第五章生物對長期污染的生態(tài)效應(yīng)與適應(yīng)進(jìn)化

1、第五章生物對長期污染的生態(tài)效應(yīng)與適應(yīng)進(jìn)化一、名詞解釋內(nèi)環(huán)境的變化：污染引起生物的生理變化，稱為內(nèi)環(huán)境的變化外環(huán)境的變化：污染引起的“自然”環(huán)境的改變，稱為外環(huán)境的變化前適應(yīng)：我們把生物在沒有接受污染以前具有的性狀特征在污染環(huán)境中也適應(yīng)的現(xiàn)象，叫做前適應(yīng)消極的生理適應(yīng)性反應(yīng)：指有些生物在污染條件下，能夠暫時(shí)減弱或停止部分生理代謝活動(dòng)，在污染停止或降低時(shí)，再行正常的生理活動(dòng)。積極的生理適應(yīng)性反應(yīng)：在污染條件下，不少生物通過繼續(xù)保持較高的代謝活力，積極地適應(yīng)污染。大進(jìn)化：種以上的進(jìn)化叫做大進(jìn)化微進(jìn)化：種以下的進(jìn)化叫做微進(jìn)化椒花峨的工業(yè)黑化現(xiàn)象：在工業(yè)革命以前，在英國的曼切斯特，椒花蛾主要的體色為淺色

2、，很少有黑色個(gè)體；但隨工業(yè)革命發(fā)展進(jìn)行到20世紀(jì)60年代，黑色型的頻率大大上升，出現(xiàn)在所有工業(yè)地區(qū)。二填空題我們根據(jù)聯(lián)合國環(huán)境規(guī)劃署（）生物多樣性公約普遍認(rèn)同的生物多樣性個(gè)層次，分別為遺傳_物種和生態(tài)系統(tǒng)層次。污染引起的生物生理性適應(yīng)性反應(yīng)有兩個(gè)方面即形態(tài)結(jié)構(gòu)上的適應(yīng)性_反應(yīng)生理上的適應(yīng)性反應(yīng)。遺傳上的適應(yīng)性反應(yīng)表現(xiàn)在兩個(gè)反面，一是已有遺傳基因庫的減小的變化，二是新的遺傳變異來源的降低的變化。三、判斷題：不同生態(tài)區(qū)域的自然種群間出現(xiàn)了高強(qiáng)度的選擇響應(yīng)，種群規(guī)模大幅度地減小,伴隨敏感種群或物種的消失，表現(xiàn)為遺傳水平效應(yīng)級別為中O（X）遺傳漂變只在很小的范圍內(nèi)存在。因少量敏感物種或個(gè)體的消失，減小

3、了局部區(qū)域的遺傳多樣性水平，但對整體多樣性水平?jīng)]有大的影響。表現(xiàn)為遺傳水平效應(yīng)級別中。（V）在一個(gè)生態(tài)區(qū)域內(nèi)，有相當(dāng)數(shù)量的物種，其種群的風(fēng)度顯著降低，在某些地段大量種群甚至消失。只有少量抗性種群或物種幸存下來。表現(xiàn)為物種水平效應(yīng)級別中。(X)在一個(gè)生態(tài)區(qū)域中，只有少數(shù)幾個(gè)物種的種群在一定的地段內(nèi)，種群數(shù)量下降，表現(xiàn)為物種水平效應(yīng)級別中。(V)生態(tài)系統(tǒng)受到很嚴(yán)重的影響，生態(tài)系統(tǒng)的這種改變達(dá)到了不經(jīng)過很長時(shí)間不可能恢復(fù)到原來狀態(tài)的地步。表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)水平效應(yīng)級別為中O(X)在很小的空間尺度上，生態(tài)系統(tǒng)受到很大的破壞。這種破壞是生態(tài)系統(tǒng)很難在較短時(shí)間內(nèi)恢復(fù)。表現(xiàn)為生態(tài)系統(tǒng)水平效應(yīng)級別為中。(V)四、

4、簡述題：研究遺傳多樣性的喪失的重要性遺傳多樣性強(qiáng)調(diào)的是現(xiàn)有種的遺傳變異庫存量，它既是生物遺傳變異的歷史積累，反映了生物的進(jìn)化過程，也是現(xiàn)有生物適應(yīng)當(dāng)前環(huán)境和將來位置環(huán)境的遺傳基礎(chǔ)。遺傳多樣性的喪失，不僅僅只是我們可能喪失了對生物進(jìn)化歷史進(jìn)程深入探討的機(jī)會，而且更重要的是，生物對未來環(huán)境適應(yīng)性的降低并可能滅絕，從而意味著人類進(jìn)一步發(fā)展所依托的生物資源將遺失殆盡。簡述污染條件下遺傳多樣性水平降低的原因在污染條件下，種群的敏感性個(gè)體消失，這些個(gè)體所具有的特異性遺傳多樣性也因此不復(fù)存在，從而整個(gè)種群的嫡傳多樣性水平降低。污染引起種群的規(guī)模減小，由于隨機(jī)的遺傳漂變，降低了種群的遺傳多樣性水平。污染引起種

5、群數(shù)量減小，以至于達(dá)到了種群的遺傳學(xué)瓶頸，即時(shí)種群最后實(shí)現(xiàn)了完全的適應(yīng)，并回復(fù)到原來的種群數(shù)量，由于建立者效應(yīng)，從而造成遺傳來源單一，遺傳變異性的來源也大大降低。簡述污染物引起物種多樣性降低的機(jī)理污染物的直接毒害作用，阻礙生物的正常生長發(fā)育，使生物喪失生存或繁衍能力；污染引起生境的改變，使生物喪失了生存的環(huán)境；生態(tài)系統(tǒng)中的輔基和積累作用，使食物鏈后端的生物中毒而難以存活或繁育等。簡述導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性降低的原因（a）污染物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)；（b）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(fèi)類群沒有足夠的物質(zhì)和能量支持，生

6、態(tài)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和功能趨于簡單化。簡述同樣污染條件下幸存物種區(qū)系或種屬特點(diǎn)。一般來說，廣域分布的物種生存的機(jī)會大于分布范圍窄小的物種；草本植物保存的機(jī)會大于木本植物；對多種脅迫環(huán)境都具有較高抗逆性水平的物種，生存的機(jī)會遠(yuǎn)大于一般普通的物種；生活史對生境要求比較嚴(yán)格的物種一般難以抵抗污染環(huán)境，如兩棲類和部分爬行動(dòng)物；珍稀瀕危物種往往在污染條件下面臨滅頂之災(zāi)。簡述生物對污染適應(yīng)的兩重性生物對污染的適應(yīng)，實(shí)際上包含兩個(gè)方面：第一是對污染引起的“自然”環(huán)境的改變（外環(huán)境的變化）的適應(yīng)，以及對污染引起的生理變化（內(nèi)環(huán)境的變化）的適應(yīng)。簡述生物適應(yīng)兩重性的差異性污染引起“自然”環(huán)境的要素的改變的適應(yīng)（外環(huán)境的

7、變化）以及生物為了適應(yīng)環(huán)境而進(jìn)行生理要素的改變（內(nèi)環(huán)境的變化）。差異性在于外環(huán)境的改變是間接的，內(nèi)環(huán)境的變化是直接的。五、論述題污染為什么會影響生物多樣性的變化？污染影響遺傳、物種和生態(tài)系統(tǒng)的多樣性來影響生物多樣性的變化。在污染條件下，由于種群敏感性個(gè)體消失，這些個(gè)體所具有的特異性遺傳也因此不復(fù)存在，從而整個(gè)種群的遺傳多樣性降低；其次，由于隨機(jī)漂變，也降低了種群遺傳的多樣性；最后，由于建立者效應(yīng)，造成遺傳來源單一，遺傳多樣性降低。其次，在物種水平上。污染物的毒害作用，阻礙生物的正常生長發(fā)育，使生物喪失生存或繁衍的能力。同時(shí)，由于污染物引起生境的改變，使生物多樣性降低；最后，由于污染物在生態(tài)系統(tǒng)

8、中的富集和積累作用，使食物鏈后端的生物中毒而難以存活或繁育造成了物種多樣性的降低。最后，在生態(tài)系統(tǒng)水平上。污染導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)多樣性的喪失和生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性的降低。在導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)多樣性的喪失方面，污染往往引起建群種或群落物種的消亡或更替，從而使原有的生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生嚴(yán)重的逆向演替，從而導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)多樣性的喪失。而在導(dǎo)致生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性降低方面，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(fèi)類群沒有足夠的物質(zhì)和能量支持，生態(tài)系統(tǒng)的功能趨于簡單化，從而使生態(tài)系統(tǒng)復(fù)雜性降低。為什么說環(huán)境污染是現(xiàn)存生物面臨的全新

9、環(huán)境？植物應(yīng)對這種環(huán)境面臨的最大挑戰(zhàn)是什么？首先，現(xiàn)下的環(huán)境污染是生物面臨的全新環(huán)境，除個(gè)別地球環(huán)境以外，有害化學(xué)毒品的全球擴(kuò)散，對絕大多數(shù)生物而言是其進(jìn)化發(fā)展歷程上從來沒有接觸過的。其次，化學(xué)物質(zhì)種類繁多，例如作為除草劑、殺蟲劑、化肥及各類有機(jī)化學(xué)物質(zhì)等，已經(jīng)有30多0萬種化合物投放在環(huán)境中，每一種化學(xué)品對生物而言都是一種新的毒害因子。再者，這些有害毒品的毒害大，選擇作用強(qiáng)，即使在很低劑量的條件下也具有很大的選擇效應(yīng)。最后，有毒污染物是人類單向地向生態(tài)系統(tǒng)輸入自然界沒有或無力分解和同化的物質(zhì)，它們在生態(tài)系統(tǒng)中不斷轉(zhuǎn)移、在食物鏈中富集，在很大時(shí)空范圍內(nèi)，形成了任何生物都必須面對的化學(xué)物質(zhì)條件。

10、從而使污染既是一種主導(dǎo)因子，也是一種限制因子。在根本上制約了生物的生存和發(fā)展。由環(huán)境污染物的多樣性，同時(shí)，由于遺傳決定的生理活動(dòng)機(jī)制的有限性和生物內(nèi)在資源的有限性，植物同時(shí)面對眾多的污染物進(jìn)行有效適應(yīng)的難度是巨大的。生物對污染環(huán)境的長期生態(tài)學(xué)效應(yīng)有哪些？各有何特點(diǎn)？在長期污染條件下，生物的這種生態(tài)效應(yīng)包含兩個(gè)方面：其一,不能適應(yīng)污染的生物，種群隱退，物種消亡，引起生物多樣性的喪失；其二，能夠適應(yīng)的生物，在強(qiáng)大的污染選擇作用下，將產(chǎn)生快速分化并形成了旨在提高污染適應(yīng)性的進(jìn)化取向。生物適應(yīng)污染環(huán)境和適應(yīng)自然脅迫環(huán)境有何不同？以植物為例，分析如何研究生物對污染環(huán)境的適應(yīng)性？脅迫下的環(huán)境，一般生物通過

11、自我生理調(diào)節(jié)而適應(yīng)這種變化，即使這些變化達(dá)到生物生存的極端環(huán)境條件，生物也具有一定的應(yīng)對能力，因?yàn)樯镌谙到y(tǒng)發(fā)育過程中不同地經(jīng)歷過這樣或那樣的類似變化，而且固化在它們?nèi)后w中的遺傳多樣性很容易適應(yīng)這類“自然”環(huán)境因子的新組合。但是，對于污染環(huán)境則不然。尤其是當(dāng)環(huán)境中的污染物是“自然”界沒有、生物正常的生理活動(dòng)從來也不需要時(shí)更是如此。生物對于污染環(huán)境的適應(yīng)可以說是質(zhì)的變化，而對于自然脅迫下的環(huán)境則是量的改變。對于質(zhì)的變化這類全新化學(xué)環(huán)境，生物一般沒有特異性的組織器官對污染進(jìn)行解毒，往往也沒有什么遺傳背景可以作為生理變化調(diào)節(jié)的手段凡在污染條件下能夠存活的生物，往往在形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理生化功能、遺傳特性上都有直接或間接的表現(xiàn)。因此，研究