生物环境

第七章生物环境第一节生物多样性第二节生物安全第三节生物污染生物多样性的定义遗传多样性物种多样性生态多样性景观多样性基因细胞组织器官种群群落生态系统景观一、生物多样性生物多样性的分布极不均衡两极最少，热带雨林、珊瑚礁、热带湖泊及深海区最丰富。物种多样性与地形、气候及局部环境的复杂性有关。生物多样性的价值直接价值间接价值备择价值存在价值直接价值食物：基本来自生物，仅小麦、水稻和玉米三个物种就提供70%以上的粮食。药物：发展中国家有80%、发达国家有40%的药物直接或间接依赖生物资源。工业原料：皮革、木材、纤维、橡胶等，甚至煤、原油、天然气等能源也是生物质的。科研：改良基因、实验材料、雷达、声纳。间接价值主要体现在生态和环境价值，还有美学价值通常没有进入宏观经济指标（如GDP和国民收入）每年中国生物多样性的直接价值2000亿美元间接价值4万亿美元物种灭绝生物多样性面临的威胁1600—1700年间大约每十年灭绝一种，1850—1950年间大约每两年灭绝一种，目前地球每个小时有1个物种消失。物种灭绝速率是自然灭绝速度的1000倍，比形成速度快100万倍。二、人类活动对生物多样性的影响威胁生物多样性的因素生境破坏和破碎生物资源过度开发外来物种入侵环境污染农林种植品种的单一化生境破碎边缘效应小种群不利生物生存800米道路（宽10米）内积＝8.7公顷×4＝34.8公顷1000米1000米内积＝64公顷8.7公顷8.7公顷8.7公顷8.7公顷（A）一个1km2的保护区，假定边缘效应发生在进入保护区100m的范围内，大约64公顷的面积适于筑巢性的鸟类生存。(B)道路和铁路对生境进行了均分，虽然道路本身只占较少面积（约2公顷，占总面积的2%），由于扩大边缘效应的影响一半的营巢生境被破坏。生物资源过度开发直接导致某种生物资源枯竭破坏生物链导致其它生物灭绝破坏生物生存的生态环境外来物种引入丰富当地生物多样性：中国引进小麦、玉米、花生、甘薯，澳大利亚引进蜣螂破坏本地生物多样性：中国引进水葫芦、大米草，澳大利亚引入野兔三、生物多样性的保护就地保护迁地保护建立新种群受损生态系统的恢复第二节生物安全一、食品安全二、转基因安全人类的健康安全人类赖以生存的农业生物安全与人类生存有关的环境生物安全广义狭义现代生物技术（主要指转基因技术）可能产生的负面影响生物安全的定义新闻报道——国内外发生的食品安全事件1988年，由于食用带有甲肝病毒的不洁毛蚶，上海甲肝暴发流行，并波及浙、苏、鲁三省，感染人数达42万人。1999年5月比利时发生“二恶英污染食品”事件，是由于饲料中含有致癌物质二恶英所致，有1000万只受污染的鸡被屠宰销毁，造成直接损失3.55亿欧元。2001年11月，广东河源400多名市民食用含“瘦肉精”的猪肉中毒而被送往医院抢救。2001年2－9月英国爆发口蹄疫，400多万头牲畜被屠宰，损失50亿美元。我国每年食物中毒报告例数约为2～4万人，专家估计实际发生数至少在20～40万人。一、食品安全食品污染的来源与分类按食品污染的性质分：生物性污染、化学性污染、放射性污染按食品污染的来源分：原料生产过程、加工过程、贮运和销售、烹饪及食用前后受到的污染。食品原料生产（种植业和养殖业）的污染是来自源头的污染，对食品安全最大的威胁(本节重点讨论）食品源头污染环境污染人为污染工业化农业的隐患环境污染物进入生物体，并通过食物链的累积摄入人体二恶英污染毒性：世界上最强的，具有内分泌毒性、生殖毒性、强致癌性和免疫抑制作用，可以损害肝脏和生殖系统。污染途径：通过食物链累积进入人体，其在脂肪中的高度溶解性能在体内蓄积，较难排出。来源：生产含氯有机化学品、纸浆漂白、工业冶炼和垃圾焚烧产生二恶英。为达到使食品原料增产、防病等目的，在其生长和繁育过程中人为地加入农药、兽药、激素等物质可能造成的污染。猪肉生产：瘦肉精饲养甲鱼：乙烯雌酚蔬菜种植：有机磷农药……大面积宰杀最近发生的疯牛病、口蹄疫、猪瘟等集约化养殖集中屠宰牲畜国际贸易某一环节出了问题病原体迅速扩散到其他地区食品安全“从田头到餐桌”的管理种植、养殖加工、包装储存、运输严禁使用危害人体健康和环境的化学品和添加剂等，合理使用农药和化肥。不能使用禁用的色素、防腐剂等，加工场所、包装材料等都要具备安全无污染条件。避免与有害的合成物质接触，仓库必须保持清洁，并杜绝传染病对产品的污染。二、转基因的生物安全人类通过基因（甚至是人工合成的基因）在动物、植物、微生物之间的相互转移，创造出前所未有的新的性状甚至新物种，打破了物种原有的生殖屏障，改变了自然界长期进化的规律。转基因生物技术的潜在危害危害分类生态环境形成超级杂草、超级病毒；对生物多样性的威胁；对生物链的破坏；天然物种基因污染人体健康致病性；抗药性；营养结构失衡；基因武器安全措施产品标签技术措施国际合作安全评估和风险控制第三节生物污染一、污染物在环境中的循环二、污染物在生物体内的归宿三、污染对生物的影响四、污染对种群和生态系统的影响一、污染物在环境中循环迁移方式通过大气、水的扩散、搬运和重力作用实现迁移机械迁移物理—化学迁移通过溶解－沉淀、氧化－还原水解、络合等物化反应实现迁移生物迁移通过生物吸收、代谢、生长、死亡实现迁移污染物在环境中迁移与转化污染物毒性增强毒性减弱迁移转化重金属持久性有机污染物需氧有机物酚和氰化物二、污染物在生物体内的归宿转运生物转化储存/蓄积毒性作用污染物排泄吸收1污染物跨膜转运被动转运特殊转运简单扩散滤过内吞作用主动转运易化扩散吞噬作用胞饮作用污染物2污染物吸收消化管呼吸系统皮肤体液、血液循环根部:根尖的根毛区地上部分:叶片上的气孔动物植物3污染物在体内分布脂溶性强的污染物蓄积在脂肪中有些物质对某一组织有特殊亲和力在脂肪或骨骼中沉积的污染物毒性小水域、土壤：根茎叶穗壳种大气：叶、茎最多动物植物4污染物的排泄肾脏肠胃静脉循环肝脏胆汁粪便其它：呼气、汁液、汗液、唾液、毛发、指甲尿液植物：根系排出、叶面呼吸、枯枝落叶5生物转化6污染物蓄积生物浓缩生物积累生物放大浓缩系数或富集因子定性描述三、污染对生物的影响大分子细胞组织器官个体污染物污染物毒性分类急性毒性：污染物一次大剂量或24小时内多次作用于机体，所引起的毒性作用。亚急性毒性：污染物在生物生命的十分之一左右时间内，每日或反复多次作用，所引起的损害作用。慢性毒性：低剂量污染物在生物体生命周期内长时间反复多次作用于生物体，所引起的毒性伤害作用。蓄积性毒性：低于中毒阈剂量的污染物反复地与生物接触一定时间后，致使其出现的中毒作用。剂量—效应（反应）关系：在一定剂量（一般用单位机体体重的吸收量来表示）的污染物作用下，生物体中发生效应或反应的个体在群体中所占比例，用百分比表示。重要概念半致死浓度（剂量）：在急性毒性试验中，使得试验生物死亡率为50％的毒物浓度或剂量，用于急性毒性作用的定量描述。污染物的联合作用独立作用：多种污染物共同作用时所产生的毒性与多种污染物分别作用时的毒性大小相等。相加作用：多种污染物共同作用所产生的毒性等于它们分别产生的毒性的总和。协同作用：多种污染物共同作用所产生的毒性大于它们分别单独与机体接触所产生的毒性总和。拮抗作用：多种污染物共同作用所产生的毒性小于各种污染物单独作用产生的毒性的总和。四、污染对种群和生态系统的影响1.在种群水平的影响种群密度年龄结构性别比例种群进化2在生态系统水平的影响生境：单一化物种结构：敏感种下降，耐污种上升营养结构：食物链缩短，食物网简化初级生产力：减少营养循环：降低有机质分解和矿化速率