第五章-生物对长期污染的生态效应与适应进化.pptVIP

生态系统水平 大 生态系统受到很严重的影响，生态系统的这种改变达到了不经过很长时间不可能恢复到原来状态的地步。这种效应是大范围的。 中 在很小的空间尺度上，生态系统受到很大的破坏。这种破坏使生态系统很难在较短的时间内恢复。 小 在实验条件下，一个生态区域中的某个生态系统具有消失的危险，但整个区域中的生态景观依旧。 续 表5 -1 污染条件下生物在不同层次上的多样性变化 第二节 生物对污染的适应 世界上所有的污染区，即使是很严重的污染区，都发现有一定的生物仍然存活下来，有的依然能够完成生长发育过程，特别是繁衍过程，这说明这些生物对污染环境具有适应性。 一、生物对污染适应的一般原理 （1）对污染引起“自然”坏境变化（外环境的变化）的适应，以及对污染引起生物的生理变化（内环境的变化）的适应；（2）对污染物自身的适应。 生物对环境适应的两重性 1、 生物对污染引起“自然”环境要素的改变以及生理变化是容易适应的，而对污染物本身是很难适应的。 2、生物对污染适应两重性的差异性 ①“自然”环境因子在污染条件下的改变以及生理上的变化只是一个量的问题，一般生物比较容易通过自我的生理调节而适应这类变化。 ②对于污染物本身的适应则不然。尤其是当环境中的污染物是“自然”界没有、生物正常的生理活动从来也不需要时更是如此。这是一个质的变化， 生物一般没有特异性的组织器官对污染进行解毒，往往也没有什么遗传背景可以作为生理变化调节的手段。 ③对于污染物本身的适应，这不是一个一般性的生物外环境和内环境变化的“自然性”的胁迫问题。绝大多数污染物对于绝大多数生物而言，是从来没有经受过的物质。 目前环境污染，特别是有害化学品已经成为一种全新的地球化学环境。 3、全球性污染条件的环境特点 （1）全新的“人造”环境：除极个别的地球环境（如火山口、含硫温泉对硫氧化物的释放、地球化学作用下的元素富集区）以外，有害化学品的全球扩散，对绝大多数的生物而言是其进化发展历程上从来没有接触过的。 （2）化学物质种类多，多重污染物共同作用时生物适应受到很大的挑战。 （3）污染毒害大，选择作用强 它们具有很强的毒害作用， 即使在很低剂量条件下也具有很大的选择效应。 （4）污染成为重要的主导因子和限制因子 有毒污染物是人类单向地向生态系统输入自然界没有或者无力进行分解和同化的物质，它们在生态系统中各生态界面中不断转移、在食物链中富集，这样在很大的时间和空间范围内，污染就如同光、温、水、气等“自然”环境要素一样，形成了任何生物都必须面对的化学物质条件。 （主导因子） 加之生物要适应这类环境面临的挑战是巨大的（限制因子），从而污染既是一种主导因子，也是一种限制因子， 在根本上制约了生物的生存和发展。 主导因子 限制因子 二、生物对污染的适应性反应 1. 形态结构的适应 在污染条件下，很多生物在形态结构上出现了明显的变化，以适应污染的环境。 (1) 植物：叶面积减小，地下生长优于地上生长等(“旱生化”方向发展的趋势。) 李勤奋（2006年）研究矿区不同重金属污染梯度 下芒草叶绿体及其它超微结构的变化，发现重金属 污染促使叶片的维管束鞘相对发达、叶绿体冬季解体 提前。 形态结构、生理生化功能、遗传特性 动物： 工业黑化现象 蛾类体色 浅色—黑色 (2)从植物的整体性状特征上看，污染适应性水平越高的种质，在资源分配上有向生殖生长更多转化的趋势。 马建明等(1998) 研究表明，污染区长期种植的小麦，具有较高的抗性水平。这些种质的株高和穗长增大，分蘖数也有所增大，穗粒数、千粒重、穗粒重都有增大倾向。 表5-3 不同适应性水平的小麦在重金属污染环境中的数量性状变化 种质来源 株高（cm） 穗长（cm） 分蘖数 穗粒数 千粒重（g） 穗粒重 5118污染区来源 72.9 8.5 3.30 40.3 37.89 1.57 5118非污染区来源 46.7 7.5 2.66 36.3 34.90 1.23 1257污染区来源 84.1 8.0 3.17 44.0 38.23 1.68 1257非污染区来源 54.0 9.4 2.73 37.7 35.26 1.32 云麦29污染区来源 79.1 8.3 4.49 47.7 47.70 2.27 云麦29非污染区来源 60.8 6.7 3.24 36.7 36.70 1.48 （3）前适应 前适应：生物由于先天性组织器官的结构形式和生理代谢特征, 对于环境逆境协迫本身具有一定的抵抗性能，而这些适应性在污染环境中也是适应的现象，称为前适应 。 前适应的原因