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開篇:寫作不僅是一種記錄,更是一種創造,它讓我們能夠捕捉那些稍縱即逝的靈感,將它們永久地定格在紙上。下面是小編精心整理的12篇生物技術的好處,希望這些內容能成為您創作過程中的良師益友,陪伴您不斷探索和進步。
隨著科學技術的發展,生物技術也得到了不斷地進步,生物技術在農業種植中的應用和推廣,實現了我國農業的可持續發展。
1 農業種植中生物技術的推廣及應用-轉基因技術
轉基因技術,簡單來講,就是在生物體外對dna分子進行人工剪切、拼接,對基因進行改造和重新組合,再導入生物體內使導入的基因得以表達。其中,其核心技術就是提取目的基因——將需要的基因從供體生物的細胞內提取出來,從而達到最終目的。其中還有一個關鍵的環節就是對多細胞生物的檢測,將每個受體細胞單獨培養并誘導發育成完整個體,檢測這些個體是否攝入目的基因,攝入的基因是否表達(是否表現出相應的性狀)。淘汰無變化的個體,保留有相應變化的個體進一步培養、研究。
在當前的農業生產中,轉基因技術是目前應用最為廣泛的一種生物技術。轉基因技術的應用,對農業種植的育種有著極為重要的作用和意義,其可以將某一種作物的優良基因轉移到另一種完全不具親緣關系的作物品種當中,使得作物產量和質量得到提高。
目前被較廣泛提取使用的植物目的基因主要有:蘇云金桿菌抗蟲基因、種子貯藏蛋白基因、植物抗病基因等。例:用棉鈴飼喂棉鈴蟲,如蟲吃后不出現中毒癥狀,說明未攝入目的基因或攝入目的基因未表達,如蟲吃后中毒死亡,則說明攝入了抗蟲基因并得到表達。
因此,通過轉基因技術的應用,使得農作物的品種得到改良,目前,隨著科學技術和生物技術的發展,其應用也不斷呈現廣泛應用的趨勢。首先,目前,轉基因植物的種植規模在不斷地擴大,根據相關數據分析,目前采用轉基因技術種植面積已經達到了全球耕地面積的16%。
此外,還有雜交育種技術的應用。簡單來講,就是在生物的體細胞中,控制同一性狀的遺傳因子成對存在,不相融合,在形成配子時成對的遺傳因子發生分離,分離后的遺傳因子分別進入不同的配子中,隨配子遺傳給后代。其也是一種極為常見的生物種植技術,雜交育種技術與轉基因技術相比,其操作方式更為簡單,而且這種技術的推廣時間也比較早,目前,對于雜交技術的應用已經有了豐富的經驗,這些技術的應用都使得農業種植的難度降低。
2 農業種植中生物技術的推廣及應用-組織培養技術
在農業種植中,對于組織培養技術的應用,其主要是建立細胞的全能性的基礎之上的,通過人工的誘導,保證植物組織在無菌狀態下進行良好的發育,最終發育成為完整植株的一種生物技術。組織培養技術的利用,不僅可以增加植物繁殖的速度,而且更為重要的是能夠在有限的時間內,培育出更多優良的植物品種。此外,利用組織培養技術,可以有效地防止病毒對作物幼苗的侵害,保證種苗無病毒,促進良種經濟作物的快速推廣。在應用組織培養技術要注意以下幾點:首先,要保證在植物組織培養中溫度、光照、濕度等各種環境條件,培養基組成、ph值、滲透壓等各種化學環境條件,使得能夠有效地促進組織培養育苗的生長和發育。另外,在進行初代培養外植體的時候,對于褐變做好處理。褐變,主要就是指外植體在接種后,其表面開始褐變,有時甚至會使整個培養基褐變的現象。它的出現是由于植物組織中的多酚氧化酶被激活,而使細胞的代謝發生變化所致。在褐變過程中,會產生醌類物質,它們多呈棕褐色,當擴散到培養基后,就會抑制其他酶的活性,從而影響所接種外植體的培養。所以一定要加強對這個環節的處理。第三,關于植物組織的初代培養。初代培養旨在獲得無菌材料和無性繁殖系。即接種某種外植體后,最初的幾代培養。在初代培養時,用誘導或分化培養基,即培養基中含有較多的細胞分裂素和少量的生長素。初代培養建立的無性繁殖系包括:莖梢、芽叢、胚狀體和原球莖等。
3 農業種植中生物技術的推廣及應用-采用生物技術制作生物農藥
生物農藥,簡單來講,就是利用生物新陳代謝的產物,將其作為制作農藥制品的有效成分,改變傳統形式通過化學手段制作農藥的方法,即可以起到良好的保護環境的作用,另外,還可以達到良好的使用效果,更加重要的是提高了植株的耐藥性,所以,利用生物技術制作農藥具有深遠的影響。
在基因工程藥品的生產中,許多藥品的生產是從生物組織中提取的。受材料來源限制產量有限,其價格往往十分昂貴。微生物生長迅速,容易控制,適于大規模工業化生產。因此,我們可以將生物合成相應藥物成分的基因導入微生物細胞內,讓它們產生相應的藥物,不但能解決產量問題,還能大大降低生產成本。例如:轉黃瓜抗青枯病基因的甜椒、轉魚抗寒基因的番茄、轉黃瓜抗青枯病基因的馬鈴薯、不會引起過敏的轉基因大豆等等。
因此,生物農藥技術,避免了對環境造成的污染,利于農業的可持續發展。
4 總結
關鍵詞:生物工程技術;社會經濟;弊端;影響
一、生物工程技術對經濟發展的影響
生物工程技術的發展帶動了一些新興產業,給整個社會的經濟發展提供了新的經濟增長點,就全社會的就業量來說:在全社會提供了更多的就業崗位,緩解了就業壓力使我們的經濟發展和產業調整更加具備物質基礎和更具活力。其對經濟發展的影響具體如下:
一是相應的研究生物工程技術的企業日益增多;早在二十世紀初期生物技術就已引起投資者的重視,隨著時代的不斷發展在二十世紀八十年代,全世界范圍內的生物技術企業已達到了上萬家,其中以美國為首,日本、英國等經濟發達的國家已經在生物工程技術上投入了大量的人力財力和物力,他們已經意識到生物工程發展的巨大潛力以及給經濟發展所打來的前所未有的機遇。尤其是在二十世紀末生物工程技術所帶來的經濟利益已經可以用千億美元的單位來計算了,短短時間內的發展變化已經深刻的證明了其巨大威力。尤其在全球生態環境遭到破壞的情況下對解決人類的生態問題也提供了相當大的幫助。
二是生物技術相關產品的市場競爭力日益擴大;隨著生物工程技術的不斷發展,其存在的潛能以及發展的勢頭都是銳不可擋的,是各個國家爭先發展和搶奪市場占有率的重要領域。特別是經濟發達的國家,他們有充足的人力物力財力來支持新興技術的發展,且極力的實現生物技術的商品化來獲得更大的經濟利益。特別是在當今的世界舞臺上誰掌握了技術,擁有了人才就獲得了話語權,因此各個國家對生物技術的相關產品都采取了保密措施,且更加重視情報工作的開展,都希望汲取世界范圍內的先進技術用來制造相關暢銷商品以引領世界潮流,提高自身的綜合國力。
二、生物工程技術對社會的影響
一是幫助人們解決能源短缺和環境污染問題;隨著經濟的不斷發展以及世界范圍內人口的不斷增長,能源短缺問題以及環境污染帶來的經濟壓力也越來越大,世界各國都在尋求解決的辦法,而生物工程的發展給這些問題的解決提供了契機。例如:生物技術的相關研究人員都在尋找一種特殊微生物用來生產出成本低且使用率高的乙醇來作為新型能源替代和彌補傳統能源帶來的不足。對于環境污染問題也在利用生物自身之間的性能進行生物性的分解以免造成二次污染,例如人們可以利用這些微生物凈化有毒的化學物質處理廢水廢渣,達到凈化環境、保護環境的目的。
二是改善農業發展現狀,解決糧食短缺問題;現代生物技術特別是轉基因技術的發展給我們解決世界糧食不足以及解決貧困地區的饑餓問題提供了莫大的幫助。例如:轉基因大豆、轉基因水稻等都是生物技術解決糧食問題的重大體現。轉基因技術的主要功能包括:抗除草劑、抗病毒、抗鹽堿、抗旱、抗蟲、抗病以及作物品質改良等。其培養出來的生物具有抗病害高質量的效果是我們提高織物質量,減少農藥以及化肥使用量的有效方法。利用生物工程技術可以提高人們的生活質量,使得所使用的食物更加綠色健康。
三、生物工程技術的弊端
技術的發展往往兼有正反兩種作用,生物技術也是一柄“雙刃劍”。現代生物技術在帶給人類新的社會、經濟效應的同時,也可能帶來潛在的負面影響。具體表現如下:首先,由于生物技術的對象是生命,使基因在人、動物、植物之間進行人為的相互轉移,因而其負面影響可能會超越以往任何一種技術,可能危及生命或環境;其次,社會存在敵對勢力和犯罪分子,很難確保他們對生物技術成果進行正確合理的操作和運用,進而危害人類和社會安全。最后,在醫療方面,生物工程技術也有一定的風險。基因導入造成的遺傳改變將決定個體遺傳前途而且會跨代遺傳。利用體細胞與胚細胞進行基因治療,在添加外來基因時容易產生原性基因損傷或某種基因紊亂。此外,在動物體內清除與某種疾病相關的基因的同時,也有可能清除了該基因給動物所帶來的其他好處。
參考文獻:
【關鍵詞】生物技術 工業設計
一、引言
生物技術作為一門應用十分廣泛的學科,在各個領域中都發揮著非常重要的作用。在工業設計的專業領域中,也在各個層面上運用著生物技術。將生物技術與工業設計良好結合,能夠創意出新鮮、環保、有利于人類使用的產品,將設計的藝術性和科學含量都大大提升。
二、仿生學應用
(一)形態仿生
德國著名的設計大事科拉尼曾說:“設計的基礎來自誕生于大自然的生命所呈現的真理之中。”工業設計的產品并不是憑空想象出來的,產品作為人類肢體的延伸,起實用性、合理性、美觀性都非常重要。形態仿生是受到大自然啟發的結果,同時也是產品的造型設計中不可或缺的形態語言。自然界的生物經過千百年來的進化,其外形的每一個曲折角度往往都包含著精確的物理原理和視覺上恰到好處的美感。作為對人類生活方式有著廣泛影響的工業設計,在創造產品時加入形態仿生的元素,是促進工業設計進一步發展與完善的重要方法。
最為簡單的形態放生是從自然界的事物中抽取美麗的花紋,應用于產品的裝飾中。例如將奶牛、斑馬等的花紋印制在產品表面,帶給產品使用者簡單、自然的感受。
目前使用更多的形態放生是在產品的造型上,讓產品具有和自然生物相同或者類似的形態。
模仿自然形態的產品造型往往會具有意想不到的趣味性。例如模仿人手和人的嘴唇形狀的沙發,兩款產品在具有沙發基本功能的同時,又具有極強的視覺沖擊力,帶給使用者和欣賞者感觀上的享受。
另一方面,形態仿生的產品由于其接近自然的造型,象征著千百年來人類對自然的模仿和崇拜。從機身和單曲面機翼都呈現出象海貝、魚和受波浪沖洗的石頭所具有的自然線條到根據空氣動力學原理仿照鴨子頭形狀而設計的高速列車,形態仿生往往是創造的開始,具有超乎想像的實用性。
(二)功能仿生
每一種生物都擁有其獨特的結構,自然經常創造出人類難以預想的奇跡。根據動物的某些特性來設計產品,不盡可以為人類帶來極大的便利,通常也是十分環保的方法。
(三)視覺仿生
由于人眼睛中的視網膜單元是非均勻分布的,這使得人眼在具有廣闊視野同時又具有高分辨率,可以使人在對感興趣的目標保持很高分辨率的同時又對視野的其他部分保持警惕。
根據人眼的這一特性,在產品外觀設計的時候就可以將最吸引人眼球的元素放在人眼注意力最高的地方,將設計師想強調的元素放在吸引力較大的元素周圍,從而使產品既美觀又具有商業價值。
在對其他動物的研究上也發現,許多動物的視覺成像原理都具有很大的價值,往往會帶給產品絕佳的品質和性能。例如根據青蛙眼睛的成像原理設計的瞄準鏡等,在產品結構設計中具有廣泛的應用。
(四)結構仿生
在自然界中有許許多多美妙而神奇的結構,例如蜘蛛網一圈圈的環繞被證明是對于蜘蛛絲來說最為穩固且適合于捕捉的結構。在工業設計當中,根據產品應用領域的不同,恰當得對自然食物進行結構仿生能夠達到極其完美的效果。
例如一位設計師設計的設計類學生專用教學課桌椅的方案,靈感來自于蜂巢結構,提取六邊形作為基本要素進行設計,桌面可以根據設計或教學需要自由組合成不同形態,并且考慮它們彼此之間組合時面與面之間不要留有許多空隙,組合時穩定性,最終選擇了蜂巢結構。
三、生物材料
在產品設計的構成中,產品材料的選擇是十分關鍵的一環。隨著人生生活水平的日益提高,消費者最產品材料的質感、安全性、堅固度要求越來越高。同時,由于越來越多的人們開始崇尚時尚、健康、環保的生活,產品的整個生命周期都在逐漸受到整個社會的關注。特別是在歐盟國家,中國的產品很難出口到那里的一個重要原因就是,歐盟規定在產品報廢后必須百分之八十以上的零件都可以進行回收。
因此,產品材料的選擇不盡關系到消費者使用時的感受,更關系到它的市場、銷售前途和生命力的長短。在這樣的社會背景下,生物材料就成為產品設計時一個非常重要的選擇。生物材料由于其對人體無害、無污染有時還會具有某些極佳特性的特點,在我們當今的社會中,人們對于健康和舒適越來越為注重,因為生物材料也正在受到越來越多消費者和設計師的青睞。
四、在產品設計中運用生物高科技
工業設計作為一門交叉性極強的學科,與前沿科學的發展有著極其密切的聯系,有時一個新科技的出現,會帶動一批產品的產生。反過來,作為普通生活的群眾,也往往是通過產品來了解到當代科技的發展。科學創造技術,設計應用并推廣技術,只有科學與設計的緊密結合才能推動人類歷史的良好發展。
由于產品與使用者的關系愈加密切,在許多的未來概念設計中都不可避免地融入了生物高科技的元素。在不久的將來,產品與使用者的聯系將不斷加強,產品的人性化功能也會更加強大。因此,在生物科技高速發展的今天,在產品設計中運用生物高科技將會是產品設計的一大趨勢。例如:在U盤上加入活體生物指紋識別技術,從而保護我們私人信息的安全,也給商家帶來巨大的商機。
五、總結
生物技術在科技極度發達的今天,正被廣泛地應用于各個領域。對于工業設計來說,采用生物技術能夠提高產品的美觀和實用性,還可以創意出全新的產品。充分吸收生物技術的知識,在提升自身產品品質的同時,也能促進兩個學科的共同進步和發展,讓科技推動設計,設計引導科技發展,最終造福我們的社會,帶動整個社會的進步和人們生活質量的提高。作為工業設計專業的學生,本著一個設計師不斷追尋創意與美的準則,更應該廣泛涉獵各個學科,從其他專業中吸取有用的東西,應用到自己的設計中來,兼容包并,設計出更好的產品。
參考文獻:
[1]生物質能的發展展望,生物谷,2009-10-24.
[2]李亞一.生物技術[M].北京:中國科學技術出版社.1994.1.
關鍵詞:發展前沿 前沿技術 戰略創新
中圖分類號:D64 文獻標識碼:A 文章編號:1003-9082(2015)06-0295-01
早在20世紀90年代初,同志對當前國際經濟及科學技術發展的形勢曾做過這樣的估計:“科學技術突飛猛進,全球經濟一體化趨勢正在形成,國際間的競爭日趨激烈,知識經濟初見端倪。”
當今科學技術的發展正是一日千里,在這一形勢下,世界各國都在爭先恐后地采取積極的和有效的措施發展他們的科學技術和經濟。據統計,美國每10年科技人員約增加一倍,西歐每15年翻一翻。預計未來100年中全世界科技人員將增加一倍還要多。可見,科學技術的發展對社會的影響是越來越廣泛、越來越深刻,作用也是越來越大。
一、當代世界科技發展前沿
由于高技術具有高效益、高智力、高投入、高競爭、高風險、高潛能等特征,因此,生物技術、信息技術、航天技術、新材料技術、新能源技術和海洋技術等得到世界各國的公認并列入21世紀重點研究開發。其中信息技術、新材料技術、新能源技術被看作是現代文明的三大支柱。
1.信息技術――高新技術的先導
信息技術是高科技的前導,它以微電子技術為基礎,包括通信技術、自動化技術、微電子技術、光電子技術、光導技術、計算機技術和人工智能技術等。
1.1微電子技術
微電子技術是信息技術的基礎。被稱作“神奇的芯片”的以微處理器為代表的超大規模集成電路是微電子技術的核心產品。現在的集成電路已能夠把整套大百科全書的內容存儲到一塊芯片上。目前微電子技術的發展趨勢是開發可支持更高集成度的新的半導體材料,實現光電集成和光集成、研制生物芯片和功耗低的綠色芯片。
1.2計算機技術
最近10多年來,混合計算機和多媒體計算機的發展十分迅速。進人21世紀,計算機技術正在醞釀一系列新的革命,各種新概念計算層出不窮。未來的討一算機不只是電子計算機的發展,而且還將有分子計算機、光子計算機、量子計算機、生物計算機、智能化的計算機出現。歸納起來,計算機技術主要朝高性能和應用的廣度與深度發展。
1.3通信技術
隨著科學技術的發展,未來電信技術的發展趨勢將是實現數字化、寬帶化、綜合化、智能化。大容量、低損耗的光纖網將發揮它無法比擬的優勢。目前,許多國家的信息網正朝著綜合業務數字網(B-ISDN)、智能和個人化信息網發展。我國“863”通信主題“寬帶化、智能化、個人化的綜合業務數字網(BIP-ISDN)”反映了未來電信技術發展的總趨勢。
2.新能源――高新技術的支柱
發展重點是開發高效的節能技術和未來的新能源,特別是氫能、可再生能源、第四代核能技術和未來的熱核聚變能等,為解決未來能源問題開辟新的途徑。在發展新能源和采用能源利用新技術的基礎上,更有一條重要的措施,就是要采取技術上可行、經濟上合理以及環境和社會可以接受的一切措施,來更有效地利用能源。而“節能”則被國際能源界稱為“第五能源”。
3.新材料技術――高新技術的基礎
當前世界科技發展,納米技術將取得革命性突破。納米技術是在納米尺度上研究物質(包括原子分子)的特征和相互作用,以及利用這些特征的高新科技。納米技術的最終目標是直接以原子分子以及物質在納米尺度上表現出的特性制造具有特定功能的產品,使生產方式發生飛躍。
4.生物技術――高新技術的核心
生物技術是應用于有生命物質的技術。它涵蓋了包括傳統生物技術和現代生物技術在內的許多方面的內容。生物技術又叫生物工程,包括基因工程、細胞工程、酶工程和發酵工程,是21世紀高科技的核心。
二、新時期科技發展戰略
1.科技創新成為世界主要國家的基本戰略
當今科技經濟發展的總體態勢,世界上各主要國家都把科技創新作為國家戰略,把科技投資作為戰略性投資,把超前部署和發展戰略技術及產業作為帶動經濟發展的關鍵措施。后發達國家既可以借助科技革命的歷史機遇,利用后發優勢實現社會生產力的躍升,但如不能抓住機遇,也可能拉大與發達國家的發展差距,最終被邊緣化。
2.提高自主創新能力,建立國家創新體系,建設創新型國家
2.1指導方針
2.1.1自主創新是國家創新體系各組成部分的核心行為,是指導方針和總的精神。自主創新能力是國家競爭力的核心。我們提出自主創新,就是要大力推進以企業為主體的自主創新,包括原始創新、集成創新和引進消化、吸收以后的再創新,綜合起來形成國家的總體創新能力。
2.1.2重點跨越,就是堅持有所為、有所不為,選擇具有一定基礎和優勢、關系國計民生和國家安全的關鍵領域,集中力量、重點突破,實現跨越式發展重點是當前的重點。
2.1.3支撐發展,就是從現實的緊迫需求出發,著力突破重大關鍵、共性技術,支撐經濟社會的持續協調發展。說明科學和技術要和我們國家的基礎建設相結合。
2.1.4引領未來,就是著眼長遠,超前部署前沿技術和基礎研究,創造新的市場需求,培育新興產業,引領未來經濟社會的發展。這一方針是我國半個多世紀科技發展實踐經驗的概括總結,是面向未來、實現中華民族偉大復興的重要抉擇。說明基礎研究要適度超前。
2.2發展目標
到2020年,我國科學技術發展的總體目標是:自主創新能力顯著增強,科技促進經濟社會發展和保障國家安全的能力顯著增強,為全面建設小康社會提供強有力的支撐;基礎科學和前沿技術研究綜合實力顯著增強,取得一批在世界具有重大影響的科學技術成果,進入創新型國家行列,為在本世紀中葉成為世界科技強國奠定基礎。
2.3發展重點
2.3.1把發展能源、水資源和環境保護技術放在優先位置。21世紀,開發利用清潔、可循環使用的新能源是人類必然的選擇。從長遠來看,從兼顧能源和環保來看,隨著制氫技術、燃料電池和儲氫技術的進步,以氫為燃料的電動車可能在城市,特別是在大城市成為未來的綠色交通工具。
2.3.2要掌握裝備制造業的自主知識產權,作為提高我國競爭力的突破口。
當今世界制造科技有四大發展趨勢:
趨勢一,綠色制造。面對日趨嚴峻的資源和環境約束,世界各國都在制定可持續發展規劃。
趨勢二,高新技術制造。科學技術特別是生物、納米、新能源和新材料等高新技術的迅猛發展,給制造科技帶來了深刻的變化。制造業是高技術的重要載體,高技術又為制造業前瞻性發展提供了技術支撐。
趨勢三,用信息技術提高制造技術水平。信息技術與制造技術有機結合,即將進一步給設計與制造技術帶來深刻的,甚至是革命性的變化,更好、更快、更省、更可靠地制造出創新產品。信息產業是我們提高競爭力的途徑。在通訊技術方面,我們已經是生產技術大國,我國現有有線電話、無線電話的容量以及因特網用戶總量都已經是世界第一,華為、中信,還有一些其他企業,形成了一批有自主核心產權技術、具有國際競爭力的通信設備企業。
趨勢四,極端制造。就是特別大或特別小,大的比如,三峽70萬千瓦的水輪機的裝置,光輪重就有430噸,在整體制造過程中如果沒有計算機那是相當不容易的,這就是計算機數字制造的好處;小的比如微型的計算機,可以在手上放置。還有納米齒輪,小得讓人肉眼都看不到。
2.3.3把生物技術作為未來技術產業的重點
去年3季度以來,生物、化學制品行業生產增速比上季度變化不大,截至2008年8月,行業工業總產值達到492.41億元,比上年同期增長30.34%,工業銷售產值466.91億元,比上年同期增長29.86%。
一、生物制藥行業總體運行情況
(一)行業總體生產情況
去年3季度以來,生物、生化制品制造業生產增速比上季度變化不大,截至2008年8月,行業工業總產值達到492.41億元,比上年同期增長30.34%,工業銷售產值466.91億元,比上年同期增長29.86%。
(二)行業總體銷售情況
從銷售情況來看,截至2008年8月,生物、生化制品行業銷售收入達到446.21億元,比上年同期增長30.32%,比上季度略有提高,比上年同期的增長率也有所提高。
(三)行業總體經營情況
利潤情況。從利潤情況來看,截至2008年8月,生物、生化制品行業累計利潤達到56.66億元,累計利潤總額比上年同期增長16.29億元,增長情況與上年同期水平相比,有較大水平的提高。從利潤情況來看,生物醫藥目前處于景氣高峰。
虧損情況。截至2008年8月,生物、化學制品行業虧損企業數為131家,比上季度增加5家,比2007年同期多出11家,虧損面從上季度的19.81%提高到20.37%。虧損企業累計虧損達到3.99億元,虧損總額累計同比下降達到9.02%,與上季度24.04% 相比虧損下降幅度有所下降,虧損情況仍在向好的一面發展。
償債能力情況。截至2008年8月,生物、生化制品制造業資產總計746.90億元,同比增長18.21%,負債合計329.03億元,同比增長15.23%,資產負債率達到44.05%。
資產運營能力指標情況。截至2008年8月,生物、生化制品制造業產成品資金占用達到41.33億元,同比增長18.84%,產成品資金占有率達到11.31%,應收帳款凈額達到94.52億元, 同比增長7.36%,流動資產周轉次數達到1.83 次。
(四)生物、生化制品行業前十企業情況
截至2008年8月,生物、生化制品行業前十名企業的經營情況較好,所有企業銷售收入均超過5億元,有5家企業利潤超過億元。其中,排名第一的企業產品銷售收入達到42.30億元,利潤2.23億元。
二、行業發展政策環境
(一)出口退稅率上調導致部分生物制藥企業受惠
隨著國家財政部、國家稅務總局日前《關于提高部分商品出口退稅率的通知》,國家新一輪上調出口退稅率的商品名錄同時公布,與醫藥企業的熱忱期盼有出入的是,此次上調涉藥的僅抗艾滋病藥物、基因重組人胰島素凍干粉等少數產品,制藥業受惠面很小。此次出口退稅率上調,醫藥商品主要涉及奈韋拉平、依發韋侖、利托那韋及其鹽;胰島素及其鹽和齊多夫定、拉米夫定、司他夫定、地達諾新及其鹽等。具體到國內制藥業,僅抗艾滋病藥物、基因重組人胰島素凍干粉藥品生產企業受惠。上調出口退稅率的醫藥產品屬于高技術含量、高附加值的產品, 應該是出于扶持高科技產業的考慮。胰島素是中國在世界上有望有較強競爭力的少數產品之一。如不算外資企業,國內有胰島素生產文號的企業非常少,真正形成規模化生產并出口的只有通化東寶一家。而抗艾滋病藥物方面,華海藥業在抗艾滋病藥物HAAR 治療方案所需抑制劑三大系列中均有產品獲得國家批準生產,不過該類藥物在整個華海藥業的出口業務中占比較小。此外,東北制藥擁有的抗艾滋藥物“齊多夫定”主要用于內銷。
醫藥出口退稅率上調得比較少,其實事出有因。以原料藥為主的國內醫藥出口繼續保持增長勢頭,是出口退稅未被大范圍上調的原因之一。國內每年50多億美元的原料藥出口,在國民經濟中所占額度非常小;另外,制藥業不屬于像紡織業、玩具制造業這樣的勞動密集型行業,或許也是有限上調的主要因素。由于出口退稅率有限上調,對于國內大部分原料藥企業來說,即便目前價格處于景氣周期,也依然要面對國際市場需求減弱、人民幣升值、原材料價格和勞動力成本上漲等因素帶來的需求量增速繼續下降的現實。有預測指出,到年末,化學原料藥的增速可能會降至17%~18%。醫藥產業出口要解決面臨的所有困難,出路只有一個,就是要實現產業升級。
(二)信貸緊縮讓大藥企翻身機會撲面而來
信貸緊縮讓生物技術公司失去了便利的融資渠道,由此提高了制藥行業討價還價的能力。這是大型制藥公司重建產品研發線的絕佳機會。信貸緊縮對企業的一大影響就是突然失去了廉價的貸款。從上世紀90年代末期開始,容易獲得廉價貸款是企業發展的有利契機。然而,隨著次貸危機的發生以及隨后大型金融機構紛紛倒閉,銀行別無選擇,只有通過停止貸款來保護自己的資本,廉價貸款的供應渠道由此關閉。
三、生物藥品市場情況
(一)胰島素行業高速發展 市場逐年擴大
糖尿病已成為人類第三大殺手,并且患者規模急劇擴大。糖尿病是一種常見的代謝內分泌疾病,是由遺傳和環境因素相互作用而引起的臨床綜合癥;是由于人體內胰島素絕對或相對缺乏所致,以高血糖為主要特征;是一種終生疾病。隨著世界人口的老齡化等因素影響,糖尿病患者規模急劇擴大,預計2025年患者規模將達到3.8億人。
臨床實踐證明胰島素是最有效并不可替代的糖尿病治療藥物通過對糖尿病臨床用藥情況分析,不難看出胰島素在對糖尿病治療當中的不可替代性,而且在使用過程中不會對人體產生特別傷害。對于Ι型糖尿病患者而言,胰島素是惟一的治療藥物,此外,還有30%~40%的Ⅱ型糖尿病患者最終必需使用胰島素,預測到2025年全球必需依賴胰島素治療的患者規模達1.74億人,中國也將達到2700萬人。
胰島素歷經80年長盛不衰,并隨生物技術的迅猛發展而不斷升級換代。自1921年發現以來,胰島素的品質隨著生產工藝的改善被不斷提高,目前按制備技術發展劃分將胰島素產品分為動物胰島素、人胰島素和胰島素類似物三代。世界知名藥企的盈利模式非常簡明就是:平均每年高達15%以上的研發投入+研制“重磅炸彈藥”=產生巨額壟斷利潤。胰島素行業作為生物制藥行業的一個分支,產品具有高技術特性,因此對于胰島素的生產廠商來說,也在例外。隨著糖尿病患者規模的不斷擴大,收入水平的不斷提高以及各國政府對其重視程度的提升,國內外胰島素市場規模未來將持續擴大。但全球胰島素市場寡頭壟斷仍將持續,但在發展中國家的份額,將受到來自本土企業強有力的挑戰。
(二)ω-3脂肪酸行業面臨挑戰 整頓風雨已來
蓬勃發展的ω-3行業未來面臨著一個重大挑戰,那就是需要開始對ω-3脂肪酸的種類進行區分。市場調研機構F&S 公司近期表示,由于有科學證據表明脂肪酸有益于心臟的健康,因此,ω-3脂肪酸正成為市場上最熱門的原料之一,該領域的市場規模據估計超過了1.3億英鎊,但是,對有利可圖的ω-3脂肪酸行業來說,它的未來發展將面臨著一個重大挑戰,那就是需要開始對ω-3脂肪酸的種類進行區分。F&S公司所發出的警告也支持了外界此前要求對3種主要的ω-3脂肪酸進行區分的呼吁。這3種ω-3脂肪酸分別是來自于海洋渠道(比如魚類)的二十碳五烯酸和二十二碳六烯酸,以及來自于植物渠道(比如亞麻籽)的α-亞油酸。目前,消費者對于攝取EPA和DHA所帶來的好處尚缺乏認同度。ω-3脂肪酸行業需要應對的第二大挑戰是歐盟出臺的衛生監督規定。這項法令已經引起了行業對市場可能發生動蕩的擔憂。雖然面臨多種困難,但迄今為止,ω-3脂肪酸行業一直在有效應對這些問題,對生產商來說,整個市場仍然呈現出強勁的發展勢頭。F&S公司預計,隨著脂肪酸在功能性產品領域里的應用潛力得到更加廣泛的研究,ω-3魚油將會強勢增長。
事實上,前年11月份,在一項對各大超級市場出售的食品上張貼的ω-3 脂肪酸標簽所作的調查發現,許多產品使消費者產生了混淆,因為食品生產商未能針對顧客區分不同種類的ω-3脂肪酸。為了讓消費者知道并不是所有的ω-3脂肪酸都能夠帶來同樣的益處,包括嘉吉公司、加拿大海洋營養保健品公司和Martek 生物科學公司在內的12 家ω-3脂肪酸生產商合力組建了“全球EPA及DHA ω-3組織”,以解決行業所面臨的問題。
(三)單克隆抗體藥品市場至2016年將增長兩倍
全球領先的制藥與醫療保健問題研究和咨詢公司之一決策資源公司發現,受當前可接受療法利用率不斷增長的推動,2016年單克隆抗體藥品市場規模將增長兩倍多,達到167億美元。這些療法包括羅氏/基因技術公司/中外制藥株式會社的阿瓦斯汀、百時美施貴寶//默克的愛必妥、基因技術公司/中外制藥株式會社的以及羅氏的美羅華。 這份題為“Antibody Therapies in Oncology”(腫瘤抗體治療)的最新報告發現,到2016年,單克隆抗體藥品類別市場增長的主要推動因素將是當前批準的單克隆抗體在其他患者人群中的適應癥拓展以及在美國、法國、德國、意大利、西班牙、英國和日本所獲得新的適應癥認可。2006年,阿瓦斯汀獲準用于非小細胞肺癌和結直腸癌的治療自此,在該報告所涉及的癌癥中,該藥品已獲準用于治療乳腺癌和腎細胞癌,預計該藥品還將獲準用于前列腺癌和卵巢癌的治療。即使只有少量患者出現某些相同的適應癥,阿瓦斯汀適用于多個腫瘤類型仍是其獲得成功的關鍵所在。
盡管愛必妥不像阿瓦斯汀那樣成功,其產生的營收或適用的腫瘤類型均不如阿瓦斯汀多,但愛必妥在治療直腸癌和頭頸部鱗狀上皮細胞癌方面獲得大量銷售額。同時,預計愛必妥還將獲準用于非小細胞肺癌的治療,這將顯著推進其銷售額增長。最后,盡管Rituxan/美羅華對許多亞型非霍奇金淋巴癌的治療應用已達到飽和,但預計該制劑將會獲準用于慢性淋巴細胞白血病的治療,從而提高歐洲的處方量增長。歐洲的環境受成本制約,因此限制了藥品的非適應癥使用。到2016年,4種新型單克隆抗體的推出也將推動市場銷售額,這4 種新藥分別為:Genmab/葛蘭素史克 用于治療非霍奇金淋巴癌和慢性淋巴細胞白血病的ofatumumab、Medarex/百時美施貴寶用于治療多發性骨髓瘤的ipilimumab、Genmab 用于治療T細胞淋巴瘤的zanolimumab 以及基因技術公司/羅氏/中外制藥株式會社,用于治療乳腺癌的pertuzumab。到2016年,這些新興單克隆抗體藥將對強勁的銷售額作出貢獻。他們將為那些當前治療選擇受限的患者提供新的治療方案或在結合舊藥的治療過程中改進療效。然而,市場的主要增長將受到適應癥拓展和當前已上市的單克隆抗體藥品不斷增長的利用率的推動。
四、國際生物制藥產業動態
據統計,全球生物藥品市場規模1997年為150億美元,2000年300億美元,預計2003年將達到600億美元。2001年,全球醫藥和生物技術公司之間的合作項目480個,生物技術公司之間的合作項目550個。而生物技術新藥品的開發,美國處于第三階段臨床實驗的產品300多種,歐洲處于第二或第三階段臨床實驗的產品110種(其中的66項來自英國),加拿大處于不同研究階段的產品400多種。到2020年,利用基因重組技術研制的新藥可能將達到3000 種左右。
(一)英國
英國生物技術產業的科學基礎是其他歐洲國家無法比擬的,在這一領域,英國已經獲得了20多個諾貝爾獎。DNA結構及單克隆抗體構造的發現,DNA指紋印的發明,以及抗體工程的進展等發明創造為產業的發展創造了十分有利的條件。近年來,英國在人類基因測序(英國是人類基因組計劃的重要參與者,承擔了1/3的測序工作。劍橋桑格中心在其中發揮了重要作用)、克隆技術(世界上第一只克隆羊“多莉”就誕生在英國)以及基因治療等方面都有不俗表現。英國生物技術產業主要集中在倫敦、牛津、劍橋、愛丁堡等高等院校科研機構密集的地區,目前仍居歐洲第一,全球第二(僅次于美國),從業人員有1.4萬多人,年銷售額約40億英鎊,生物制藥是該產業中的強項。目前,涉及這一產業的公司除了世界著名的大型跨國公司和SmithKliheBeacham之外,還有約250多家醫藥公司。
(二)德國
截止2001年底,德國生物技術領域從業人員為14408人,較之2000年增長35%,企業數增長10%,低于此前高速膨脹階段的增長速度,說明該行業已進入整合、鞏固階段。據德國聯邦教育和研究部2002年5月發表的報告指出,2001年德國生物技術行業銷售額達10.5億歐元,創歷史新高,加強了其在歐洲生物技術研究開發中心之一的地位,亦拉近了與處于世界領先水平的美國同行業的距離。但全行業仍處于虧損階段。據統計,2001年德生物技術行業虧損仍達4.11億歐元,比2000年上升66%。2001年,全行業用于研究開發的費用首次突破10億歐元,達12.3億歐元。目前很多公司仍將主要精力集中在研究開發領域,幾乎沒有任何產出和市場銷售。專家認為,鑒于諸如醫藥產品和生物工藝的研制開發一般要持續數年甚至上十年時間,因此,生物技術領域投入高于產出的現狀可能仍將持續一個時期。盡管德國生物技術產業的發展勢頭強勁,但與美、英相比還有不小的差距。據安永國際會計咨詢公司主持的首次國際生物技術產業調查報告顯示,德國生物技術企業前年只有7藥品進行臨床二期和三期檢驗。而德國在這一領域里的最大競爭對手英國在進行二期、三期臨床檢驗的114 種歐洲藥品中占了66種,排在歐洲首位。美國作為世界生物技術最發達的國家,僅三期臨床檢驗(市場準入的最后階段)的藥品就達300種。
(三)法國
統計結果表明,1998年以后,法國新創建了近百家生物技術企業,該領域的就業人數增加了13%,營業額提高了20%(達到20億歐元)。2000年法國政府對生物技術研究、開發的總投入為2.15億法郎,2001年將達到2.5億法郎。
(四)瑞典
據綜合評估,1999年瑞典生物技術產業在歐洲排在英國、德國和法國之后,位于第四。絕大多數公司分布在新藥開發、診斷、生物技術儀器設備和生物品生產領域。瑞典生物技術公司中員工的素質較高,其中的10%~12%具有博士學位。1999年,新藥開發領域就業人數比1997年增加了82%,生物技術儀器設備和醫療技術公司同期就業人數增加了50%,但是農業生物技術領域就業人數比較穩定。1999年,雖然所有公司產值都有增加,但是,相當大比例出現了虧損,特別是新藥開發和醫療技術公司。
五、中國生物醫藥產業動態
據不完全統計,全國海洋藥物正常生產品種接近30余個,海洋藥物生產企業就有40多家,年產值約10億元,年創匯數千萬美元。同時,已從海洋生物中克隆一批重要的功能基因。
(一)海洋藥用資源豐富
目前,國際公認的海洋藥物已有抗生素中的頭孢系列、抗病毒藥物阿糖腺苷、褐藻酸鈉藥物系列,此外,進入臨床試驗或臨床前試驗的海洋藥物已有40多個。海洋生物成分結構新穎、活性獨特,大多具有抗腫瘤、抗癌、抗病毒活性,是開發新藥的巨大基因庫。殼多糖、褐藻膠等4類海洋多糖的大量存在,為海洋藥物的開發提供了堅實基礎。以殼多糖為例,這一生物體內少見的天然聚陽離子生物多糖,具有優良的生物相容性和生物可降解性,截至目前,在醫藥材料、制藥上的應用已達500種以上。
我國是世界上最早開發海洋藥物的國家,20世紀90年代海洋藥物研發列入國家科技計劃后,國內的海洋藥物進入快速發展期。然而,在這極具藥物研發潛力的領域,還有一些問題需要解決:首先,已經上市或者正在研究的藥用海洋生物品種十分有限,微生物資源的開發有待加強,另外,目前研發集中于抗癌藥、新靶標篩選模型偏少等問題需引起重視。
鑒于化學修飾及合成仍然是獲得新藥先導化合物的重要手段,微生物資源是海洋藥物研發的方向,基因資源的開放將是今后海洋藥物研發的主要內容之一。接下來,中國的海洋藥物研發應重視基于海洋新藥先導化合物發現的新資源開發和現代海洋中藥的開發,并從國家的層面進行海洋藥物研發,即制定國內海洋藥物研發計劃。
(二)研發重視“個體化”
與海洋藥物一樣,“個體化”藥物的報告同樣引起與會藥師與企業界代表的關注。美國有媒體早在1999年就提出了全球將進入‘針對個體的獨特遺傳特征的個體化用藥新時代’,目前中國也已經在建中國人的藥物基因組網絡,并為中國的個體化用藥和相關新藥開發提供數據支持。人類基因組計劃的實施和進展,促進遺傳藥理學和藥物基因組學發生了重大變化,近20年來,遺傳藥理學的研究證實了藥物代謝酶、轉運體和藥物作用靶點的基因多態性是藥物反應個體差異性的原因。除了藥物代謝酶差異和種族之間的差異,個體與個體之間的差異同樣存在。而藥物基因組學正是應用已獲得的遺傳信息預測藥物治療結果,進而促進藥物開發,并為每個病人合理藥物治療提供科學依據。
【關鍵詞】環境監測技術;應用現狀;發展趨勢
0 引言
在最近的幾年之中,環境污染有逐漸蔓延的趨勢,新生的污染物質逐漸增多,環境的污染逐漸變得復雜起來,環境的問題成為了國際上所討論的熱點話題。所以將管理的制度提高上來,加強環保工作的建設力度。作為環境保護基本的內容,也就是環境監測來說,它在環境決策與環境的管理上的一個重要技術。很多的學者們在最近的幾年時間對于環境質量綜合的評價進行很多研究,并且有了一定的研究成果。所以可以看出對于環境監測技術方面問題的探討與研究是非常有價值的。
1 環境監測的概念
環境監測是對環境質量進行評估的重要手段,也是進行環境執法的重要依據。以前,環境監測僅限于對放射性物質的監測,隨著工業的發展和環境污染的加劇,此后,環境監測的范圍逐漸擴大,包括對環境質量、環境污染等的監測。環境監測的一般流程是現場調查、布點、收集樣品、處理與保存樣品、分析測試、數據處理、綜合評價。對數據進行分析和處理之后,往往還需要進行評價,并寫出相關的報告,為以后進行相關的工作提供合理的依據。
2 環境監測技術的應用現狀
2.1 生物技術的應用現狀
隨著經濟的發展,生物的技術也已經達到了一定進步,用現在的生物技術的新技術逐漸被人們廣泛應用。這種技術已經成為了我國在應急的監測儀器上的重點內容,生物的技術對于環境的監測之中地位逐漸提升,表現了科學研究領域的交流與合作,對環境保護有著非常重要的作用。
這種現代的生物技術是用DNA的重組技術來表現的,一般用生物學、微生物學等學說作為學術支撐體系,同時與化工與化學等進行互相的滲透與結合,逐漸將環境監測技術的理論發展起來。
另外,在森林與綠地等一些生態系統中3S的技術也逐漸將自身的作用有效發揮出來。在對生態的研究之中,生物大分子是主要的一種研究范圍。和其他的一些手段對比,這種技術有著廣泛、特異等功能,它可利用分子的水平來研究一些生態問題,對于解釋生物和環境間的作用有著很好的利用。
另外在生物技術的應用之中還有一種非常現代的技術手段,也就是PCR,它有著靈敏、快速、準確、便捷等一些優點,對于傳統的辦法來說,它有著不可替代的作痛。它在一些技術的研究中與環境發展之中有著重要作用。
2.2 3S技術的應用現狀
3S主要包含有GPS、GIS、RS這種中獨的技術的結合應用,形成了3S這項綜合的技術。它主要包含了信息的處理、獲取、應用,存在著多方面的好處。
2.2.1 在水資源中的應用
對水資源的調查評價當前國內外3S的技術對于水資源的調查與評價上的應用是非常廣泛的。其主要應用在流域水文的模擬、生態消耗水量的分析、對水資源的評價等等。
對于我國水環境狀況的監測應用將GPS、RS以及常規的監測技術進行有效的綜合應用,并用GIS作為對信息進行處理的一個平臺,能夠有效實現對于一些水域的分布變化、營養化以及沙泥的污染程度實行監測。
2.2.2 在濕地研究上的應用
應用多相化遙感動態監的技術來獲取濕地中的一些信息,并經過對于地理信息中較為系統的技術中的空間分析的功能以及對數據進行有效管理的功能實現濕地信息的及時更細,有效取得濕地的一些變化信息。在濕地的制圖之中,現在許多國家已經逐漸出版沼澤的濕地圖形。在我國還利用3S的技術編制出各種不相同比例濕地的生態圖形等。
2.3 理化科學的應用現狀
隨著科學技術的不斷發展理化學科在環境的監測之中有著非常廣泛的應用。其中的動態壓膜方法的監測技術在二次污染的監測之中應用的非常廣泛,這種技術表面的張力中的環面積和COD互相有著很大相關性質。它主要的原理就是應用熱力學來將溫度推出。并且這種技術不用對于水樣來進行一系列預處理,而且不相同性質與濃度的一些有機成膜的分子可獲得不同動態的膜壓圖形,有效的將分子狀態與結構等充分反映出來。無需任何的添加劑,沒有二次污染的現象發生,適用于水污染的研究。而在理化科學的應用之中,最近的幾年以來,對于DOAS技術的應用已經逐漸形成了一種體系。這種技術工作的原理主要是應用分子窄帶的吸光,來對光譜進行吸收,對于氣體中的組成進行辨別,并經過吸收譜強度來推算出被測量氣體濃度的數值。之后通過一些數據的處理環節,成功的對大氣之中氣體成分之中各種物質含量的多少進行檢測。
2.4 信息技術的應用現狀
2.4.1 對無線傳感器的應用
在環境監測之中對于無線傳感器的應用時一種層次類型的網絡結構,其中最為地步的層次是在監測的實際之中,傳感器的一個節點。之后的上層有基站、傳輸的網絡,最后兩節到網絡之中。
2.4.2 PLC技術的應用
PLC是一種將自動化、計算機一級通信的技術集成一體的一種新型裝置,它在結構之上對于防塵、抗震等都有著有效作用,適合在條件較為惡劣地方或者是工業的現場。對于一些雨水的監測一級農業的生產或是抗旱防洪等方面有非常重要的作用。
3 海洋環境監測技術
3.1 實時監測岸基海洋環境裝置
實時監測岸基海洋環境裝置是一種實時采集地區海洋環境預報數據的系統,它的主要作用是:對岸基海洋的環境進行實時監測,有利于人們及時了解岸基海洋的環境狀況。應用實例有:1991年美國國家海洋大氣局在佛羅里達州坦帕灣安裝了物理海洋學實時系統,能夠實時獲得該海灣的水深、風向、潮汐、潮流以及海面油膜移動等數據和狀態,這些監測得來的數據對海上船只航行、海面油污移動或者海難搜救起到重要作用。平均每年給坦帕灣創造了超過200萬的經濟效益。
3.2 衛星遙感技術
隨著計算機衛星技術的發展,衛星遙感監測技術已經廣泛應用于海洋環境監測,并取得良好成效。應用的技術配置具體包含有多光譜掃描儀、海洋水色成像儀、沿岸帶水色掃描儀和合成孔徑雷達等。一般陸地衛星的多光譜掃描儀是用于沿海懸浮泥沙含量和其擴散狀態的監測;用于工業排污與生活污水的監側。應用實例有:在1972~1977年間出現了3次大范圍海上溢油問題,采用海洋水色成像儀與沿岸帶水色掃描儀用于懸浮物濃度或者海域葉綠素的分析,實現全天24h的海洋油污實時監測,具體監測溢油的分布范圍、油膜厚度、移動擴散狀況和溢油量等。而合成孔徑雷達可以自動生成油污染圖像,能對熱污染與城市污水排放成圖,還能幫助追查突發溢油事件的污染源。
3.3 航空油污監測技術
近十年來來,隨著石油工業的發展,海上石油運輸行業也形成一定規模,由此也引發了石油、原油泄漏等問題,針對這種情況,航空油污監測技術的應用逐漸成熟起來。這項技術具有反應快速等優點,在海洋環境監察及執法取證等方面成效顯著。在20世紀90年代初,英、法、美、日、丹麥等國家在固定海域聯合投放了大概25~30臺型號、功能不一的航空污染監測系統,而且這些國家的海域管理部門都配置了油污監測的實時預報系統,對本國的監測點實施24h不間斷的實時監側,不僅起到有效測量油溢海區的面積、油膜的厚度以及油溢量等,還能精確鑒別污染物種和污染來源,幫助對非法排污者進行有效取證。
4 結束語
環境監測技術能夠為環境保護提供科學合理的依據,對防治環境污染,加強環境保護有著重要的現實意義。今后在工作實踐中,我們需要重視環境監測技術的運用,加大資金投入,進一步規范環境監測的各項工作,提升監測技術、更新監測設備、提高監測人員的綜合素質,建立健全與完善的環境監測體系,推動環境監測工作的進一步發展。
【參考文獻】
[1]胡冠九.淺談我國環境監測技術發展趨勢[J].環境科學與管理,2005(05).
關鍵詞 野菜文化 實踐活動 教材資源
中圖分類號 G633.91 文獻標志碼 B
文件編號: 1003 - 7586(2016)11 - 0045 - 03
現行的初中生物學教材,南北通用、城鄉通用,教材上列舉的許多生物資源當地沒有,給生物學實踐活動的開展帶來許多不便和遺憾。因此,初中生物學實踐活動的開發應與當地的生物資源狀況,特別是當地的生產、生活實際進行聯系。野菜文化是南京的非物質文化遺產,與學生的生活緊密聯系。如何將野菜文化資源應用到初中生物學實踐活動的開發當中?筆者通過一線的實踐研究,提出以下幾點建議。
1 與教材資源進行整合
教材是經過嚴密選編的系統化的學科知識,雖不能完全概括該學科領域的全部知識與結構,不是唯一的課程資源,但卻是最基本的課程資源。教師在挖掘教材資源的過程中整合南京野菜文化,可以有效激發學生的興趣,開闊學生的視野,開發出適合初中學生的生物學實踐活動。以蘇教版八年級教科書中“生物多樣性及其保護”一章為例,將“調查生物多樣性的價值”活動與野菜文化進行整合,開發出了“關注南京野菜的未來發展”的實踐活動。
活動簡介:據野菜種植戶介紹,野菜種植簡單,產量高。以馬蘭為例,每過20多d就能割一茬,一次能收將近1 000 kg,一畝地收益1~2萬元不成問題。我國野菜也備受國外客商的青睞,年需求量一般為200萬t,先后出口到日本、南韓、歐洲、東南亞等國家及香港、臺灣地區。南京地形多丘陵、江湖,且冬暖夏熱、四季分明,十分適合野菜的生長。南京有著全國最大的野菜市場,其野菜食眾之多、歷史之久,在全國堪稱一絕。如何開發利用南京的野菜資源,將南京的“野菜文化”推廣到全國乃至全世界,是一個值得調查、研究和開發的課題。
活動目標:
(1) 促進對南京“野菜文化”的重視并對南京野菜的未來發展產生思考;
(2) 提高搜集資料、整理資料、運用資料的能力;
(3) 增強對家鄉和自然的喜愛之情。
活動指導:
(1) 活動開展前提前,進行討論小組的分組,完成對南京野菜資源、南京野菜的發展現狀以及其他地區野菜產業的發展情況等資料的搜集工作。
(2) 各討論小組的成員準備好個人材料,就“南京野菜的未來發展”提出個人初步設想。
(3) 先小組內部討論,后各小組派代表陳述討論結果,最后再全班進行探討,完成對“南京野菜的未來發展”的設想。
(4) 整理討論內容,給南京市政府寫一封關于“南京野菜的未來發展”的信。
2 與學生興趣進行結合
實踐活動開發的目的之一,就是能最大限度滿足學生個性發展的需要,符合學生的需求。“興趣是最好的教師”,初中生物學實踐活動開發在形式上是“以校為本”,但其背后的真正哲學理念是“以學生的興趣為本”。南京人有春天吃野菜的習俗,許多學生對南京人愛吃野菜的原因很感興趣。筆者以此為抓手,“研究南京的野菜民俗”的實踐活動應運而生。
活動簡介:南京人有吃野菜的習俗,有很多本地民謠與野菜有關。例如,“南京一大怪,不愛葷菜愛野菜”“南京人,不識好,一口白飯一口草”等。可見南京人對野菜的熱愛,甚至是依賴。這倒并不是不識好,野菜可是個好東西,對人體有諸多好處,不少南京人喜歡在野外游玩時采摘野菜以備食用。教師帶領學生對南京人一起走進“野菜的民俗”吧!
活動目標:
(1) 通過活動,學生通過調查發現南京人愛吃野菜的原因以及相關的民俗;
(2) 提高問卷調查和資料搜集、分析、處理的能力;
(3) 形成人與自然和諧相處的情感以及一定的人文主義情懷。
活動指導:
(1) 活動開展前提前分好小組,各小組合作完成調查任務。
(2) 各小組應提前制作好問卷調查表,并在社區、廣場選取適宜的位置開展問卷調查。
(3) 調查活動完成后,小組長匯總資料,全班分析數據,并由專人利用Excel軟件制作柱狀圖,找出南京人愛吃野菜的原因以及相關的民俗。
3 與生物技術進行融合
初中學生在了解了一定的生物學知識,掌握了一定的生物學學習方法的基礎上,喜歡提出比較開闊發散的問題,樂于了解生物科學和生物技術,但由于課堂諸多的限制,他們的再研究受到了束縛。為了適應時代的發展,生物科學的教育力求更注重學生的發展和社會的需求,更多地反映生物科學和生物技術的進展,更關注學生已有的生活經驗,更強調學生的主動學習。筆者深入研究生物技術,融合野菜文化,開發相應的實踐活動――“野菜的種植探索”,可以給初中學生提供一個再次學習的平臺。
活動簡介:野菜是世界植物資源中極其珍貴的物種,以其高營養、高醫療保健作用和回歸自然、無公害的質量備受人們喜愛。多年來,世界各國都在重視這些資源的開發,未來市場需求潛力巨大。近年來,我國野菜事業發展迅猛,但總的來講,產業鏈發展極不均衡,野菜產品多以采集為主,從而導致生態資源破壞日益嚴重。野菜生命力極強,生長旺盛,病蟲害很少,栽培方法簡單,成本低廉。通過搜集或購買野菜種子,利用播種種植法嘗試野菜栽培,簡單易行,既可以幫助學生掌握簡單的種植技術,又可以促進學生進一步了解野菜的知識,更可以幫助解決因大量采摘野菜而造成的生態資源破壞等問題。
活動目標:
(1) 了解野菜的種植方法,掌握簡單的種植技術;
(2) 理解科學、技術、社會、自然之間的關系。
活動指導:
(1) 問題討論:野菜種植的常用方法有哪些?
(2) 查閱資料,了解不同野菜的種植方法,如播種、扦插、分根、壓條等。
(3) 觀看野菜種植的視頻,掌握野菜種植的一般方法――播種種植法。
(4) 小組討論:用播種法種植野菜有哪些注意事項?
(5) 小組合作,種植野菜。
(6) 種植完成后,定期護理野菜,成熟后采集、烹飪,開展品嘗活動。
4 與相關學科進行關聯
詩詞里時常會體現生物學現象,畫卷上經常會涌現多樣的生物,音樂中常常展現生物帶來的靈感……生物學其實和很多學科都可以建立聯系。在初中生物實踐活動的開發過程中,筆者將生物學科與語文、美術、音樂等學科以及野菜文化進行關聯,從而提升實踐活動的綜合性和趣味性,如“品味文學中的野菜文化”實踐活動開發實例。
活動簡介:薺菜是一種十分常見的野菜,自古以來就有著極旺的“人氣”。宋朝的大文豪蘇軾就曾用“天然之珍”來稱贊薺菜,并夸它“雖小甘于五味,而有味外之美”。無獨有偶,南宋大詩人陸游也十分喜愛薺菜,他曾吟詩“雨后初得薺,晨庖有珍烹”來形容自己對薺菜的迷戀。如果要追述野菜“很久很久以前”的事情,那么就要從兩千多年前說起了。那時候有一部詩歌總集,名叫《詩經》,它囊括了西周初到春秋中葉這段時期內的三百多首詩歌,里面曾多次出現野菜的身影,比如人們所熟知的薺菜。除此之外,還有其他100多種野菜。教師帶領就從《詩經》開始,一起來研究文學中的野菜文化。
活動目標:
(1) 品味文學中的野菜文化;
(2) 提高團隊協作能力;
(3) 體會人與自然和諧相處的美好。
活動指導:
(1) 全班分為5或6個研究小組,每組5~8人,在教師的幫助下確立各自搜集資料的年代,具體分工則由小組學生自行商定。
(2) 利用網絡圖書館,各小組將所選年代里與野菜相關的文學作品進行梳理。
(3) 各小組將搜集的資料進行匯總,集體研究,制作多媒體課件,派一名組員進行現場匯報,全班共同品味其中的野菜文化。
5 與熱點話題進行聯系
《舌尖上的中國》第一季于2012年5月22日晚結束在央視一套的播出,一道道美食讓人回味無窮。在食品工業化時代,人們仿佛又從該片中找到了對傳統美食的熱情和敬意,話題不斷。2015年5月12日,《舌尖上的中國》第三季宣布正式啟動拍攝。借《舌尖上的中國》之風,聯系野菜文化,在學生們的熱捧中,開發了“野菜的烹飪”實踐活動。
活動簡介:人們喜歡吃野菜,認為其新鮮沒有污染,對身體有好處。可是,野菜要怎么吃呢?其實很簡單,涼拌、清炒、煲湯……方法越簡單,越能展現野菜的野味。除此之外,野菜還可以做成干菜或腌菜食用,不僅容易保存,而且食用起來別具一番風味。一起學習野菜烹飪的相關知識,去創造和享受“舌尖上的美食”吧!
活動目標:
(1) 初步了解野菜食用的注意事項和烹飪方法;
(2) 提高動手能力;
(3) 體驗親自下廚的樂趣,感悟生物和生活密不可分的關系。
活動指導:
(1) 教師介紹野菜食用的注意事項。
(2) 學生觀看野菜烹飪的相關視頻。
(3) 教師演示幾種常見野菜的烹飪方法。
(4) 學生嘗試親自動手烹飪美味的野菜佳肴。
(5) 學生相互品嘗,相互評價。
綜上所述,具有南京地方特色的野菜文化,是極具利用價值的課程資源,將其應用到初中生物學實踐活動的開發當中需要與教材資源、學生興趣、生物技術、相關學科以及熱點話題有機結合。這樣,既能極大地激發學生學習生物學的興趣,使其體驗生物學科與生活實際的密切聯系,還可以提高學生的文化素養,培養學生的動手操作能力、科學思維能力和創新意識,促進學生的全面發展。
參考文獻:
關鍵詞:會聚技術;NBIC鴻溝;社會公正
中圖分類號:N39;B82 文獻標識碼:A 文章編號:1001—5981(2012)06—0126—05
人類進入到21世紀,旨在提升人類能力的會聚技術(Convergent Technology)誕生,它包括納米技術(Nanotechnology)、生物技術(Biotechnology)、信息技術(Informational technology)和認知科學(Cognitivescience),簡稱NB!C。以上四個領域任意兩兩融合、三種會聚或者四者集成,都將產生難以估量的效能,極大地提高人類生存發展的能力。
會聚技術增強人類能力具有不同于歷史上其他人類增強技術的突出特點:
第一,從目的看,會聚技術是把提升人類自身能力作為最根本的價值訴求。每個時代的技術都有其特定的目的,而會聚技術與以往技術的最大不同之處是把提升人類自身能力作為其直接目標。最先提出會聚技術的美國于2001年12月召開了世界上第一次會聚技術會議,對“提升人類能力的會聚技術”進行了研討。以這次會議討論的內容和結論為基礎,2002年6月面世的研究報告指出:會聚技術最讓世人震驚的是對于人類自身的改變,人類將在納米的物質層面上重新認識和改造世界以及人類本身:人類大腦的潛力將被激發出來;人的悟性、效率、創造性及準確性將大大提高;人體及感官對外界的突然變化,如事故、疾病等的感知能力變得敏感;人類將可以以原子或分子為起點來診斷和修復自身與世界;老齡人群普遍改善體能與認知上的衰退;人與人之間產生包括腦一腦交流在內的高效通訊手段。一句話,NBIC將大大增強、提升人類素質和能力。
第二,從方式看,會聚技術實現了“外部性技術”向“內部性技術”的重大轉向。按照技術作用于人類的方式,技術可以分為外部性技術與內部性技術。所謂“外部性技術”是幾千年歷史上人類一直倚重的、通過改變人類社會的外部環境或者增強人類所使用工具的力量來作用于人類外部世界的技術。外部性技術是以間接的方式作用于人類,即通過改善人類使用的工具或生活環境轉而作用于人類。而以會聚技術為代表的高新技術徹底地改變了技術作用于人類的傳統方式,直接作用于人類本身——通過提升增強人類的體力、智力、記憶力、理解力、生命力等方式來提升增強人類適應和改變生活環境的能力,這就是內部性技術。內部性技術不再僅僅追求創造工具、改善條件、改進方式等以有限“延長”人類的手臂,而是通過增強人類體力、提升和拓展人類智力、修復或替換人類組織器官等以追求無限延長人類的生命、全面提高人類的智慧。從外部性技術向內部性技術的轉向是會聚技術所表征的21世紀高技術發展的一個重要特征。作為“內部性技術”的集中代表,會聚技術為我們提供了一個在納米物質層面從全新的尺度和高度、在一個的視角來發現和改造人類自身的機會和境遇。
第三,從程度看,會聚技術增強人類能力達到了人類進化的新階段。技術增強人類能力經歷了以下幾個階段:(1)技術作為人類體力延伸拓展的階段,如耕作和畜牧技術、畜力運輸替代體力等。(2)技術作為人類感觀延伸拓展的階段,如指南針、顯微鏡、望遠鏡等。(3)技術作為人類智力延伸拓展階段,如計算機等。(4)技術作為人類進化的新階段。“生物技術、神經科學、計算機技術和納米技術的進展及其結合意味著我們將擁有新的增強技術。”。會聚技術主要在三個領域增強人類能力:一是醫學治療范圍,例如:視覺、聽覺的修復,四肢彌補術,遺傳疫苗,情緒管理,個性化用藥,器官克隆,記憶修復等等。二是增加人的功能或機能,即把常人變成具有某種特別能力的“超人”。例如:增強記憶,增加紅外夜視能力,增加植入式無線通訊能力,增加實時圖像、聲音數據挖掘、檢索發現能力等等。三是有計劃的進化,即可以在試管內有選擇地“設計”人的某些機能。例如:通過移植獵豹的相位基因,人的奔跑速度可以超過獵豹。正如《提升人類能力的會聚技術》報告中指出:“如果認知科學家能夠想到,納米科學家就能夠制造,生物科學家就能夠使用,信息科學家就能夠監視和控制”。會聚技術將人類體力、感官能力、認知能力拓展到一個新的階段——人類進化的新階段,最終將可能產生有別于現今的新人類,進入所謂的“后人類時代”。
第四,從后果看,會聚技術增強人類能力將引發極其嚴峻的社會道德問題。邱仁宗先生研究了這一問題,并提出了有關會聚技術將引發八個方面倫理問題:(1)狂妄自大或扮演上帝角色論證;(2)青春永駐或蔑視肉體論證;(3)輕視人性或“足矣”論證;(4)能力分隔或遺傳分隔論證;(5)民主證或“美妙新世界”論證;(6)非人化論證或Frankenstein論證;(7)強迫幽靈論證或優生學戰爭論證;(8)生存威脅或終結者論證。。《超越治療:生物技術與對幸福的追求——總統生命倫理學委員會的一份報告》對此也有警覺。該報告聚焦于新技術在生命醫學領域將給人類帶來的后果,表示出了深刻憂慮:一是健康與安全;二是競爭活動的公平;三是分配正義;四是自由問題。并且提出,即便上述問題都得到了解決,人們能夠安全地、平等地、非強制地、并非趕時髦地使用生物技術,以追求幸福或自我完善,倫理與社會的問題依然存在。
個體依賴會聚技術似乎生活得越加美好,社會卻因個體的追求完美而問題重重。的確,“高新技術的出現也可能帶來新的問題,對平等的理念形成新的沖擊,造成一些新的不平等現象,以至于在趨向平等的同時,也將我們引入不平等的新紀元。”
二
公正問題是科學技術時代倫理學的主題。會聚技術引發的平等、公正倫理問題主要體現在會聚技術研究以及應用兩個層面。從會聚技術研究視角看,其研究的起點、過程和結果都存在不公平。
研究起點的不公平。主要指在會聚技術的研發中,發達國家與發展中國家相比不在同一起跑線上。會聚技術著眼于人類自身能力的提高,一方面,投資數額非常巨大,另一方面,回報無比豐厚,以至于一項專利可以成就一家企業,甚全帶動一個產業。因此,誰在會聚技術上領先,誰就擁有未來的一切。美國是會聚技術研究的發起國,會聚技術已經引起了政府和科學界的廣泛關注。2001年12月至今,由美國政界、商界和學術界精英參加的NBIC會議已舉行了3次,并達成共識:會聚技術是推動美國經濟長期繁榮發展的關鍵和“確保21世紀優勢地位的著力點。”美國國防先進技術研究計劃署也就會聚技術的關鍵基礎領域,例如通訊技術、機器人、傳感器、先進材料以及機械系統等方面的研究斥巨資支持。在歐洲,面對技術發展的無限可能性,歐洲聯盟的執行機構歐洲委員會在2004年組成高級專家組研究對策,爭取在這一輪競爭中迎頭趕上。其中,最重要的一份報告《會聚技術——塑造歐洲社會的未來》指出:利用會聚技術發展人類社會的時機已經到來,歐盟委員會及其成員國應該理性地認識會聚技術的潛在能力,適時地制定科研任務,對會聚技術進行合理的投資以及科研獎勵,增強經濟競爭力。加拿大也非常重視技術融合的趨勢。2003年4月,加拿大國防研究與發展組織(DRDC)在渥太華召開了一次研討會,探討會聚技術可能帶來的破壞力在國防科技中的影響,就“技術的會聚”、“自動智能系統”、“通訊技術”、“隱形技術”、“量子計算機與加密技術”五個主題進行了研討。韓國、日本等國也做出了積極反應。韓國科學技術部2003年已開始實施由“高新技術融合發展促進企劃委員會”制定的“融合技術”開發規劃。日本立足其具有市場優勢的電子產品、通訊技術和納米設備,加強會聚技術的開發應用。2002年,日本綜合技術會議在確定未來3—5年的科研課題時,就將納米技術與生物技術的融合作為研究重點。可見,世界主要發達國家和地區的政府和科技界紛紛聚焦會聚技術,投入巨資競相研發。由于發達國家資金雄厚,投入力度大,科技水平高,研究起點也高。但是廣大發展中國家由于貧窮,缺乏資金和人才,技術力量薄弱,難以開展會聚技術的研究。這種研究起點上的不平等,既是“天生的不平等”,也是在舊有不平等的基礎上形成的新的不平等。這種起點的不平等,再加上知識產權制度的保護,將會剝奪其它研究者、研究機構,特別是發展中國家研究機構開發和應用會聚技術的權利。
研究過程的不公平。包括兩個方面:一是用野蠻的手段掘取重要技術資源,二是研究手段不道德。從前者看,由于廣大發展中國家對會聚技術的研發或尚未啟動,或剛剛起步,相關重要資源往往被發達國家所攫取。以基因資源為例,基因被稱之為“基因黃金”,誰擁有了更多的基因資源以及這些基因的專利,誰就能在將來占據主導地位。世界各跨國公司和研究機構正在不擇手段地通過各種方式使私人資本變成基因資源的主人:或者利用所謂的“旅游觀光”,對具有較大經濟價值的動植物,順手牽羊,歸為己有;或者用少量金錢買下生物資源;或者用合作的名義,把具有巨大經濟價值的基因資源歸為己有。從后者看,研究過程中研究手段的不道德導致不公平。例如,發達國家在研發人體增強技術的藥物后,接著進行人體試驗。而人體試驗大多選在非洲和亞洲落后的發展中國家。這些接受試驗的人得到的報酬,僅僅幾十美元,或數百美元,卻可能承擔極其嚴重的實驗風險。“事實上,今天的高技術更明顯地為利潤所驅使,今天之基因工程比起傳統的生物醫學研究來說,考慮的更多的是投資者和公司股東的利益——他們首先從中獲益,相反承擔其代價的卻可能是其他人或整個社會。”而這種不公平的試驗方法目前在全世界有擴大之勢。
研究結果的不公平。由于會聚技術研究起點不公平,研究過程不公平,必然導致結果的不公平。在發達國家向發展中國家的技術轉移中,一些大公司明確宣稱:技術不是免費物品,而是價格昂貴的商品。他們通過對會聚技術的壟斷和在全球形成的生產銷售系統來保持在世界經濟中的主導地位。而資金匱乏、技術落后的發展中國家不得不接受過時的產業轉移,從事低附加值產品的生產,以及用資源與市場份額換取技術升級。雖然發展中國家在會聚技術的研究過程中作了犧牲,但他們不僅不能平等地分享會聚技術帶來的好處,相反還可能被迫接受會聚技術帶來的嚴重后果。高技術一方面使人與人之間、國家與國家之間的聯系更加緊密,另一方面又使其間的張力更強;它使競爭更加激烈,使財富更不能合理地分配,貧富之間和強弱之間的差距更加拉大,國際間或一國內出現更嚴重的不公平。技術權貴的高傲感和技術落伍者的卑微感形成更加鮮明的對照。
三
會聚技術研發中的種種不平等導致其應用中也存在不平等。肖鋒教授對高技術應用中的不平等問題進行過分析,他指出:“技術本來就包含不平等的可能性。拿技術成果的使用來說,尤其是一些高技術成果只能為少數人享用,無疑是因為技術的成本太高,技術不能成為大眾的技術、‘民主’的技術,而只能是少數人享用的技術,形成技術上的人與人不平等。”會聚技術在應用中由于加大了人與人之間、群與群之間的不平等,從而形成應用中的“NBIC鴻溝”。
第一,人與人之間鴻溝:代內公正與代際公正問題。
從歷史上看,新出現的技術,總是首先為富人或特權階層的人享有。“新技術剛引入時,它的花費是很大的,僅為特定人群負擔得起。”“在人類的全部歷史中,人類一直生活在不平等的條件下,這種不平等首先是由屬于某個人的權力和財產所決定的社會不平等。”同樣,NBIC并不能給所有的人帶來福音,只有腰纏萬貫的富人,才會最先得到服務。而權力階層通過權力出租也可能最先獲得增強。同時,研發會聚技術的科學家和技術人員也會“近水樓臺先得月”。可見,利用會聚技術增強能力主要有富人、權力階層和科學家集團三種人。隨著增強技術的應用和發展,人們可能因貧富懸殊、權力和知識的差異最終分裂為兩種人:一種是得到技術增強的人即“增強人”,另一種是仍然保持自然狀態的人,即“自然人”。“增強人”將在教育、就業、婚姻、社會生活等方面具有巨大的優勢,與“自然人”之間產生種種不平等。這種不平等既表現在經濟、政治上,也表現在教育文化和社會生活上。
在經濟上,將出現“經濟新貴”和“窮人階級”的分野。每一種技術都導致形成新一類的邊緣人群和新的不平等。人類增強技術可為擁有更多經濟資源的人所利用,加劇貧富鴻溝,造成“能力分隔”。種種增強技術越可得,能力分隔就越大。被增強的人因為更聰明、更漂亮、更強壯成為職場上的新貴而備受青睞,獲得更多的收入,而未被增強的人因為先天不足,后天虧損則發展受限,這樣,舊有的社會貧富差距將會再次拉大,最終導致新兩極分化,形成“經濟新貴”和“窮人階級”。
在政治上,“技術權貴”的出現將使政治平等成為空殼。少數會聚技術的精英不僅掌握由于擁有技術而生產的巨額財富,而且還可能因此在政治上占據顯要地位,通過技術所具有的決定社會發展方向的作用,來顯示這個技術精英階層在社會中的支配權。掌握會聚技術的人還可能成為軍事上的新強人,而由經濟和軍事共同決定,他們還可以成為政治上的新貴,成為凌駕一切、統治世界的“技術上帝”。當會聚技術的發達造就出威力巨大的“基因權貴”和“技術權貴”之類的新貴族后,新的人間鴻溝隨之產生出來。
在文化教育上,“教育新寵”的出現使教育平等權成為新的烏托邦。因采用增強技術的人智商更高、記憶力更強,計算力超群(植入芯片),成為名副其實的“教育新寵”,他們進入更好的學校學習,接受更好、高品質的教育。而未被增強的人唯有更刻苦、更勤奮,才有可能取得好的成績,但要想趕超增強者或與增強者匹敵,仍然是不可能的神話。
在兩性關系上,“增強人”之間因門當戶對,通婚自由;而在增強者與未被增強的人之間則存在歧視和通婚鴻溝,婚姻平等權將被打破。在工業化社會中,女性通常只能在政治、經濟和技術決策中起次要作用;隨著會聚技術的進步,原本處于不利地位的婦女會被進一步邊緣化:“不知道是冷冰冰的高科技不兼容柔情浪漫的女人,還是女人們不兼容高科技,總之,最近的一項相關調查表明,年輕女人已經浙漸遠離計算機學位。”性別不平等的加劇,也許是會聚技術引發的一種必然現象。
此外,在社會生活中,也將產生種種新的不平等。如申請保險時的基因歧視;醫療服務時富人因付得起治療費用將活得長壽、健康,而窮人由于分享不到新技術所帶來的好處,壽命相對較短,生活質量也較差;在體育競賽中,借助于會聚技術方法的使人更高、更快、更強。
會聚技術的使用還可能造成代際公正問題。代際分為兩種類型:一種是共時性的代際關系,亦即生活在“同一時態”中相鄰幾代人之間的關系,其特征是代際之間的直接交往;另一種則是歷時性的代際關系,亦即現在的人與以后的人或者是現在的人與以前的人之間的關系,其特征在于代際之間的間接交往。這里所說的代際公正問題主要是指共時陛的代際公正問題,包括三個方面的含義:(1)父輩使用增強技術,后代沒有使用增強技術,這種不平等可能導致父輩與后代之間的不公正的問題。(2)父母根據自己的意愿使用技術,可能導致對后代自由權利的侵犯。代際自由理念強調對于每一代人自由選擇權利以及代際之間差異的尊重與保護。但是,當代人將某種標準通過技術植入下一代,迫使后代人被動接受這些標準,這種行為粗暴地剝奪了后代人自主的權利。(3)人類可以通過修補缺陷和病變基因等使自己的壽命大大延長,個體可以活150年甚至1000年以上。個體過于長壽會帶來人滿為患的威脅和上下幾代人之間的對立,為爭奪有限的資源和空間,上下幾代人之間可能進行大量的畸形競爭。
第二,群與群之間鴻溝:國際公正與種族平等問題。
“NBIC鴻溝”不僅存在個體之間,而且存在于國與國之間、存在于不同種族之間。
進入21世紀,發達國家與發展中國家之間舊的不平等鴻溝尚未消除,會聚技術所產生新的經濟鴻溝又將形成。發達國家由于研究經費充足,能先獲取一些重要會聚技術,而對這些技術實行壟斷應用,則會使國際不公正現象加劇。一個持久的關注點是“納米分割”,富國將依靠納米技術獲得經濟、醫藥和其他方面的利益,而窮國將因此變得更加貧窮。隨著發達國家與發展中國家“經濟鴻溝”的產生,又加重了政治方面的鴻溝:技術上的從屬地位必然導致國家的不平等。科技實力強大的國家很大程度上能成為國際政治地位高的國家,而較高國際政治地位又促使這些國家必須發展出強大科技實力來支撐自己的這種地位,由此也形成了一種強大的政治推力。在會聚技術時代,發達國家與不發達國家在技術上的差距越拉越大,導致經濟、政治和社會發展的差距也越來越大,把更多的發展中國家拋入“最不發達國家”的行列。
1建筑技術影響因子
可以這么說,幾乎所有自然科學的基礎科學學科,都可在建筑技術中找到其被運用的痕跡。這就是建筑技術與其外部聯系的科學性特征。數學,物理,化學,天文,地學,生物是自然科學的六大基礎科學,同樣也是建筑技術的基礎科學。如:建筑概預算,是數學與建筑材料學的結合形成的;建筑結構,是力學上的理論力學,材料力學,結構力學,土力學等為基礎理論,而力學正是物理學的一個主要部分;建筑材料,除取自于天然的材料外,基本上是經過一定的物理,化學手段制作形成的,如現代建筑通常廣泛使用的水泥,其主要成分就是硅酸鹽。建筑設計,最基本的“防寒避雨”的功能滿足,正是在認識人類所居環境的天文,地理的基礎上設計完成和實現的,包括選址,朝向,通風,采光,取暖,日照等設計內容;建筑勘測,即勘探地質,測量地理正是地學的兩大基本部分;廣義上來講,任何滿足“生態平衡”的建筑都可被納入“生態建筑”的范疇,而生態技術,實際上就是生物技術或概念化的生物技術,這同樣要以生物學為最基本的前提理論和概念。
建筑技術是人類對一定科學理論和應用所出現的建筑構筑的技能,工具和手法或手段。但不同的資源條件,環境條件所形成和出現的建筑工具,建筑手段等是不同的,這在人類傳統時期以前的建筑發展史上表現得最為明確。如熱帶,亞熱帶潮濕區域多為巢居技術,以及后來形成的勾腳樓式的建筑技術;寒帶地區則多為窟居技術,以及后來形成的窯洞式的建筑技術。又如歐洲傳統時期形成了混凝土建筑技術,中國傳統時期則形成了木構架建筑技術。如此等等,都是源于其客觀資源,環境條件的不同于影響關系,這是自然環境影響建筑技術的一個方面。建筑技術還與一定的社會生產力水平,社會環境等條件相聯系,這在較發達的現代社會里才表現得最為清晰。建筑技術實際上也是社會生產力構成的一部分。而且,社會環境———指社會存在所構成的環境,也影響著建筑技術的發展。如建筑教育,建筑技術的主體是建筑技術活動的人,而這些從事建筑技術活動的人,若接受的教育內容和程度不同,就可能發現不同的建筑技術,即使是同一種類的建筑技術,掌握和運用的結果也可能有差異。顯然,社會環境條件也是對建筑技術有所影響的。
2建筑藝術影響因子
自古以來人的思想觀念一直是影響人們價值取向和審美情趣的重要因素。建筑藝術的審美包含于審美,所以人類的思想是導致建筑藝術會向哪個方向發展的重要影響因素。就以中國主流思想和建筑的關系為例。提到中國建筑無論是外國人或者是中國人首先想到的一定是中國傳統的木構架建筑。木材被中國人作為建筑的主要用料離不開中國人傳統價值觀中的天人合一。無論是儒家,道家或者是佛家都將自然看作是有機整體,認為天地、自然是人類賴以生存的基本條件,人類也是自然界中不可缺少的一環。人不要試圖去改造自然,應該尊重服從自然界的普遍規律。《管子?水地》中說“地者,萬物之本原,諸生之根苑也。”土地為萬物的本原,生命的源泉,萬物生于土地,死后又重新回歸大地。世間生命輪回如斯。當中國古人意識到木材取于自然,與泥土又有生命之親,腐朽之后又能重歸自然恰巧符合天人合一的思想追求。從此木構建筑成為了中國人血脈中不可或缺的一部分。
建筑藝術因人而生,因人們的欲望而發展。由此也注定了建筑藝術離不開人的影響。藝術是人類文化的一部分,藝術的發展問題就是人類文化的傳承問題。文化需要發展就需要舍棄一些舊的,不好的東西,然后自我創造,從外界吸取或者是和外界結合創造出一些適應時展的新內涵,然而向何處吸取,吸取怎樣的文化又擺在了人們的面前。基于歷史發展規律人們會選擇擁有強盛力量的國家或區域的文化加入到本土文化中來。因為人性如斯,向強者看齊,從眾心理等。就比如現如今西方實力強于世界其他區域,所以西方的文化最為被世界推崇,西方的建筑流派也同樣在世界盛行,即使國力的強盛不代表文化的強盛。所以在建筑藝術發展中,人們的人性也充當著不可或缺的影響因子。
迄今為止,關于建筑之美仍在不斷的探索之中,人類的生活領域有多大,則審美天地也就有多大。生活在進步、在發展和深化,人類的審美意識也必然要隨之深化和進步。然而國家建筑藝術的發展究其本質就是民族文化的傳承,民族的文化傳承不能止步于模仿和繼承別人已有的東西。要將本民族文化與世界文化相結合,走出一條具有本民族特色文化之路。說會建筑藝術,建筑藝術的發展,需要本民族的設計師肩負起尋找屬于本民族建筑藝術的使命。在這一傳承中,日本設計師們是成功的典范。探究建筑的影響因子是能夠更好的把握未來建筑的發展方向,使得建筑更好地為人們服務,讓人們享受建筑所帶來的更多好處的同時,少走彎路,使得社會更好更快的發展。
作者:楊子歐 林垚 朱宇桐 單位:遼寧科技大學
自地球上最早的生命出現以來,大自然通過DNA存儲信息至今已經沿用了35億年。硬盤、光盤在地上摔幾次恐怕就要報廢,再也讀不出數據來,而DNA卻不怕摔,不怕凍,經久耐用,即便離開生物體,在自然環境中也能保存數萬年而不腐。
當然,最令人羨慕不已的還是它那驚人的存儲能力。我們知道組成DNA的基本單元是脫氧核苷,每個脫氧核苷都帶一個堿基,而堿基共有四種類型:腺嘌呤(A)、鳥嘌呤(G)、胸腺嘧啶(T)、胞核嘧啶(C)。如果用0、1、2、3各代表一個堿基,就組成一個四進制的存儲方式。人類基因組包含大約相當于750 MB的信息,這么多信息就儲存在一條比細胞還小得多的DNA上。這些信息事無巨細地告訴我們的身體:鼻子該長哪兒,眼睛長成什么顏色,某個蛋白該怎么合成……
大自然既然早已經為我們發明了這么強大的存儲工具,我們為何不利用起來呢?科學家早就想到了這一點,并且近年來隨著生物技術的突飛猛進,這一設想正走向現實。
在生命體內“刻字”
起初,科學家的設想是把信息存到生物體的DNA中。
我們知道,在DNA上,不僅存放著那些與生命活動有關的基因,還存放著大量曾經與生命活動有關、但后來失效了的基因。我們稱這種基因為“垃圾基因”。對于有用的基因,一個堿基都不能隨便更改,而對于垃圾基因,其上面的堿基不論怎么改動都不會對生命活動造成影響。如果我們把DNA比喻成一本書,這些垃圾基因就相當于書中去的一段段亂碼。在亂碼段落里,里面的字符不論怎么排,都不影響我們對整本書內容的理解,——因為除了傻子,誰會去讀這些亂碼呢。
不可思議的是,在大多數生物體DNA這本大書中,竟然多數段落都是亂碼。就拿人類的DNA來說,97%的區域都被垃圾基因占據了,人類基因組22000個有用基因,總長度僅占DNA的3%。
于是科學家想,既然DNA上的“亂碼區”可以隨意填寫,那何不填寫上我們需要保存的信息呢?舉個例子。現在要在DNA上存儲“大科技”三個字。我們先把它們轉化為電腦上的二進制碼,然后再把二進制碼轉化為DNA上的“堿基文字”,譬如說轉化結果是“A-T-T-A-C-C-G”,最后在某個細菌的DNA上的垃圾基因截取一段,把該段的“亂碼文字”用“A-T-T-A-C-C-G”替代。那么隨著這個細菌不斷繁殖,只要這段區域不發生基因突變,所有后代身上都將帶上了“A-T-T-A-C-C-G”這段信息。幾百年后,我們的后人只要抓起一個細菌,通過基因測序,把這段代碼測出來,就可以還原它所代表的意思——哦,原來是“大科技”!
2000年,美國生物學家就把一段信息“刻”進了細菌的體內,當然不是“大科技”三個字——我們還沒有這么榮幸。他們刻進去的是愛因斯坦著名的質能方程“E=MC2”。2003年,有人又把迪斯尼動畫片中的一段曲子“刻”進了細菌體內。2010年,當首個人造細胞誕生時,領導該項工作的美國基因學家卡耐基·文特爾又把所有參與該項目的科學家的名字“刻”進了人造細胞的DNA上。
在人造DNA上刻寫
順便提一下,為什么上述實驗都要用細菌刻寫呢?因為細菌是無性生殖的,也就是說,除非發生基因突變,子代和母代的DNA是完全相同的。有性生殖的生物就不行,因為在過程中,基因要發生重組,來自另一方的“亂碼字符”將你刻的信息里頭,到了下一代的DNA上,你恐怕就讀不出原先的意義來了。
這種方法很巧妙,是不是?可惜還有缺點。因為生物體的基因總在發生著突變,不論有用還是沒用的基因概不例外。基因突變在分子水平上表現為核苷酸上的堿基要么被取代,要么缺失,要么新的堿基。所以,你“刻寫”在生物體上的信息,一代代隨著時間的推移,錯誤將越來越多,譬如,“刻”在細菌DNA上的“大科技”過上幾千年讀出來說不定就成“小科技”了,再過上幾千年壓根兒就完全沒有意義了。
為了避開這個缺點,由美國哈佛大學的分子生物學家喬治·邱奇領導的一個小組2012年8月嘗試了另一種辦法。他們所用的材料不是活細胞的DNA,而是人工合成的DNA。人造DNA除了不會發生基因突變這一優點外,還有一個好處是整條DNA都可以用于刻寫,不像活細胞的DNA,刻寫時你得小心翼翼地避開有用的基因。
在刻錄的時候,他們先把文字、圖片都轉化成電腦上的二進制代碼;然后用A或C代替0,用G或T代替1(這樣做實際上把DNA上的四進制簡化成了二進制);最后按這個編碼在試管里合成出人造DNA。因為目前人工合成長鏈DNA還比較困難,他們就采用了好多段短鏈DNA,這些短鏈DNA有秩序地排布在玻璃芯片上,信息則被分存在這些短鏈DNA上,——這類似把硬盤分成幾個扇區。讀的時候,用基因測序儀器按秩序讀出這些DNA上的堿基編碼,然后還原成二進制0和1的編碼,最后電腦就可以把信息所包含的文字、圖片都顯示出來。
驚人的存儲能力
這一次,邱奇等人竟然在人造DNA上“刻”進了整整一本書的內容,這本書包含53246個英文單詞,11張圖片和1個電腦程序,總計5.27MB。所儲存的信息量比過去DNA上“刻”進信息的最高紀錄還要高600多倍。出錯率僅為百萬分之二,就是說,這么一本厚書,僅出錯幾個字母。這些信息在常溫下至少能穩定保存40萬年。
用DNA存儲信息,容量大得驚人。在這次實驗中,科學家總共用了55000段短鏈DNA,但DNA總質量還不到萬億分之一克。據計算,單1克的DNA就能存儲4.55×1020比特,倘若把這些信息刻成光盤,需要1000億張DVD。目前人類每年生產的全部數字信息,僅用4克DNA就可儲存。
不過,用DNA存儲跟同光盤存儲一樣有個缺點,那就是一旦制作成,就只能讀,不能寫。因此,這種辦法比較適用于需要長期備份保存的大容量數據,像我們電腦上寫文章,需要經常修改,那就沒必要用它來保存數據了。
關鍵詞:生物教學;環境教育;學生
中圖分類號:G632 文獻標識碼:B 文章編號:1002-7661(2013)27-076-01
環境與發展,是當今國際社會普遍關注的重大問題。隨著我國經濟和環境保護事業的發展,在中學生中進行環境教育勢在必行。那么,如何在生物教學過程中進行環境教育,增強學生的環保意識呢?
一、高中生物課程與環境教育的關系
《高中生物課標》中從課程目標到內容標準,或是彰顯環境教育的目標和內容,或是蘊涵環境教育元素和信息,為高中生物課程具體而有效地滲透環境教育搭建了平臺。《高中生物課標》的課程總目標提到:“理解人與自然的和諧發展的意義,提高環境保護意識。”《指南》的第一部分前言中關于我國面臨的環境形勢中指出了我國的環境問題十分突出,環境形勢十分嚴峻,并且列出了十大主要表現形式。這就對我們的經濟發展模式和環境保護水平提出了更高的要求。生物科學作為自然科學中的一門基礎學科,是研究生命現象和生命活動規律的科學。它是環境科學及環境保護技術的基礎,在高中生物講授中應該突出講解人類所面臨的環境問題,讓學生從情感上了解其所帶來的危害。將課標中關于環保的理念植根于學生的頭腦當中,在學習生物技術、生物體的結構層次以及生物多樣性的知識時重點講解,啟發同學們用所學的知識發明研制出新的節能環保型產品。同時,《高中生物課標》中的具體目標從知識、能力、情感態度與價值觀方面做出了一些明確的要求,這些要求中同樣凸顯了環境保護、可持續發展以及構建和諧社會的重要地位。義務教育階段生物課程內容標準是《高中生物課標》的重要組成部分,它包括了10個一級的主題:科學探究;生物體的結構層次;生物與環境;生物圈中的綠色植物;生物圈中的人;動物的運動和行為;生物的生殖、發育與遺傳;生物的多樣性;生物技術;健康地生活。
環境教育要引導學生認識世界是普遍聯系和相互依存的、引導學生珍視生物多樣性,關注不同文化對環境的影響、引導學生理解可持續發展的內涵、引導學生主動參與解決環境問題,培養學生的環境責任感。從上述《高中生物課標》的10個主題我們可以看出,這些內容沒有一個不符合環境教育的基本理念的、沒有一個不可以作為環境教育基礎的。尤其有些主題明確了環境的字眼,讓其與環境教育的關聯性更加緊密,使高中生物作為實施環境教育的載體顯得無可厚非而又環環相扣。
二、在生物教學中滲透環境教育的方式
1、在課堂教學中滲透
在課堂教學中,盡可能結合教材中介紹或涉及到的環境保護內容,將環境教育寓于課堂教學之中,這樣才能在長期潛移默化中達到對學生進行環境教育的目的。例如,講森林在保護改善環境中的作用時,要突出生態效益的概念。可給學生列出這樣一組數據:1株50年齡的樹木,1年產生的氧氣價值3.2萬美元,吸收有毒氣體、防止大氣污染價值3.25萬美元,涵養水源價值3.75萬美元,各種生態效益達19.695萬美元,而該樹被砍伐后的木材價值卻只有幾千元,進而介紹我國森林覆蓋率僅12.7%,遠遠低于國際標準30%的要求。而毀林速度卻處于世界前列,聯系我國今年長江全流域性的特大洪水災害,其中最重要的原因就是因為長江上游近年來掠奪式的砍伐樹木,有些縣財政收入的90%來源于木材,昔日的青山綠水,變成荒山禿嶺,水土流失,河床升高,這次特大洪災給國家造成幾千億的損失。與此同時,也介紹日本人愛樹成癖,長期堅持植樹造木,使其森林覆蓋率高達68%,逐步變成森林大國的事實。通過以上事例介紹及對比,可大大激發學生的民族自尊心和植樹造林、綠化祖國的熱情,使學生能從身邊的小事做起:愛護花草樹木,陽臺養花種草,植樹節每人爭栽一棵樹,把愛護、美化我們的環境變成了一種由衷的自覺行為。
又如,在講“飲食衛生”一節時,可引用1988年上海市民食用不潔毛蚶,導致甲肝大流行的事例,使學生認識到:污水、糞便不經處理排入江河、海洋,污染水源,會使水生動物帶菌,危害人民健康。同時,引導學生聯系近幾年來我縣每年7月~8月份的流行病給人們造成的心理恐慌和生理病痛,從而使學生更加認識到防止環境污染、保護環境的重要性。
2、在綜合實踐活動中滲透
綠色植物是生物圈中作用最大的一類生物,它對生物圈的存在和發展起著決定性的作用。在講授生物圈中的綠色植物這一主題時可以通過綜合實踐活動,開展各種探究活動,加深學生對相關知識理解的同時,將所學知識應用到實際生活中去,更好地滲透環境教育。例如,闡明綠色植物的光合作用,說明綠色植物有助于維持生物圈中的碳氧平衡,描述綠色植物在生物圈循環中的作用,參加綠化校園,打造綠色學校的活動。
活動安排:1、勘察整個校園的綠化情況,找出綠化欠缺和不合理的地方;2、設計綠化方案,可以參考其他學校或是公園的情況;3、選定綠化方案,組織學生植樹、植草;4、由學生擔負小樹茁壯成長的責任,使學生增強責任感;5、就綠化校園活動開展討論會,談談植樹給校園環境所帶來的好處,分享植樹心得,進一步設計讓校園更美麗、更經濟、更環保的方案。
3、在實踐活動中滲透
關鍵詞:礦區;土地復墾;生態重建
中圖分類號:D167
文獻標識碼:A文章編號:1674-9944(2015)12-0029-03
1引言
礦產資源的開發能夠為經濟發展提供必需的能源和資源,是經濟發展的助推器,但同時也對環境帶來了較為嚴重的負面影響。主要表現為:礦產資源的開發和利用不可避免地要占用和破壞土地,造成原有地形地貌景觀的嚴重破壞,在此過程中還可能造成環境污染,為經濟社會持續發展帶來了困境,形成了代際外部性,影響了子孫后代的發展。礦區土地資源的開發與利用是否合理,己成為制約經濟社會發展的重要因素。而礦區土地復墾和生態重建可以在很大程度上起到改善作用。近年來隨著我國經濟發展速度的加快和民眾環保意識的增強,以及礦山開采造成的環境不斷惡化,使得對礦區的土地復墾與生態重建成為亟待解決的問題,具有重要的理論和現實意義。
2土地復墾的內涵及技術體系
2.1土地復墾的內涵
雖然國內外對土地復墾的內涵的界定有所差別,但在本質上是一致的,其目的都是恢復土地的生產和生態功能。土地復墾是一項復雜的工程技術工程,具有綜合性、系統性、地域性、多樣性的特點。在實際中操作中通常包括兩個相互聯系的階段。一是工程復墾,首先利用矸石和粉煤灰等物質充填或者通過挖深墊淺形式進行回填平整,并根據實際需要修建防洪、排澇等配套工程,促進地表形成有利于植物生長的環境。二是生物復墾,對于廢棄的土地使用微生物培肥、肥化土壤等生物方法,使其達到農作物正常生產的土壤結構和養分狀況的標準,為農作物的正常生長發育提供良好的環境。
2.2土地復墾與生態重建的技術體系
根據土地復墾的內容和目的,構建土地復墾技術體系,主要包括以下幾方面。
(1)土地復墾規劃技術。土地復墾規劃技術主要包括三方面的核心內容:一是確定復墾土地的利用方向;二是優化土地利用結構優化;三是采取的復墾工程措施的選擇。這些核心內容的實現方法主要有以下幾種:一是沉陷地景觀恢復與生態重建規劃設計的一般模式;二是普遍適用的常規規劃設計方法;三是土地復墾規劃設計關鍵參數確定的方法;四是規劃設計三維可視化。
(2)土地復墾工程技術,主要包括兩個方面:一是充填復墾技術,根據充填物的差異和充填方式的差異,可以將之分為礦石充填復墾技術、粉煤灰充填復墾技術、污泥充填復墾技術、無污染充填復墾技術和動態充填復墾技術等。二是非充填復墾技術,在實踐中應用較多的技術包括疏排降復墾技術、直接利用技術、挖深墊淺復墾技術、梯田式復墾技術、修整利用技術等。
(3)土地復墾生物技術,這是土地復墾和生態重建的核心技術,其主要目的是提高和改善重建系統生產力。在實踐中應用較多的技術包括微生物技術、生態工程和土壤改良技術等。
(4)復墾土地利用技術,主要是指促進復墾后的土地進行再利用的技術,主要包括三種類型:一是生物開發技術,是促使土地復墾后向農、林、牧等行業用地轉變的技術;二是特殊利用技術,是促進復墾后土地向建設用地(包括建筑用地、工業用地、商服用地等)轉變的技術;三是綜合利用技術,主要是生物開發技術和特殊利用技術結合起來,促進復墾后的土地向可綜合利用的方向轉變。
(5)土地復墾效果評價技術,主要是對土地復墾過程及工程完成后的效果及取得的效益進行評價的技術。土地復墾效果評價最關鍵的是要綜合考慮土地復墾工程的各個環節,深入分析和評價土地復墾工程對生態環境和社會經濟可能帶來的預期效益和潛在危害,并定量評價經濟效益、生態效益和社會效益。
(6)土地復墾經營與管理技術,主要是對復墾后土地進行產權的明晰、確權和管理,以及土地復墾的宏觀管理和生態重建各個階段所進行的全過程管理。有效的土地復墾經營與管理技術具有多方面的好處,比如能夠有效減少土地復墾和生態重建的投入和投資,增加土地復墾的效益等,也有利于對土地復墾工程進行整體上的把握。
3我國礦區土地復墾與生態重建的實踐
3.1礦區土地復墾與生態重建的發展歷程
與國外經濟發達國家相比,我國的土地復墾工作起步較晚,從20世紀0年代開始,為了解決糧食問題,礦山職工開始自發的在排土場、尾礦場上墊土、進行土地平整,種植蔬菜和糧食,這是我國土地復墾的雛形。隨后我國的礦區土地復墾工作開始起步,這一時期主要是采取填埋、剝離、覆土等簡單措施,將礦山開采過程中造成的廢棄土地變成可供耕作的土地。這一階段的土地復墾還處于一種自然狀態,沒有理論作為指導,復墾技術也不成熟,土地復墾方向具有隨意性,沒有結合適應性評價確定土地復墾方向。
20世紀80年代末以后,我國對礦區的生態環境及可持續發展問題重視程度逐步加大,先后出臺了與礦區土地復墾與生態重建、生態環境保護相關的法律、法規和規章30余部,對土地復墾規劃、土地復墾責任主體、生態環境治理、資金來源等方面做出了明確規定,在這些法規的指導下我國進行了大量的土地復墾工作實踐,建立了一套適合我國的土地復墾技術體系。在學術界,我國學者針對土地復墾問題進行了大量研究,取得了較多成果,并嘗試在研究試驗中引入生物、化學、計算機等高新技術,為推動我國土地復墾工作了巨大貢獻。
進入21世紀以后,我國的土地復墾工作步入穩步發展階段。為了進一步規范土地復墾工作,加強土地復墾管理,國務院2011年3月日公布實施了《土地復墾條例》,對土地復墾工作的各個方面進行詳細具體的規定和要求,這標志著我國礦區土地復墾進入規范操作階段。
3.2礦區土地復墾與生態重建的技術方法實踐
在土地復墾與生態重建工程技術方面,露天礦和井工礦是有所區別的。一般來說,露天礦土地復墾以挖損、壓占地和污染地的復墾為主,從早期的土地復墾實踐來看,開采工作和土地復墾是獨立開展的,等礦山采排工作結束后才進行土地復墾工作。隨著土地復墾和生態重建工作開展的深入,認識到土地復墾工作的不足,對原來的方法和流程進行改進,逐步形成了“采運排復一條龍作業、“堆狀地貌種植等復墾方法,并在實踐中得到了廣泛的應用。井工礦土地復墾以塌陷地和廢棄礦渣的處理為主,在實踐中主要采用疏土法、挖深墊淺法和充填法等方法進行土地復墾工作。另外,在對土壤侵蝕和水土流失嚴重的地區進行土地復墾時,需要采取相關的水土保持措施,以保護生態環境。
在土地復墾與生態重建化學技術方面,主要是用于土壤改良,不同的土壤類型采取不同的技術方法。針對酸性土壤,在我國土地復墾實踐中主要是通過施用煤灰、石灰或類似石灰的工業廢料來降低土壤酸性,達到可以正常耕作的標準;對于堿性土壤,其主要表現為p值過高,在我國土地復墾實踐中主要是通過煤炭腐殖酸等物質進行改良;對于土壤肥力低的土地,在實踐中是通過施用有機肥或氮、磷、鉀等無機肥進行土壤熟化和增加土壤肥力;對于有毒的尾礦及廢棄物,首先需要采取特殊措施預防有毒金屬向表層土遷移,然后進行表土覆蓋、增加土壤肥力等其他土地復墾措施。
在土地復墾與生態重建生物技術方面,在實踐中應用較多的是林草種植。在礦山開采過程中不可避免地會破壞林地和草地,或者在復墾時根據土地適宜性評價結果將破壞土地復墾為林地或草地。這兩種情況下都存在樹種和草種的選擇問題,在實踐中可以根據自然氣候條件、巖土的成份和性質,并結合樹種草種的抗旱性、抗寒性、耐貧瘠性、生長發育速度以及土壤改良效果等方面進行選擇。
我國土地復墾與生態重建工作中也開始引入3技術(R、GP和GI),這三種技術的應用范圍有明顯的區別,一般來說R技術主要用于礦區土地的覆被調查,GP技術通常用于礦區沉陷地的變形監測;GI主要用于圖像處理、數據提取和分析、結果輸出。在3技術的支持下上進行土地復墾方案設計,使土地復墾方案更具有可行性。
對于土地復墾與生態重建的管理也十分重要。我國經過近30年土地復墾實踐的探索,形成了臨時用地、以補代征、以地換地、政府主導復墾等多種土地復墾管理模式,并在此基礎上建立了土地復墾工程全過程監督管理模式,其主要特點是:土地復墾各個階段的工作實行標準化管理和跟蹤管理,以保證在土地復墾工作開展的過程中及時發現問題并妥善進行處理。
4我國礦區土地復墾與生態重建發展方向
未來我國的土地復墾與生態重建工作需在以下幾個方面進行加強。
4.1強化對采前擬損毀土地預測工作
要對正在開采的礦山和新開采礦山的擬損毀土地進行復墾設計。為了更好的進行土地復墾和生態重建方案設計,首先要合理的預測開采中擬損毀土地范圍及程度。不同的開采類型采取不同的預測方法。對于露天礦,可根據礦產資源埋藏范圍、分布走向以及開采設計方案來確定土地損毀的范圍和程度,在此基礎上進行土地復墾方案的設計。對于井工礦,地下開采的過程造成土地損毀狀況非常復雜,在實踐中需要通過開采沉陷規律來預測土地損毀范圍和程度,然后才能進行土地復墾方案設計。這里最重要的是選擇合理的土地損毀預測方法和預測軟件及確定合適的預測參數,這也是未來土地復墾和生態重建的一項重要的工作內容。
4.2綜合集成應用3技術
我國在礦區土地復墾和生態重建中3技術(R、GI和GP)的單項應用較多,但綜合集成應用還不多見,尚處于起步階段。在土地復墾和生態重建工作中如何集成應用3技術,目前還沒有系統的理論指導實際工作,亟待加強相關的理論研究。因此,在實踐中應最大限度地挖掘3技術及其它先進技術的應用潛力,進行綜合集成應用,使其在土地復墾和生態重建中的基礎資料獲取、土地適宜性評價、土地復墾方案設計及土地復墾檢查驗收工作得到充分的應用。如何利用3技術建立土地復墾信息管理系統,是今后的土地復墾的工作內容之一。
4.3土地復墾和生態重建目標應注重農業與生態需求
由于我國人多地少,我國在實踐中比較注重復墾土地的農業利用,我國最新的《土地復墾條例》也明確規定復墾的土地應當優先用于農業。因此,在今后的土地復墾和生態重建工作中,如何建設安全、高產的農業用地是一個核心內容。同時在此過程中也應重視生態建設的問題,在確定土地復墾方案時盡量采取生物技術。在生態環境良好的復墾區應注重采前生態環境的保護、采后生態環境的恢復;在生態環境脆弱的礦區更應該注重生態環境保護,在采后進行土地復墾和生態重建工作時,要以生態效益的發揮為主,著力改善礦區生態環境,營造良好的礦區生態環境狀況。在此過程中礦區的生態群落重建以及復墾區內的生物多樣性保護應采取合理的措施,這也是今后土地復墾和生態重建工作的重點。
4.4完善土地復墾融資體系
資金來源及體系是土地復墾和生態重建的重要內容,因為資金是土地復墾和生態重建工作的順利開展的重要保障。由于各礦區開采損毀前的土地類型、開采損毀方式、面積及程度、復墾標準和技術、土地復墾方向和復墾工作的工程量等條件差異較大,最終的土地復墾費的數額和計算方式也不一致。另外,各個地區復墾材料的價格、勞動力價格都有很大的差異,具體單價的確定要在參考2012年新修訂的《土地開發整理預算定額標準》的基礎上,結合當地物價水平進行資金預算。要在實踐中進一步明確土地復墾費的具體征收方式及使用管理辦法,進行統一的管理模式。
5結語
礦區生產建設同生態環境密切相關,在帶來巨大經濟效益、推動經濟社會發展的同時,也帶來了生態破壞和環境污染等方面的生態環境問題。因此,在實踐中將土地復墾和生態重建納入礦山生產工藝系統,構建綜合決策和生產體系,盡快恢復被破壞土地的使用功能,加強生態環境的保護和重建工作,實現“人口、資源、環境、經濟、社會五方面的協調發展,為經濟社會的可持續發展戰略的實踐提供支撐。
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