环境生物学
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环境生物学环境生物学是研究生物在不同环境条件下的适应性和相互作用的学科。
在自然界中,生物与环境之间存在着密切的关系,环境的变化会直接影响生物的生存和繁衍。
因此,环境生物学的研究对于理解生物适应环境的机制以及保护生物多样性和生态系统稳定性具有重要意义。
环境生物学的基本概念生物适应性生物适应性是生物在特定环境条件下生存和繁衍的能力。
不同物种对环境的适应性各不相同,有些物种可以适应极端的环境条件,如高温、低温、干旱等,而有些物种对环境变化则不太敏感。
生物的适应性受到遗传、行为和进化等因素的影响。
生态系统稳定性生态系统稳定性是指生态系统在受到外部干扰时保持结构和功能的稳定性能。
生态系统中的各种生物种类之间存在着复杂的相互作用,这些相互作用往往形成了生态系统的稳定结构。
生物多样性对于维持生态系统的稳定性至关重要。
环境生物学的研究内容物种适应性环境生物学研究了不同物种对环境变化的适应性机制。
物种的适应性受到环境因子的影响,如温度、湿度、光照等。
通过研究物种在不同环境条件下的适应性,可以更好地理解生物的适应机制。
生物多样性保护环境生物学也关注生物多样性保护的问题。
生物多样性是生态系统的重要组成部分,对于维持生态系统的稳定性至关重要。
研究生物多样性保护的方法和策略,可以有效保护濒危物种和生态系统。
环境生物学的意义与应用环境生物学的研究成果对于生物资源的合理利用和环境保护具有重要意义。
通过研究物种的适应性和生态系统的稳定性,可以为生态系统管理和环境保护提供科学依据。
结语环境生物学是一门综合性的学科,涉及生物学、生态学、环境科学等多个领域。
通过研究物种的适应性、生态系统的稳定性以及生物多样性保护等问题,可以更好地理解生物与环境之间的关系,为维护生态平衡和促进可持续发展提供理论支持。
环境生物学环境生物学是研究生物群落与环境相互作用关系的学科,旨在探究人类活动对自然环境造成的影响,以及如何维持生态平衡并保护生态系统。
随着现代工业、农业、城市化进程的不断加快,环境问题日益突出,因此环境生物学对于维护人类生存环境及其健康具有重要的意义。
环境生物学探究环境与生物群落的相互作用关系,主要研究领域有以下几个方面:生物多样性研究生物多样性是指地球上所有生命体系的群落、种类和遗传多样性的总和。
生物多样性的研究是环境生物学的重要内容,它关注的是保护和维护自然生态系统的整体功能及其生态平衡。
生物多样性研究包括野生动物、植物、微生物等的分布、数量、生长、繁殖等方面,并对生物多样性的物种数量、种类和分布进行监测、保护和管理。
生态系统研究生态系统是指由生物群落和非生物组成因素相互作用而形成的生态系统。
环境生物学对于生态系统的研究主要包括了生物群落的组成、数量和分布,以及不同种群之间的相互作用关系等方面。
通过对不同生态系统的研究,可以了解生物群落之间的相互作用关系,并从中发现一些生态系统失调和其它潜在的环境问题。
环境污染研究大气、水、土地等自然环境是人类活动中最直接受到污染的方面。
环境生物学在研究环境污染问题时,主要从生物反应、生态过程、污染物的流动、转换等方面入手,来探究污染物对生物体生理和生态的影响和作用机制。
环境污染研究不仅揭示了环境污染产生的原因和规律,同时还为控制和减缓污染做出了一定的贡献。
全球变化研究全球变化是指由人类活动带来的大气、水、土壤的变化以及影响生物多样性和生态系统的变化。
环境生物学对全球变化的研究是综合性的研究,旨在了解全球变化对生态系统带来的影响,以及从防控全球变化的角度出发,寻找全球环境问题的解决方案。
总之,环境生物学具有重要的社会价值和科学意义,它为保护和改善生态环境提供了科学依据和技术支持。
目前,随着环境问题变得越来越突出,并且需要更多的学科力量加入到环境保护和生态建设中来,环境生物学也会逐渐成为未来环保领域中的重要研究方向。
.环境生物学:环境生物学是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学,是环境科学地一个分支学科。
环境污染:指有害物质或因子进入环境,并在环境中进行扩散、迁移、转化,使环境系统结构与功能发生变化,对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。
优先污染物:在众多污染物中筛选出潜在危险最大的作为优先研究和控制对象。
氧垂曲线:河流受到有机物污染时,由于有机物的氧化分解作用,水体的DO发生变化。
从污染源到河流下游一定距离内,可绘制一条DO逐渐变化的曲线,称之为氧垂曲线。
生物地球化学循环:指生物的合成作用和矿化作用所引起的污染物周而复始的循环运动过程。
生物转运:指环境污染物经各种途径和方式同生物体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。
吞噬作用:当外源污染物与细胞接触时,接触部位膜的表面张力改变,膜表面向四周形成伪足,将外来物质包围并吞入。
胞饮作用:与吞噬作用的区别在于,其胞吞物为溶液。
生物转化:指外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。
生物浓缩:指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群,从周围环境中蓄积某种元素或难分解化合物,使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象,又称生物学浓缩、生物学富集。
一般指水生生物个体从水中吸收污染物。
生物积累:指生物在其整个代谢活跃期间通过吸收、吸附、吞食等各种过程,从周围环境中蓄积某些元素或难分解化合物,以致随着生长发育,浓缩系数不断增大的现象,又称生物学积累。
生物放大:生物放大是指在生态系统中,由于高营养级生物以低营养级生物为食,某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随营养级的提高而逐步增大的现象,又称为生物学放大。
生物浓缩系数(BCF):又称为富集因子,指生物体内某种物质的浓度和环境中该物质浓度的比值。
生物污染:指对人和生物有害的微生物、寄生虫等病原体和变应原等污染水、气、土壤和食品,影响生物产量和质量,危害人类健康,这种污染称为生物污染。
环境生物学一、1. 环境生物学(Environmental Biology):是研究生物与受人类干扰的环境之间相互作用规律及其机理的科学。
2. 环境污染(Environmental Pollution):是指有害物质或因子进入环境,并在环境中扩散、迁移、转化,使环境系统结构与功能发生变化,对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象。
3. 环境效应:是在环境诸要素综合影响下,物质之间通过物理、化学和生物作用所产生的环境效果。
一般可以分为自然环境效应和人为环境效应。
4.优先污染物(Priority Pollutants):对众多有毒污染物进行分级排队,从中筛选出潜在危害大,在环境中出现频率高的污染物作为监测和控制对象。
这一筛选过程就是数学上的优先过程,经过优先选择的污染物称为环境优先污染物,简称为优先污染物。
5. 生物浓缩(bioconcentration):指生物机体或处于同一营养级上的许多生物种群,从周围环境中蓄积某种元素或难分解的化合物,使生物体内该物质的浓度超过环境中的浓度的现象,又称生物学浓缩,生物学富集。
6. 浓缩系数:生物浓缩的程度用浓集系数或富集因子来表示,亦即生物机体内某种物质的浓度和环境中该物质浓度的比值。
7. 生物积累(Bioaccumulation):指生物在其整个代谢活跃期通过吸收、吸附、吞食等各种过程,从周围环境中蓄积某些元素或难分解的化合物,以致随着生长发育,浓缩系数不断增大的现象,又称生物学积累。
8. 生物放大(Biomagnification):指在生态系统中,由于高营养级以低营养级生物为食物,某种元素或难分解化合物在生物机体中的浓度随着营养级的提高而逐步增大的现象,又称为生物学放大,生物放大的结果使食物链上高营养级机体中这种物质的浓度显著超过环境浓度9. 水体的富营养化(Eutrophication)作用:指大量的氮、磷等营养元素物质进入水体,使水中藻类等浮游生物旺盛增殖,从而破坏水体的生态平衡的现象。
1、环境污染的分类:按环境污染的性质分为物理性污染、化学性污染、生物性污染;按污染物的物理状态分为气体污染物、废水污染物、固体污染物;按污染方式分为点源污染、非点源污染;按环境要素分为大气污染、水域污染、土壤污染。
2、化学污染物在环境中的行为特点:具有环境残留持久性、具有环境迁移性和循环性、具有环境生物浓缩性、具有环境可转化性。
3、化学污染物的转化结果:被完全矿化、丧失或降低毒性、活化或加强毒性、改变毒性谱、生成更为复杂庞大的物质。
4、污染源按人类社会活动的功能分:工业污染源、农业污染源、交通运输污染源、生活污染源。
5、污染物进入环境的途径:人类活动过程中无意排放、人类活动过程中故意排放、工业三废。
6、污染物在环境中的迁移方式:机械迁移、物理—化学迁移、生物迁移7、污染物存在的形态:污染物的存在形态包括价态、化合态、结构态、络合态;按污染物的化学组成和内部结构分为单质、化合态;按污染物的物理现状和结构分为固体、流体(气体和液体)、射线等形态;按污染物的形态和功能特点分为离子态、代换态、胶体、有机结合态、难溶态。
8、生物浓缩系数的测定方法有:实验室饲养法、野外调查法、动力学方法。
9、生物测试的方式:根据生物测试所经历的时间长短分为短期、中期、长期根据试验溶液或试验气体给予方式分静止式、流动式根据生物测试中所用测试生物的物种分单物种、多物种、模拟生态系统根据生物测试中所用测试生物效应性质分毒性试验、积累试验、行为试验、三致试验、DNA损伤试验等根据测试的目的有多种分法10、表示毒性的常用参数:致死剂量或致死浓度、绝对致死剂量或浓度、半数致死剂量或浓度、最小致死剂量或浓度、最大耐受剂量或浓度、最大无作用剂量、每日容许摄入量、最高容许浓度、最小有作用剂量、毒作用带、半数效应浓度、半数抑制浓度。
11、水环境污染可生物行为:回避行为、捕食行为、警惕行为。
12、生物联合作用的类型:协同作用、相加作用、独立作用、拮抗作用。
环境生物学组成环境生物学是研究生物与环境相互作用的学科,通过研究生物对环境的适应性和环境对生物的影响,揭示生物与环境之间的相互关系和作用机制。
本文将从环境适应、生物多样性和生态系统功能三个方面介绍环境生物学的基本概念和研究内容。
一、环境适应环境适应是生物对环境变化做出的生理、形态和行为上的调整。
生物在长期进化过程中,逐渐适应了各种环境因素的变化,形成了丰富的适应策略。
比如,高海拔地区的动物和植物适应了低氧、低温等极端环境条件,表现出了特殊的形态结构和生理机制。
而沙漠地区的生物则发展出了耐旱、节水等适应性特征。
二、生物多样性生物多样性是指地球上各种生物的种类、数量和遗传变异的总和。
环境生物学的研究重点之一是探讨生物多样性的维持机制和变化规律。
生物多样性对维持生态系统的稳定性和功能具有重要作用,同时也是人类社会发展的基础。
然而,随着人类活动的加剧,生物多样性正面临严重的威胁,需要采取有效的保护措施。
三、生态系统功能生态系统是由生物和环境相互作用而形成的生物群落和其所处的非生物环境的总和。
生态系统功能是指生物群落和环境之间的相互作用所产生的生态学过程和功能。
环境生物学的研究旨在揭示不同生态系统功能的形成机制和影响因素。
例如,森林生态系统具有调节气候、保持水源、减缓土壤侵蚀等重要功能,而湿地生态系统能够净化水体、调节洪水等。
环境生物学的研究方法主要包括实地调查、野外观测、室内实验和数学模型等。
实地调查和野外观测可以直接获取生物和环境的数据,了解其相互关系和影响机制。
室内实验则可以模拟不同环境条件下的生物反应,揭示其适应性和响应机制。
数学模型则可以对生物与环境之间的关系进行定量描述和预测。
环境生物学的研究成果在许多领域具有重要应用价值。
例如,生物适应性的研究可以为农业和林业生产提供科学依据,改良栽培品种和提高产量。
生物多样性的保护可以维护生态平衡,保护自然环境。
生态系统功能的研究可以为生态修复和环境管理提供科学指导。
1.生物对环境有哪些污染效应?其后果如何?答:(1)病原微生物的危害:能使人动物及植物致病(2)水体富营养化(3)污染生物的代谢产物:使其他生物中毒,食品污染等2、影响胃肠道吸收的因素有哪些?①外源化学物的性质②机体方面的影响③机体方面的影响④胃肠道酸碱度⑤胃肠道同时存在的食物和外源化学物⑥某些特殊生理状况3、什么是水体的富营养化、会造成哪些严重后果?概念:指大量的氮磷等营养元素物质进入水体,使水中藻类等浮游生物旺盛增殖,从而破坏水体的生态平衡的现象。
“水华”——主要蓝藻、“赤潮”——主要甲藻。
严重后果:(1)藻类在水体中占据的空间越来越大,使鱼类活动的空间越来越小;衰死藻类将沉积塘底。
(2)藻类种类逐渐减少,并由以硅藻和绿藻为主转为以蓝藻为主,而蓝藻有不少种有胶质膜,不适于作鱼饵料,而其中有一些种属是有毒的。
(3)藻类过度生长繁殖,将造成水中溶解氧的急剧变化,藻类的呼吸作用和死亡的藻类的分解作用消耗大量的氧,有可能在一定时间内使水体处于严重缺氧状态,严重影响鱼类的生存。
4、与理化监测相比,生物监测有何优缺点?1、能直接反映环境质量对生态系统的影响2、不需购置昂贵的仪器及进行仪器保养和维修3、可大面积或长距离内密集布点4、不足之处:反应不够快速,无法精确监测某些污染物的含量,精度不高,易受环境因素的影响如季节和地理环境等。
5、光化学烟雾的反应机制有哪些?对生物(人、动物及其植物)又哪些影响?反应机制:通过对光化学烟雾形成的模拟实验,已经初步明确在碳氢化合物和氮氧化物的相互作用方面主要有以下过程:①污染空气中 NO2的光解是光化学烟雾形成的起始反应。
②碳氢化合物被HO、O等自由基和O3氧化,导致醛、酮、醇、酸等产物以及重要的中间产物──RO2、HO2、RCO等自由基的生成。
③过氧自由基引起NO向NO2的转化,并导致O3和PAN等的生成(见大气污染物的相互作用)。
这些基本反应可以用最简化的化学反应模式表示:有人以具体的有机物,如丙烯、正丁烷、乙烯等作为有机物的代表,列出详尽的机理模式,其化学反应可多达242个。
此外,污染空气中的二氧化硫(SO2)会被HO、HO2和O3等氧化而生成硫酸(H2SO4)和硫酸盐,成为光化学烟雾中气溶胶的重要成分。
碳氢化合物中挥发性小的氧化产物也会凝结成气溶胶液滴而使能见度降低。
损害人和动物的健康人和动物受到主要伤害是眼睛和粘膜受刺激、头痛、呼吸障碍、慢性呼吸道疾病恶化、儿童肺功能异常等。
影响植物生长臭氧影响植物细胞的渗透性,可导致高产作物的高产性能消失,甚至使植物丧失遗传能力。
植物受到臭氧的损害,开始时表皮褪色,呈蜡质状,经过一段时间后色素发生变化,叶片上出现红褐色斑点。
PAN使叶子背面呈银灰色或古铜色,影响植物的生长,降低植物对病虫害的抵抗力。
6、研究污染物在生物体内的浓缩、积累于放大分别有哪些意义?生物浓缩对于阐明污染物在生态系统中得迁移转化规律,评价和预测污染物对生态系统的危害,以及利用生物对环境进行监测和净化等均有重要意义;研究生物积累性可作为环境监测的一种指标,用以评价污染物对生态系统的影响,研究污染物在环境中得迁移转化规律等。
研究生物放大作用,特别是鉴别出食物链对哪些污染物具有生物放大的潜力,对于研究污染物在环境中迁移转化规律,确定环境中污染物的安全浓度、评价化学污染物的生态风险和健康风险等都有重要的理论和现实意义。
7、什么是脂质过氧化,脂质过氧化会导致哪些不良后果?脂质过氧化:强氧化剂如过氧化氢或超氧化物能使油脂的不饱和脂肪酸经非酶性氧化生成氢过氧化物的过程。
脂质过氧化的后果:(1)细胞器和细胞膜结构的改变和功能障碍是脂质过氧化的最明显后果,包括膜流动性降低,脆性增加;膜上的受体和酶类的功能改变;膜通透性变化,如Ca2+内流,钙稳态失调和能量代谢改变等。
(2)脂质过氧化物的分解产物具有细胞毒性,其中特别有害的是一些不饱和醛类,如4-羟基-2-反式-壬烯醛。
(3)对DNA影响,有两个方面:一是脂质过氧化自由基和烷基自由基可引起DNA碱基,特别是鸟嘌呤碱基的氧化;医.学教育网搜集整理另一是脂质过氧化物的分解产物,丙二醛可以共价结合方式导致DNA链断裂和交联。
(4)对低密度脂蛋白(LDL)的作用,脂质过氧化产物使LDL发生氧化修饰,使LDL失去对其受体的高度亲和力。
8、人体一般接触环境激素有哪些渠道,环境激素对人类的影响有哪些,如何防止?主要是通过含有这种激素成分的物质,被人食用或使用后产生的不良反应。
比如化妆品、洗浴剂、洗洁剂、瓜果、蔬菜、肉类、食品等,当环境激素进入人体时,会让人体内的内分泌系统误认为是天然激素,而加以吸收。
环境激素占据了在人体细胞中正常激素的位置,从而引发内分泌紊乱,造成人体正常激素调节失常。
表现在发育障碍、生殖异常、器官病变、畸胎率增加、母乳减少、男性精子数下降(男性不育症)、精神、情绪等多个方面的问题。
大多数的激素能促成网络系统,起到控制全局的作用。
例如,精子形成需要男性激素,女性的生殖器发育机能维护需要女性激素,它们在各自的睾丸或卵巢中产生,是由脑下垂体里产生的促卵泡激素(FSH)所控制的。
这个FSH又是被丘脑下部产生的促进腺激素放出人促性腺激素释放激素(GnRH)所控制的。
防止:加强对人工合成化学物质从生产到应用的管理,停用或替代目前正在使用的包括杀虫剂、塑料添加剂等在内的环境激素10、什么是微核试验?简述骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核试验及其应用领域。
是检测染色体或有丝分裂器损伤的一种遗传毒性试验方法。
无着丝粒的染色体片段或因纺锤体受损而丢失的整个染色体,在细胞分裂后期仍留在子细胞的胞质内,即微核。
最常用的是啮齿类动物骨髓嗜多染红细胞(PCE)微核试验。
以受试物处理啮齿类动物,然后处死,取骨髓,制片、固定、染色,于显微镜下计数PCE中的微核。
如果与对照组比较,处理组PCE微核率有统计学意义的增加,并有剂量-反应关系,则可认为该受试物是哺乳动物体细胞的致突变物。
如用来评价药物、放射线、有毒物质等对人体细胞或体外培养细胞遗传学损伤仍是一个直观有效可行的方法,在遗传毒理、医学、食品、药物、环境等诸多方面得到了广泛的应用。
11、指示生物的选择条件1.有足够的敏感性2.有广泛的地理分布和足够的数量3.是生态系统的重要组成4.实验室易于繁殖和培养5.具有丰富的生物学背景资料6.对毒物或因子的反应能够被测定7.具有重要的经济价值和旅游价值12、射线的电离辐射对机体损伤作用机理一般是什么?P186(两条途径)答案:(1)电离辐射对DNA的作用碱基变化;DNA链断裂是辐射损伤的主要形式。
磷酸二酯键断裂,脱氧核糖分子破坏,碱基破坏或脱落等都可以引起核苷酸链断裂。
DNA交联:DNA分子受损伤后,在碱基之间或碱基与蛋白质之间形成了共价键,而发生DNA-DNA交联和DNA-蛋白质交联。
照射后DNA合成抑制与合成DNA所需的4种脱氧核苷酸形成障碍、酶活力受抑制、DNA模板损伤、启动和调控DNA合成的复制子减少,以及能量供应障碍等都有关在DNA合成抑制的同时,分解代谢明显增强。
原因可能是辐射破坏了溶酶体和细胞核的膜结构,水解酶释放直接与DNA接触,增加了DNA的降解。
(2)对蛋白质和酶的影响在照射后蛋白质和酶可发生分子结构的破坏,包括肽键电离、肽键断裂、巯基氧化、二硫键还原、旁侧羟基被氧化等,从而导致质蛋白质发子功能的改变辐射对蛋白质生物合成的影响比较复杂,有的被激活,有的被抑制,有的呈双相交化,即先抑制而后增强。
照射后蛋白质分解代谢增强是非常显著的,主要是许多蛋白质水解酶活力增加。
如照射后由于溶酶体被破坏,组织蛋白酶释放,活力明显增加,促使细胞内和细胞外蛋白质分解增强。
同时,照射后机体摄取食物减少,加剧了蛋白质分解代谢,释出大量游离氨基酸。
一部分生糖氨基酸通过糖异生作用转化为葡萄糖,一部分代谢为尿素或其它非蛋白氮,整个机体处于负氮平衡状态。
(3)导致自由基的产生离辐射直接引起靶分子电离和激发而发生物理化学变化,生成生物分子自由基电离辐射作用于生物分子的周围介质(主要是水)生成水射解自由基13.慢性毒性试验观察指标有哪些?观察指标的选择,应以亚慢性毒性试验的观察指标为基础。
其中包括体重、食物摄取、临床症状、行为、血象和血液化学、尿的性状及生化成分以及重点观察在亚慢性毒性试验中已经显现的阳性指标。
一些观察指标变化甚微,为此应注意三点:一是试验前应对一些预计观察指标,尤其是血、尿常规及重点测定的生化指标进行正常值测定,废弃个体差异过大的动物;二是在接触外来化合物期间进行动态观察的各项指标,应与对照组同步测定;三是各化验测定方法应精确、可靠、且进行质量控制。
应重视病理组织学的检查。
凡试验期间死亡的动物,都应做病理组织学检查。
14.在生物修复中采取强化措施促进生物降解十分重要。
这些强化措施促主要包括哪些方面?答:①接种微生物目的是增加降解微生物数量,提高降解能力,针对不同的污染物可以接种人工筛选分离的高效降解微生物,接人单种、多种或一个降解菌群,人工构建的遗传工程菌被认为是首选的接种微生物;②添加微生物营养盐微生物的生长繁殖和降解活动需要充足均衡的营养,为了提高降解速度,需要添加缺少的营养物;③提供电子受体为使有机物的氧化降解途径畅通,要提供充足的电子受体,一般为好氧环境提供氧,为厌氧环境的降解提供硝酸盐;④提供共代谢底物共代谢有助于难降解有机话染物的生物降解;⑤提高生物可利用性低水溶性的疏水污染物难于被微生物所降解,利用表面活性剂、各种分散剂来提高污染物的溶解度,可提高生物可利用性;⑥添加生物降解促进剂一般使用H2O2可以明显加快生物降解的速度。
15、有机污染物的生物可降解性有哪些评价方法P230废水中有机污染生物降解性的分析及其判断是能否采用生物处理设计废水生物处理工程的前提。
由于废水中污染物的种类繁多,相互间的影响错综复杂,所以一般是通过实验来评价废水的可生化性,判断采用生化处理的可能性和合理性。
1.测废水中的B/C(BOD5和CODcr比值) BOD5和CODcr都是代表废水受有机物污染的水质指标,其中CODcr的值可近似地代表废水中的全部有机物的耗氧量,而BOD5值只是代表了废水在好氧条件下能被微生物氧化分解的这一小部分有机物的耗氧量,由此可见同一废水的BOC5总小于CODcr值,且BOD5/CODcr之值越小,废水中能被微生物所氧化分解的有机物占废水中全部有机物的份额越少,该废水的可生物降解性就越差。
一般是认为废水的B/C>0.45可生化性好,B/C在0.3~0.45时,废水的可生物降解性较好,可以采用生物处理;当B/C在0.2~0.3时,废水的可生物降解性较差,B/C<0.2时,一般情况下不宜采用生物法处理,可采用其他方法处理该废水。