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中国是一个多山的国家,地形自西向东可以分成三个逐渐降低的阶梯。在第一阶梯的青藏高原和第二阶梯的云贵高原、四川盆地交界的地方,剧烈的地壳运动产生了大量的高山深谷,海拔落差很大;同时,来自热带太平洋和印度洋的湿润季风带来了大量的降水。在地形与气候的双重作用下,中国西南山地孕育了国内最为多彩的生物多样性,以及最为丰富的水利资源。

西南山地孕育了国内最为多彩的生物多样性,以及最为丰富的水利资源。图片来源:sohu.com

西南山地孕育了国内最为多彩的生物多样性,以及最为丰富的水利资源。图片来源:sohu.com

这个区域的水利水电开发必须考虑生物多样性保护,在经济利益和濒危物种保护的权衡之中,产生了很多不等式。修水电站的时候,为了充分利用水流从高处流下的能量,必须修建水坝蓄水,这样就必然会淹没一段山谷,而山谷里可能正好栖息着珍稀濒危物种。

如果把水库的蓄水高程设为a,a必须大于某个值,水电站才能发出足够多的电来盈利;同时a也必须小于某个值,才能不淹没濒危物种的栖息地。这样我们就能得到一个不等式组。

2005年,位于四川省江油市的武都水库大坝开始施工,具备发电能力的最小蓄水高程约620米;同年,中国科学院植物研究所的研究人员在规划中的库区发现了一种濒危植物,距瓣尾囊草。

图片来源:孙海

图片来源:孙海

这里是这种植物当时已知的唯一分布地点,只有不到2000株,它们都分布在海拔700米以下。所以我们能得到一个不等式组:

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可以看出,为了兼顾发电和保护,水位可变动的范围只有80米。实际上武都水库的正常蓄水高程是658米,已经淹没了部分海拔较低的分布区。所幸有关部门把淹没区的距瓣尾囊草植株迁移到别处保护,并获得了成功。

除了武都水库这样的大型水利工程,中国还有很多在小河小溪上修建的小水电,它们的建设更加混乱无序。生活在小水电淹没区的濒危物种,往往不会有距瓣尾囊草那样的好运气。比如南岭有一种国家二级保护植物——长柄双花木。

图片来源:顾有容

图片来源:顾有容

其中一个种群正好在一个小水电的淹没区里,同时,因为水电站的梯级开发,在海拔较高的地方还修了一条路用于上游的建设。把长柄双花木生活的高度设为b,我们又得到了一组不等式:

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只有满足这个不等式组的植株,才有生存下来的机会,而植物无法移动,所以那个种群最终只剩下不到1/3。

濒危物种无法做出选择,但人可以,有一种不等式就在建设者的心中。四川省甘孜州九龙县是五小叶槭的产地,这种植物只剩下不到500个野生个体了,比大熊猫少得多。

图片来源:孙海

图片来源:孙海

2010年前后,一个水电站规划中的引水隧道出口,正好落在当地唯一的五小叶槭种群里。如果要修改施工方案,就要多投入成本,设这部分成本为c,则不等式组必须要满足:

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最终,在中国科学院成都生物研究所和当地政府的共同努力下,水电站的老板把隧道出口挪到了另一片山坡上,为此多花了100多万元。

列了三个一元一次不等式组,我们发现,其实不等式的意义在于,我们需要把一些事情控制在一定的范围内。其实在水电站建设和濒危物种保护的权衡中真正起作用的只有一个不等式:生态价值>涸泽而渔的经济利益。希望大家认识到这个不等式的意义,也希望看到更多这个不等式成立的例子。

知识点

数学七年级下,一元一次不等式组

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