生物學(xué)高考熱點(diǎn)碳中和問(wèn)題歸類分析

肖安慶 章君果

(1.廣東省深圳市鹽田高級(jí)中學(xué) 深圳 518083)

(2.廣東省深圳市教育科學(xué)研究院 深圳 518001)

碳中和,是指通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等方式,人類活動(dòng)排放的CO2氣體總量與植物吸收總量相等,達(dá)到零排放的目的。 這一概念是我國(guó)政府在2020 年9月22 日第75 屆聯(lián)合國(guó)大會(huì)承諾中提出,CO2排放量力爭(zhēng)在2030 年前達(dá)到峰值(碳達(dá)峰),力爭(zhēng)在2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和。 碳中和可從碳中和基本理解,碳中和與光合作用、呼吸作用、碳循環(huán)、生態(tài)環(huán)境保護(hù)等方面綜合考查,是近年來(lái)高考生物學(xué)命題熱點(diǎn)。

1 碳中和的基本理解

【例1】碳中和是指采用現(xiàn)代技術(shù)固碳減碳,減少溫室氣體的排放總量,最終達(dá)到碳平衡。 下列有關(guān)敘述錯(cuò)誤的是( )

A. CO2排放總量增加不利于全球農(nóng)業(yè)增產(chǎn)

B. 實(shí)現(xiàn)碳中和的目的主要是緩解氣候變暖

C. 植樹(shù)造林減碳是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效措施

D. 盡量少開(kāi)車坐公交出行實(shí)現(xiàn)碳中和目的

參考答案:A

分析與解答:本題考查碳中和的基本理解。 實(shí)現(xiàn)碳中和,一方面要少排放溫室氣體,提倡節(jié)能減排、低碳生活方式,如下班即關(guān)掉電腦,盡量少開(kāi)車坐公交出行;另一方面要負(fù)排放,植樹(shù)造林吸收溫室氣體,降低大氣CO2濃度,緩解全球氣候變暖。 如果大氣中CO2濃度升高,為光合作用提供了更多的原料,這對(duì)農(nóng)業(yè)而言,有利于農(nóng)作物增產(chǎn)。 故答案選A。

【例2】為了緩解全球氣候變暖、減少CO2的排放,碳中和已經(jīng)成為全球共識(shí)。 碳中和是指向大氣環(huán)境中釋放的CO2排放量與CO2的去除量相平衡,即做到CO2“源”與“匯”的平衡。 回答下列問(wèn)題:

(1) “碳源”是指向大氣排放CO2的過(guò)程、活動(dòng)。例如:燃燒化石燃料和________作用。

(2) “碳匯”是指通過(guò)物理或生物機(jī)制等從大氣中清除CO2的過(guò)程、活動(dòng)或機(jī)制。 例如,綠色植物的光合作用。 綠色植物固定的光能去向是________和以熱能形式散失。

(3) 根據(jù)以上信息,提出我國(guó)實(shí)現(xiàn)碳中和的途徑有________(寫(xiě)出兩方面即可)

參考答案:(1) 生物的呼吸(微生物的分解)(2) 用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖(或初級(jí)消費(fèi)者攝入、流向分解者)(3) 推動(dòng)清潔能源安全高效利用;提升生態(tài)系統(tǒng)“碳匯”能力,如植樹(shù)造林。

分析與解答:本試題考查碳中和與生物學(xué)知識(shí)的基本概念的理解。 (1) 碳源指向大氣排放CO2的過(guò)程、活動(dòng),包括燃燒化石燃料和動(dòng)植物、微生物的呼吸作用。 (2) 碳匯指從大氣中清除CO2的過(guò)程、活動(dòng)或機(jī)制,植物固定的光能,其流向有呼吸作用以熱能形式散失,用于生長(zhǎng)、發(fā)育和繁殖,和初級(jí)消費(fèi)者攝入(同化)、流向分解者。 (3) 實(shí)現(xiàn)碳中和,要做到CO2“源”與“匯”的平衡,結(jié)合我國(guó)實(shí)際,途徑有:推動(dòng)清潔能源的利用,提升生態(tài)系統(tǒng)碳匯能力,如植樹(shù)造林。

2 碳中和與光合作用、呼吸作用

【例3】碳中和是通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等方式,抵消自身排放的CO2,實(shí)現(xiàn)“零排放”,是我國(guó)今后40 年的國(guó)家發(fā)展戰(zhàn)略。 我國(guó)某實(shí)驗(yàn)室首次實(shí)現(xiàn)了從CO2到淀粉的全合成研究,為實(shí)現(xiàn)碳中和開(kāi)創(chuàng)了新途徑。 請(qǐng)回答下列問(wèn)題。

(1) 植物光合作用過(guò)程中,固定CO2的場(chǎng)所是________;與光合作用固定CO2的量相等情況下,人工合成糖類的積累量高于植物,原因是________。

(2) 植物光合作用暗反應(yīng)需要光反應(yīng)提供________。 研究發(fā)現(xiàn),葉綠體內(nèi)有脂質(zhì)顆粒。 它們隨葉綠體的生長(zhǎng)體積逐漸變小,最可能的原因是________。

(3) 利用CO2和H2人工合成淀粉,可以大量吸收空氣中的CO2。 請(qǐng)寫(xiě)出這一研究的生物學(xué)意義:________(答出一點(diǎn)即可)

參考答案:(1) 葉綠體(基質(zhì));人工合成糖類沒(méi)有呼吸作用消耗 (2) 還原型氫(NADPH)和ATP;脂質(zhì)顆粒參與形成葉綠體內(nèi)外膜 (3) 生產(chǎn)糧食、降低大氣二氧化碳濃度、緩解溫室效應(yīng)。

分析與解答:本題考查碳中和與光合作用、呼吸作用基本過(guò)程的聯(lián)系。 (1) 植物光合作用過(guò)程中,暗反應(yīng)在葉綠體(基質(zhì))中固定;因植物呼吸作用要消耗部分糖類等有機(jī)物,植物積累的糖類量要比沒(méi)有呼吸作用消耗有機(jī)物的人工合成的糖類量要低。 (2) 植物光合作用過(guò)程,光反應(yīng)為暗反應(yīng)提供了還原型氫(NADPH)和ATP。 葉綠體內(nèi)的脂質(zhì)顆粒,也有可能被運(yùn)出到其他部位,根據(jù)“隨葉綠體的生長(zhǎng)體積逐漸變小”,最有可能是脂質(zhì)顆粒為磷脂顆粒,參與葉綠體內(nèi)外膜的形成。 (3) 人工合成淀粉大量吸收空氣中的CO2,這將為生產(chǎn)糧食、降低大氣CO2濃度、緩解溫室效應(yīng)提供新路徑。

3 碳中和與碳循環(huán)

【例4】2020 年中國(guó)政府在聯(lián)合國(guó)大會(huì)上鄭重承諾:中國(guó)將努力爭(zhēng)取今后40 年內(nèi)實(shí)現(xiàn)碳中和。 碳中和指通過(guò)植樹(shù)造林、節(jié)能減排等途徑,減少排放CO2量,實(shí)現(xiàn)CO2量正負(fù)抵消的作用。 下列關(guān)于碳中和與碳循環(huán)的敘述,錯(cuò)誤的是( )

A. 碳中和時(shí)生產(chǎn)者固定CO2量等于所有生物呼吸消耗CO2量

B. 增加生產(chǎn)者的種類和數(shù)量是實(shí)現(xiàn)碳中和的有效措施

C. 碳循環(huán)是指在全球范圍內(nèi)CO2在生物圈的循環(huán)過(guò)程

D. 燃燒化石燃料排放CO2是溫室效應(yīng)的主要來(lái)源,屬于碳循環(huán)過(guò)程

參考答案:A

分析與解答:本試題考查碳中和與碳循環(huán)的理解與聯(lián)系。 碳中和時(shí),生產(chǎn)者固定CO2量等于所有生物呼吸消耗CO2量加上人為產(chǎn)生CO2的量(化石燃料的燃燒產(chǎn)生的CO2量),故A 錯(cuò)誤。 化石燃料的燃燒排放的CO2,是溫室效應(yīng)的主要來(lái)源,該過(guò)程也屬于碳循環(huán)過(guò)程。

4 碳中和與環(huán)境保護(hù)

【例5】對(duì)某地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)各類農(nóng)業(yè)化學(xué)品的碳排放比例以及碳足跡與生態(tài)盈余的年際變化進(jìn)行了研究,如下圖。 回答下列問(wèn)題:

某地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)各類農(nóng)業(yè)化學(xué)品的碳排放比例

(1) 由圖1 可知,各類農(nóng)業(yè)化學(xué)品的碳排放比例始終處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位的是_________。 除了各類農(nóng)業(yè)化學(xué)品,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)大氣中的碳元素來(lái)自群落中的________等途徑。

圖1

(2) 從圖2 可以看出,2006 ～2013 年間,該地區(qū)農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)生態(tài)盈余變化的趨勢(shì)為_(kāi)_______。 請(qǐng)分析該趨勢(shì)與碳足跡的變化的聯(lián)系:________。

圖2

(3) 碳達(dá)峰是指排放CO2量由增轉(zhuǎn)降的歷史拐點(diǎn);碳中和是指產(chǎn)生CO2排放量被抵消,實(shí)現(xiàn)零排放。我國(guó)已確定2030 年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、2060 年前實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)。 我國(guó)要實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和的目標(biāo),結(jié)合圖1和圖2,保護(hù)環(huán)境的措施有________(答兩點(diǎn)即可)。

參考答案:(1) 化肥的碳排放比例;呼吸作用(和分解作用) (2) 逐年上升后趨于穩(wěn)定;生態(tài)盈余呈逐年上升趨勢(shì)與碳足跡逐年下降相關(guān) (3) 農(nóng)業(yè)上減少使用化肥、農(nóng)藥和農(nóng)用塑料薄膜;減小碳足跡,增大生態(tài)盈余。

分析與解答:本題主要考查碳中和與環(huán)境保護(hù)的關(guān)聯(lián),考查學(xué)生獲取信息的能力。(1)圖1可知,農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)各類農(nóng)業(yè)化學(xué)品的碳排放比例化肥始終最大,處于絕對(duì)優(yōu)勢(shì)地位。 生產(chǎn)者、消費(fèi)者和分解者的呼吸作用均能釋放CO2。 (2) 由圖2 分析可知,該生態(tài)系統(tǒng)的生態(tài)盈余呈逐年上升趨勢(shì),這與碳足跡逐年下降有關(guān)。 (3) 實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰和碳中和,可以植樹(shù)造林、減少化石燃料的燃燒、使用清潔能源,結(jié)合圖1 和圖2,保護(hù)環(huán)境的措施有農(nóng)業(yè)上減少使用化肥、農(nóng)藥和農(nóng)用塑料薄膜;減小碳足跡,增大生態(tài)盈余。

總之,近年來(lái)高考出現(xiàn)的熱點(diǎn)碳中和問(wèn)題,多與光合作用、細(xì)胞呼吸、碳循環(huán)和生物環(huán)境的保護(hù)相聯(lián)系起來(lái),有關(guān)的試題,雖然情境各樣,難度各異,但依然是考查學(xué)生對(duì)以上觀念的理解與應(yīng)用。