第八講生物圈

第八章生物圈生物資源是人類的可更新自然資源。如果把地球環(huán)境中生物圈的總質(zhì)量作為1.0，那么，大氣圈和水圈的總質(zhì)量分別是300和69100。以此推算，生物圈中生物的總質(zhì)量大概是20萬億噸，但在地球上所占的量之比例仍是極低的。地球上總生物量中，植物生物量約占99％。生物資源在地球上的分布，大部分在陸地上。以干物質(zhì)計(jì)算，陸地上每年生物產(chǎn)量為1088億噸，海洋每年生物產(chǎn)量為499億噸，共計(jì)每年為1587億噸。其中陸地占68.4％，海洋占31.6％。一孤獨(dú)的生物圈

茫茫宇宙，難覓知音。至今，人類尚未在太空中其它星體上發(fā)現(xiàn)生物。地球環(huán)境中的生物圈是宇宙中唯一存在的生命世界。

在生物圈中，構(gòu)成生物體的分子類型雖然多達(dá)10億種以上，但生物體中含量豐富的元素種類并不多，只有15種（見表1-5）?；钯|(zhì)主要成分是H、C、O，還有N、S、P、Na等元素，稱為大量營養(yǎng)元素；此外，就是Cu、Fe、Cl、Mn、Zn及B、Mo、Co等元素，是生物體的少量營養(yǎng)物，稱微量元素。生物圈是地球環(huán)境長期演化形成的。生命過程首先是從海洋開始的，因此，生物體的化學(xué)成分與無機(jī)環(huán)境——特別是與海洋環(huán)境的成分有驚人的相似性。表8-1列出了物質(zhì)世界中，無機(jī)環(huán)境與生物體的組成成分。由表可見，構(gòu)成生物體的主要元素，同樣是海水中含量最豐富的元素。

生命過程選擇海水中含量較豐富的、物理化學(xué)的特性上適合起生理生化功能的元素，構(gòu)成生物體的物質(zhì)成分。二生物污染由于環(huán)境被污染，通過生物體與自然環(huán)境的物質(zhì)交換作用或其它作用，使得生物體本身不存在或極其少量存在的環(huán)境中的污染物質(zhì)進(jìn)入生物體內(nèi)或使生物體受到影響，從而造成生物體的生理、生化功能異?；?qū)ι锝绠a(chǎn)生其它潛在危害，這就是生物污染。例如，大氣中的放射性物質(zhì)鍶-90沉降土壤，一造作物的農(nóng)作物可吸收土壤中鍶-90的（0.1-1）％左右。美國一家核企業(yè)漢福特工廠，將放射性廢水排入哥倫比亞河，河中魚體內(nèi)含放射性核素磷-32為530微微居里/克肉、鋅-65為80微微居里/克肉；哥倫比亞河上棲居的水鳥肉中也含有鋅-65和磷-32；附近部分農(nóng)田用哥倫比亞河水灌溉，該地區(qū)所產(chǎn)農(nóng)產(chǎn)品中含有鋅-65、鉻-51、鈧-46等放射性核素；該地區(qū)放牧的乳牛奶中也含有鋅-65。污染物在動(dòng)物體內(nèi)的分布，按毒物性質(zhì)以及進(jìn)入動(dòng)物各種組織的類型不同，大體有以下分布規(guī)律：

①能溶于體液的物質(zhì)，在體內(nèi)呈均勻分布。如Li、Na、K、Rb、Cs以及陰離子F、Cl、Br等。②主要貯留于肝或其他網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的，如La、Th等三價(jià)和四價(jià)陽離子，水解后生成膠休。③與骨具有親和性的物質(zhì)，如Pb、Ca、Ba、Sr、Ra、Be等，多貯留于骨骼中。④對(duì)某一器官具有特殊親和性，如碘對(duì)甲狀腺、Hg、U對(duì)腎臟具有特殊親和性。⑤脂溶性物質(zhì)與脂肪組織等具有親和性，如有機(jī)氯蓄積于生物體脂肪中，當(dāng)然，這些只是大致傾向，污染物往往也分布到其它器官中。污染途徑生物體受污染，主要有表面附著、吸收和生物濃縮三條途徑。

表面附著是指污染物粘附在生物體表面的現(xiàn)象。當(dāng)大氣塵埃降落或施用農(nóng)藥時(shí)，污染物以物理方式粘附在作物表面上。如放射性銫-137隨大氣塵埃沉積于植物表面而進(jìn)入飼料或食物中。放射性碘-131，半衰期只有8天，無法通過植物根廣泛吸收，而是通過沉積在植物葉面上（如牧草表面上）進(jìn)入動(dòng)物體內(nèi)的。吸收是指生物體各種器官主動(dòng)或被動(dòng)吸收環(huán)境中的污染物進(jìn)入體內(nèi)。

植物吸收是通過植物葉面的氣孔吸收大氣中的氣體污染物或粉塵污染物，以及通過根部吸收土壤和水體中的污染物，而后運(yùn)轉(zhuǎn)至其它部位。動(dòng)物吸收是通過其呼吸道、消化道和皮膚吸收等途徑。從消化道攝入的量最多。消化道吸收是由食物、飲水等過程進(jìn)入體內(nèi)的。生物濃縮或稱生物富集，是指生物體直接從周圍環(huán)境中吸收污染物以及由于污染物質(zhì)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，沿食物鏈從低位營養(yǎng)級(jí)往高位營養(yǎng)級(jí)傳遞過程中，逐級(jí)濃縮和富集，越到高位營養(yǎng)級(jí)，生物體中污染物濃度越高的現(xiàn)象。

北極圈內(nèi)生活的愛斯摩人，其體內(nèi)放射性銫-137含量比北溫帶地區(qū)人體內(nèi)的高出100倍之多。原來也是銫-137沿著食物鏈逐級(jí)富集進(jìn)入人體的，這條著名的食物鏈?zhǔn)牵轰C-137（大氣沉降物）苔蘚、地衣類植物馴鹿愛斯基摩人。三生物物種

生物多樣性面臨的問題近幾百年中，生物多樣性不斷下降。具體表現(xiàn)：生物滅絕的速度不斷加快；大量物種遭受滅絕的威脅；家養(yǎng)動(dòng)物和栽培作物的多樣性也在下降；生態(tài)系統(tǒng)的大量退化和瓦解。世界上的瀕危物種數(shù)量

類群瀕危物種數(shù)量

植物19078無脊椎動(dòng)物1355魚類343兩棲類50爬行類170鳥類1037哺乳類497

自然演化而形成一個(gè)生物物種，大約要經(jīng)過一、二百萬年。地球上現(xiàn)存的一切野生生物資源及其品種，都是在地球環(huán)境中經(jīng)過千百萬年進(jìn)化才形成的。一個(gè)物種及其貯藏的基因，是一種潛在財(cái)富，本身就是無價(jià)之寶。一個(gè)物種一旦絕滅，就很難復(fù)得。而任何一個(gè)生物種群，總是具有一定科學(xué)的、經(jīng)濟(jì)的、娛樂的、美學(xué)的意義。對(duì)于野生生物資源，暫且拋開目前的實(shí)用意義，以其儲(chǔ)存的基因，就對(duì)人類的未來具有特殊的價(jià)值。遺傳工程一旦技術(shù)上實(shí)現(xiàn)突破而投入大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用，各種基因?qū)⑹沁z傳工程技術(shù)創(chuàng)造新物種的現(xiàn)成的寶貴藍(lán)圖。因此，必須建立各種自然保護(hù)區(qū)，保存經(jīng)億萬年演化而形成的各種基因，建立生物基因的“博物館”，為后代造福。四生物多樣性的保護(hù)思想認(rèn)識(shí)：政府部門和社會(huì)各界應(yīng)當(dāng)深刻認(rèn)識(shí)生物多樣性的價(jià)值。在制定經(jīng)濟(jì)發(fā)展政策時(shí)，確保生物多樣性的可持續(xù)利用。生物多樣性保護(hù)的主要途徑包括就地保護(hù)（insitu）、移地保護(hù)（exsitu）。

其中，就地保護(hù)是生物多樣性保護(hù)的最有效的措施。1就地保護(hù)就地保護(hù)：是指通過立法，以保護(hù)區(qū)和國家公園的形式，將有價(jià)值的自然生態(tài)系統(tǒng)和珍稀瀕危野生動(dòng)植物集中分布的天然棲息地保護(hù)起來，限制人類活動(dòng)的影響，確保保護(hù)區(qū)內(nèi)生態(tài)系統(tǒng)及其物種的演化和繁衍，維持系統(tǒng)內(nèi)的物質(zhì)循環(huán)和能量流動(dòng)等生態(tài)過程。

就地保護(hù)在原來生境中對(duì)瀕危動(dòng)植物實(shí)施保護(hù)。由于自然選擇的擇優(yōu)汰劣作用，能保持野生狀態(tài)下物種的活力，因此，就地保護(hù)是將物種作為生物圈中的一個(gè)有生存力的物種進(jìn)行保護(hù)，是最有效的保護(hù)。國家公園（NationalPark）：保護(hù)自然景觀、野生動(dòng)物及其生態(tài)環(huán)境的區(qū)域。區(qū)內(nèi)允許適當(dāng)?shù)膴蕵沸蓍e或旅游活動(dòng)，但是禁止狩獵等破壞活動(dòng)。2遷地保護(hù)是指將瀕危動(dòng)植物遷移到人工環(huán)境中或易地實(shí)施保護(hù)。與就地保護(hù)相比，由于缺乏自然選擇的擇優(yōu)汰劣作用，不能完全保持物種的自然活力。但當(dāng)物種喪失在野生環(huán)境中生存的能力，在野生狀態(tài)下即將滅絕時(shí)，遷地保護(hù)無疑提供了最后一套保護(hù)方案。目前，近3000種鳥獸類只有在遷地保護(hù)下才能生存。這些物種只有同時(shí)維持野生種群和人工保護(hù)的遷地種群，才能保證物種不會(huì)滅絕。動(dòng)物園、水族館和植物園的遷地保護(hù)：都是展示、保存、繁育動(dòng)植物的場所。既是物種遷地保護(hù)的地方，又是對(duì)公眾進(jìn)行生物多樣性和自然保護(hù)教育的基地。

中國的自然保護(hù)區(qū)概況廣東省鼎湖山——第一個(gè)自然保護(hù)區(qū)(1956年）2004年

在我國眾多自然保護(hù)區(qū)中，吉林長白山、四川臥龍、貴州梵凈山、湖北神農(nóng)架、廣東鼎湖山、福建武夷山、新疆博格達(dá)峰、內(nèi)蒙古錫林郭勒等21處自然保護(hù)區(qū)加入了國際生物圈保護(hù)組織。吉林向海、黑龍江扎龍、湖南洞庭湖、江西翻陽湖、青海鳥