孔繁翔《环境生物学》课件讲义
《环境生物学概论》课件
人类活动对生态系统的影响
生态破坏
人类活动对生态系统的破坏主要表现在过度开发、污染、生境丧失等方面，这些行为导致生物多样性减少、生态环境 退化等问题。
环境污染
环境污染是指人类活动排放的废弃物对环境的污染，包括空气污染、水体污染、土壤污染等，这些行为对生态系统产 生极大的负面影响。
气候变化
人类活动引起的气候变化对生态系统产生广泛的影响，如全球变暖导致极地冰盖融化、海平面上升、气 候带北移等，这些变化对生物多样性和生态系统的稳定性产生极大的威胁。
食物网：食物网是指由 多个食物链交织而成的 复杂的营养关系网络， 它反映了生态系统中的 生物多样性和相互依存 关系。食物网是生态系 统中生物之间相互作用 的重要表现形式。
生态系统的功能
物质循环
生态系统中的物质循环是指各种化学元素在生物与环境之间的循环流动，包括水循环、碳 循环、氮循环等。物质循环是生态系统保持稳定的重要机制。
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环境生物学的研究范围
总结词
环境生物学的研究范围广泛，包括生态学、环境科学、地理学等多个领域。
详细描述
环境生物学的研究范围涵盖了多个学科领域，如生态学、环境科学、地理学等。它研究生物在各种环境中的生存 和繁衍，以及生物与环境之间的相互作用和相互影响。此外，环境生物学还涉及到环境污染、环境保护、生态恢 复等方面。
05
环境生物学的前沿研究领域
环境微生物学研究
总结词
环境微生物学研究主要关注微生物在环境中 的作用和影响，以及微生物与环境之间的相 互作用。
详细描述
环境微生物学研究领域涉及多个方面，包括 微生物在自然界中的分布、微生物对环境的 影响、微生物的生态学和生物地球化学循环 等。该领域的研究有助于深入了解微生物在 环境中的作用，为环境保护和治理提供科学 依据。
《环境生物学》孔繁翔总结
环境生物学：研究生物与受人类搅乱的环境之间相互作用规律及其机理的科学,是环境科学的一个分支学科。
对象 ---生物与受人类搅乱的环境之间互有关系，目的 ---为人类保护生态健康，保护和改进环境，为合理利用自然和自然资源供应科学基础，促进环境和生物的互有关系以有利于人类的生计和社会的可连续睁开。
方法 ---①野外检查和试验②实验室试验③模拟研究。
环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转变，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其他生物的生计和睁开产生不利影响的现象。
优先控制污染物：由于有毒物质品种众多，不能能对每一种污染物都拟定控制标准，所以提出的在众多污染物中精选出潜藏危险大的作为优先研究和控制的对象。
污染物迁移：污染物在环境中发生的空间地址的搬动及其惹起的富集、分别、消失的过程。
污染物在环境中的迁移方式机械迁移〔水、气、重力〕；物理化学迁移〔最重要的形式〕；生物迁移〔吸取、代谢、生长、死亡等〕。
污染物形态：环境中污染物的外面形状、化学组成和内部结构的表现形式。
污染物转变：污染物在环境中经过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。
转变形式有物理、化学、生物转变。
在大气中，以光化学氧化、催化氧化反响为主；在水体中，氧化复原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。
氧垂曲线 :在河流碰到大量有机污染时,由于有机物这类氧化分解作用,水体溶解氧发生变化,随着污染源到河流下游必然距离内 ,再到原来的溶解氧水平 ,可绘制成一条溶解氧下降的曲线(干净区 ,分解区 ,腐败区 ,恢复区 ,干净区 )。
生物转运：环境污染物经各种路子和方式同生物机体接触而被吸取、分布和排泄等过程的总称。
方式：被动转运〔简单扩散和滤过〕生物膜不起主动作用 ,不用耗细胞的代谢能量；特别转运〔主动运输和易化扩散〕拥有特定结构的环境污染物和生物膜中蛋白质组成的载体形成可逆性复合物进行转运 ,生物膜又主动选择性；胞饮作用〔吞噬作用和胞饮作用〕生物膜变形。
2024版环境生物学课件孔繁翔高等教育出版社
03
生物对环境的适应与进化
生物的适应性
形态适应
生物通过改变身体形态和结构来适应环境，如动物的体型、骨骼和 肌肉结构，植物的叶片形态和根系结构等。
行为适应
生物通过改变行为方式来适应环境，如动物的迁徙、觅食和繁殖行 为，植物的向光性、向地性和向水性等。
生理适应
生物通过改变生理机能来适应环境，如动物的体温调节、代谢速率 和呼吸方式，植物的光合作用、水分吸收和养分转运等。
相互作用关系及其对环境的影响。
03
与生物学的关系
环境生物学是生物学的重要分支之一，它运用生物学的基本原理和方法
来研究生物与环境之间的相互作用关系，同时也促进了生物学的发展。
02
环境因子与生物的关系
光照因子对生物的影响
光照强度
光照强度直接影响植物的光合作 用，进而影响其生长和发育。同 时，光照强度也影响动物的视觉 和行为。
环境生物学与其他学科的关系
01
与生态学的关系
环境生物学与生态学密切相关，生态学是研究生物与环境之间相互作用
关系的科学，而环境生物学则更侧重于从分子、细胞到个体、种群和群
落等不同层次上研究生物对环境的适应和响应。
02
与环境科学的关系
环境科学是研究人类活动对环境的影响以及环境保护和治理的科学，而
环境生物学则是环境科学的重要分支之一，主要研究生物与环境之间的
包括生物种类、污染物性质、环境条件 等。不同生物对污染物的净化能力不同， 污染物的性质如可溶性、挥发性、稳定 性等也会影响生物净化的效果。环境条 件如温度、湿度、pH值等也会影响生 物净化的进行。
生物净化技术在环境治理中的应用
大气污染治理
水体污染治理
土壤污染治理
《环境生物学》 第三章
• 五、胞内共价结合和自由基损伤机制
• （一）共价结合机制
• 共价结合是重要的细胞损害机制之一，可 解释一些CAFs的中毒作用。CAFs或其具 有活性的代谢产物上具有亲电子基，可与 生物机体内核酸、蛋白质、酶、膜脂等分 子中的亲核部位或基团发生共价结合，形 成稳定的加合物（adducts），从而不可逆 地改变这些生物大分子的化学结构与生物 学功能。
二、BAFs的生物学效应
• 1、病原微生物污染
• 病原微生物是指能够使人或者动物致病的 微生物。
• 2、他感作用
• 他感作用是是指一种植物（包括微生物） 通过释放某些化学物质到环境中，而对其 它种属植物（包括微生物）产生直接或间 接的有害影响。
DNA损伤示意图
• DNA损伤修复是生物保持遗传机构相对稳 定的重要因素，主要修复途径有：
• 1、光复活修复（photoreactivation repair ）。
• 2、切除修复（excission repair）。 • 3、错配修复（mismatch repair）。 • 4、重组修复（recombination repair）。 • 5、SOS修复（SOS repair）。
• 一、靶位点结合机制
• CAFs损伤作用的靶位点通常是CAFs及其 代谢产物与生物体接触的部位，或是生物 转运和生物转化发生的部位，CAFs这种特 异性的损伤作用，主要取决于CAFs本身的 理化性质，同时也与生物体靶位点的生物 大分子结构及其功能密切相关。
• 二、生物膜损伤机制
• 生物膜的正常结构对维持机体内的生物转 运、信息传递及内环境稳定至关重要，而 CAFs在机体内的生物转运和生物转化过程 均与生物膜有关。近年来，环境毒理学发 展了一个新的分支――膜毒理学，主要研 究CAFs对生物膜的组成成分和生物物理功 能、膜上的酶或受体、信息传递和物质转 运过程的影响和损伤。
环境生物学,绪论2006
六、发展趋势 生态毒理学（ 生态毒理学（Ecotoxicology） ） 环境污染的生物净化
废水生物处理技术
环境生物技术（Environmental 保护生态学： 保护生态学：
自然保护生物学 恢复生态学
Biotechnology） ）
环境生物技术： 环境生物技术：环境监测与评价的生物学技术和污染净化的生 物学强化技术。 物学强化技术。
生态毒理学（ 生态毒理学（Ecotoxicology） ）
研究环境压力对生态系统内的生物和环 境的综合影响， 境的综合影响，尤其是种群和群落的生态学 和毒理学效应。毒物－环境－生物， 和毒理学效应。毒物－环境－生物，宏观上 称污染生态学。 称污染生态学。
绪论
三、任务： 任务
阐明污染的生物学或生态学效应： 阐明污染的生物学或生态学效应： 探索分子—个体 种群—群落 个体—种群 群落—生态 探索分子 个体 种群 群落 生态 的效应及机理， 系统污染 的效应及机理，发展环境质量 生物学监测与评价方法。 生物学监测与评价方法。 探索生物对环境污染的净化原理， 探索生物对环境污染的净化原理，提高生 物对污染净化的效率。 物对污染净化的效率。 探讨自然保护生物学和恢复生态学原理与 方法。 方法。
绪论
四、研究方法（对象决定方法）
野外调查和试验：第一性的 实验室试验：人工控制条件，具稳
定性和重复性，但与野外条件差别大。
模拟方法：系统分析为基础，计算机
和近代数学结合的方法
绪论
五、发展过程： 发展过程：
工业革命后, 环境污染的生物学效应,水污染的生 工业革命后 环境污染的生物学效应 水污染的生 物监测。 物监测。 1902，克尔威茨 ，克尔威茨Kolkwitz和 马森 和 马森Marssond提出 提出 污水生物系统” “污水生物系统”。 1917，活性污泥法处理城市生活污水，开始在 处理城市生活污水， ，活性污泥法处理城市生活污水 英国罗彻斯特，美国休斯顿应用。 英国罗彻斯特，美国休斯顿应用。 50-60年代，污染生态学应运而生。 年代， 生态学应运而生 年代 污染生态学应运而生。 60年代，环境生物学从生物学中分化独立为一 年代， 分化独立为一 年代 环境生物学从生物学中分化独立 个学科。卡逊1962年所著《寂静的春天》。 年所著《 个学科。卡逊 年所著 寂静的春天》 各专业期刊创立（段P12-14） 。 ）
环境生物学课件
章节介绍： 章节介绍：
绪论 第一篇 环境污染的生物效应 1 环境污染物在生态系统中的行为 2 污染物对生物的影响 3 污染物的生物效应 4 环境质量的生物监测与生物评价 第二篇 环境污染的生物净化 5 环境污染生物净化的原理 6 环境污染物的生物净化方法 7 现代生物技术与环境污染治理 8 污染环境的生物修复
环境问题的分类
• 环境污染：是指人类活动向自然环境中投入的废弃物超过自 环境污染：
然生态系统的自净能力，并在环境中扩散、迁移、转化， 然生态系统的自净能力，并在环境中扩散、迁移、转化，使 环境系统的结构和功能发生变化， 环境系统的结构和功能发生变化，对人类和其他生物的正常 生存和发展产生不利影响的现象。 生存和发展产生不利影响的现象。 • 生态破坏：环境系统中的生物成分和非生物成分作为人类经 生态破坏： 济社会发展的资源受到过度利用或人为破坏而引起生态系统 结构和功能的改变， 结构和功能的改变，并对人类生存和发展的环境条件和资源 状况产生不良影响的现象。其后果是环境恶化和生态退化。 状况产生不良影响的现象。其后果是环境恶化和生态退化。 例如：水土流失、土地退化，生物多样性丧失等。 例如：水土流失、土地退化，生物多样性丧失等。
上升。海平面升高的后果是严重的， 上升。海平面升高的后果是严重的，将直接威胁 世界沿海城市及30多个岛屿的生存和发展 多个岛屿的生存和发展。 世界沿海城市及 多个岛屿的生存和发展。美国 环保专家预测，再过50－ 年 东京、大阪、 环保专家预测，再过 －70年，东京、大阪、曼 威尼斯、圣彼得堡、 谷、威尼斯、圣彼得堡、阿姆斯特丹以及中国等 一些沿海城市会被完全和局部淹没。 一些沿海城市会被完全和局部淹没。
重大的环境问题
• 温室效应和气候变暖 • 臭氧层的破坏 • 酸雨 • 有毒物质污染
环境生物学课件
环境生物学课件一、引言环境生物学是一门研究生物与环境的相互作用的学科，它关注生物如何影响环境，以及环境如何影响生物。
环境生物学旨在提高人们对生物多样性的认识，探讨生物与环境之间的平衡，以及如何保护和管理环境资源。
本课件将介绍环境生物学的基本概念、研究方法和应用领域。
二、生物与环境的关系1.生物对环境的影响生物对环境的影响是环境生物学研究的核心内容之一。
生物通过其生长、繁殖和死亡过程，对环境产生一系列影响。
例如，植物通过光合作用吸收二氧化碳，释放氧气，对维持大气中的氧气含量起着重要作用。
而动物通过食物链和食物网的相互作用，影响生态系统的平衡。
2.环境对生物的影响环境对生物的影响也是环境生物学研究的重要内容。
环境因素包括气候、土壤、水质等，对生物的生长、繁殖和适应能力产生重要影响。
例如，气候变化会影响生物的分布范围和生态习性，土壤污染会影响植物的生长和发育，水质污染会影响水生生物的生存和繁殖。
三、环境生物学的研究方法环境生物学的研究方法主要包括野外调查、实验室分析和模型模拟等。
1.野外调查野外调查是环境生物学研究的基础。
通过野外调查，可以了解生物的分布范围、生态习性和种群数量等信息。
野外调查方法包括样方调查、样线调查和遥感调查等。
2.实验室分析实验室分析是环境生物学研究的重要手段。
通过对生物样品的化学分析，可以了解生物体内的污染物含量、营养状况和生理功能等信息。
实验室分析技术包括色谱分析、光谱分析、质谱分析等。
3.模型模拟模型模拟是环境生物学研究的辅助工具。
通过建立数学模型，可以模拟生物与环境之间的相互作用，预测生物对环境变化的响应。
模型模拟方法包括个体模型、种群模型和生态系统模型等。
四、环境生物学的应用领域环境生物学在环境保护和资源管理等领域有着广泛的应用。
1.生物多样性保护生物多样性是环境生物学研究的重要内容。
通过研究生物多样性的分布规律和变化趋势，可以为生物多样性保护提供科学依据。
例如，通过保护关键物种和生境，可以维护生态系统的平衡和稳定。
《环境生物学（孔繁翔）》_课后习题答案及复习重点
《环境生物学（孔繁翔）》_课后习题答案及复习重点环境生物学第一章环境污染的生物效应1. 概念解释环境污染：有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统的结构和功能发生改变，对人类以及其它生物的生存和发展产生不利影响的现象。
环境生物效应：各种环境因素变化而导致生态系统变异的效果。
污染源：向环境排放有害物质或对环境产生有害物质的场所、设备和装置。
或造成环境污染的污染物发生源。
污染物：进入环境后使环境的正常组成结构、状态和性质发生变化，直接或间接有害于人类生存和发展的物质，是造成环境污染的重要物质组成。
优先控制污染物：由于有毒物质品种繁多，不可能对每一种污染物都制定控制标准，因而提出的在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制的对象。
污染物形态：环境中污染物的外部形状、化学组成和内部结构的表现形式。
污染物迁移：污染物在环境中发生的空间位置的移动及其引起的富集、分散、消失的过程。
污染物转化：污染物在环境中通过物理、化学或生物的作用改变形态或转变为另一种物质的过程。
2. 污染物在环境中的迁移方式和转化途径。
迁移方式：机械迁移（水、气、重力）；物理化学迁移（最重要的形式）；生物迁移（吸收、代谢、生长、死亡等）。
转化途径（转化形式有物理、化学、生物转化）在大气中，以光化学氧化、催化氧化反应为主；在水体中，氧化还原作用，配合作用，生物降解作用；在土壤中，生物降解为主。
3. 什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。
生物转运：环境污染物经各种途径和方式同生物机体接触而被吸收、分布和排泄等过程的总称。
方式：被动转运（简单扩散和滤过）；特殊转运（主动运输和易化扩散）；胞饮作用（吞噬作用）。
4. 什么是污染物在体内的的生物转化？生物转化过程和主要反应。
污染物在体内的的生物转化：外源化合物进入生物机体后在有关酶系统的催化作用下的代谢变化过程。
过程：一般分为I、II两个连续的作用过程。
在过程I （相I反应）中，外源化合物在有关酶系统的催化下经由氧化、还原或水解反应改变其化学结构，形成某些活性基团或进一步使这些活性基团暴露。
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第一章环境污染物在生态系统中的
行为
第一节环境污染概述
1、环境污染(Environmental Pollution)
指有害物质或因子进入环境，并在环境中扩散、迁移、转化，使环境系统结构与功能发生变化，对人类以及其他生物的生存和发展产生不利影响的现象.主要指人类活动所引起的环境质量下降而有害于人类及其他生物的正常生存和发展的现象。
(如人们生产和生活活动中排放的废水、废气和废渣，使环境中有毒物质的浓度急剧增加)。
2)、环境污染的来源及种类
环境污染来源：
自然因素：
天然环境：砷、氟过多——生物地球化学性疾病
自然灾害：火山爆发、风暴、火灾等。
人为污染（主要来源）
工业“三废”、生活“三废”、农业生产、医源性污染、
战争、其它
4．优先污染物(Priority Pullutant)：
环境中有毒化学物质数量众多，在环境管理中，不可能对全部污染物进行控制，只能根据社会经济技术条件和环境管理的需要，有步骤地控制最具代表性的、具有较大排放量的、对人体健康和生态平衡危害大的、或具有较大潜在危险性的有毒污染物。
4．优先污染物(Priority Pullutant)：
定义：指在众多污染物中筛选出潜在危险大的作为优先研究和控制对象的污染物，称之为优先污染物或优先控制污染物。
美国是最早开展优先检测的国家。
我国水中优先控制污染物有68种，书中p27表1-2所示。
第二节污染物在环境中的迁移和转
化。