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文檔簡介

1、環(huán)境污染對生物的影響環(huán)境污染是指有害物質(zhì)或因子進(jìn)入環(huán)境,并在環(huán)境中擴(kuò)散、遷移、轉(zhuǎn)化,使環(huán)境結(jié)構(gòu)和功能發(fā)生變化,對人類以及其他生物的生存和發(fā)展產(chǎn)生不利影響的現(xiàn)象。環(huán)境污染有不同的類型,按環(huán)境要素可分為大氣污染、水體污染和土壤污染。造成環(huán)境污染的污染物發(fā)生源稱之為污染源。污染源又可分為工業(yè)污染源、農(nóng)業(yè)污染源、交通運輸污染源、生活污染源等。其中工業(yè)污染源是指在原料生產(chǎn)、加工過程、燃燒過程、燃燒過程、加熱冷卻等過程中所使用的生產(chǎn)設(shè)備都有可能成為工業(yè)污染源。農(nóng)業(yè)污染源是指在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)過程中對環(huán)境造成有害影響的農(nóng)田和各種農(nóng)業(yè)設(shè)施。交通運輸污染源是指對周圍環(huán)境造成污染的交通運輸設(shè)施和設(shè)備。這類污染源是運行中發(fā)

2、出噪聲引起振動、運載的有害物的泄露、汽油柴油煤油燃料燃燒等。生活污染源主要是城市化造成的,由于城市人口密集,是人類消費活動集中地。消費能源排出廢氣可以造成大氣污染,排出的生活污水(包括糞便)可以造成水體污染,城市排出的廚房垃圾、廢塑料廢紙、金屬、煤灰可以造成環(huán)境污染。污染物排入環(huán)境后經(jīng)過環(huán)境的遷移、分布、擴(kuò)散、轉(zhuǎn)化,并通過不同的途徑進(jìn)入生物機(jī)體。污染物進(jìn)入生物機(jī)體后,經(jīng)過生物體內(nèi)的代謝,一些污染物被代謝成無毒的物質(zhì)排出體外,另一些污染物或一些污染物的代謝產(chǎn)物通過在生物體內(nèi)濃縮積累和放大,對生物產(chǎn)生不利影響。污染物對生物機(jī)體的最早作用是從生物大分子開始的,然后逐步在細(xì)胞-器官-個體-種群-群落-

3、生態(tài)系統(tǒng)各個水平上反映出來。(1) 污染物在生物化學(xué)和分子水平上的影響 污染物對生物體酶的影響污染物對酶輔助因子的影響一些污染物能與酶的輔助因子相互作用,從而使輔助因子失活,影響到酶的活性。例如氰化物等能與細(xì)胞色素酶中的鐵離子相互結(jié)合,形成穩(wěn)定的絡(luò)合物,而抑制細(xì)胞色素的酶活性,使其不能傳遞電子,則細(xì)胞內(nèi)的氧化代謝過程中斷,使機(jī)體不能利用氧,出現(xiàn)窒息性缺氧。對酶活性中心的影響污染物還能和酶的其他活性基團(tuán)結(jié)合。例如,汞和砷與某些酶的活性基團(tuán)結(jié)合就很牢固,從而使酶失去活性。破壞酶的結(jié)構(gòu)有些污染物能取代酶分子中的某些成分,從而使酶失去活性。與酶激活劑作用有些酶需要激活劑才能表現(xiàn)出活性,酶激活劑往往是金

4、屬離子,凡是能與激活劑作用的污染物都能抑制酶的活性。 污染物與基質(zhì)競爭同種酶而抑制酶的作用污染物與底物具有相似的結(jié)構(gòu),也能和酶形成復(fù)合物。從而與底物競爭沒得活性中心。 污染物對生物大分子的影響污染物對生物大分子的影響主要表現(xiàn)在以下方面:干擾正常的受體配體的相互作用 受體(receptor)是許多組織細(xì)胞膜上的大分子成分,配體(ligand)是生物體內(nèi)的一些具有生物活性的化學(xué)物。正常情況下,受體與配體結(jié)合形成受體配體復(fù)合物,產(chǎn)生一定的生物學(xué)效應(yīng)。 生物膜損傷不少環(huán)境化學(xué)物通過改變膜脂流動性,影響膜的通透性和鑲嵌蛋白質(zhì)的活性,改變其結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性,從而產(chǎn)生生物效應(yīng)干擾細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài)正常情況下細(xì)胞內(nèi)的鈣

5、濃度較低(107108 mol/L),細(xì)胞外濃度較高(103 mol/L )。各種細(xì)胞毒物,如硝基酚、過氧化物、汞、鉛等重金屬離子均能干擾細(xì)胞內(nèi)鈣穩(wěn)態(tài),引起細(xì)胞損傷和死亡。干擾細(xì)胞能量的合成一些環(huán)境污染物可干擾糖類的氧化,使細(xì)胞不能合成能被生物利用的ATP,ATP使細(xì)胞生命活動得不到充足的能量供給脂質(zhì)過氧化(lipied peroxidation)與自由基 脂質(zhì)過氧化是細(xì)胞損傷的一種特殊方式,是由于產(chǎn)生了自由基而引起的,正常情況下,生物體內(nèi)氧化、還原和酶促反應(yīng)過程中,均可產(chǎn)生少量自由基,一般可被體內(nèi)存在的抗氧化物質(zhì)(如維生素C、維生素E)所對抗,對生物危害不大。當(dāng)大量污染物(自由基)進(jìn)入機(jī)體,

6、造成機(jī)體抗氧化作用失衡,即可發(fā)生脂質(zhì)過氧化,對生物體造成危害。與生物大分子共價結(jié)合共價結(jié)合可改變生物大分子的結(jié)構(gòu)和功能,引起一系列生物學(xué)改變,特別是與酶蛋白、脂肪、核酸等重要生物大分子共價結(jié)合,能改變其化學(xué)結(jié)構(gòu),影響其生理功能,甚至導(dǎo)致變性和細(xì)胞死亡。例:污染物對蛋白質(zhì)的影響污染物對蛋白質(zhì)的影響主要表現(xiàn)在以下方面:導(dǎo)致蛋白質(zhì)化學(xué)損傷:細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)及通透性改變;影響酶的催化功能等誘導(dǎo)生物機(jī)體內(nèi)一些功能蛋白的產(chǎn)生:如應(yīng)激蛋白(Stress Proteins)和金屬硫蛋白(Metallothionein)的產(chǎn)生,這些蛋白質(zhì)的產(chǎn)生可保護(hù)生物機(jī)體抵抗污染物的損害。 污染物對DNA的影響外源性化合物及其代謝

7、產(chǎn)物能引起DNA損傷,它們與DNA的相互作用過程有以下四個階段: 形成DNA加合物(DNA Addcuts) 發(fā)生DNA的二次修飾 DNA結(jié)構(gòu)的破壞被固定 當(dāng)細(xì)胞分裂時,外源性化合物造成的危害可導(dǎo)致DNA突變及其基因功能的改變DNA加合物的形成是產(chǎn)生DNA損傷最早期的作用,隨后產(chǎn)生的最重要影響是DNA結(jié)構(gòu)的改變,如堿基置換、堿基丟失、鏈斷裂等。DNA加合物作為一項生物指標(biāo)來評價環(huán)境中化學(xué)污染物的遺傳毒性的研究日益受到重視。(2)污染物在細(xì)胞和器官水平上的影響對細(xì)胞膜的影響對細(xì)胞膜的影響主要表現(xiàn)在以下方面:污染物引起的脂質(zhì)過氧化作用導(dǎo)致的損傷污染物可影響膜的離子通透性污染物與膜上的受體結(jié)合,干擾

8、正常的生理功能 對細(xì)胞器的影響線粒體,線粒體是細(xì)胞供能的場所。污染物可引起其結(jié)構(gòu)改變,從而影響線粒體的氧化磷酸化和電子傳遞功能光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng),光面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)和糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng)是進(jìn)行激素和外源性化合物的代謝場所。糙面內(nèi)質(zhì)網(wǎng):通過附著或解離核糖體控制蛋白質(zhì)的合成。例:多種化學(xué)致癌物如黃曲霉毒素能引起核糖體脫落,導(dǎo)致蛋白質(zhì)合成控制的改變。(3)污染物對組織器官的影響 污染物對植物組織器官的影響,表現(xiàn)為葉面出現(xiàn)點、片傷害斑,造成葉、蕾、花、果實等的脫落。污染物對對動物組織器官的影響相當(dāng)復(fù)雜。不同的污染物有不同的差別,以重金屬污染為例:鉛可損害造血器官和神經(jīng)系統(tǒng),鎘可損害肝臟、腎臟,導(dǎo)致骨痛病。汞主要影響

9、動物的神經(jīng)系統(tǒng),引起水俁病。(4)污染物在個體水平上的影響污染物對植物在個體水平上的影響:主要表現(xiàn)為生長減慢、發(fā)育受阻、失綠黃化、早衰等污染物對動物在個體水平上的影響:主要表現(xiàn)為死亡、行為改變、繁殖下降、生長和發(fā)育抑制、疾病敏感性增加、代謝率變化。死亡:在一定的劑量或濃度作用下,污染物能引起動物死亡,不同污染物可引起同一種動物死亡率各不相同,同一種污染物也可導(dǎo)致不同種動物不同的死亡率。對生物行為的影響對水生生物行為的影響:水環(huán)境污染可影響的水生生物的行為主要有:對污染物的回避行為、捕食行為、學(xué)習(xí)行為、警惕行為、社會行為。 對鳥類行為的影響:有機(jī)磷農(nóng)藥可影響鳥的神經(jīng)系統(tǒng),導(dǎo)致鳥的平衡和協(xié)調(diào)性的損

10、害。受污染的鳥類還可表現(xiàn)出對領(lǐng)地的失控和不能照顧后代。 對繁殖的影響:主要表現(xiàn)為:產(chǎn)卵數(shù)、孵化率、幼體存活率下降以及繁殖行為下降等。有機(jī)氯殺蟲劑導(dǎo)致鳥蛋殼變薄的機(jī)理主要是鈣向殼腺細(xì)胞的運輸。環(huán)境中存在的一些天然物質(zhì)和人工合成的環(huán)境污染物具有動物和人體激素的活性,這些物質(zhì)能干擾和破壞野生動物和人內(nèi)分泌功能,導(dǎo)致野生動物繁殖障礙,甚至能誘發(fā)重大疾病。(5)污染物在種群和群落水平上的影響 對生物種群的影響污染物對種群的影響表現(xiàn)為: 種群數(shù)量的密度改變 結(jié)構(gòu)和性別比例的變化:年齡結(jié)構(gòu)、種群大小、性逆轉(zhuǎn) 遺傳結(jié)構(gòu)的改變:在進(jìn)化過程中通過改變基因頻率以適應(yīng)環(huán)境的改變競爭關(guān)系的改變對生物群落的影響 優(yōu)勢種:

11、在群落中優(yōu)勢度大的即為群落優(yōu)勢種。 耐污種:是指只在某一污染條件下生存的物種。 敏感種:是指對環(huán)境條件變化敏感的物種。這類生物對環(huán)境因素的適應(yīng)范圍比較狹窄,環(huán)境條件稍有變化即不能忍受而死亡。 對群落組成和結(jié)構(gòu)的改變 對物種多樣性的影響:環(huán)境污染引起物種多樣性的喪失,污染物的直接毒害作用阻礙生物的正常生長發(fā)育,使生物喪失生存和繁衍能力。由于農(nóng)藥的大量使用,在殺滅對農(nóng)作物有害昆蟲的同時,也殺滅了一些對農(nóng)作物有益的昆蟲。污染物也會引起生境的改變,使生物喪失了生存的環(huán)境,污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的富集和積累作用,使食物鏈后端的生物難以存活或繁育。(6)污染物對環(huán)境系統(tǒng)的影響:污染物會造成生態(tài)系統(tǒng)多樣性的喪失

12、,環(huán)境污染往往導(dǎo)致生境的單一化,從而造成生態(tài)系統(tǒng)多樣性的喪失。生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性降低:污染導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性降低主要表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)趨于簡單化,食物網(wǎng)簡化,食物鏈不完整,生態(tài)系統(tǒng)的物質(zhì)循環(huán)途徑減少或不暢通,能量供給渠道減少,供給程度降低,信息傳遞受阻。導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性降低的原因主要表現(xiàn)在兩個方面,一是污染直接影響物種的生存和發(fā)展,從根本上影響了生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能基礎(chǔ);二是污染大大降低了初級生產(chǎn),從而使依托強(qiáng)大初級生產(chǎn)量才能建立起來的各級消費類群沒有足夠的物質(zhì)和能量支持,生態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能趨于簡單化?!緟⒖嘉墨I(xiàn)】1.鄭世英 . 環(huán)境污染對生物多樣性的影響 . 山東德州 . 德州學(xué)院生物系2.孔繁翔主編 . 環(huán)境生物學(xué)

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