生态毒理学2011IV.ppt

（1）群落呼吸community respiration代表维持群落所需的代谢能量，该参数对毒物胁迫敏感，常通过测定耗氧量来估算。 （2）产量/生物量比production/biomass ratio（P/B）是表示群落成熟度的有效参数。成熟群落的P/B趋近于1，任何显著的偏离均表示群落受到了干扰。 （3）产量/呼吸比production/respiration ratio（P/R）代表群落用于生产和维持的相对能量分配。毒物胁迫常使P/R值下降，因为需要更多的维持能量，使得用于生产的能量减少。但水体富营养化常使水系的P/R值升高。 （4）营养循环速率nutrient recycling是生态系统的重要功能参数，因为营养供应是初级生产的限制因子，随后还影响次级生产。陆生生态系统和淡水生态系统的研究表明，毒物胁迫会破坏生态系统保持必需营养的能力，从而使能量外流，而不是在生态系统内循环。 （5）降解decomposition是生态系统的一个重要功能，它涉及到系统内的物质循环。降解能力可以通过测定一些降解酶的活力进行评估，如淀粉酶、纤维素酶、糖苷酶等。 炉渣中的重金属元素可以降低生态系统对枯叶的降解，释放的煤灰可以降低溪流对落叶的降解。在人工溪流中加入5－10微克/升的镉，能降低其生产量、呼吸率和叶片的降解；40微摩尔的砷可以降低实验湖中有机物的降解。 生态系统的负载能力取决于它的降解能力，如果干扰和降低其降解能力，就会降低其负载能力。 （6）生态恢复能力resilience是生态系统固有的、从自然或人为胁迫下恢复的能力，常用生态系统恢复到影响之前状态所需要的时间表示。 种群、群落和生态系统象机体内部一样，同样具有补偿平衡机制，使其在受到毒物的影响后恢复到正常状态。 生态恢复能力的评估对于环境治理非常重要，它可以用来评估化合物的释放风险和生态系统的健康状况。同样的污染，健康生态系统恢复的快，而脆弱的生态系统恢复的慢。一般认为，如果毒物的影响在几周内便可以恢复，就可以接受；如果需要数年，就不能接受。 水生态系统的恢复能力取决于： 是否存在紧邻资源 物种的移动能力 干扰后的物理环境条件 毒物在环境中的稳定性 5、重要功能物种和附属物种 重要功能物种functionally important species：在维持生态系统功能方面发挥重要作用的物种。如岩石潮汐生境中，鼻蚶和贝类占有80％的能量流，是控制能量流的重要功能物种。微生物无论在陆生还是水生环境下，都是营养循环的重要功能物种，任何对微生物活性的抑制，都会影响营养动态，并产生严重的生态后果。 附属物种redundancy：在维持生态系统功能方面作用不显著的物种。一般认为，生态系统中存在大量的附属物种。也就是说，生态系统中总有1种以上的生物执行同样的功能。因此只要关键物种和重要物种存在，就可以维持稳定的群落生态结构，去除一些附属物种并不影响系统的功能。但附属物种的持续大量消失，会严重影响生态系统的稳定性，因为附属物种是调节生态系统内部平衡的重要因素。 五、生态毒理学研究中微宇宙和中宇宙的利用 在自然环境中，毒物影响一个物种，就会通过各种生态关系间接影响另一些物种，进而影响群落和生态系统的结构和功能。毒物的这种间接作用既非常复杂，也非常重要。 室内单个物种的实验，通常很难推测毒物的各种间接作用，因此，用室内单个物种的实验资料来预测毒物的生态后果具有很大的局限性。 另一方面，由于自然生态系统的规模大、反应慢、变异度高，以及其他固有的困难，几乎无法研究毒物对自然群落和生态系统的直接和间接影响。 解决这个问题的最好办法就是建立人工生态系统，用其研究群落和生态系统对毒物的反应。 人工生态系统是在人为隔离的空间内，模拟建立的生态系统。它具有确切物理边界，并含有整套维持生态系统的生物物种，小型的被称为微宇宙，中型的被称为中宇宙。 人工生态系统作为自然生态系统的简洁模拟，具有以下特性： （1）生物组分均来自自然环境 （2）系统是物理封闭性的，并与自然生态系统分离 （3）与自然生态系统的物种和物质交换被关闭或部分关闭 （4）具有重要的生态过程。如光合作用、呼吸作用、生产、代谢、营养循环、竞争、捕食、降解等 （5）具有自我调节平衡机制 免换水生态水族箱 大连水族馆壁挂生态鱼缸 1、微宇宙microcosm通常是模拟生态系统的亚系统的过程和互作的小型人工生态系统。最简单的是含有3个不同营养级别生物（初级生产者、消费者和降解者），仅有数个物种的封口玻璃瓶。水生微宇宙一般为1-1000升，大的一直到中宇宙的规模水平（人工溪、人工塘、甚至隔离的湖泊）。 向微宇宙中的投入主要有光能、混合能、水、营养、控制添加生物，视需要而定。 微宇宙简单，很容易建立，且可以重复设置。类似与环境中的生态过程可以在微宇