，退休后就加入了中科院老科学家科普演讲团，到处宣讲保护生物多样性的意义，促进公众保护生物多样性理念的提升。他还提出既要教育青少年，也要改变成年人特别是领导的观念。“不仅仅是中小学生，更重要的是给各级干部、领导讲，他们手中握有权力，如果更重视生物多样性保护，解决起来会更有效果。” 
我们身边的水摘要：本文是我们五位同学综合实践活动的成果，阐述了水的组成、性质，对我们生活中的水进行了分类和比较，在此基础上阐述了它们的各自用途。最后分析了长江流域和古运河流域镇江段水质污染状况及其原因，并初步提出治理构想。关键词：水，身边的水，分类，用途，水质污染 水（H2O）是由氢、氧两种元素组成的无机物，在常温常压下为无色无味的透明液体。水是最常见的物质之一，是包括人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。水在生命演化中起到了重要的作用。1水的性质1物理性质 水在常温常压下为无色无味的透明液体。在20℃时，水的热导率为006 J/s•cm•K，冰的热导率为023 J/s•cm•K，在雪的密度为1×103 kg/m3时，雪的热导率为00029 J/s•cm•K。水的密度在98℃时最大，为1×103kg/m3，温度高于98℃时，水的密度随温度升高而减小 ，在0～98℃时，水不服从热胀冷缩的规律，密度随温度的升高而增加。水在0℃时，密度为99987×103 kg/m3，冰在0℃时，密度为9167×103 kg/m3。水是良好的溶剂，大部分无机化合物和少部分有机化合物可溶于水。2化学性质 1水的热稳定性。水的热稳定性很强，水蒸气加热到2000K以上，也只有极少量分解为氢气和氧气，但水在通电的条件下会分解为氢气和氧气。2H2O 2H2↑ + O2↑2水与金属反应。很多活泼的金属能与水反应，如钠、钾、铁等。2Na + 2H2O = H2 ↑+ 2NaOH3Fe + 4H2O Fe3O4 + 4H3水与非金属反应。少部分非金属能与水反应，如氟气、氯气、碳等。Cl2 +H2O HCl + HClO4水与一些金属氧化物和非金属氧化物能与水反应。如氧化钠、氧化钙、二氧化碳、二氧化硫等。Na2O + H2O = 2NaOHSO2 + H2O H2SO5与其它物质反应。NH3 + H2O NHH2OCaC2 + H2O → Ca(OH)2 + C2H2↑2水的分类及其应用1普通水、重水、超重水氢元素有三种核素，分别为普通氢（核中1个质子，又叫氕）、重氢（核中有1个质子，1个中子，又叫氘）、超重氢（核中1个质子，2个中子，又叫氚），它们分别与氧结合形成普通水、重水和超重水。普通水的分子式为H2O。重水又叫氧化氘或氘水，分子式是D2O。重水是无色、无臭、无味的液体，但它的一些物理性质跟普通水稍有差异。例如，重水的密度是1044g/cm3（25℃），而普通水是99701g/cm3（25℃）。这是重水得名的由来。重水的熔点是81℃，沸点是42℃。盐类在重水里的溶解度比在普通水里小。例如，在25℃，100g普通水中能溶解92gNaCl，而100g重水只能溶解56gNaCl。许多物质跟重水发生反应，反应比普通水慢。重水对生物有不利影响。植物种子浸在重水里不能发芽，鱼类在重水中会很快死亡。一般的普通水中含重水约015％。电解水时，由于普通氢气（H2）比重氢（D2）放出快6倍，所以电解水的残留液中重水被富集。目前生产重水的方法有电解法、精馏法和化学交换法。重水的主要用途是在反应堆中作慢化剂（又叫减速剂）和冷却剂。重水分解时产生的氘是重要的热核燃料。在化学和生物学中，重水用作示踪物质来研究反应机理等。 超重水的化学分子式为T2O，每个重水分子由两个氚原子和一个氧原子构成。超重水在天然水中极其稀少，其比例不到十亿分之一。超重水的制取成本比重水还要高上万倍。2生活中的水1自来水 天然水经过过滤、沉淀、消毒以后的水，主要成分是水，其次有一些离子如Ca2+、Mg2+、Cl-等等。虽然自来水经过处理后，但还有微量的细菌如大肠杆菌，另外还有一些其他的溶质，因此自来水不能直接饮用。自来水的密度大于纯水的密度，没有固定的沸点。自来水在加热沸腾后可以饮用，可直接作为工业用水。2矿泉水 矿泉水是从地下深处自然涌出或经人工揭露、未受污染的地下矿水。矿泉水含有对人体有益的多种矿物质和微量元素，如锂、锶、硒、锌、溴、钼等，生理功能强，对人体有一定的保健作用。在通常情况下，矿泉水的化学成分、流量、水温等动态在天然波动范围内相对稳定。3纯净水 纯净水是以江河湖水、自来水等为水源，采用蒸馏法、电渗析法、离子交换法、反渗透法等处理工艺制成的。就是经过复杂深层的净化程序达到无菌纯净。纯净水是把水中各种元素最大限度的去除，只保留水分子，在去除有害物质的同时，也去除了有益的物质，因此不能长期饮用纯净水，要和矿泉水搭配喝 4磁化水 磁化水是使水经过高科技超导磁体的磁化，使水分子结构发生变化而得到的一种水。水磁化后，其物理化学性质发生了很大变化，主要表现为电导率增大，PH值升高，密度减小，挥发性加快，溶解氧（DO）升高，难溶物质在其中的溶解度增大等。在大多数磁场下得到磁化水表面张力增大、沸点降低；在极少数磁场下，表面张力下降、沸点升高。磁化后的水的冰点变化不大。由于磁化水具有不同于普通水的结构和性质，使它在生产和生活中有很多用途。在医疗上，它对人的高血压、糖尿病、血稠、肾结石等疾病都有一定的刺激和疗效。饮用磁化水对消除运动疲劳也具有一定的作用。在工业上使用磁化水具有抑垢防垢、灭尘、提高混凝土的强度等用途。在农业上用磁化水对农作物进行灌溉，可以激活各种生物酶，增强酶的生物活性，促进叶绿素的形成，提高光合作用，从而促进作物的生长发育，提高作物的产量和质量。用磁化水养鱼，使鱼类的生长和抗病抗寒能力得到加强。5超水 将普通水在密闭容器中加热蒸发为水蒸汽，并使水蒸汽在石英毛细管（内径在nm数量级）中凝结，这样得到的水叫超水，有人不科学地称之为纳米水。经过处理得到的超水缔合结构发生了很大变化，形成一种链状六角环结构的聚合物，其颗粒直径达到nm数量级。由于超水结构的特殊性，决定了它具有不同于普通水的一些性质：①其密度为普通水密度的4倍（ρ超=4ρ普）；②其粘滞系数是普通水粘滞系数的15倍（η超=15η普），挥发性低；③超水的冰点为-100℃，在700℃时仍保持其特性。加热到900~1000℃时变为普通的水，并且在-100~700℃内无论加热、冷却还是长期存放，都不会改变其特性。超水活性高，能更容易地进入其它物质的分子之间，某些与普通水不相容的物质，如燃料油，能与超水很好相溶，水进入到油分子之间，改变了分子之间的相互作用，使分子结构更松散。按一定比例配成含有超水的燃料油，燃点低且燃烧充分，一方面可以提高燃烧率和机械效率，另一方面可以减少大气污染，具有巨大的经济效益和良好的社会效益。用超水做溶剂，可以制成在低温下仍保持液态的溶液，也可以根据其挥发性低及粘滞系数大的特点，制成抗挥发和抗渗透的溶液，在工业上大有用处。6中水 中水就是将人们在生活和生产中用过的优质杂排水（不含粪便和厨房排水）、杂排水（不含粪便污水）以及生活污（废）水，经集流再生处理后，达到一定的水质标准，可在一定范围内重复使用的非饮用的杂用水，其水质介于上水（清洁水）和下水（污水）之间。对于“中水”有多种解释，污水工程方面称为“再生水”，工厂方面称为“循环水”或“回用水”，有的人又称之为“复新水”，一般以水质作为区分标志。经过处理所得到的中水水质必满足如下条件：（1）满足卫生要求：其指标主要有大肠菌群数、细菌总数、余氯量、悬浮物、COD、BOD5等；（2）满足人们感观要求，无不快感觉，其衡量指标有浊度、色度、臭味等；（3）满足设备构造方面的要求，即水质不易引起设备、管道的严重腐蚀和结垢，其衡量指标有PH值、硬度、蒸发残渣、溶解性物质等。处理后的出水一般用来冲洗厕所、喷洒道路、绿化、洗车、作为冷却水的补充水等。3硬水与软水1软水 含钙离子、镁离子较少或不含钙离子、镁离子的水，一般硬度低于8度的水为软水。 2硬水 含钙离子、镁离子较多的水，一般硬度高于8度的水为硬水。硬水会影响洗涤剂的效果，硬水加热会有较多的水垢。 工业上在使用硬水之前一般要进行软化。4淡水与咸水1淡水 含较少盐份或不含盐份的水，一般作为民用水或工业用水。2咸水 含有较多盐份的水，如北方盐湖水，部分地下水和海水都是咸水。
1 生物学与物理学和化学的关系密切自然科学是研究自然界的物质结构、形态、性质和运动规律的科学，数学、物理学、化学、生物学、天文学和地质学等，属于自然科学的基础理论科学范畴。从研究内容看，物理学主要研究物质的机械运动、电磁运动和原子运动等最基本运动形式，化学主要是研究物质的分解与化合等较高级运动形式，生物学则是研究生命活动和延续等物质运动的最高级形式，因此，生物学与物理学和化学的关系极为密切。此外，生命界的发生和发展与宇宙和地球的演变密不可分，所以生物学与地质太空学也有着密切联系。事实上，自然界是一个统一的整体，有关自然的知识具有普遍的适用性，如原子和分子。尤其是某些概念和原理在学科间互相应用的现象随处出现，如系统与反馈、物质与能量、空间与时间、结构与功能、动态与平衡等概念。仅以物质与能量这个概念而言，无论是原子、分子、细胞、生物体乃至生态系统，都是自然界存在的不同的物质运动形式，物质的机械运动、电磁运动和原子运动分别以机械能、电能和核能为动力，物质的分解反应和化合反应以其化学能的转换为动力，生命物质的新陈代谢活动则是以ATP提供的能量为动力。在任何一个非生命物质系统或生命物质系统中，能量总是伴随着物质变化而转换，但是，不论能量形式发生怎样的转换，其系统内的能量总和始终保持不变，这就是能量守恒定律。不同学科间存在的这种科学概念和原理的统一性表明，这些学科的科学思想和方法具有一致性，即用唯物辩证的自然观作指导来观察和研究自然。正因为自然科学各个学科的科学思想和方法是一致的，所以，生物学家与物理学家和化学家思考问题的方式和进行科学探究的过程也是统一的。例如，他们把未知的具体问题作为探索科学奥秘的重要对象，将观察和实验作为科学探究的基本方法，许多有效的工具也在不同学科中共同使用等。在科学探索的过程中，他们十分尊重事实、注重证据和关注价值因素，把研究成果的社会应用置于科学探索的过程中。他们通过观察发现和提出问题；根据已有的学识和经验，经过深思熟虑而作出假设；通过查阅各种信息资料，对假设的逻辑含义进行推断；精心设计调研或实验方案，找出和控制可变因素；反复实验并收集、分析和解读数据，运用逻辑和证据作出答案或解释；利用各种图表等建立模型，用于交流得出的科学结论，并对不同的观点或批评意见作出反应，等等。此外，在自然科学领域中，不同学科知识相互渗透的现象极为普遍。仅以人体生理学基础知识而言，许多生理现象或本质是用物理学知识加以解释的。例如，用流体力学的压强解释血压的生成及影响因素，用热的传导、对流和辐射解释皮肤调节体温的散热方式，用渗透和弥散解释水和胆固醇等的吸收，用扩散解释肺换气和组织换气，用凸透镜的成像原理解释眼球的折光成像，用动作电位解释神经传导等。同样，细胞内发生的一系列高度有序的化学反应是用化学知识解释的。例如，用糖类、蛋白质和脂类化学知识阐述糖代谢、蛋白质代谢和脂肪代谢，用酶学知识阐述细胞代谢的特征，用核酸化学阐明遗传信息的编制、传递和表达，用ATP与ADP相互转化的反应机制解释生命活动的能源供应。总之，生物学与物理学和化学有着极为密切的关系。2 生物学与数学、信息科学和技术科学协同发展数学是研究现实世界的空间形式和数量关系的科学，数学分析、数理统计和数理逻辑是生命科学研究的重要工具和方法。纵观生命科学发展的历史，数学对生命科学研究和发展的重要作用是不言而喻的。早在古希腊的科学发展时期，柏拉图曾依据动物的栖息环境，使用数学的二歧式分枝法对其进行分类。后来，他的学生亚里士多德认为，要确定动物之间的亲缘关系，研究动物生活的环境、结构、习性、运动形式和生殖方式，就会发现“它的生成和组合”总是具有“一种美妙的形式”。为此，他依据动物血液是否红色，将其分为无脊椎动物和脊椎动物；再依据生殖方式的不同，对520多种动物进行分类，构建了一个生物梯级略图，并使用属（genus）和种（species）作为两个分类术语（起源于希腊语“形式”一词）。此后，亚里士多德的继承者和崇拜者们在研究代谢问题的实验中，还试图运用定量方法分析喂食一体重一排泄物之间的数量关系。上述事实表明，早在生物学发展的准备和奠基阶段，数学的思维方式和方法就已经应用到生物研究中，并对生物学的发展起着推动作用。事实上，数学在生命科学各个重大发展时期都起着促进作用。例如，哈维的《心血循环论》是经典生物学时期（16世纪初—19世纪中后）的典型代表，这篇论文的突出研究课题是“心脏的每次搏动向全身输送多少血液”，而且他首创把实验与定量方法结合起来应用于血液循环研究，并根据他用放大镜进行的观察推测全身有一个“不能直接观察的血管交织网”．显然，实验与定量方法相结合应用于生物学研究，是生物学发展过程中的一个显著进步，这种研究方法在当时的物理学领域也应用得很少。孟德尔被认为是实验生物学时期（19世纪中后—20世纪初）的先驱者，他使用数理统计方法对豌豆杂交实验的数据进行分析，揭示出相对性状分离和不同性状自由组合的遗传实质。孟德尔的杰出贡献，一方面是孟德尔定律是基同传递的基本规律，另一方面他是第1位将概率原理用于预测遗传杂交实验结果的科学家，他所创立的《植物杂交试验》原理至今仍广泛地应用于遗传学研究。1953年，Watson和 Crick首次提出 DNA分子双螺旋结构模型，奠定了现代分子生物学发展的基础，开辟了生命科学的新纪元。这个双螺旋结构以其简洁和美的三维空间构像，成为当代生物学和社会发展的现代象征。显然，建立模型的数学思维方式和方法，是促使沃森和克里克取得研究成功的重要方面之一。同样，生物科学发展的需要对数学研究也有很大的推进作用。例如，生态学的研究方法可分为：野外研究、实验研究和数学模型研究三大类。在生态学发展的历史中，野外研究是最先产生的基本方法，野外进行数量调查的特殊性促进了数量统计学的发展，种群生物统计学、数学生态学及生物数学分类法则应运而生。数学模型研究是利用数学手段，描述种群数量动态及机制，以及生态系统内的能量流动和物质循环规律，并进行模拟和预测种群行为和数量动态，或者估算出生态系统的生产力指标。例如，模拟一次传染病在种群中大流行的后果，或模拟一种有毒污染物对生态系统的影响等，都要求进行精确的数学处理和定量预测，这对数理统计及动态分析研究提出一系列新的课题。大家知道，信息、材料和能源，被誉为现代科学技术发展的三大支柱，生物学与信息科学和技术科学也有十分密切联系。信息科学是以信息论为基础，与电子学、计算机和自动化技术、数学、生物学、物理学和化学等学科相联系而发展起来的一门新兴的科学，其任务是研究各种信息的性质，受控机械、生物和人类对相关信息的获取、转换、传输、处理、利用和控制的一般规律，以及设计和制作各种信息器械，以便将人脑从自然力的束缚下解放出来，提高人类认识自然和保持与自然和谐发展的能力。信息技术的发展突飞猛进。从20世纪60年代至今，电子信息技术在各个领域中得到广泛的应用，并已深入千家万户和关联到每个人的生活 与此同时，激光信息技术的优越性能使其得到迅速发展，已经形成对电子信息技术的补充和强有力的挑战。从20世纪70年代开始的生物信息技术，已经在实验室里研制出生物计算机模型。生物计算机亦称DNA计算机，它的工作原理是以瞬间发生的化学反应为基础，利用酶的催化作用将反应过程进行分子编码，当信息在特制的生物芯片中沿着蛋白质分子链传递时，会引起分子链中单键与双键结构顺序的改变，从而对问题以新的DNA编码形式加以解答。生物计算机一旦研究成功，必将推动计算机技术向着智能化方向发展。生物科学成为当今世界自然科学领域的领先学科有两个主要原因：一是从20世纪50年代以来，分子生物学取得的一系列成就，使生物学在自然科学中的地位发生变化；二是生物技术的发展为人类创造了巨大财富。一般认为，现代生物技术通常包括基因工程、细胞工程、发酵工程、蛋白质及其酶工程。其中，以克隆和 DNA重组为核心技术的基因工程发展得最快，并带动了细胞工程、发酵工程、蛋白质工程的发展。此外，基因诊断与治疗技术、克隆动物技术、生物芯片技术、生物材料技术、生物能源技术和生物净化技术等都属于现代生物技术的范畴。现代生物技术实际上是一门综合技术，与生物技术相关联的学科有：分子生物学、细胞生物学、微生物学、生物化学、遗传学、化学工程学及医药学等。作为现代生物技术领域，它可分为：农业生物技术、医药生物技术、环境生物技术和海洋生物技术等。科学界普遍认识到，生物技术将是21世纪经济发展的新动力，它将在农业、养殖业、能源、治理环境污染、纤维与包装材料和医药工业等领域形成巨大的产业，将为人类提供不可估量的利益。3 生物学与人文社会科学相互影响人类创造的文化，除科学文化外还有人文文化，人文社会科学则是人文文化的象征。人文社会科学是由人文科学、社会科学以及两者交叉构成的边缘学科共同组成的学科群，它以人的社会存在为研究对象，以阐述人的本质和人类社会发展规律为宗旨，其主干学科大致包括：政治学、经济学、军事学、法学、哲学、语言学、文艺学、历史学、人类学、社会学、宗教学、教育学、心理学、管理学、新闻与传播学、情报与文献学、体育科学及人文地理学等。从人文社会科学的这个庞大的学科群不难看出，生物学与其他许多学科有着直接或间接的关系，而且在人类创造文化的历史长河中，生物学与人文社会科学之间相互影响和相互促进，两者将在交叉渗透和相互交融中走向发展的新世纪。在人文社会科学领域中，哲学与生物学的相互影响是最突出的。古希腊的柏拉图和亚里士多德的哲学观，左右着他们对大自然及其生物的观察和认识，他们及后辈学者对物种和属的概念及其动物分类的研究，都带有各自明显的哲学观念。同样，古希腊一罗马世界的人体解剖学和药物学研究，对当时盛行的神创论和自然主义哲学产生很大的冲击力。18世纪末到19世纪，哲学获得了长足的发展，辩证法与唯物主义相结合使哲学成为具有强大生命力的真正科学的哲学，特别是马克思主义哲学对自然科学和人文社会科学的发展产生了巨大的推动作用。与此同时，细胞学、实验胚胎学、微生物学、生理解剖学、生物进化论和遗传学等学科的崛起或迅速发展，也为辩证唯物论提供了充分的科学证据。随着当代经济和社会的发展，生物学与人文社会科学的关系更加密切。人文社会科学研究涉及到许多社会热点问题，如人口与计划生育问题，晚婚、优生和优育问题，独生子女教育问题，营养与智力开发问题，老年性疾病和防止衰老问题，环境污染问题，癌症和艾滋病等疾病的防治问题等，深入研究和解决这些问题则与生物科学研究和发展进程有着直接关系。20世纪末至本世纪初，试管婴儿、核移植、转基因、克隆、人类基因组计划和人类单体型计划等现代生物技术相继取得的成果，已经对世界各国的政治家、经济学家、科学家、法律学家、社会学家和伦理学家提出了严峻的挑战，克隆器官和基因诊断与治疗则给病患者及家庭带来福音。此外，许多国家将脑科学研究作为本世纪头10年的重点课题，随着脑科学研究对脑功能奥秘的揭示，人们对感知、运动控制、学习记忆、情绪、游泳及意识等方面的认识将产生重大的突破，从而必将导致教育学、心理学乃至思维科学等发生一场根本性的变革。进入21世纪，人类社会面临的人口、粮食、资源和环境方面的形势是十分严峻的。21世纪中期，世界人口将突破 100亿大关。到 2040年前后，我国人口才能稳定在16亿左右。随着人口迅速增长和人类生产活动的扩张，环境恶化和全球生态系统遭到破坏。如何保护全球生态平衡，协调人与自然的和谐关系，提高生态、经济、社会与科技结合的综合效益，已经成为生态学研究的主要任务。为此，生态学更加注重宏观与微观研究相结合，逐步向定量化、模型化和工程化方向发展，生态工程学、自然资源生态学、人类生态学农业生态学和城市生态学等许多应用生态学的分支学科应运而生。与此同时，生态学更加强调与其他自然科学和人文社会科学的相互渗透，尤其是在防治环境污染和保护生物多样性方面进行多学科综合研究，才能使得人类维护生态平衡和保护生物多样性的计划得以实施，使人类与自然和谐而持续发展的愿望得到实现。
（一）生物多样性的定义生物多样性是一个内容非常广泛、高度综合的研究领域，通常认为，它可分为3个不同层次：遗传多样性（基因多样性）（指地球上生物个体中所包含的遗传信息之总和）。基因是有遗传效应的DNA片断，基因的多样性取决于DNA分子的多样性，DNA分子的多样性是由组成DNA的四种碱基的不同排列顺序决定的。如一个DNA分子的一条多核苷酸链中有100个四种不同的碱基，则碱基排列方式就有4100种之多，同时，基因的多样性又与基因突变和基因重组等变异密不可分。物种多样性（指地球上生物有机体的多样化）和生态系统多样性（涉及的是生物圈中生物群落、生境与生态过程的多样化）。物种多样性与生态系统多样性主要是由于不定向变异与定向选择在进化过程中共同作用的结果。（二）生物多样性的表现科学家们曾在一棵树上发现多达650种的昆虫，它们是如何结成一个生态系统的？即使是一只昆虫本身也能自成一大千世界。将一只蜣螂置于显微镜下，可以惊讶地发现蜣螂的背上和翅膀上各住着两种不同的虫子，两种虫子因种类不同，栖息地也不一样，它们之间是如何达成协议的？如果涉足至一片茂密的树林中，你就会更惊讶地发现林子中会有数千种植物、数百种鸟类、数百种蝙蝠以及各种灵长类动物等。植物间的爬虫类、两栖动物、野生猪科动物以及它们体内和体外的难以计数的寄生虫，在这里达成平衡，互相关连着。
