第七章-生物指示物.pptVIP

生物指示物/指示生物 Biological indicators 引 言 我们知道，生物（包括人）很大程度上受到环境理化因子的影响。有经验的生态学家可以通过未知环境中生物种类名单准确地指出土壤、大气、水、气候等因素的特征甚至地理位置。而且，多年来地理学家利用特异性指示植物物种和群落勘察地质组成和当地矿藏，这个过程称为地植物学勘探。通过理化因素对活生物体的影响可以对环境中现存物质及其存在水平给出明确的结论。例如，当植物生长的土壤中特定的矿质元素（无机营养）缺乏时，植物常出现典型和独特症状（缺素症）。 引言 在污染物和营养物质过量时生物体同样受到影响，这经常用于指示污染的性质和程度。这些效应类型可归纳为以下一些或全部内容： 1.1生物群落中物种和/或优势种群发生改变； 1.2生物群落物种多样性发生改变； 1.3种群死亡率上升，尤其是卵和幼体阶段（早期发展阶段很敏感）； 1.4个体生理和行为的改变； 1.5个体形态和组织畸变； 1.6个体组织中污染物或其代谢物的积累(Build-up) 上述效应的研究促使生物调查/监视（Biological Surveillance）方法用于替代（或至少是补充）化学分析方法监测环境质量。在一段时间内同一环境中生物调查包括一系列相似的调查内容，因此是动态的。若生物调查具有特殊目的，如按规范规定的污染物，则称为生物监测（Biological monitoring/ Biomonitoring）。 引言 借助于各种先进检测仪器和分析手段的理化监测方法，虽然能够精确测定环境污染物的瞬时浓度，但不能反映各种污染物联合作用于生物系统的长期影响。人为导致的受损环境中各种污染物同时存在并共同作用于生物系统。不同污染物之间或发生协同作用，或拮抗作用，如果不考虑污染物、环境因素和生物的综合作用，就不能真正反映环境质量的变化和生活在其中的生物状况，不能真正保证自然生态系统的健康运行。 引 言 利用生物指标对环境质量变化进行监测，由于生物接受的是各种环境因子与污染物的综合作用，因而反映的是各种影响因子对生物综合作用的结果，是对整个环境的生物学损伤后果的监测与评价。与理化监测方法相互补充，就能帮助人们及时获取有关环境 质量状况及其变化的综合信息，为环境控制管理提供依据。 引 言 生物监测比化学分析更具有优势。如大多数污染监测程序是建立在规定时间间隔内进行样品采集（定时采样），连续采样通常行不通并且很昂贵。这样，在常规化学采样方案中，尤其是在可变环境（如大气和河流）中采样间隔内任何一个污染高峰或低谷可能都检测不到（undetected） 。相反,生物体在瞬时污染情况下可发生可测反应,在高污染水平反应更明显。它们还可以在污染物波动水平提供时间-综合（time-integrated）反应。依据选用生物寿命不同,这种反应可从几天（微生物）至几个月/几年间（大型植物、大型无脊椎动物和脊椎动物）变化。 引 言 许多污染物可在同一环境中出现，并且能够进行化学分析的单一污染物的数量是有限的。因为生物群落可对任何有害污染物产生反应，由于现存污染物水平的提高或新的/不期望污染物的出现而检测到的变化可以看作详细化学分析（detailed chemical analysis）的警告和预兆。而且，许多不能被检测到的污染物协同或拮抗效应在生物体上是可以检测到的。 1 生物监测 生物监测：利用生物分子、细胞、组织、器官、个体、种群和群落以及生态系统等层次上的变化对人为胁迫的生物学响应反应来阐明环境状况。即用生物作指标对环境质量变化进行指示，从生物学的角度对环境质量变化进行监测，为环境质量评价提供依据。 1 生物监测 ·利用生物对环境进行监测和预警历史悠久 古代帝王缮前令奴仆尝食 矿工下井前以绳缚鸡投井 利用金丝雀、老鼠监测地下矿区瓦斯含量 ·20世纪初广泛应用于环境监测 ·生物监测以环境污染物与生物之间的 浓度-反应关系为基础 1 生物监测 监测生物的选择应遵循的原则 对人为胁迫敏感并具有特异性反应 遗传稳定、对人为胁迫反应个体差异小、发育正常、健康 易于繁殖和管理且常见（避免用珍惜濒危物种） 尽量用既有监测又兼有其他功能的生物（经济或观赏） 监测指标的选择应遵循的原则 根据监测目的 根据污染物的性质和毒理作用机制 根据生物的特性 1 生物监测 生物监测的方法 生态学方法 生理学方法 毒理学和遗传毒理学方法 生物化学成分分析方法 1 生物监测 生物预警和监测环境变化的机理 人为胁迫下生物系统会对受损环境发生一些在自然条件下没有或罕见的生物反应，这种反应可以发生在生