生态学综述
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景观生态学研究进展综述(贵州省贵州大学生命科学学院生态101班)摘要:景观生态学以景观为对象,强调景观空间异质性的维持和发展,生态系统间的相互作用,景观格局与生态过程的关系,以及人类对景观及其组分的影响。
景观生态学早在1939年就已经提出,但直到20世纪80年代初,它才开始发展成为一门相对独立、为国际学术界公认的生态学分支学科。
作为一门新兴学科,景观生态学是现代生态学中内容最丰富、发展最快、影响最广泛的学科之一,本文通过回顾景观生态学的产生,概述国际上景观生态学的研究进展、中国景观生态学上的研究进展、了解景观生态学的几个新的学科生长点,进而了解目前景观生态学研究方面亟待加大研究力度的方向。
关键词:景观生态学;国际;中国;研究景观生态学是本世纪70 年代以后蓬勃发展起来的一门新兴的交叉学科。
它以生态学理论框架为依托,吸收现代地理学和系统科学之所长,研究景观和区域尺度的资源、环境经营与管理问题,具有综合整体性和宏观区域性特色,并以中尺度的景观结构和生态过程关系研究见长。
自80 年代后期以来,逐渐成为世界上资源、环境、生态方面研究的一个热点。
现在普遍的看法是景观生态学是研究景观空间结构与形态特征对生物活动与人类活动影响,以及生物活动与人类活动对景观空间结构与形态特征影响的科学。
因为我们坚持认为环境影响生物和人类活动的同时生物和人类活动也会反过来影响环境,而这两个方面都应该是景观生态学的研究内容。
1景观生态学的产生景观生态学一词是德国著名的地植物学家C. 特罗尔(C. Troll) 于1939 年在利用航空照片研究东非土地利用问题时提出来的。
从一开始,Troll 就认为:“景观生态学的概念是由两种科学思想结合而产生出来的,一种是地理学的(景观) ,另一种是生物学的(生态学) 。
景观生态学表示支配一个区域不同地域单元的自然- 生物综合体的相互关系的分析”。
后来,Troll 对前述概念又作了进一步的解释,即景观生态学表示景观某一地段上生物群落与环境间主要的、综合的、因果关系的研究,这些研究可以从明确的分布组合(景观镶嵌,景观组合) 和各种大小不同等级的自然区划表示出来。
生态学毕业论文文献综述一、引言生态学作为一门研究生物与环境相互关系的学科,涉及到自然界的各个方面,其研究内容广泛且深入。
本文旨在通过对生态学领域相关文献的综述,探讨当前生态学研究的热点和趋势,为今后的研究提供理论指导和研究方向。
二、生态学的发展历程生态学作为一门学科,其发展经历了漫长的历史变迁。
从生态学的初级阶段逐渐发展为系统生态学,再到如今的现代生态学,每个阶段都伴随着理论的创新和研究方法的进步。
本小节通过概述生态学发展的历程,回顾生态学的演进过程。
三、生态学研究的核心理论生态学研究的核心理论主要包括生态系统理论、物种多样性理论、生态位理论等。
这些理论为解释生物与环境的相互作用提供了基础框架,并在实际研究中发挥着重要作用。
本节将对这些核心理论进行阐述,并探讨其在生态学研究中的应用。
四、生态学研究的热点领域1. 气候变化与生态系统随着全球气候变暖的加剧,气候变化对生态系统产生了重要影响。
本节将综述气候变化对生态系统物种分布、生物多样性和生态过程等方面的影响,并探讨人类对气候变化的适应策略。
2. 生物入侵与生态系统稳定性生物入侵是指外来物种进入并在新环境中大量繁殖,对当地物种和生态系统造成负面影响。
本节将综述生物入侵对生态系统稳定性的影响机制和调控策略,并提出未来的研究方向。
3. 生态系统恢复与生物多样性保护生态系统的破坏和生物多样性的丧失已成为全球关注的焦点。
本节将综述生态系统恢复和生物多样性保护的现状和进展,并探讨生态系统恢复与经济发展的可持续性关系。
五、生态学研究的方法和技术生态学研究依赖于一系列的方法和技术支持,包括野外观测、实验室分析、遥感技术、分子生态学等。
本节将综述这些方法和技术在生态学研究中的应用,并探讨其在未来的发展方向。
六、总结与展望通过对生态学领域文献的综述,本文对生态学的发展历程、核心理论、研究热点以及方法和技术进行了全面的介绍。
当前,生物多样性保护、生态系统恢复和气候变化等方面仍是生态学研究的重要领域。
农业生态学研究综述一、引言农业生态学是研究农业系统与自然环境相互作用的学科,旨在通过合理利用生态原理和方法,实现农业的可持续发展。
本文将综述农业生态学的研究内容、方法和应用,以及未来发展方向。
二、研究内容农业生态学的研究内容主要包括农业生态系统的结构和功能、农业生态过程及其调控机制、农业生态系统的评价和优化等。
农业生态系统是由农田、农作物、农民和自然环境共同构成的复杂系统,研究其结构和功能有助于了解农业生态系统的内在联系和相互作用。
农业生态过程研究包括农田水、肥、杂草和病虫害的生态过程,以及农业生态系统中的能量流和物质循环等。
通过探究农业生态过程的规律,可以有效调控农业生态系统,提高农业生产效益和生态环境质量。
农业生态系统的评价和优化研究主要是通过建立合理的评价指标和优化模型,对农业生态系统进行综合评估和优化配置,以实现农业的可持续发展。
三、研究方法农业生态学的研究方法主要包括实地调查观测、实验研究和模型模拟等。
实地调查观测是农业生态学研究的基础,通过对农田和农作物进行系统观测和数据采集,获取可靠的研究数据。
实验研究是验证和探究农业生态学假设的重要手段,通过对农田和农作物进行人为干预和监测,得出科学结论。
模型模拟是农业生态学研究的重要工具,通过建立农业生态系统的数学模型,预测和分析农业生态过程和系统响应,为农业生产提供科学依据。
四、应用与成果农业生态学的研究成果广泛应用于农业生产、环境保护和决策管理等领域。
在农业生产方面,农业生态学研究为高效农业、有机农业和生态农业等提供了理论和技术支持,推动了农业生产方式的转型升级。
在环境保护方面,农业生态学研究帮助减少了农业对环境的负面影响,降低了农田水体和土壤的污染风险,保护了生物多样性和生态系统稳定性。
在决策管理方面,农业生态学研究为农业政策制定和农田规划提供科学依据,促进了农业可持续发展和农村经济繁荣。
五、未来发展方向随着社会经济的发展和人们对农业生态环境的关注度增加,农业生态学面临着新的挑战和机遇。
组织生态学理论综述摘要:组织生态学是在组织种群生态理论基础上发展起来的新兴交叉学科,主要研究企业与其所处外部环境的相互作用,最早提出组织生态学的两位学者是Hannan和Freeman。
随着历史的发展组织生态学理论不断日渐完善形成了一套以组织设立理论、组织成长理论、组织死亡理论为主要理论观点的成熟学科。
并且对传统管理学的发展和提升企业竞争力有重要意义。
关键词:组织生态学;发展历史;主要观点;意义一、组织生态学概述组织生态学是研究企业与其生存环境之间的相互作用和相互促进演化关系的科学,是在组织种群生态理论基础上发展起来的一门新兴交叉学科。
组织生态理论来源于达尔文的生物进化论,强调自然对生物物种的选择和决定性影响,基本的理念是:物竞天择,适者生存。
组织生态学理论用生态学的眼光来看待企业的生命历程,借鉴生物学、生态学、社会学等学科的知识,结合新制度经济学和产业经济学等学科的理论来研究组织个体的发展以及组织之间、组织与环境之间的相互关系。
二、从历史上看组织生态学理论的不断完善和发展最早主张组织生态学的理论学者是20世纪70年代后期的Hannan和Freeman.Hannan和Freeman在1977年发表的论文“组织种群生态学”是公认的组织生态学开山之作。
其认为在一个特定边界内的、具有共同形式的所有组织构成种群,同一个种群中的组织对环境的依赖程度的不同影响着这些组织的活动方式及其结构。
Carroll主编的《组织的生态模型》、Hannan和Freeman合著的《组织生态学》先后概括总结了自70年代中后10年间组织生态学发展的成果,早期组织生态学的理论、方法和经验研究成果。
1990年Sin小编辑的《组织演化:新方向》提出了由生态向演化转变的思想,把组织生态学的中心任务定义为“对社会环境如何决定组织形态的产生与消亡率,组织的创建与死亡率,以及组织形态的变化率进行调查”,对组织生态学的内涵做了调整,把组织转换看成为组织生态学分析的结果。
水文生态学研究综述近年来,随着环境问题的愈加严重,水资源的管理和保护成为了越来越重要的话题。
而水文生态学作为研究生态系统的水文过程和人类活动对水环境影响的交互作用的学科,日益受到关注和重视。
本文将综述水文生态学领域的研究进展和应用现状。
一、水文生态学的概念水文生态学(Hydroecology)是水文学与生态学的交叉学科,主要研究水文环境对生态过程的影响和生态系统对水文过程的反馈作用。
其中,水文环境包括了水文水资源、水文时间序列和水文空间分布等方面的信息,而生态过程则包括有机物质的生产和分解、能量传递、物质循环和群落的演替等。
二、水文生态学的研究内容水文生态学研究内容比较广泛,主要包括以下几个方面:1.生态系统对水文条件的响应。
研究生态系统对水文环境变化的反应机制,探讨各种生态系统不同等级的响应模式和反馈机制。
2.水文条件对生态系统的影响。
通过观测和模拟,探讨水文变化对生态系统能量、物质和群落数量的影响。
3.管控因素分析。
分析水文水资源变化的原因,探讨影响生态系统及水资源变化的自然因素和人为因素。
4.水文生态系统的模拟和预测。
基于水文生态系统基本理论和方法,运用数学模型和计算机模拟技术,描述和预测生态系统的水文过程。
5.水文生态保护技术的研究和应用。
通过研发相关技术手段,减轻生态系统的水文环境影响,维持生态系统的生态平衡。
三、水文生态学的现状与展望随着科学技术的飞速发展,水文生态学研究成果也在不断涌现。
在流域尺度上,以“清华流域研究”为代表的课题组全面阐述了流域水文生态过程的复杂性;在河流生态系统方面,依靠生物-物理耦合模型的建立,华南师范大学对广州珠江流域河流生态系统进行了深入研究,为生态系统脆弱性评估和生态修复提供了理论依据;在海岸带生态系统方面,韩国科学技术研究院则探讨了海岸带生态环境与海岸带的互动关系以及人类活动对海岸带的影响等一系列问题。
未来,随着全球气候变化的加速和人类活动的影响加剧,水文生态学研究具有更加广阔的发展前景。
现代生态学的研究进展(综述)一)生态发展人类是环境的产物,又是环境的改造者。
人类在同自然界的斗争中,不断运用自己的智彗,通过劳动,不断地改造自然,创造新的生存条件然而,由于人类认识能力和科学技术水平的限制,在改造环境的过程中,往往会产生意料不到的后果,造成对环境的污染和破坏。
环境问题的由来人类活动造成的环境问题,最早可追溯到远古时期那时,由于用火不慎,致使大片草地、森林发生火灾,生物资源遭到破坏,他们不得不迁往他地以谋生存。
在早期的农业生产中,刀耕火种,砍伐森林,造成了地区性的环境破坏。
古代经济比较发达的美索不达米亚、希腊、小亚细亚以及其他许多地方,由于不合理的开垦和灌溉,后来成了荒芜不毛之地。
中国的黄河流域是中国古代文明的发源地,那时森林茂密,土地肥沃。
西汉末年和东汉时期进行大规模的开垦,促进了当时农业生产的发展,可是由于滥伐了森林,水源不能涵养,水土严重流失,造成沟壑纵横,水旱灾害频仍,土地日益贫瘠。
随着社会分工和商品交换的发展,城市成为手工业和商业的中心。
城市里人口密集,房屋毗连,炼铁、冶铜、锻造、纺织、制革等各种手工业作坊,与居民住房混在一起。
这些作坊排出的废水、废气、废渣,以及城镇居民排放的生活垃圾,造成了新的环境污染。
十三世纪,英国爱德华一世时期,曾经有对排放煤炭的“有害的气味”提出抗议的记载。
1661年,英国人伊夫林写了《驱逐烟气》一书献给英王查理二世,指出空气污染的危害,提出一些防治对策。
产业革命后,蒸汽机的发明和广泛使用,使生产力得到了很大发展。
一些工业发达的城市和工矿区,工矿企业排出的废弃物污染环境,使污染事件不断发生。
1873年12月、1880年1月、1882年2月、1891年12月、1892年2月,英国伦敦多次发生有毒烟雾事件;19世纪后期,日本足尾铜矿区排出的废水毁坏了大片农田;1930年12月,比利时马斯河谷工业区由于工厂排出有害气体,在逆温条件下造成严重的大气污染事件。
产业生态学研究综述20世纪七八十年代,西方学者开始从生态学的视角出发,借鉴生态学的概念、原理、方法等来研究产业现象和规律,进而揭示产业发展趋势和方向,产业生态领域的各种理论应运而生。
在随后的二十几年里,国外产业生态研究已涉及到报纸、酒类、半导体、旅馆、铁路、汽车等诸多行业,并由此得出了一些具有跨行业意义的一般性重要结论。
国内学者在这方面的研究还处于起步阶段,主要体现在对一些基本概念、术语理解的分歧上。
生态学中把生命系统分成四个逐级递进的层次:个体、种群、群落和生态系统,其中种群是栖息在某一地域中同种个体组成的群体;群落是栖息在同一地域中相互关联的种群的集合;生态系统是同一地域中的生物群落和非生物环境的复合体。
借鉴生态学原理,本文分别从个体、种群、群落和生态系统四个组织层次对产业生态学进行综述。
一、产业生态学概念的界定。
目前,生态学理论在产业研究中的应用主要集中在两个领域,一个属于环境科学,一个属于产业经济。
环境科学领域的产业生态研究主要是把产业系统作为整个自然系统的一部分,研究产业活动及其产品与环境之间的相互作用关系,从而改善现有产业系统,设计新的产品生产系统,其最终目的是为人类提供对环境无害的绿色产品和服务。
20世纪八十年代末,Robert Frosch和Nicolas Gallopoulos开展了“工业代谢”研究,旨在模拟生物新陈代谢和生态系统循环再生过程,认为可以建立类似于自然生态系统的产业生态系统。
他们在“可持续工业发展战略”一文中正式提到了“产业生态学”这个概念。
2003年Graedel和Allenby在《产业生态学》(第二版)中将产业生态学方法看作是实现可持续发展的重要手段,主要包括面向环境的设计、生命周期评价及物质流能量流分析等,由此引发了生态工业园、清洁生产、循环经济等概念。
产业经济领域的产业生态研究则主要是在借鉴生态学的概念、原理的基础上,综合运用多学科的方法与理论,研究各种产业现象。
植物生理生态学综述植物生理生态学是研究植物在环境中的应对机制,以及植物与环境相互作用的学科。
植物在体内通过各种机制来适应环境,保证其生长、发育和生殖等重要生物学过程,同时它们对环境的变化也起着反应作用。
植物对环境的适应性植物能够在不同的环境中适应生存和生长。
例如,沙漠中的植物具有适应干旱的生理特性,如植物体内含有大量的有机物和矿质物,能够有效地保持水分,同时根系能够利用各种深层土壤水分,以确保植物的生存。
另外,一些高温和寒冷环境中的植物也具有对应的生理特性,如具有耐寒性和耐热性的酶,以及适应高温和寒冷环境的光合作用机制。
植物与环境相互作用在生态环境中,植物与环境之间存在相互作用的关系,互相影响和影响环境。
例如,植物通过吸收CO2和释放O2来维持空气中氧气和二氧化碳的浓度,同时它们通过多种生态作用调节环境因素,如土壤中的物质、土壤质量、水分和风速等。
环境因素也会影响植物的生长和发育,甚至其种群数量。
植物的光合作用植物通过光合作用获得能量和碳源,从而维持其生长和发育。
光合作用是一系列复杂的化学反应,其中光合色素扮演着非常重要的角色,以吸收和传递光能的方式将水、二氧化碳和光能转换为生物质和氧气等。
在光合作用中,植物的叶片扮演着非常重要的角色,它们通过调节气孔闭合和开放等功能,从而维持CO2的摄取和O2的排放等生态过程。
植物的水分平衡水分是支撑植物正常生长和发育的重要要素,而植物也能通过不同的途径来维持其水分平衡。
例如,植物的根系能够吸收地下水分,同时叶片上的气孔调节水分的蒸发和吸收;在干旱环境中,植物会通过减少蒸腾、增加根系吸收地下水、调节土壤水分含量等机制来保持其水分平衡。
植物在人类生活中的应用植物不仅在自然生态环境中起着重要作用,在人类生活中也发挥着巨大的作用。
例如,人类可以利用植物的光合作用来生产粮食和其他生物质,同时植物还可以作为药物、化工品、生物燃料等原料。
总之,植物生理生态学是非常重要的生物学学科,从不同的角度深入研究植物与环境之间的相互作用,进一步加深人类对自然生态系统的了解,对于生态健康、环境保护、农业生产和资源利用等方面发挥着重要作用。
景观生态学的发展综述1.1景观生态学的发展历史景观生态学是从欧洲开始出现的。
在19世纪中叶,德国地理学家洪堡(Alex ander V on Humboldt)将“景观是地球上一个区域的总体”引入地理学当中并且提出了景观是地理学当中的中心问题。
“景观生态学”这个名词是由德国的地植物学家Carl Troll在1939年提出来的,表示景观是一个地区不同地域单元的中生物群落之间相互作用相互关系的学科。
在世界第二次大战结束后,由于人口的快速增长、粮食的稀缺以及环境污染等现象的出现,如何合理的使用土地资源,成为了人们集中关注的问题。
20世纪80年代后期,景观生态学逐渐成为世界上资源、环境、生态等方面的研究热点,即以土地作为主要的研究对象,保护自然资源和环境等景观生态学理论和应用的研究。
其中,景观生态学的研究中心在德国、荷兰、原捷克斯洛伐克。
20世纪80年代以来景观生态学得到了快速的发展。
1981年“第一届国际景观生态学大会”在荷兰Veldhoven举行,1982年“国际景观生态学协会”(IALE)正式在原捷克斯洛伐克成立[11]。
自从国际景观生态协会成立以后,国际学术研讨会曾多次在欧洲举行,其中第二次世界大会和第三次世界大会分别于1991年在加拿大Ottawa和1995年在法国Toulouse召开,反应出近年来世界规模的学术交流更加的活跃[3]。
1987年,由国际景观生态学协会创办的国际性杂志《Landscape Ecology》,很好的推动了国际景观生态学学术论文的交流和探讨。
到目前为止,有许多关于景观生态学的书籍不断地出现,Forman在1981年到1983间通过一系列的文章介绍了欧洲景观生态学的些许概念,提出了“斑块-廊道-基质”模式[6~8]。
在这些不断出现的书籍中,比较具有代表性的重要著作有:作为景观生态学领域的第一本教科书Naveh和Lieberman的《景观生态学:理论与应用》;由zonnveld与Forman 一起编写的《变化着的景观一生态学透视》;Turner和Gardner主要编写的《景观生态学中的数量化学方法》;Forman的《土地镶嵌:景观与区域生态学》等,这些著作不仅相对集中的表述了景观生态学的研究成果,也极大地促进了景观生态学的发展[9]。
论述一名国际上顶级生态学家的杰出成就综述文
刘慎鄂(1895-1975)中国植物分类学、地植物学、植物地理学、历史植物学和森林生态学的主要奠基人和开拓者之一。
他对中国植物生态学的主要贡献在于,1931-1933年对中国西北植被地理的开拓性研究,对中国内蒙古、新疆、西藏地区的植物种类、植被地理和植被区划提供了最早的一批科学数据。
1950后转入东北植物地理与植物生态研究,总结了东北林区的植物演替规律,并用于解决林业生产问题,提出了森林采伐的“因地制宜、因林制宜、因树制宜、因时制宜、因型制宜”方针。
他的研究成果,经过推广,直接推动了林业的发展。
主要著述有《中国北部植物图志》(1931-1936)、《中国北部与西部植物地理概论》(1934)、《中国南部和西南部植物地理概要》(1936)、《动态地植物学》(1962)、《历史植物地理学》(1963)等。
天然黑色素的研究进展姓名:周佩佩学号:2131174学科:现代生态学老师:菜柏岩天然黑色素的研究进展摘要:黑色素是广泛存在于生物体中的一类天然色素,通常是由多酚或吲哚化合物氧化聚合而形成,具有分子量高、结构复杂等特点[1]。
许多研究证实,生物体内的黑色素具有抗氧化、抗辐射、抗病毒、提高免疫力等许多重要的生理功能,具有广泛的开发应用潜力[2]。
黑木耳子实体是一种黑褐色可食用的大型真菌,其含有丰富的黑色素,是中国越来越流行的“黑色食品”之一。
目前,有许多关于黑色素分离和特性研究的报道,并且黑色素被认为是这些黑色食品中最重要的功能成分之一[3]。
关键词:黑木耳,黑色素,研究进展Abstract: melanin is widely exists in the organism of a kind of natural pigment, usually by polyphenol or indole compounds, formed by the oxidation polymerization, with high molecular weight, complex structure and so on[1] . Many studies have confirmed that the organisms melanin with antioxidant, antivirus, resistance to radiation, enhance immunity and so on many important physiological functions[2], has extensive development and application potential. Black fungus fruiting body is a large black edible fungus, it contains abundant melanin, is one of the more and more popular "black food" in China. At present, there are many reports about the research of the separation and features of melanin, and melanin is considered to be the one of the most important function of blackfood ingredients[3].Keywords:black fungus, melanin, research progress1黑色素简介黑色素分类与基本特征俗称“黑色素”包括两大类,一大类是酪氨酸、多酚及它们相关化合物代谢最终产物黑(色)素(melanin) [5];另外一大类属于花色昔类而显黑色色素,主要分布在植物中。
第一类黑色素(melanin)是复杂黑色高聚物,自然界中melanin基本上可分为三类:即真黑色素(eulne-lanin)、棕黑素(phaeomelanin)和异黑素(allomelanm) [6]。
真黑色素含氮,不含硫原子,颜色为深棕色或黑色;棕黑素含氮和硫原子,颜色为略带红色的棕色或黄色;异黑素呈棕色或黑色,主要存在于植物中。
按照碱解或氧化降解产物来看,可将黑色素分为叫噪构架和儿茶酚构架两种[7]。
真黑色素、棕黑素是酪氨酸及其相关化合物代谢最终产物,其中,酪氨酸酶(TYR)是它们形成的关键酶,酪氨酸经该酶经化为多巴,多巴被氧化成多巴醒,并进一步转化成各种衍生物,而两种黑色素正是这些多巴醒、叫噪一5,6醒和多巴色素聚合体;棕黑素聚合过程中还有半胧氨酸等参与。
异黑素是在多酚氧化酶(pol邓henoloxidase)存在下通过多酚氧化聚合而成[8]。
真黑色素、棕黑素和异黑素不溶于酸性溶液,微溶于水,不溶于常见有机溶剂,可溶于碱性溶液;它们是阴离子高分子聚合物,分子表面带大量负电荷,往往通过静电吸附与糖及蛋白质结合,导致其具有水溶性;在紫外波长下吸收值最大,且随波长增加,其吸收值下降,在Z10nm左右有最大吸收;它的红外吸收光谱在3cm和6cm各有一个特征吸收峰[9]。
对它们提取主要应用其溶于碱性溶液而在酸性溶液中形成沉淀性质,且酸性溶液水解作用可去除与黑色素结合蛋白质、碳水化合物及脂类物质。
大多数植物黑色素属花色昔类化合物。
花色昔类色素系水溶性色素,易溶于水、乙醇、丙酮等极性溶剂,不溶于正己烷、甘油、花生油等非极性溶剂。
在酸性条件下稳定,在中性或弱碱性条件下不稳定[10]。
黑色素功能性与应用黑色素能作为紫外线吸收剂、抗氧化剂和新型天然药物载体,用以治疗某些与黑色素缺乏有关神经系统疾病,如着色性干皮病、帕金森氏症、老年性痴呆症、亨廷氏舞蹈病等[11]。
黑色素有很大应用潜力,如在化妆品或染发剂装饰作用方面、清除自由基、生物杀虫剂光保护等;一些可溶性黑色素在体外对HW病毒有显著抑制作用,抗流感病毒诱导细胞凋亡[12]。
花色普类黑色素药理作用主要有以下四个方面:具有延长肾上腺素活性作用,从而维持血管正常渗透压,降低血管脆性,缩短流血时间;抗菌作用,其作用受其浓度影响,低浓度能抑制细菌,高浓度能杀菌;抑制癌细胞生长或抗癌作用;解痉挛作用。
至于不同来源化合物,由于其配基上取代情况不同,可能具有不同生物活性[13]。
我国利用黑色素历史悠久,中医理论中黑色属水、肾,故认为常食用黑色食品可益肾黑发。
黑芝麻、黑豆、黑糯米、乌骨鸡等就是备受推崇保健食品,它们保健功能与它们所含黑色素分不开。
黑色素是人体内重要活性物质,与人体生长发育、健康、病变都有密切联系,所以国内外在这方面进行大量工作,国外已在基因水平上开展研究,而国内还主要停留在黑色素分离纯化、结构鉴定,体外活性检测方面[14]。
黑色素广泛存在于自然界生物体内,如木耳,黑曲霉、黑酵母、出芽短梗霉等微生物,黑芝麻、黑豆、黑玉米等植物,高等动物及人的皮肤、毛发、眼球组织;不同来源黑色素都有一定特异性,所以天然黑色素资源开发是当前研究一大热点[15]。
2天然黑色素的生理作用抗氧化Tu[16-18]等对泰和乌骨鸡黑色素的抗氧化能力进行了研究,泰和乌骨鸡黑色素和合成黑色素对DPPH自由基半抑制浓度值分别为±、±μg/ml,结果表明,泰和乌骨鸡黑色素比合成黑色素具有更强的清除DPPH自由基的能力。
Suresh等人[19]以用刺蒺黎豆的乙醇提取物以200mg/kg(b·w)60天灌胃可以提高老年大鼠抗氧化活性、自由基清除率、脂肪氧化性和抗DNA损伤。
从霉菌中可提取黑色素[20] ,从桉树根际土壤中的新菌株黑曲霉分离的黑色素具有清除DPPH自由基的作用[21]。
在与合成黑色素和抗坏血酸(阳性对照)的清除DPPH能力的比较实验表明,黑色素对DPPH自由基的半数有效浓度为μg/ml。
抗辐射由太阳发出的紫外线(UA)主要由5%—10%高能量的UVB(280-320nm)和90%—95%的UVA(320-400nm)组成[22]。
UVA与内源性光敏剂相互作用产生自由基或活性氧物质。
这些活性物质会间接损害DNA、蛋白质和细胞膜。
UVA和UVB在感光疾病,如多形性日光疹(PLE)、晒伤、免疫抑制、光老化和光致癌发病机制中发挥重要作用。
Herrling等[23]对不同肤色类型的人群的头发和皮肤在阳光照射下无影响的最大暴露时间进行了测定,结果表明,最大暴露时间主要受皮肤中的黑色素含量的影响,皮肤颜色越深,最大暴露时间越大,而且头发中的黑色素可以作为自由基的指示剂。
Hoogduijn[24]通过体外实验表明,黑色素和钙离子结合,抵抗H2O2导致黑色素细胞和角质层中DNA的断裂,从而起到保护皮肤的作用。
调节免疫Oberg和Pugh[25-27]等的研究表明,无论是植物、动物或是微生物中的黑素素都具有一定的激活细胞因子和调节NF-kappaB信号通路的作用,从而具有调节抗炎和提高免疫作用。
雷敏[28]通过连续皮下注射氢化可的松建立小鼠免疫机能低下模型,以不同剂量的鱿鱼墨不溶性黑色素灌胃模型小鼠。
结果表明,鱿鱼墨不溶性黑色素可显著提高免疫低下模型小鼠的脾及胸腺指数、血清溶血素含量(HC50),小鼠迟发性变态反应及脾淋巴细胞转化能力,显著促进小鼠NK细胞杀伤活力及巨噬细胞吞噬能力。
鱿鱼墨不溶性黑色素对机体特异性及非特异性免疫机能具有显著调节作用。
由酪氨酸和苯丙氨酸氧化合成的水溶性黑色素能够对人体免疫缺陷细胞HIV-1相关的糖蛋白表答有一定的阻碍作用,结果为AIDS的治疗提供了一种可能性[29]。
红茶里提取的黑色素也具有提高免疫细胞活性调节免疫的作用[14]。
调节Ca2+代谢钙的代谢对人体至关重要,不但关系到骨骼健康,而且可能与高血压、经前期紧张综合征等有关,Bush和Hoogduijn[30]的研究表明,黑色素不但与钙离子能够螯合而且在体内起到调节抗氧化水平等作用,从而起到保护皮肤的作用。
Hoogduijn[31]的研究表明,黑色素细胞内的钙水平能影响许多生物调节活性,包括维持细胞内氧化还原平衡、基质供应调节、酪氨酸和黑素原生成等。
存在于黑色素细胞中的黑色素与维持细胞内钙动态平衡有关,被认为参与细胞内钙离子调节。
实验中运用等温滴定量热法测得Ca2+与乌贼黑色素的结合常数为±×103/M。
其它作用黑色素可以通过调节1(MCH-R1)受体从而起到调节能量消耗起到减肥的作用[32-33],一些对刺蒺黎豆的研究结果表明所提取黑色素还具有调节体内血糖和性功能等作用[34-36]。
3天然黑色素的提取天然黑色素由于其来源的多样性和复杂性,目前尚无标准的提取和纯化的方法。
黑色素的结构复杂多变,它很容易与其它物质如蛋白质、多糖、脂类以及其它物质等结合成聚合物,因此黑色素一般都具有复杂的性质,很难用常见的化学和物理技术对它们进行提取和分离,这也影响了对于它们的鉴别和判定。
黑色素的提取和纯化,主要根据其溶于碱而在酸中沉淀并抗强酸水解的性质,目前一般采用氨水或氢氧化钠水溶液来提取[37]。
但是,一些提取条件会改变黑色素的化学结构,造成黑色素的损失[37-40]。
采用一些比较温和的方法,如密度梯度超速离心法、酶促反应、再沉淀法、凝胶过滤法、阴离子交换树脂和不用酸解直接漂洗法等进行提取可以保持色素的性状。
Yu[41]等人采用酶分离方法从栗子壳中分离出了黑色素,该方法用胶原酶、蛋白酶及其它蛋白酶的连续酶促处理生物材料,进而分离出黑色素,这种方法的出现可以更充分和完整地获取得到黑色素,为有效观察以及研究其形态特征和理化性质提供了基础[42]。