第六章生物对环境污染的适应及机制 主讲人:赵秀兰
主讲人：赵秀兰 第六章生物对环境污染的适应及机制
"Most or perhaps all the variations from the typical form of a species must have some definite effect, however slight, on the habits or capacities of the individuals. Alfred Russel Wallace(1858). On the Tendency of Varieties阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士 to Depart Indefinitely from the Original Type natural selection is daily and hourly scrutinizing.every variation even the slightest. each slight variation if useful, is preserved:” Charles darwin(1859). The Origin of species by Means of Natural selection达尔文 “ Whatever does not kill me makes me stronger” Friedrich Nietzsche(1888). Twilight of the Idols / Ezx
“Most or perhaps all the variations from the typical form of a species must have some definite effect, however slight, on the habits or capacities of the individuals.” -- Alfred Russel Wallace (1858). On the Tendency of Varieties 阿尔弗雷德·拉塞尔·华莱士 to Depart Indefinitely from the Original Type “...natural selection is daily and hourly scrutinizing ...every variation even the slightest.... Each slight variation, if useful, is preserved.” Charles Darwin (1859). The Origin of Species by Means of Natural Selection 达尔文 “Whatever does not kill me makes me stronger.” Friedrich Nietzsche (1888). Twilight of the Idols 尼采
Ecological risk assessment Environmental Management ecological relevance PopulatIon success Populatlon rlywarning structure Reproduction Time scale BioenergetIcs Grow th of response Years Phys lolo gIcal Months HIstopath Days/weeks Biochem ica Hours/days Blom olecular Minutes Sub-organ ismal Individual P。 pulation Environmental Stressors Hierarchial response of organisms to environmental stressors illustrating the more sensitive early warning indicators at the lower levels of biological organization and the slower-responding but more ecologically relevant indicators at the higher levels of organization
Hierarchial response of organisms to environmental stressors illustrating the more sensitive early warning indicators at the lower levels of biological organization and the slower-responding but more ecologically relevant indicators at the higher levels of organization
Time Scale Spatial Scale Threshold value several da Biochemical Reactions neurological and endocrine symptoms, chemo, enzymatic and metabolic activity, MFO induction. photo- and geotaxis, orientation, motility synthesis of amino acids and steroid hormones utation of dNA Physiological Reactions cal Reactions oxygen depletion, osmotic and ionic changes of tissues food up tumor formations excretion, photosynthesis, nitrification deformations days Modifications of Life Cycle embryogenesis, reproduction, growth rate montns Changes at the Community Level eduction of abundance, changes in age structure and genetic resoures 10° years- 1010 decades change in structure and dynamics of communities and ecosystems Average stress response times of biotic systems as related to size and structural complexity(after Korte, 1987, p. 161, modified)
Average stress response times of biotic systems as related to size and structural complexity (after Korte, 1987, p. 161, modified)
第一节、生物对污染适应的一般原理 生物对污染适应的两重性 、生物对污染引起的环境变化的适应 污染引起的自然 外环境变化 环境变化的适应 的适应 环境变化 的适应 污染引起的生物L内环境变化 生理变化的适应 的适应 间接性适应,容易适应,量变过程,生物通过自我生理调节而适应 为低量胁迫下的快速适应:改变代谢通量,如光和作用和呼吸作 用的速率一代谢活动、生长模式、细胞分裂与分化
第一节、生物对污染适应的一般原理 一、生物对污染适应的两重性 为低量胁迫下的快速适应：改变代谢通量，如光和作用和呼吸作 用的速率 —代谢活动、生长模式、细胞分裂与分化。 间接性适应，容易适应，量变过程，生物通过自我生理调节而适应. 外环境变化 的适应 污染引起的自然 环境变化的适应 内环境变化 的适应 污染引起的生物 生理变化的适应 环境变化 的适应 1、生物对污染引起的环境变化的适应
第一节、生物对污适液的一般原理 生物对污染适应的雨重惟 2.生物对污染物的适应 直接性的适应,难于适应,质变过程,生物一般没有特 异性的组织器官对污染进行解毒,也没有什么遗传 背景作为生理变化调节的手段。 任何一个生物要在污染条件下获得生存和发展,都必 须应对来自这两个方面的挑战
第一节、生物对污染适应的一般原理 一、生物对污染适应的两重性 任何一个生物要在污染条件下获得生存和发展，都必 须应对来自这两个方面的挑战。 直接性的适应，难于适应 ，质变过程，生物一般没有特 异性的组织器官对污染进行解毒，也没有什么遗传 背景作为生理变化调节的手段 。 2 . 生物对污染物的适应
第一予、生物对污染适应的一般原理 二、佥球性污鼻条件的骒境特点 1.全新的“人造”环境 除个别环境外,有害化学品的全球扩散,对绝大多数生 物在其进化发展历程上从来没有接触过
除个别环境外,有害化学品的全球扩散，对绝大多数生 物,在其进化发展历程上从来没有接触过。 第一节、生物对污染适应的一般原理 二、全球性污染条件的环境特点 1.全新的“人造”环境 个别环境：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
第一予、生物对污染适应的一般原理 二、佥球性污鼻条件的骒境特点 2多种污染物共同作用于生物,使生物适应受到很大的挑战 已有数百种化学品在环境中检出;每种化学品对生物都是 新的毒害因子。 多种毒害因子共同作用时,生物对不同化学品需要不同的解 毒机制,由于生物的生理机制和内在资源的有限性生物同时对 多种污染物有效适应相当困难
多种毒害因子共同作用时,生物对不同化学品需要不同的解 毒机制,由于生物的生理机制和内在资源的有限性,生物同时对 多种污染物有效适应相当困难。 第一节、生物对污染适应的一般原理 二、全球性污染条件的环境特点 2.多种污染物共同作用于生物，使生物适应受到很大的挑战 已有数百种化学品在环境中检出;每种化学品对生物都是 新的毒害因子
第一予、生物对污染适应的一般原理 二、球性污条件的环境特点 3毒害大,选择作用强 许多化学品,如重金属及其衍生物、有机氟、有机氯 及其他很多微量级、痕量级的化学品,具有很强的生物毒 性,即使在很低剂量条件下也具有很大的选择效应。 4成为重要的主导因子和限制因子 污染如同温、光、水、气等因素,成为影响生物生长 和发育的因子
第一节、生物对污染适应的一般原理 污染如同温、光、水、气等因素，成为影响生物生长 和发育的因子。 二、全球性污染条件的环境特点 3.毒害大，选择作用强 许多化学品，如重金属及其衍生物、有机氟、有机氯 及其他很多微量级、痕量级的化学品，具有很强的生物毒 性，即使在很低剂量条件下也具有很大的选择效应。 4.成为重要的主导因子和限制因子
第二节生物对污染的适应性反应 形态结构、理功能、遣传特性上直甚或间接适液 、形态结构上的造发性 长期胁迫条件下: 植物叶片的大小和厚度、气孔的数目及密度、叶绿体的结构和 功能、根及地上部的比例(根生长优于地上部),植物在形态上 有向“旱生化”方向发展的趋势。 从植物整体性状特征上看,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
一、形态结构上的适应性 植物叶片的大小和厚度、气孔的数目及密度、叶绿 体的结构和 功能、根及地上部的比例（根生长优于地上部）,植物在形态上 有向“旱生化”方向发展的趋势。 从植物整体性状特征上看，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。 第二节 生物对污染的适应性反应 长期胁迫条件下： 形态结构、生理功能、遗传特性上直接或间接适应