初中七年级(初一)生物 紫外线B对海洋生态系统的影响评价
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海洋污染对海洋生物多样性的影响评估随着人类活动的不断增加,海洋污染已成为一个严重的全球性问题。
海洋污染对海洋生物多样性产生了广泛而深远的影响。
本文将对海洋污染对海洋生物多样性的影响进行评估。
首先,海洋污染对海洋生物多样性造成的直接影响可以是生物毒性。
在海洋中排入的化学物质和有毒物质会直接对海洋生物造成损害,导致死亡和损失。
例如,工业废水中的重金属和油污,以及农业和城市排放的化肥和农药,都可以对海洋生物产生有害影响。
这些有毒物质会影响海洋生物的生长、繁殖和免疫系统,从而减少生物种群的数量和多样性。
其次,海洋污染还通过改变海洋生物栖息地对海洋生物多样性造成负面影响。
废弃物的排放和海洋生态系统的破坏会削弱海洋生物的生存和繁殖能力。
大规模的渔业活动导致了过度捕捞和捕食压力,使得某些海洋物种的数量迅速减少。
此外,海洋生境的破坏也会导致一些珍稀物种的栖息地丧失,使它们濒临灭绝。
这些栖息地的丧失会进一步导致其他生物群落的崩溃,进而影响整个海洋生物多样性。
再次,全球气候变化与海洋污染也相互作用,引发了海洋生物多样性的下降。
气候变化导致海洋酸化以及海洋温度的上升,这对海洋生物的生存和适应能力构成了巨大的威胁。
酸化海水对珊瑚礁和贝类等海洋生物造成了直接伤害,而升温则会对极地生态系统产生严重的影响,导致冰川融化和极地动物栖息地丧失。
这些气候变化引起的问题进一步加剧了海洋生物多样性的下降。
综上所述,海洋污染对海洋生物多样性产生了多方面的影响。
为了减少这种影响,我们可以采取一些积极的措施。
首先,政府应该加强对海洋环境的管理和监控,制定相应的法规和政策来限制和控制废弃物的排放。
其次,个人应该提高环保意识,减少化学物质和有毒物质的使用,同时支持可持续发展的渔业和农业。
此外,全球范围内的合作和合理的资源管理也是保护海洋生物多样性的关键。
通过对海洋污染对海洋生物多样性影响的评估,我们意识到保护海洋生态环境和生物多样性的重要性。
只有加强环境保护和可持续发展,我们才能确保未来的海洋生物多样性继续繁荣,给我们带来更多的生态和经济收益。
紫外线辐射对地球生态系统的影响研究【Introduction】众所周知,紫外线辐射(UV)对我们的身体有害,但是你知道它对地球生态系统的影响吗?UV是一种高能量的电磁辐射,来自太阳并穿过大气层到达地球表面。
虽然地球的大气层和臭氧层可以保护地球不受太多的UV所伤害,但是UV仍然对地球上的植物、动物和微生物生命体有深远的影响。
本文将探讨UV是如何影响地球生态系统的。
【Body】1. 紫外线辐射对植物的影响或许很多人都不知道,紫外线辐射对植物的生长和开花也有很大的影响。
在太阳高照的时候,植物的叶子和花瓣会受到UV的伤害并导致植物的衰老和减少养分摄取。
随着全球气候变化,UV 的强度也在逐步增加,这可能会导致植物数量的减少和大面积的退化,进而对全球生态系统造成难以逆转的影响。
2. 紫外线辐射对动物的影响除了对植物的影响,UV也可能对动物的生长和健康造成的影响也是不容忽视的。
关于UV对动物的影响,各种研究都得到了证实,指出UV可破坏动物的DNA,使其导致癌症和生殖问题等等。
此外,UV会影响动物体系中的微生物质量,可能导致染病和衰弱,从而直接或间接影响到生态系统的平衡。
3. 紫外线辐射对微生物的影响微生物是地球生态系统中非常重要的生物群体。
如果微生物受到UV辐射的损害,将直接影响到生态系统中的生物多样性、土壤质量和其他自然过程。
一些研究也显示出,可以利用微生物从环境中去除紫外线并保护其他生物免于UV辐射的破坏。
【Conclusion】总体而言,紫外线辐射对地球生态系统的影响是多面的。
它从植物、动物和微生物三个方面对地球上的生命体造成了一定的影响。
因此,保护环境以及保护生命已经成为当今全球性的热点问题,降低UV辐射对全球生态系统的影响,成为全球生态保护的重要目标。
【Reference】1. Bingham, G. E. et al. Effects of Ultraviolet-B Radiation on Terrestrial and Aquatic Primary Producers. American Scientist, Vol. 87, No. 5 (1999), pp. 346-357.2. Zepp, R. G., et al. Effects of UV Radiation on Aquatic Ecosystems and Interactions With Climate Change. Photochemistry and Photobiology, Vol. 85, No. 4 (2009), pp. 819-84.3. Sánchez-Llinas, J. P., et al. Ultraviolet Radiation Effects on Plant Growth and Development. Journal of Environmental Quality, Vol. 28, No. 6 (1999), pp. 672-678.。
紫外线对生物的影响与应对紫外线是太阳辐射中的一种,分为UV-A、UV-B和UV-C三种。
其中,UV-C被大气层吸收,不会直接对生物产生影响;UV-A和UV-B则可以穿透大气层直接照射到地表,对生物产生影响。
紫外线虽然对人类和动植物都有一定的作用,但是过度暴露会带来许多危害,包括皮肤癌、白内障、免疫力下降等。
本文将从以下几个方面来探讨紫外线对生物的影响与应对方法。
1.紫外线对人类的影响人类的皮肤中含有一定量的黑色素,能够吸收掉一部分紫外线。
但是如果暴露在紫外线下时间过久,皮肤就会受损。
长期暴露在紫外线下,皮肤就会出现皱纹、晒斑、黑色素过度生成等问题,还会导致皮肤癌的发生。
另外,紫外线也会对眼睛造成损害,如白内障等。
2.紫外线对动物的影响紫外线对动物的影响也较大。
在自然界中,许多动物的体表都含有一定量的色素,能够吸收掉部分紫外线。
然而,一些动物由于遗传或环境等因素种种原因导致体内黑色素合成不足或缺失而无法承受过度紫外线辐射。
例如,白色的北极熊、白色的大熊猫、白色的白血病患者等,都容易受到紫外线的伤害。
而一些水生动物的皮肤厚度较薄,也容易被紫外线透过水面直接照射到体内,引起伤害。
3.紫外线对植物的影响紫外线对植物的影响主要包括光能量的吸收和光合作用。
植物的光合作用需要光能量的参与,光照过强或过弱,都有可能影响光合作用的进行。
过强的紫外线会导致植物细胞膜的失调,抑制光合色素的合成,甚至使植物死亡。
而过弱的紫外线则会导致植物分子量的降低,影响光合作用效率。
4.应对紫外线的方法为了应对紫外线的危害,我们可以采取一些措施。
其中,最重要的就是避免长时间直接暴露在紫外线下,如在户外时应尽量避免中午时段直接暴露在阳光下,出门时要带上防晒用品等。
此外,种植一些能够吸收紫外线的植物,如茶花、紫花牵牛等,也是一种有效的方法。
同时,科学家们也正在研究一些新材料,如紫外线吸收型涂料、玻璃材料等,以应对紫外线的危害。
总之,紫外线虽然在生物体的生存和繁衍中起着重要作用,但是人类、动物和植物长期暴露在紫外线下,都会遭受一定的危害。
紫外线辐射对海洋生态系统的影响海洋生态系统是地球上最复杂的生态系统之一,而紫外线辐射是其中一个极其重要的环境因子。
虽然紫外线仅占太阳辐射能量的一小部分,但它对海洋生态系统的影响却是不可忽视的。
本文将探讨紫外线辐射对海洋生态系统的影响,包括对浮游生物、底栖生物以及海洋生态系统整体的影响。
1. 紫外线辐射对浮游生物的影响浮游生物是海洋生态系统的重要组成部分,包括浮游植物和浮游动物。
紫外线辐射会引起浮游植物和浮游动物的损伤和死亡,从而影响海洋食物链的平衡。
特别是在浅海区域,紫外线辐射的影响更为显著。
一些浮游动物的卵和胚胎对紫外线辐射也很敏感,这会影响其繁殖能力,从而影响海洋生态系统的生产力。
2. 紫外线辐射对底栖生物的影响底栖生物是海洋生态系统中最受紫外线辐射影响的生物之一。
底栖生物多生活在浅海区域,其体表直接暴露在阳光下,受到紫外线辐射的直接照射。
紫外线辐射对底栖生物的影响主要表现为损伤和死亡。
海藻、珊瑚和各种底栖生物对紫外线辐射的敏感度不同,因此在海洋酸化和海洋污染等环境因素的影响下,底栖生物对紫外线辐射的耐受力也在不断 change 变。
3. 紫外线辐射对海洋生态系统整体的影响除了对浮游生物和底栖生物的影响外,紫外线辐射也会直接影响海洋生态系统的整体状况。
紫外线辐射可以分解底物质和有机物质,从而影响海洋生态系统的生态系统功能。
同时,紫外线辐射也会影响海水的温度和化学成分,进一步对海洋生态系统的平衡构造产生影响。
综上所述,紫外线辐射对海洋生态系统影响非常大。
在全球变暖、海洋污染等环境问题逐渐严峻的背景下,了解和控制紫外线辐射对海洋生态系统的影响显得越发重要。
未来需要采取更加有效的保护措施,以减缓或避免紫外线辐射对海洋生态系统的负面影响,从而维护全球生态平衡。
紫外线对海洋浮游植物光合作用的影响研究海洋是地球上最为广阔的生物圈之一,其中光合作用是生态系统得以维持的基础。
然而,随着人类活动的不断加剧,如工业排放、化肥农药等大量的污染物会进入海洋中,这些污染物会加剧紫外线对海洋浮游植物光合作用的影响,导致海洋生态系统的不稳定性。
因此,本文将就紫外线对海洋浮游植物光合作用的影响进行研究。
1.浮游植物初级生产力的重要性初级生产力是生态系统中不可或缺的组成部分,是生态系统高度稳定的保证。
浮游植物是海洋生态系统中最为主要的初级生产者,其通过光合作用将太阳能转化为有机物,是海洋生态系统的基础。
然而,由于人类活动造成的污染等影响浮游植物生长的因素已经超出了自然环境能够承受的范围。
2.紫外线对浮游植物的影响2.1 紫外线的作用紫外线是太阳辐射中较为危险的一种,人们通常将其分为UVA,UVB和UVC 三类。
随着臭氧层的稀释,大气中UVA和UVB的含量越来越多,其对生物的危害也日益增大。
紫外线可以影响植物的光合作用过程,从而影响其生长和繁殖,这种影响对于海洋浮游植物同样存在。
2.2 紫外线对光合作用的影响浮游植物对紫外线的敏感性较高,UVA可以透过植物细胞壁,深入到叶绿体中,破坏光合作用过程中的各个环节。
UVB可以破坏细胞膜和DNA分子,继而压制浮游植物的生长和繁殖。
紫外线的辐射会导致浮游植物的光合作用速率下降,光捕捉、电传导过程、激发过程以及化学反应等各个方面都会受到影响。
3.降低紫外线对浮游植物影响的措施3.1 减少人类活动造成的污染减少人类活动造成的污染是改善海洋生态环境的基础和前提,人工减少产生影响浮游植物生长的化学物质,调整排放标准,考虑新的污染治理措施等都能帮助降低海洋中污染物的浓度和总体影响。
3.2 建立海洋保护区建立海洋保护区是保护海洋生态系统的一种重要途径,建立海洋保护区可以限制人类活动和限制污染物的排放。
建立越来越多的海洋保护区,不仅可以帮助保护海洋中的浮游植物,而且可以保护鱼类等其他海洋生物。
紫外线辐射对海洋浮游生物的影响评估近年来,随着全球气温升高和自然环境恶化,紫外线辐射越来越成为了人们谈论的热点问题。
众所周知,紫外线辐射对人类有害,在长期照射下,还会导致皮肤癌等疾病。
但是,我们是否意识到,对于海洋浮游生物来说,紫外线辐射同样会带来极大的影响?那么,紫外线辐射对海洋浮游生物的具体影响是什么?从观察的角度来看,紫外线辐射能够影响浮游生物的繁殖、生长、代谢乃至死亡。
一方面,紫外线会改变浮游生物的生殖能力和生长速度,引发一系列连锁反应;另一方面,紫外线也会影响浮游生物体内的代谢过程,导致蛋白质和核酸等成分发生变化,破坏生物体的健康和稳定的生长。
首先,从繁殖方面来看,紫外线辐射会直接影响浮游生物的性腺发育和性腺细胞功能。
在紫外线辐射照射下,浮游植物的叶绿体数量和大小都会减小,进而影响光合作用和生长。
此外,紫外线辐射还能直接影响能量代谢,导致食物链中的物种死亡,影响整个海洋生态系统的平衡。
其次,从生长和代谢方面来看,紫外线辐射在一定程度上会影响浮游生物体内的代谢过程和蛋白质合成。
针对不同种类的浮游生物来说,它们的抗紫外线辐射能力是不同的,一些较为脆弱的生物,如浮游硅藻和浮游浮游泡沫藻等,对紫外线侵害的抵抗能力较为低,长期照射下,会导致浮游生物死亡和生态系统的损害。
最后,从环境适应方面来看,紫外线辐射的个体适应能力和生态系统的整体适应能力也是不能忽视的。
当海洋生态环境遭遇较大影响时,如全球气候变化或人类活动影响,会导致某些已经弱化的浮游生物无法适应新的环境,并且难以存活下来。
于是,紫外线辐射也是海洋生态环境中的一种系统性风险,我们需要在理解紫外线影响的基础上,采取科学的防护措施来保护海洋生态系统和浮游生物。
总的来说,紫外线辐射对于海洋生态环境和浮游生物同样是不可忽视的影响因素。
为了维护海洋生态环境的健康和生物多样性,需要我们认真评估和预测紫外线辐射对海洋浮游生物的影响,并采取科学有效的措施来减少和防护紫外线的辐射。
探索海洋生态系统的生态健康评估与监测随着人类的工业化发展和飞速增长的人口数量,海洋生态系统受到了前所未有的压力。
海洋提供了地球上三分之二的氧气,并扮演着调节气候、维持生物多样性等重要角色。
然而,过度捕捞、污染和气候变化等人类活动对海洋生态系统产生了不可逆转的破坏。
因此,探索海洋生态系统的生态健康评估与监测变得至关重要。
一、海洋生态系统的生态健康评估海洋生态系统的生态健康评估是指对海洋生态系统的各项指标进行测量和分析,以了解其健康状况及潜在风险。
评估可从以下几个方面展开。
1. 生物多样性评估生物多样性是海洋生态系统的重要组成部分,也是评估其生态健康的重要指标之一。
通过对物种分布、数量和种群结构的调查,可以评估海洋生物多样性的状况,并推测海洋生态系统的稳定性和可持续性。
2. 水质评估海洋水质的优劣对海洋生物的生存和繁殖起着重要作用。
通过监测水温、盐度、溶解氧含量、营养盐和有害物质等指标,可以评估海洋水质的良好程度。
高水质的海洋环境有助于维持生态平衡和保护海洋生物的生长繁衍。
3. 捕捞压力评估过度捕捞是目前海洋生态系统面临的严重问题之一。
通过评估捕捞压力,包括渔业产量、渔获物种和渔业捕捞工具的使用情况,可以评估捕捞对海洋生物资源的影响,并制定合理的渔业管理政策,保护渔业资源的可持续发展。
二、海洋生态系统的生态健康监测生态健康监测是指对海洋生态系统中的动态变化进行长期观察和采样,以掌握其变化趋势和演变规律。
监测可以通过以下几种方式进行。
1. 采样监测采样监测是通过定期采集海洋水、海底沉积物和生物标本等样品,进行物种鉴定、环境污染物测量和海洋生态系统健康评估。
采样监测可以提供大量的数据,并用于评估海洋生态系统的状态和变化。
2. 遥感监测遥感监测利用卫星和无人机等遥感技术,通过对海洋生态系统进行观测和测量,获得海洋的温度、色彩和植物叶绿素等信息。
遥感监测可以实现对大面积海洋生态系统的覆盖,并提供多尺度的监测数据。
海洋生物学中的海洋生态系统检测与评估海洋生态系统是海洋生物的栖息地和食物来源,对于海洋生物学研究和保护其具有非常重要的意义。
海洋生态系统的检测与评估是海洋生物学中一个非常重要的研究课题,通过对海洋生态系统的检测和评估,可以更好地了解和保护海洋生物。
一、海洋生态系统的基本特征海洋生态系统是由多种生物(如浮游生物、底栖生物)和非生物(如水文、地理和气候等)组成的复杂生态系统。
海洋生态系统的基本特征包括海洋环境、生物多样性、食物链等。
海洋环境包括水温、盐度、压力、光照等;生物多样性包括物种多样性、生态系统多样性等;食物链则是由海洋生态系统中多种生物构成的生态关系。
二、海洋生态系统检测的方法海洋生态系统的检测与评估是通过对海洋环境、生物多样性和食物链等方面的数据进行采集、分类和分析,来了解海洋生态系统的状况和趋势。
在海洋生态系统检测中,常用的方法包括:1. 海洋环境监测海洋环境检测主要是通过测量海水的温度、盐度、酸碱度、溶解氧等指标,来了解生物生存的适宜区域和海洋环境的污染状况等。
2. 生物多样性调查生物多样性调查是通过对海洋生物进行采样、分类和统计,来了解海洋生物的物种多样性、密度、分布范围和生态习性等。
3. 食物链分析食物链分析是通过对海洋生物之间的捕食关系进行排列和统计,来分析海洋生态系统的生态能量流动和物质转化。
三、海洋生态系统评估的方法通过对海洋生态系统的检测,可以了解其状况和趋势,从而开展相应的评估工作。
海洋生态系统评估的方法主要包括:1. 风险评估风险评估是对海洋生态系统面临的各种潜在威胁进行定性和定量评估,如污染、气候变化和人类活动等。
2. 可持续利用评估可持续利用评估是对海洋生态系统的利用方式进行评估,判断当前的利用方式是否符合海洋生态系统的可持续发展。
3. 生态系统服务评估生态系统服务评估是对海洋生态系统提供的各种资源、服务和功能进行评估,如渔业、旅游和海洋矿产等。
四、海洋生态系统检测与评估的应用海洋生态系统检测与评估的应用可以帮助政府制定海洋资源管理、保护与利用政策,支持海洋环境监测、生态保护和治理,促进可持续利用和海洋环境保护。
生物紫外辐射的生态学效应和适应机制环境中的紫外辐射对生物有着广泛的影响。
其中紫外B辐射(280-320 nm) 是一种重要的生物影响因素,它不仅会引发DNA损伤和免疫抑制等生理反应,还会影响生物的行为、物种组成、种群结构和群落生态等方面。
因此,紫外B辐射是一个备受关注的生态学研究领域。
一、生态学效应虽然紫外B辐射对生物有许多危害,但是它对一些生物的生长、繁殖和生态功能也具有一定的促进作用。
紫外B辐射可影响植物的萌发、幼苗生长、花期、花色和果实熟化等生理过程,从而改变植物的物种组成和群落结构。
另外,紫外B辐射对海洋生态系统也有相当程度的影响,它会导致浮游植物和浮游动物的死亡、寿命缩短和生长受阻。
此外,紫外B辐射对某些海洋生物的生长和繁殖有促进作用,如绿藻等海藻类,紫外B辐射能激活光合作用和提高光合产物的质量和数量。
二、适应机制生物具有多种适应机制来应对紫外B辐射的影响。
首先,生物可以通过自身的遗传多样性进行适应。
不同个体的DNA含量和序列不同,在紫外B辐射下的表现也不同。
其次,生物可以通过形态和生理调节来适应紫外B辐射。
例如,植物能够通过合成特定的防御物质来保护自身,海洋生物通过调节光合色素和表皮色素含量来调节吸收和散发紫外B辐射。
此外,生物还具有行为调节适应机制,例如动物在白天活动,避免在强紫外B辐射下暴露。
三、研究现状目前,关于生物紫外辐射的生态学研究已经进入深入阶段。
研究内容涵盖了紫外B辐射对群落结构和生态系统维持的影响,以及生物的适应机制等方面。
此外,对于紫外B辐射对生物生长发育和免疫系统的影响机制也进行了深入研究。
但是,仍然存在一些临床和理论问题需要解决,例如,紫外B辐射的生态学效应和适应机制在不同的地理区域和种类上表现出的差异等。
综上所述,生物紫外辐射的生态学效应和适应机制是一个非常有意义的研究方向,我们需要进一步深入探索,以便更好地了解生态系统的保护和管理机制。
紫外线对生物的影响与危害随着气候变化和人类生产活动的增加,在日照较多的地区,紫外线的强度越来越高。
虽然紫外线对于我们的健康有一些好处,比如可以刺激维生素D的生成,但长期接触紫外线依然存在很大的危害。
紫外线能够对细胞和DNA造成直接损害,同时也会加速皮肤老化和引发皮肤癌。
本文将会分析紫外线对人类、动物和植物的影响及其危害。
1.人类人类对紫外线的影响是我们最为熟悉的。
人类皮肤对紫外线的反应是出现晒伤和晒黑。
晒黑是皮肤自我保护的一种反应,肌肤释放黑色素以吸收和反射来自太阳的紫外线。
然而,皮肤不可能一直处于这样的保护状态,因而皮肤会损失弹性、干裂并产生皱纹。
此外,如果皮肤过度的曝露在紫外线下,则有可能引发皮肤癌。
长时间接触紫外线可引发黑色素瘤,而最致命的是鳞状细胞癌,它更容易恶化并扩散到身体的其他地方。
2.动物除了我们人类,动物也会受紫外线的影响,造成皮肤晒伤或者晒黑。
紫外线对于动物的毛发也有影响,光照在动物毛发上可能导致毛发变黄或者出现斑点。
随着过度曝露,动物也会出现一些皮肤癌的症状。
其中,最典型的病症是黑皮病,这是一种由于过度紫外线照射导致色素发生紊乱,使黑色素暴露,从而让铁离子与黑色素产生氧化反应的皮肤紫外线后遗症。
3.植物植物同样会受紫外线的影响。
植物叶子是光合作用的重要器官,叶子中的色素可以促进光合成。
然而,紫外线却可以使植物叶子脱水和失去色素,这样就降低了光合成的效率。
紫外线还可以影响植物的营养元素吸收,尤其是一些重要的氮、磷、钾和锌。
研究表明,日照中含有大量的细菌,它们也会附着在植物表皮上。
然而,一旦这些细菌暴露在紫外线下,就会降低细胞的免疫力,这样就容易导致植物感染。
虽然我们不能避免紫外线,但我们可以采取一些措施来保护自己。
最好的方法是避免在阳光最强烈的时候(正午到下午4点)曝露在阳光下。
另外,墨镜、帽子和长袖衣服能够提供一定的保护。
使用防晒霜也是一个不错的选择,最好使用SPF值大于15的防晒霜,以及防水或耐汗的防晒霜。
紫外线B对海洋生态系统的影响周伟华1, 2,殷克东1, 31. 中国科学院南海海洋研究所,广东广州510301;2. 中国科学院海南热带海洋生物实验站,海南三亚572000;3. 中国科学院南海海洋研究所//热带海洋环境动力学重点实验室,广东广州510301摘要:近年来随着臭氧损失现象日益严重,到达地球表面的紫外线B辐射不断加强,海洋生态系统受到了前所未有的威胁。
UV-B的增强改变了生物体赖以生存的水体环境,影响了浮游植物对营养盐的吸收同化,抑制了浮游植物的光合作用,从而减少了海洋对CO2的吸收能力,其结果直接增加了温室效应。
同时UV-B也直接影响生态系统食物链的各个营养级,伤害海洋病毒、细菌和浮游植物,降低浮游动物和仔稚鱼的成活率,进而影响到整个海洋生态系统的结构和功能。
关键词:紫外线B;海洋生态系统;影响评价中图分类号:X145 文献标识码:A 文章编号:1672-2175(2005)03-0434-05太阳辐射包括紫外线、可见光、热和其他辐射。
其中紫外光又可分为紫外A段(UV-A,400~320 nm),B段(UV-B,320~280 nm)和C段(UV-C,280~200 nm)。
UV-B的辐射能量虽然只占光能量的5%~7%,但对生物的危害性却远较此比例高得多。
例如,虽然UV-B只占太阳辐能量到达地球表面的0.8%,但在海洋和水环境中UV-B对光化学效应的贡献却占50%以上[1]。
吸收UV-B的主要物质是臭氧[2]。
近年来由于人类过量地使用氟氯烃类化合物(如CFCs)和化肥(可导致NO2的释放),直接导致了臭氧层空洞的出现及扩大[3]。
同时温室气体的释放也将导致平流层温度下降,并导致极地臭氧层的减少[4]。
臭氧层耗损的直接后果是地面UV-B辐射加强,不仅直接危害人类(如:皮肤和各种机体组织)健康,而且对海洋生态系统也构成了巨大的威胁,是人类面临的一个新问题[5],当前国际上对UV影响研究的数量已显著上升。
本文主要综述UV-B对海域生态环境、生态系统各个营养级生物,尤其是对浮游植物的影响。
1 紫外线B对水体环境的影响研究表明UV-B辐射抑制了浮游植物对营养盐的吸收和同化。
它可以停止藻类对氮的同化过程[6],影响其对硝酸盐和氨盐的吸收[6, 7]。
细胞体内氨基酸的含量也会受UV-B影响[8, 9]。
抑制作用随种类不同而各异。
Döhler发现[6]硅藻对硝酸盐吸收受UV-B 影响就比鞭毛藻Phaeocystis pouchetti小,3种温带硅藻的敏感性比Lithodesmitum variabilis高。
据研究,认为抑制氮吸收的机制和抑制氮同化不一样,前者是由于光合作用的细胞器和色素受UV影响导致A TP和NADPH供应受抑制[10],而后者则是对氨基酸合成酶的作用[6, 9]。
当UV-B在水柱中穿射时,会发生光化学和转化作用,它们在海洋生物地球化学循环中起着重要的作用[11]。
溶解有机物(DOM)在海洋中十分丰富,浓度约在0.5~2 mg·L-1之间[12],它最强的光吸收物质之一,尤其是在紫外波段。
所以DOM在光化学和光物理作用中起着重要作用[13~16]。
DOM在这些作用下会产生一些中间产物,如:过氧化氢、一氧化氮和二氧化碳。
这些中间产物和过程会加快难分解物质的分解[14],所以在碳、氮和磷的地球化学循环中起着重要作用。
研究发现淡水池中DOM在UV-B辐射下会释放氨盐,从而增加了叶绿素浓度和浮游植物生长速率[17, 18]。
在海洋中有很大区域缺乏二价铁,特别是大洋中二价铁是初级生产力的一个重要限制因子[19]。
UV-B的光降解作用会将三价铁转化为二价铁,从则增加大洋的初级生产力[19~22]。
Matsunaga等[23]发现通过培养实验发现,紫外照射灭菌后用于培养的水体,影响生物铁利用率的有机化合物受破坏,从而导致了生物对铁利用的下降,浮游植物几乎不能增长。
2 紫外线B对海洋细菌和病毒的影响微食物环(microbial food loop)在海洋生态系的作用已得到广泛认识[24]。
细菌和病毒是微食物环的两个重要组员。
因为细菌会显著消耗一部分初级生产力,所以其在物质循环中的作用已被广泛研究[25]。
由于UV-B减少了海洋微生物产量,进而减少了海洋浮游生物对CO2的吸收能力。
细菌和病毒都是DNA密集型生物,细菌的DNA在海洋中占约90%[26]。
由于DNA和RNA对紫外线吸收峰值特别高,所以细菌和病毒最易受到UV-B的损害,已有实验发现自然水体中细菌数量受UV-B的影响而降少[27]。
在美国东部切萨皮克湾(Chesapeake Bay)吸收氨基酸的细菌数量经过UV-B辐射后下降[28]。
另一方面,UV-B辐射也有有益的一面,即UV-B 辐射下释放降解的有机物会刺激细菌生长[29]。
自由病毒在海洋中广泛存在,并经常感染细菌、浮游藻和鞭毛虫[30]。
虽然UV-B可以有效地损害整个病毒体,但病毒的感染性也很重要[31, 32]。
不少研究已利用海洋病毒作为生物模式来研究UV-B辐射对病毒的感染性的影响,结果表明UV-B辐射调节下的病毒感染衰减率为0.1~1.0 h-1之间[31~33]。
3 紫外线B对浮游植物的影响浮游植物是海洋食物网的初级生产者,是海洋初级生产力的贡献者,也是生物圈中重要的CO2库,UV-B增强势必导致浮游植物固定CO2减少,进一步增强了温室效应[34]。
据估算,水生生态系统中光合生物每年固定的大气碳的总量在90~100 Gt之间(1 Gt=109 t),因此它们对于大气CO2浓度的微量变化趋势起着决定性作用[34]。
据推算,浮游植物每减少10%的产量,相当于增加5×1012吨化石燃料燃烧放出的CO2[35]。
据估算,不断增强的UV-B大约抑制了水生生态系统浮游植物光合作用产量的50%[36];臭氧层每削减16%,则浮游植物会损失5%,相当于每年减产700万吨鱼[34]。
因而研究UV-B对藻类的影响意义重大。
大量的研究表明,UV-B会对藻类造成不同程度的伤害。
浮游植物的光合作用随着UV-B的增强而减弱。
因为光合作用必须在水柱真光层进行,所以浮游植物最容易暴露于UV-B辐射之下[37]。
UV-B 影响的总效应是降低水柱中的初级生产力[38~41]。
碳元素吸收是光合作用不可缺失过程之一,浮游藻在光限制和光饱和下的碳吸收均受UV-B影响[42, 43]。
自然水体浮游藻种群的碳吸收量在UV-B的暴露下减少了25%~50%[44]。
Xiong[45]则认为多数UV-B 敏感型藻,在UV-B存在下,光合放氧能力下降30%~50%。
浮游植物在含UV-B的太阳光下暴晒一天,其光合作用能力会比在滤除UV-B的太阳光照射下降低80%,且UV-B的影响与各季节UV-B 辐射的变化成比例[46]。
Smith等[47]直接测量了南极臭氧洞内外UV-B的变化,并提供了臭氧变化直接影响浮游生物群落的决定性证据,在南极边缘冰区范围内,臭氧减少导致其初级生产力减少达6%~12%。
UV-B对别的海洋光合生物(如:底栖海藻)同样表现出了光合阻碍作用[48]。
为了研究浮游植物对UV-B的生理适应机制,必须进行长期效应试验。
Santas等[49]就热带海域固着藻类对UV-B的响应作了研究,发现UV-B增强处理的头一个月群落生产力受到了显著的抑制,群落结构也有所变化,但上述变化并未持久。
同时它们在希腊Sanronikos湾进行试验,研究不同深度的硅藻群体对三种光照处理(PAR,PAR+UV-A,PAR+UV-A+UV-B)的反应,发现处理5~7周时,各光照条件下硅藻群体差异很大,但到第9周试验结束时,各处理及深度的硅藻群体没有明显的差异格局。
该研究认为,上层水体的真核藻类能对UV 胁迫产生调节反应。
UV-B对藻类的伤害,轻则抑制光合作用、生长和发育,重则直接导致细胞死亡。
这些外部表现,归根到底都是构成细胞的分子受到了损伤。
UV-B 对藻细胞中分子的伤害目标主要是蛋白质、色素、DNA等[50]。
UV-B对藻类光合器中光系统Ⅱ(PSⅡ)的D1蛋白的伤害便是一个很好的例子[46]。
另外,UV-B对藻类细胞中Rubisco、ATP合成酶、ATPase 等酶蛋白也能产生巨大的破坏作用[50]。
Rubisco是卡尔文循环(Calvin cycle)的关键酶,它受到破坏,就阻碍了该循环的进行;电子传递受阻和ATP合成酶的破坏,阻碍了同化力(ATP和NADPH)的形成。
D1蛋白降解加上酶蛋白的破坏,将严重抑制光合作用的进行。
ATPase的破坏会导致各种耗能生理活动(如离子过膜)受到阻碍。
UV-B破坏的主要是光合色素(photosynthetic pigment)。
在较低的光合有效辐射(PAR)下,如果给予较强的UV-B辐射,叶绿素浓度明显降低,而且叶绿素a比叶绿素b 更易受到破坏;而类胡萝卜素和藻胆蛋白(phycobillin)则很少被破坏甚至还有增加的现象[51]。
总之,UV-B对藻类的伤害类型取决于波长,伤害的程度取决于剂量或剂量率。
不同波长的UV-B产生的伤害也有所差别。
相等的剂量在短时间内作用比用较长时间缓慢作用的伤害要大[52]。
这种伤害的效应是多种多样的,但归根到底是损伤了DNA、蛋白质及光合色素。
30亿年以前,地球上已存在生命,但到4~4.5亿年后才出现丰厚的臭氧层[53],因此可以推知,原始的生物种类应具有更强的适应UV-B的能力。
藻类不但原始,而且生活在水中,又有相当多的种类能自由运动,因而决定了它们有更多样的方式来适应UV-B辐射。
UV-B敏感型藻可向遮阴处聚集,随UV-B的增强,敏感型藻会向深处移动;UV-B 辐射使藻体中的孢子花粉素(sporopollenin)、三苯甲咪唑类氨基酸(MAAs)等UV-B吸收物质含量增加[54, 55]。
Neale等研究发现,某种赤潮甲藻Gymnodinium sanguinieum Hirasaka在高UV-B下累积的单位叶绿素中MAAs的含量是低UV-B辐射下的14倍[56];许多海洋浮游植物还能分泌MAAs等UV-B吸收物质到水体中[57];UV-B诱使念珠藻(Nostoccommune)的类胡萝卜素增加,且产生三苯甲咪唑(mycosporine)等物质释放到细胞外,以屏障太阳的紫外线辐射[58];暴晒在UV-B中的某种蓝藻Snechococcus sp. PCC79429能很快合成抗UV-B 的蛋白质[59];生长处于对数增长期的藻细胞对UV-B最敏感,营养饥饿型藻细胞较营养正常的藻细胞对UV-B更敏感,缺乏DNA修复酶的品系比野生型对UV-B更敏感[60];当用链霉素阻断与DNA 修复有关的蛋白质合成时,抗型藻类也变得对UV-B脆弱[54];有些藻细胞对UV-B的损伤具有累积效应,而有些藻细胞则只在短期内有所反映,作用时间一长,反而变得反应迟钝,甚至会出现有促进生长的作用的反常现象;胸腺嘧啶二聚体切除修复缺陷型和光复活缺陷型的藻类比野生型的对UV-B敏感得多[53]。