《环境生物学》教学大纲
一、基本信息
课程名称 环境生物学 课程编号 ENSE3123
英文名称 Environmental Bioligy 课程类型 专业基础选修课
总学时 36 理论学时 36 实验学时 实践学时
学分 2 预修课程 生物学 生物化学
适用对象 环境工程
课程简介
（200字左右） 环境生物学是环境科学与工程学科的主要分支之一。本课程着重讲授了环境污染在分子，细胞，器官组织，个体，种群，群落及生态系统各个水平上对生物的影响，以及如何利用生物对污染的反应去监测环境污染，检测污染物的原理和方法；结合环境工程专业特点，较全面地讲授了环境污染的生物治理及修复的原理及方法。本课程对环境工程专业学生深入理解和掌握污染生物治理技术及工程设计要领有重要基础作用。
二、教学目标及任务??
本课程对环境工程专业学生深入理解和掌握污染生物治理技术及工程设计要领有重要基础作用。通过本课程的学习，要求学生掌握环境生物学的基本理论和知识，并能结合生产实际进行具体应用；熟悉生物学在环境保护领域的应用与发展；了解国内外环境生物技术研究的最新进展。.
本课程支撑环境工程专业毕业要求1、2、3、4和5。
三、学时分配
教学课时分配
章节 章节内容 讲课 实验 实践 合计
绪论 2 第一节 环境科学概述
第二节 环境生物学概述
第一章 环境污染物在生态系统中的行为
第一节 污染物在环境中的迁移转化
第二节 污染物在生物体内的生物转运和生物转化
第三节 污染物在生物体内的浓缩，积累和放大 6
第二章 污染物对生物的影响
第一节 污染物在生物化学和分子水平上的影响
第二节 污染物在细胞和器官水平上的影响
第三节 污染物在个体水平上的影响
第四节 污染物在种群和群落水平上的影响
第五节 化学污染物对生物的联合作用 8 第三章 污染物的生物效应检测
第一节 生物测试及方式
环境生物技术及其应用
环境是人类赖以生存的基础，环境生物技术则是指将生物学、环境科学和工程学等知识融合，通过开发和利用生物资源来解决环境问题的技术。环境生物技术在环境保护、资源开发和利用等方面有着广泛的应用前景。
一、环境生物技术的发展历程
自人类工业革命以来，工业、农业、城市化等活动的快速发展造成了严重的环境问题，全球环境的恶化和污染日益严重。为解决这些问题，人们开始探索和研究环境生物技术。
20世纪60年代，在污水处理和污染物去除方面，人们首次尝试利用微生物进行生物处理。之后，环境生物技术不断改进和发展。随着分子生物学、基因工程、计算机等技术的逐步应用，环境生物技术不断发展壮大，成为当今环保领域发展的重要分支。
二、环境生物技术的应用
1. 污染物降解
通过利用许多生物，如菌类、微藻以及光合细菌，可以有针对性地降解各种有机和无机污染物，如石油、化学工业废水、纺织业废水、农业化学品和重金属等。
2. 废物和废水处理
环境生物技术在污水处理中已经得到广泛应用。通过使用生物反应器或池塘、湖泊等，可以达到有效处理污水的目的。此外，利用微生物降解废物，可以减轻垃圾填埋场的压力，并改善生活垃圾处理的环境。
3. 土壤修复
环境生物技术在土壤修复中也有重要应用。通过运用生物吸附、生物降解、生物复合修复等手段，有效地修复了土壤中的重金属、有机化合物和植物营养物质等污染物，从而提高了土地的质量，使其可以更好地支持种植和生长植物。
三、环境生物技术的发展趋势
随着生物技术发展的加速，环境生物技术的应用前景广阔。未来环境生物技术将在以下方面得到更多应用：
1. 智能化
随着计算机技术和人工智能的发展，环境生物技术将更加智能化。如利用遥感技术监测水质，利用大数据分析各种污染物的分布以及环境变化预测等，在环境生物处理上实现智能驱动。
2. 集成化
环境生物技术将逐步实现“一体化”处理。即在生物修复、污水处理、固体废物处理等方面，融合多种生物技术手段，形成更加综合、高效的处理系统。
第2章 生物与环境
主要内容
•地球上的生物
•环境的概念与类型
•主要环境因子的生态作用
•生态因子作用的一般规律
第一节 地球上的生物
•生命的产生与进化
–生命的起源
–生物种的概念
–生物的协同进化
•生物多样性
–生物多样性的概念
–影响生物多样性的因素
•地球自我调节理论
–Gaia假说的形成和发展
–假说的主要论点
林奈物种观点
•物种是形态相似个体组成，同种个体可自由交配，并产生可育后代。
•特点：形态
•问题：物种并不是一成不变的。此外，物种是与其他物种存在着亲缘关系的。
达尔文观点
•将亲缘关系密切的一群个体统称为物种
•特点：物种的可变性
•问题：物种是客观存在的，并不是人可以随意划分的。物种间的亲缘关系不应过分强调而忽略不同物种间的明显的差异。
Mayr关于物种的定义
•物种是由许多群体组成的生殖单元（与其他生殖单元隔离），它在自然界中占有一定的生境位置。
–生物种在自然界是真实存在的，是由生物、生态学、行为等特征相互认同的一群形态相似的个体
–遗传学特征：生殖隔离
–形态学特征：相对稳定的形态特征
–生态学特征：在生态系统中占据一定的生态位
–进化特征：生物的可变化、进化特征
Gaia假说—1 •假说由来
•Gaia：又为Gaea, Ge；希腊神话中的大地女神，Uranus的妻子；有3子：Titans, Furies and
Cyclopes.
•J. Lavelock 1965提出。英国科学家，时在研究金星存在生命的可能性。
•Gaia 假说又可称为大地假说。
Gaia假说—2
•主要内容：假说认为，地球表面的温度和化学组成是受地球表面的生命总体（生物圈）所主动调节的。
•假说的说明
•佐证：①火星，②模拟地球在去除生命后的大气状态，与火星、金星的状态相似（表1），但远未达到平衡。③在地球历史中，陨星大冲撞至今已发现有30次，但是，生命与环境持续地存在下来。
第二章生物与环境
第四节 生物与水因子
一、水因子的生态作用
1．水是生物生存的重要条件
首先水是生物体不可缺少的组成部分。植物体一般含水量达60％～80％，而动物体含水量比植物更高。例如，水母含水量高达95％，软体动物达80％～92％，鱼类达80％～90％，鸟类和兽类达70％～75％。其次，生物体的一切代谢活动都必须以水为介质，生物体内营养的运输，废物的排除、激素的传递以及生命赖以存在的各种生物化学过程，都必须在水溶液中才能进行，而所有物质也都必须以溶解状态才能出入细胞，所以在生物体和它们的环境之间时时刻刻都在进行着水交换，水是生命现象的基础，没有水就没有生命。此外，水有较大的比热，当环境中温度剧烈变动时，它可以发挥缓和调节体温的作用。水还能维持细胞和组织的紧张度，使生物保持一定的状态，维持正常的活动。
2．水对动植物生长发育的影响
水量对植物的生长有最高、最适和最低3个基点。低于最低点，植物萎蔫、生长停止；高于最高点，根系缺氧、窒息、烂根；只有处于最适范围内，才能维持植物的水分平衡，以保证植物有最优的生长条件。种子萌发时，需要较多的水分，因水能软化种皮，增强透性，使呼吸加强，同时水能使种子内凝胶状态的原生质转变为溶胶状态，使生理活性增强，促使种子萌发。水分还影响植物的其他生理活动。如果含水量不足，便会造成植物萎蔫，植物萎蔫前蒸腾量减少，同化产物减少，呼吸增加，从而导致生长基本停止。
水对动物也有较重要的影响。在水分不足时，可以引起动物的滞育或休眠。例如，降雨季节在草原上形成一些暂时性水潭，其中生活着一些水生昆虫，其密度往往很高，但雨季一过，它们就进人滞育期。此外，许多动物的周期性繁殖与降水季节密切相关。例如，大洋洲鹦鹉遇到干旱年份就停止繁殖；羚羊幼兽的出生时间，正好是降水和植被茂盛的时期。
3．水对生物分布的影响
降水在地球上的分布是不均匀的，这主要因地理纬度、海陆位置、海拔高度的不同所致。我国从东南至西北，可以分为3个等雨量区，因而植被类型也可分为3个区，即湿润森林区、干旱草原区及荒漠区。即使是同一山体，迎风坡和背风坡，也因降水的差异各自生长着不同的植物，伴随分布着不同的动物。水分与动植物的种类和数量存在着密切的关系。在降水量最大的赤道热带雨林中植物达52种／hm2，而降水量较少的大兴安岭红松林群落中，仅有植物l0种／hm2，在荒漠地区，单位面积物种数更少。
