像科学家那样思考，像科学家那样探索。知识能力方法并重，动手动脑趣味无穷。

从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集证据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。

第三版的《科学探索者》更加生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会。令人兴奋的最新科学内容，赏心悦目的文字、图片以及丰富多彩的探究活动……所有这一切都将激发学生的想象力和求知欲，让他们完全沉浸到科学的世界中。本书是其中分册《环境科学》。本书由帕迪利亚主编。

《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。本书是其中分册《环境科学》。

《环境科学》中有对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，书中的一切都会激发学生的想象力和求知欲。

科学事业树梢上的科学家

第1章 种群与群落

 第1节 生物与环境

 第2节 与数学的综合研究种群

 第3节 生物问的相互作用

 第4节 群落的变化

第2章 生态系统与生物群落

 第1节 生态系统的能量流动

 第2节 与化学的综合物质循环

 第3节 生物地理学

 第4节 生物群落

 第5节 水生生态系统

第3章 生物资源

 第1节 环境问题

 第2节 森林与渔场

 第3节 生物多样性

 第4节 与健康的综合寻找新药

第4章 土壤、水和大气资源

 第1节 土壤和土地的保护

 第2节 废物处理和再利用

 第3节 水污染和治理

 第4节 空气污染和治理

 第5节 与地球科学的综合全球大气变化

第5章 能源

 第1节 化石燃料

 第2节 技术与设计可再生能源

 第3节 核能

 第4节 节约能源

 跨学科探索

 非洲雨林

参考资料

技能手册

 像科学家那样思考

 科学测量

 科学探究

 技术设计

 绘制图表

 数学工具

 阅读理解

附录 实验室安全守则

致谢

生物多样性的价值

也许你会很好奇，为什么生物多样性那么重要。在遥远的热带雨林中有50种还是500种蕨类与我们有什么关系？有必要保护每一种蕨类吗？

有很多理由可以说明保护生物多样性的重要性。其中最简单的理由是，生物和生态环境是一种美丽和供人们娱乐的资源。另外，生物多样性还具有经济价值和生态价值。

经济价值对人类来说，许多植物、动物和其他生物都有很大的经济价值。这些生物不仅为人们提供了食物，还提供了制造服装、药品和其他产品的原材料。没有人知道究竟还有多少有用的生物资源未被发现。

生态系统也是具有巨大的经济价值的。例如，很多公司开展了野生动物的观光业务，包括热带雨林、热带草原、高山峻岭以及其他地区。生态旅游为很多国家提供就业岗位，增加收入，如巴西、哥斯达黎加、肯尼亚等。

生态价值生态系统中的每种生物都与其他物种有所关联。物种之间可能是捕食关系，也可能是寄生关系。影响一个物种的变化肯定也会影响其他所有的物种。

有些物种在它们的生态系统中扮演着特别重要的角色。一个物种如果会对生态系统中其他许多生物的生存产生影响，那么就称这样的物种为基础物种（keystonespecies）。例如，图3－9中的海星就是它所在生态系统的基础物种。它以生活在潮池中的贻贝为食。一旦研究人员将海星移出这个区域，贻贝就会慢慢地使潮池中许多其他物种灭绝。海星的捕食使贻贝数目保持稳定，也让其他物种得以生存。一旦海星消失了，这个生态系统的平衡就会遭到破坏。

图3—9的水獭是另一种基础物种。19世纪最初的十年间，为了获取水獭的皮毛，太平洋海岸大部分的水獭都被捕猎了。当水獭几乎灭绝时，它们所捕食的海参不受控制地大量繁殖。数量庞大的海参吃光了海胆。当水獭再次回到这个生态系统后，它们捕食海参。随着海参的减少，海胆的数量又恢复了。

影响生物多样性的因素

在地球上，生物多样性因地而异。在一个生态系统中，影响生物多样性的因素包括地区、气候和小生境的多样性。

地区在一个生态系统中，大区域中的生物种类要比小区域多。例如，假设你要计算一个森林中的树种，你会发现，100平方米范围内的树木种类要远远多于10平方米内的树木种类。

气候一般来说，从南、北两极到赤道，生物的种类是不断增加的。拉丁美洲、东南亚和‘非洲中部的热带雨林是世界上生物多样性最丰富的地区。这些森林涵盖的面积占地球表面积的7％，但是却包括了世界全部生物种类的50％以上。  人们至今还没弄清楚热带地区丰富的生物多样性的形成原因。大部分的科学家认为这与气候有关。例如，热带雨林常年温度较高、雨水充沛。这一地区的大部分植物一年四季都在生长。这意味着其他生物在整年内都可以得到食物。

小生境的多样性珊瑚礁所占的海洋面积不足1％，但它却是世界上20％的海洋鱼类的栖息地。珊瑚礁是世界上物种第二丰富的生态系统。只能在温暖的浅水中生长的珊瑚礁通常被称为海洋中的热带雨林。珊瑚礁可以为生活在礁底、礁面、礁与礁之间的生物提供不同的小生境。这使得生活在珊瑚礁上的物种比在单一的栖息地，如平坦的沙洲，要多得多。基因库的多样性

就像物种的多样性对一个生态系统非常重要一样，基因的多样性对一个物种同样重要。一个健康的种群中的生物具有多种多样的特性。而这些特性，如颜色、大小以及抗病能力，是由基因决定的。我们将生物细胞中携带遗传信息的结构称为基因（gene）。

每个生物都接受了来自父母的基因组合。基因决定了这个生物的特性，从大小、外形到抗病能力。

一个物种的各个生物有许多相同的基因。但是同种生物中每个生物体也有一些不同于其他个体的基因。这些独特的基因组成了该物种的总基因库。

缺少多样化基因库的物种是很难适应环境变化的。如一些农作物，它们物种的基因几乎没有什么不同。一种霉菌曾影响了美国大部分地区的玉米。值得庆幸的是，一些野生玉米含有的基因使它们能对抗这种霉菌。通过杂交或其他方法，科学家培育出了不受这种霉菌影响的玉米。一个拥有多样化基因库的物种比较容易在这样的生存挑战中存活下来。P96－99

我知道，你们将会发现这一版《科学探索者》生动有趣，精彩纷呈，充满了各种学习的机会，你们将会完全沉浸到科学的世界中。《科学探索者》是一套多卷书，内容涵盖生命、地球和物质科学。它绝不仅仅是又一套可有可无的科学图书！请让我梳理一下这套书的特色，尤其是其中对核心概念的探究、令人兴奋的最新科学内容、赏心悦目的文字和图片以及丰富多彩的动手活动，这一切都会激发学生的想象力和求知欲。

探究探究是科学教育的灵魂，也是《科学探索者》的核心。从本质上来说，科学家就是一群热衷于探究的人。他们提出问题，寻求答案，收集数据以及设计实验。他们致力于回答“是什么”以及“为什么”。这些科学态度、解决问题的方式以及技能加在一起就是科学探究。

《科学探索者》通过多种方法——文字、图片、动手活动和启发性的评估活动——采培养探究技能。这些方法加在一起，可帮助学生开始像科学家一样思考，并开始理解很多错综复杂的科学现象。探究在《科学探索者》中占有举足轻重的地位，因此我在本文后面附上一篇短文专门来介绍它的本质特点和核心问题。

最新科学内容《科学探索者》的一个主要特色就是对于科学内容的深度呈现。像波、地球结构、天气和动植物等重要主题，均以系统的引人八胜的方式呈现出来，并通过生动有趣的例子介绍给学生。该套书会慢慢引导学生理解重要概念和原理，在提供给学生翔实有力的证据的同时，又让他们关注科学的核心概念。这不是被弱化的科学，而是为积极的探究型的学习者准备的科学。

启发性的图表、文字和图片《科学探索者》的文字通过提出问题、设置困境、援引不合常理的事实以及列举学生感兴趣的例子来吸引学习者。这种文字引人人胜，能够促使学生积极地理解各种概念。每页均包含有启发性的图片和图表，这些图片和图表与文字内容息息相关，有助于学生全面理解内容。但是，这些图片和图表并非仅作装饰之用，它们还为学生提供了视觉学习的方式，有助于他们刘重要科学概念建立印象并形成理解。图解也具有类似的作用，很多图解要求学生解释图表，从而与概念互动。图表还让学生跟踪像水循环这样的过程，或观察微小的、肉眼看不见的粒子之间是如何互动的。简而言之，文字和图表相得益彰，能够让学生深刻理解科学内容。

鼓励动手和动脑活动科学要求学生通过动手活动积极参与其中。《科学探索者》提供了丰富多彩的活动来帮助学生理解他们学习的知识。

“探索活动”设置于每章开头。这些简单的活动可帮助学生回忆他们已有的知识，或提供给他们数据，帮助他们更好地学习内容。例如，在一个探索活动中，让学生通过观察一个河流模型来做出各种推断。在另一个探索活动中，让学生玩弄各种乐器，从而了解声音是如何产生的。

“本章课题”让学生有机会长期、深入和全面地探究有趣的科学问题。在为期几周的时间里，学生建立和测试抗震模型，或制作喂鸟器以及观察和记录鸟类的行为。“本章课题”让学生体验到了真正的科学是什么以及真正的科学家在做什么。

“生活实验室”和“技能实验室”需要一堂谋的时间。它们能够帮助学生训练各项探究技能，并进行实验。在一次实验中，学生得到了有关太阳黑子的数据，并被要求根据这些数据来绘制图表，然后推断未来30年中太阳黑子活动的高峰期。在另一次实验中，学生自己设计实验步骤，并确定学习无意义的音节是否比学习有意义的词汇更艰难。

“试一试”“技能训练”和“家庭活动”均是一些简单的活动，可让学生研究某个科学概念并向别人展示自己的研究成果。在一次活动中，要求学生在一个金属勺的末端系上细绳，并将细绳放置到他们的耳边，然后用不同的物体敲击勺子，从而研究产生的声音。

我很高兴在中国出版《科学探索者》。我知道，像美国学生一样，中国学生也将会发现这套书的趣味。更重要的是，中国学生将会从《科学探索者》中获益良多。祝你们好运！