污染生态学课件第五章1.pptVIP

第五章 生物对长期污染的生态效应与适应进化 工业革命以来，人类经济活动大大改变了地球环境面貌，其变化速度和程度是生活演变与进化过程中最为激烈的一个时间阶段。?目前地球各个角落都程度不同地受到了污染，这种遍布全球、旷日持久的环境污染，使现存生物面临一种全新的生态环境。 人们关注的是环境污染的短期急性效应和直接的破坏作用，很少从生物的长期适应和进化的角度上思考问题。 直到工业黑化现象等的研究。 如果把污染当作一般的胁迫环境来研究，形成逆境生态学。 环境污染作为一种胁迫因子，对生物的进化产生了深刻的影响，污染胁迫的最显著效应是消除敏感物种或个体，改变生物群落的物种构成，从而导致植物居群进化。由于严重的化学污染，尤其是环境中存在一种以上的污染物质，导致一些适应性差的生物死亡或灭绝，也导致一些生物产生变异来增强其对污染的适应性，即污染通过诱导遗传物质复制出现“差错”而对生命进化施加压力。 由于环境污染发生的速度快、强度大、范围广。构成生物系统发育过程中从未有过的全新环境形式。应把污染当作一种全新的环境变迁、并从大尺度和空间范围内开展污染条件下的生物的进化生态学效应。 一般情况下,这种诱导作用是一个十分缓慢的过程,需要在遗传学时间水平(通常大于100年)上才产生可见的效应.然而,问题在于,自然环境的化学污染在不断加速,生态系统中污染物的浓度和种类在日益增加,多个污染物的联合效应可导致其加速进化,并在一、二十年(技术时间水平)内完成这种大幅度的进化。 随着污染在时间和空间范围内的扩展,一部分生物因不能适应而逐渐被环境所淘汰。但大多数生物仍旧以不同的方式繁衍生息,与瞬息万变的环境抗争。它们对环境污染具有不同程度的适应性,包括生理生化特性和遗传特性等方面的变化,这些变化使某些生物种群逐渐分化,产生了渐变群、生态型,甚至抗性基因型。 污染生态学也就由此确定了一个新的方向—污染进化生态学。 研究意义 研究污染条件下的长期生态学效应和生物进化的前突，是全球污染条件下保护生物多样性、管理生物圈的理论基础，也是污染条件下保持高产、优质、高效及安全的农业生产的科学依据，更是污染条件下保持高产、优质、高效及安全的农业生产的科学依据，更是污染地区生态恢复和环境重建的技术创新基础，这是直接关系到人类社会未来的可持续发展的重大科学议题。 一、污染生态效应 目前，“污染生态效应” 这一术语还没有确切的定义，人们往往把一些不利于生态系统进化的现象，统称为“生态效应”。事实上，生态效应应该包括两方面的涵义： 一是指有利于生态系统中生物体生存和发展的变化，即良性的或有益的生态效应，如缺锌生态系统中加入了锌，使生态系统中生物产量上升；或者当两种有毒元素共存世，由于它们之间的撷抗作用，使生态系统中生物体中毒的程度减弱； 另一方面是指不利于生态系统中生物体的生存和发展的变化，即不良生态效应，包括致畸、致突变、生物产量下降、生理上的不适甚至死亡等。 目前通常不利于生态系统中生物体生存和发展的现象统称为生态效应。 当污染物进入生态系统，参与生态系统的物质循环，势必对生态系统得组分、结构和功能产生某些影响，这种表现在生态系统中的响应即为污染生态效应。 这种响应得主体既包括生物个体（动物、植物、微生物和人类本身），也包括生物群体甚至整个生态系统，所以人们通常把污染生态效应研究分为三个层次： 生物个体 — 种群 — 群落 — 生态系统 1 生物个体污染效应 指环境污染对生物的影响表现在植物个体层次上的一些有形指标的反应，是对生理生化过程影响的必然结果。最常涉及到的包括植物体株高、生物量、产量以及根、茎、叶的形态指标和动物的体长、体重等指标。 2 生物群体污染效应 指环境污染在生物种群以上层次上反应。如污染物的长期暴露对物种的分布、物种的形成、生态型的分化、植被的组成、结构的变化与植被演替等的影响。 环境污染对种群的影响 1 种群密度 2 年龄结构 3 性别比例 4 遗传结构的变化 环境污染对种群的影响 1 群落的组成和结构的变化 2 对群落物种多样性的影响 3 生态系统污染效应 指环境污染物对生态系统结构与功能的影响，包括生态系统组成成分、结构以及物质循环、能量流动、信息传递和系统动态进化过程的影响。 二、污染生态效应的发生及其机制 污染物进入生态系统后，污染物与污染物、污染物与环境之间相互作用，并使之成为生物的有效状态，决定其能否为生物体所吸收，并随食物链流动，进而产生各种复杂的生态效应。所以生态效应的发生及其机制也多种多样，包括下列机制：