第五章 生物对长期污染的生态效应与适应进化

第五章生物对长期污染的生态效应与适应进化
一、名词解释
1.内环境的变化：污染引起生物的生理变化，称为内环境的变化
2.外环境的变化：污染引起的“自然”环境的改变，称为外环境的变化
3.前适应：我们把生物在没有接受污染以前具有的性状特征在污染环境中也适
应的现象，叫做前适应
4.消极的生理适应性反应：指有些生物在污染条件下，能够暂时减弱或停止部
分生理代谢活动，在污染停止或降低时，再行正常的生理活动。

5.积极的生理适应性反应：在污染条件下，不少生物通过继续保持较高的代谢
活力，积极地适应污染。

6.大进化：种以上的进化叫做大进化
7.微进化：种以下的进化叫做微进化
8.椒花峨的工业黑化现象：在工业革命以前，在英国的曼切斯特，椒花蛾主要
的体色为浅色，很少有黑色个体；但随工业革命发展进行到20世纪60年代，黑色型的频率大大上升，出现在所有工业地区。

二．填空题
1.我们根据联合国环境规划署（UNEP）生物多样性公约普遍认同的生物多样性
3个层次，分别为__遗传_______、_____物种________和___生态系统____层次。

2.污染引起的生物生理性适应性反应有两个方面即__形态结构上的适应性
______反应__生理上的适应性____反应。

3.遗传上的适应性反应表现在两个反面，一是_已有遗传基因库的减小_______
的变化，二是__新的遗传变异来源的降低____________的变化。

三、判断题：
1.不同生态区域的自然种群间出现了高强度的选择响应，种群规模大幅度地减
小，伴随敏感种群或物种的消失，表现为遗传水平效应级别为中。

（×）2.遗传漂变只在很小的范围内存在。

因少量敏感物种或个体的消失，减小了局
部区域的遗传多样性水平，但对整体多样性水平没有大的影响。

表现为遗传水平效应级别中。

（√）
3.在一个生态区域内，有相当数量的物种，其种群的风度显著降低，在某些地
段大量种群甚至消失。

只有少量抗性种群或物种幸存下来。

表现为物种水平效应级别中。

（×）
4.在一个生态区域中，只有少数几个物种的种群在一定的地段内，种群数量下
降，表现为物种水平效应级别中。

（√）
5.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。

表现为生态系统水平效应级别为中。

（×）6.在很小的空间尺度上，生态系统受到很大的破坏。

这种破坏是生态系统很难
在较短时间内恢复。

表现为生态系统水平效应级别为中。

（√）
四、简述题：
1.研究遗传多样性的丧失的重要性
遗传多样性强调的是现有种的遗传变异库存量，它既是生物遗传变异的历史积累，反映了生物的进化过程，也是现有生物适应当前环境和将来位置环境的遗传基础。

遗传多样性的丧失，不仅仅只是我们可能丧失了对生物进化历史进程深入探讨的机会，而且更重要的是，生物对未来环境适应性的降低并可能灭绝，从而意味着人类进一步发展所依托的生物资源将遗失殆尽。

2.简述污染条件下遗传多样性水平降低的原因
（a）在污染条件下，种群的敏感性个体消失，这些个体所具有的特异性遗传多样性也因此不复存在，从而整个种群的嫡传多样性水平降低。

（b）污染引起种群的规模减小，由于随机的遗传漂变，降低了种群的遗传多样性水平。

（c）污染引起种群数量减小，以至于达到了种群的遗传学瓶颈，即时种群最后实现了完全的适应，并回复到原来的种群数量，由于建立者效应，从而造成遗传来源单一，遗传变异性的来源也大大降低。

3.简述污染物引起物种多样性降低的机理
（a）污染物的直接毒害作用，阻碍生物的正常生长发育，使生物丧失生存或繁衍能力；
（b）污染引起生境的改变，使生物丧失了生存的环境；
（c）生态系统中的辅基和积累作用，使食物链后端的生物中毒而难以存
活或繁育等。

4.简述导致生态系统复杂性降低的原因
（a）污染物直接影响物种的生存和发展，从根本上影响了生态系统的结构和功能基础；
（b）污染大大降低了初级生产，从而使依托强大初级生产量才能建立起来的各级消费类群没有足够的物质和能量支持，生态系统的结构和功
能趋于简单化。

5.简述同样污染条件下幸存物种区系或种属特点。

一般来说，广域分布的物种生存的机会大于分布范围窄小的物种；草本植物保存的机会大于木本植物；对多种胁迫环境都具有较高抗逆性水平的物种，生存的机会远大于一般普通的物种；生活史对生境要求比较严格的物种一般难以抵抗污染环境，如两栖类和部分爬行动物；珍稀濒危物种往往在污染条件下面临灭顶之灾。

6.简述生物对污染适应的两重性
生物对污染的适应，实际上包含两个方面：第一是对污染引起的“自然”环境的改变（外环境的变化）的适应，以及对污染引起的生理变化（内环境的变化）的适应。

7.简述生物适应两重性的差异性
污染引起“自然”环境的要素的改变的适应（外环境的变化）以及生物为了适应环境而进行生理要素的改变（内环境的变化）。

差异性在于外环境的改变是间接的，内环境的变化是直接的。

五、论述题
1.污染为什么会影响生物多样性的变化？
污染影响遗传、物种和生态系统的多样性来影响生物多样性的变化。

在污染条件下，由于种群敏感性个体消失，这些个体所具有的特异性遗传也因此不复存在，从而整个种群的遗传多样性降低；其次，由于随机漂变，也降低了种群遗传的多样性；最后，由于建立者效应，造成遗传来源单一，遗传多样性降低。

其次，在物种水平上。

污染物的毒害作用，阻碍生物的正常生长发育，使生物丧失生存或繁衍的能力。

同时，由于污染物引起生境的改变，使生物多样性降
低；最后，由于污染物在生态系统中的富集和积累作用，使食物链后端的生物中毒而难以存活或繁育造成了物种多样性的降低。

最后，在生态系统水平上。

污染导致生态系统多样性的丧失和生态系统复杂性的降低。

在导致生态系统多样性的丧失方面，污染往往引起建群种或群落物种的消亡或更替，从而使原有的生态系统发生严重的逆向演替，从而导致生态系统多样性的丧失。

而在导致生态系统复杂性降低方面，一是污染直接影响物种的生存和发展，从根本上影响了生态系统的结构和功能基础；二是污染大大降低了初级生产，从而使依托强大初级生产量才能建立起来的各级消费类群没有足够的物质和能量支持，生态系统的功能趋于简单化，从而使生态系统复杂性降低。

2.为什么说环境污染是现存生物面临的全新环境？植物应对这种环境面临的
最大挑战是什么？
首先，现下的环境污染是生物面临的全新环境，除个别地球环境以外，有害化学毒品的全球扩散，对绝大多数生物而言是其进化发展历程上从来没有接触过的。

其次，化学物质种类繁多，例如作为除草剂、杀虫剂、化肥及各类有机化学物质等，已经有300多万种化合物投放在环境中，每一种化学品对生物而言都是一种新的毒害因子。

再者，这些有害毒品的毒害大，选择作用强，即使在很低剂量的条件下也具有很大的选择效应。

最后，有毒污染物是人类单向地向生态系统输入自然界没有或无力分解和同化的物质，它们在生态系统中不断转移、在食物链中富集，在很大时空范围内，形成了任何生物都必须面对的化学物质条件。

从而使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。

由环境污染物的多样性，同时，由于遗传决定的生理活动机制的有限性和生物内在资源的有限性，植物同时面对众多的污染物进行有效适应的难度是巨大的。

3.生物对污染环境的长期生态学效应有哪些？各有何特点？
在长期污染条件下，生物的这种生态效应包含两个方面：其一,不能适应污染的生物，种群隐退，物种消亡，引起生物多样性的丧失；其二，能够适应的生物，在强大的污染选择作用下，将产生快速分化并形成了旨在提高污染适应性的进化取向。

4.生物适应污染环境和适应自然胁迫环境有何不同？以植物为例，分析如何研
究生物对污染环境的适应性？
胁迫下的环境，一般生物通过自我生理调节而适应这种变化，即使这些变化达到生物生存的极端环境条件，生物也具有一定的应对能力，因为生物在系统发育过程中不同地经历过这样或那样的类似变化，而且固化在它们群体中的遗传多样性很容易适应这类“自然”环境因子的新组合。

但是，对于污染环境则不然。

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。

生物对于污染环境的适应可以说是质的变化，而对于自然胁迫下的环境则是量的改变。

对于质的变化这类全新化学环境，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。

凡在污染条件下能够存活的生物，往往在形态结构、生理生化功能、遗传特性上都有直接或间接的表现。

因此，研究生物对污染环境的适应，可从污染条件下，植物前后形态结构的变化、污染前后植物生理生化功能的变化以及前后遗传特性的变化以上这三个方面来研究。

5.论述全球污染条件的环境特点
全球污染条件下环境有以下特点：
（a）全新的“人造”环境；
（b）化学物种种类多，多种污染物共同作用时生物适应受到很大的挑战；
（c）毒害大，选择作用强；
（d）成为重要的主导因子和限制因子。