環(huán)境生物學

內(nèi)容概要

　　環(huán)境生物學誕生于20世紀下半葉，目前仍然處于幼年階段。在我國也已經(jīng)開始這方面的研究，但是并無此類教材出版?；谶@種形勢，武漢大學出版社出版了《環(huán)境生物學》一書。本書既參考了國外的經(jīng)驗理論同時也有我國國內(nèi)的特色，本書無疑將會促進我國環(huán)境生物學的科學研究和教學的進一步發(fā)展。　　　　《環(huán)境生物學》一書分為10章。第一章緒論，系統(tǒng)介紹了環(huán)境生物學的定義、研究對象、研究內(nèi)容、發(fā)展簡史等問題。第二章介紹化學性、物理性和生物性三大類人為逆境因子。本章突出反映了人為逆境在環(huán)境生物學中的重要性。第三章和第四章分別介紹了外來化學物在生物體內(nèi)的歸宿和效應。第五章介紹了重要物理因素在生物體內(nèi)的行為及對機體的損傷。第六章將物理、化學因素對生物體的效應擴展到基因和染色體水平。第七章和第八章介紹了化學污染對生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的影響及其在生態(tài)系統(tǒng)中的歸宿。最后兩章介紹依據(jù)環(huán)境生物學的基本原理與方法發(fā)展起來的若干應用領域，包括生物檢測、危害性與風險評價、環(huán)境生物技術及多樣性保護。本書內(nèi)容深淺適中、豐富翔實，可作為高等學校環(huán)境系本科生教材或參考書，也可作為相關學科研究生和教師的參考書?！　　　”緯Y料主要有兩個來源。一是國內(nèi)外有關的專著、論文集、教材、手冊和辭書。二是近年來毒素理學、生態(tài)毒理學、生態(tài)學和環(huán)境化學等學科內(nèi)有關環(huán)境生物不內(nèi)容的原始研究論文和評論。對某些成熟理率和普遍現(xiàn)代的介紹。本書真接取材于有收籍。而對尚處于研究論文，并融入作者本人的觀點。因此，本書可以作為綜翕生大學和師范院校環(huán)境科學專業(yè)和其他相關專業(yè)的本科教學究人員參考。

書籍目錄

第一章　緒論第二章　人為逆境第一節(jié)　環(huán)境化的學性污染第二節(jié)　環(huán)境的物理性污染第三節(jié)　病原體傳播和外來物引入第四節(jié)　自然資源過度開發(fā)第三章　異生素在生物內(nèi)的歸宿第一節(jié)　吸收第二節(jié) 分布第三節(jié) 生物轉(zhuǎn)化第四節(jié)　排泄第五節(jié)　生物蓄積第六節(jié)　異生素動力學簡介第四章　異生素的素性效應第一節(jié)　毒物的種類第二節(jié)　毒性效應及其測定第三節(jié)　典型素性效應第四節(jié)　毒性作用的機理第五節(jié)　異生素的分子結(jié)構(gòu)與生物毒性第五章　物理因素對生物體的損傷第一節(jié) 電離輻射的生義物效應第二節(jié)　紫外輻射的生物效應第三節(jié)　微波和射輻射的生物效應第四節(jié)　紅外輻射的生物效應第五節(jié)　超聲波的生物效應第六節(jié)　噪聲的生物效應第六章　遺傳毒理學第七章　污染的種群生物學效應第八章　污染物在生態(tài)系統(tǒng)中的歸宿與效應第九章　生物多樣性及其類為喪失第十章　應用環(huán)境生物學參考文獻

章節(jié)摘錄

　　凡內(nèi)吞的物體為液體的稱為胞飲作用(pinocytosis)。當外來物吸附在質(zhì)膜時，質(zhì)膜內(nèi)陷，外來物進入凹陷內(nèi)。然后質(zhì)膜內(nèi)折，逐漸包圍外來物質(zhì)，并形成小囊泡，小囊泡向細胞內(nèi)部移動。囊泡將外來物質(zhì)轉(zhuǎn)移給細胞的方式有二：一是囊泡在移動過程中溶解消失，將外來物質(zhì)留在細胞質(zhì)內(nèi)；一是囊泡一直向內(nèi)移動，到液泡膜后將外來物質(zhì)交給液泡。胞飲作用存在于動物的多種細胞中，例如粘液細胞、白細胞、腎臟刷狀緣細胞、小腸上皮細胞、固定的巨噬細胞、肝臟Kupffer細胞、毛細血管襯壁細胞、成纖維細胞、哺乳動物神經(jīng)元、脂肪細胞以及膀胱上皮細胞。過去認為胞飲作用為動物所特有，后來在植物細胞也發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。目前已知在番茄和南瓜的花粉母細胞、蓖麻和松樹的根尖細胞等都有這種現(xiàn)象。　　內(nèi)吞作用這種特殊的轉(zhuǎn)運方式對生物機體清除某些外來物質(zhì)具有重要意義。如網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬細胞清除肺泡內(nèi)的塵粒和血液中的某些有毒物質(zhì)。某些異生素由小腸吸收也是通過內(nèi)吞作用。例如，重金屬鉛、鎘、汞等可被腸粘膜的上皮細胞經(jīng)胞飲方式吸收。　　異生素以何種方式透過細胞膜進入細胞，取決于多項因素，包括異生素本身的化學結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及各種組織細胞膜的結(jié)構(gòu)特征等。濾過不是異生素透過生物膜的主要方式，因為只有小分子的水溶性物質(zhì)或離子可以濾過，而且膜孔在生物膜上所占面積的比例較小。易化擴散和主動轉(zhuǎn)運是正常營養(yǎng)物質(zhì)的主要通透方式。所以，除了那些與營養(yǎng)物質(zhì)或其代謝產(chǎn)物類似的異生素是以這種方式轉(zhuǎn)運外，大多數(shù)異生素是以簡單擴散方式為主進行跨膜轉(zhuǎn)運的。　　二、吸收途徑　　（一）陸生哺乳動物的吸收　　陸生哺乳動物包括人類，是動物界最高等的類群。以人類為代表，其主要吸收途徑包括消化道、呼吸道和皮膚?！　?．經(jīng)消化道吸收　　消化道是外來物質(zhì)最主要的吸收途徑。許多環(huán)境污染物隨同食物進入消化道并在胃腸中被吸收。一般而論，異生素在胃腸道中的吸收過程主要是通過簡單擴散，僅有極少數(shù)可以通過主動轉(zhuǎn)運被吸收。通過主動轉(zhuǎn)運方式被吸收的異生素常常是利用哺乳動物胃腸道吸收營養(yǎng)元素的專用轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。例如，5-氟尿嘧啶的吸收即通過嘧啶堿轉(zhuǎn)運系統(tǒng)；鉈的吸收是利用正常情況下鐵吸收的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)；鉛的吸收是通過正常情況下鈣的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)?！　⊥鈦砦镔|(zhì)可以在消化道（從口腔到肛門）的任何部位被吸收。在口腔中停留的時間較短，吸收較少。胃是許多異生素通過簡單擴散方式被吸收的重要部位。胃液的酸度很高，如人的胃液pH值為1．5～2．5；狗的為1．5～2．O；大鼠的為2．4～4．0。在這種酸性環(huán)境中，酸性物質(zhì)的離解度下降，使其呈中性分子狀態(tài)，易于透過生物膜擴散而吸收。所以弱酸性物質(zhì)主要在胃中吸收。相反，弱堿性物質(zhì)因在酸性環(huán)境中高度電離，一般不易吸收。道和空腔的襯里上。在白細胞中，被吞噬的物體在溶酶體的作用下能很快被消化，但有時外來物體不能被消化掉。例如，聚苯乙烯顆粒被白細胞吞噬后，與溶酶體融合。但聚苯乙烯不能被消化，吞噬體就變成了次級溶酶體。　　凡內(nèi)吞的物體為液體的稱為胞飲作用(pinocytosis)。當外來物吸附在質(zhì)膜時，質(zhì)膜內(nèi)陷，外來物進入凹陷內(nèi)。然后質(zhì)膜內(nèi)折，逐漸包圍外來物質(zhì)，并形成小囊泡，小囊泡向細胞內(nèi)部移動。囊泡將外來物質(zhì)轉(zhuǎn)移給細胞的方式有二：一是囊泡在移動過程中溶解消失，將外來物質(zhì)留在細胞質(zhì)內(nèi)；一是囊泡一直向內(nèi)移動，到液泡膜后將外來物質(zhì)交給液泡。胞飲作用存在于動物的多種細胞中，例如粘液細胞、白細胞、腎臟刷狀緣細胞、小腸上皮細胞、固定的巨噬細胞、肝臟Kupffer細胞、毛細血管襯壁細胞、成纖維細胞、哺乳動物神經(jīng)元、脂肪細胞以及膀胱上皮細胞。過去認為胞飲作用為動物所特有，后來在植物細胞也發(fā)現(xiàn)這種現(xiàn)象。目前已知在番茄和南瓜的花粉母細胞、蓖麻和松樹的根尖細胞等都有這種現(xiàn)象?！　?nèi)吞作用這種特殊的轉(zhuǎn)運方式對生物機體清除某些外來物質(zhì)具有重要意義。如網(wǎng)狀內(nèi)皮系統(tǒng)的吞噬細胞清除肺泡內(nèi)的塵粒和血液中的某些有毒物質(zhì)。某些異生素由小腸吸收也是通過內(nèi)吞作用。例如，重金屬鉛、鎘、汞等可被腸牯膜的上皮細胞經(jīng)胞飲方式吸收?！　‘惿匾院畏N方式透過細胞睽進入細胞，取決于多項因素，包括異生素本身的化學結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)以及各種組織細胞膜的結(jié)構(gòu)特征等。濾過不是異生素透過生物膜的主要方式，因為只有小分子的水溶性物質(zhì)或離子可以濾過，而且膜孔在生物膜上所占面積的比例較小。易化擴散和主動轉(zhuǎn)運是正常營養(yǎng)物質(zhì)的主要通透方式。所以，除了那些與營養(yǎng)物質(zhì)或其代謝產(chǎn)物類似的異生素是以這種方式轉(zhuǎn)運外，大多數(shù)異生素是以簡單擴散方式為主進行跨膜轉(zhuǎn)運的?！　《?、吸收途徑　　(一)陸生哺乳動物的吸收　　陸生哺乳動物包括人類，是動物界最高等的類群。以人類為代表，其主要吸收途徑包括消化道、呼吸道和皮膚?！　?．經(jīng)消化道吸收　　消化道是外來物質(zhì)最主要的吸收途徑。許多環(huán)境污染物隨同食物進人消化道并在胃腸中被吸收。一般而論，異生素在胃腸道中的吸收過程主要是通過簡單擴散，僅有極少數(shù)可以通過主動轉(zhuǎn)運被吸收。通過主動轉(zhuǎn)運方式被吸收的異生素常常是利用哺乳動物胃腸道吸收營養(yǎng)元素的專用轉(zhuǎn)運系統(tǒng)。例如，5－氟尿嘧啶的吸收即通過嘧啶堿轉(zhuǎn)運系統(tǒng)；鉈的吸收是利用正常情況下鐵吸收的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)；鉛的吸收是通過正常情況下鈣的轉(zhuǎn)運系統(tǒng)?！　⊥鈦砦镔|(zhì)可以在消化道(從口腔到肛門)的任何都位被吸收。在口腔中停留的時間較短，吸收較少。胃是許多異生索通過簡單擴散方式被吸收的重要部位。胃液的酸度很高，如人的胃液pH值為l.5～2．5；狗的為1．5～2．0；大鼠的為2．4～4．O。在這種酸性環(huán)境中，酸性物質(zhì)的離解度下降，使其呈中性分子狀態(tài)，易于透過生物膜擴散而吸收。所以弱酸性物質(zhì)主要在胃中吸收。相反，弱堿性物質(zhì)因在酸性環(huán)境中高度電離，一般不易吸收?！　⌒∧c的吸收機理與胃相似，主要也是通過簡單擴散方式。但是，小腸液酸堿度與胃液不同，約為pH6．5，接近中性。所以化合物在小腸中的電離情況與胃中不同，其吸收情況亦相應不同。弱有機堿因在胃中高度電離，致使脂溶性降低，不易吸收；反之，其在小腸審則主要呈電離度低的脂溶性形式，故易被吸收。弱有機酸與此相??；其在小腸中大部分呈電離的非脂溶性形式，所以理論上不易被甄轂。不過，由于小腸因具有大量絨毛和微絨毛而使其表面積增加600倍左右，事實上小腸仍可吸收相當數(shù)量的有機酸。　　……

媒體關注與評論

　　前言　　工業(yè)革命以來，工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)的迅速發(fā)展和人類生活方式的巨大改變深刻地影響了人類的生存環(huán)境。酸雨、溫室效應和臭氧層破壞已成為全球性環(huán)境問題。水體、大氣和土壤污染使環(huán)境質(zhì)量迅速惡化。自然資源因過度開發(fā)而日趨枯竭。人為活動產(chǎn)生的這些環(huán)境問題已對人類的生存與發(fā)展構(gòu)成重大威脅，是有史以來人類面臨的最嚴峻和影響最深遠的挑戰(zhàn)之一?！　榱搜芯亢徒鉀Q這些環(huán)境問題，20世紀下半葉誕生了環(huán)境科學。環(huán)境生物學是環(huán)境科學的主要分支學科。與環(huán)境科學的其他分支學科類似，環(huán)境生物學目前仍處于創(chuàng)始不久的幼年階段。關于環(huán)境生物學學科本身的若干重要問題，如環(huán)境生物學的定義、性質(zhì)、理論體系、研究對象、研究內(nèi)容、分類地位及分支學科等尚無明晰而統(tǒng)一的認識，更無有關專著問世。在教學方面，雖然環(huán)境生物學已被國家教育部環(huán)境科學教學指導委員會列為高等院校環(huán)境科學專業(yè)的重要專業(yè)基礎課，并已有多年教學實踐，但迄今未見有關教材出版．這種現(xiàn)狀無疑不利于環(huán)境生物學的科學研究和教學，并將影響到其進一步發(fā)展?！　¤b此，作者結(jié)合自己的科學研究和教學實踐，并在廣泛研瀆國內(nèi)外有關書刊的基礎上寫成此書。在擬定本書的體系和內(nèi)容時，作者依據(jù)以下三項基本原則。第一，環(huán)境生物學是研究生物系統(tǒng)與人為逆境相互關系的科學。生物系統(tǒng)包括從基因到生態(tài)系統(tǒng)各級組構(gòu)水平。人為逆境則將環(huán)境因素限定在對生物系統(tǒng)產(chǎn)生有害或不利影響的范圍。相互關系既包括人為逆境對生物系統(tǒng)的效應，也包括生物系統(tǒng)對逆境因子行為的影響。這使得環(huán)境生物學與普通生物學和普通生態(tài)學之間有明晰的區(qū)分，彼此不能替代。第二，環(huán)境生物學是一門理論科學，相應地在高等院校環(huán)境科學專業(yè)課程體系中是一門專業(yè)基礎課。它主要研究和論述該領域內(nèi)的基本規(guī)律和普遍現(xiàn)象。當然，這并不排除必要時介紹某些重要的應用領域。這使環(huán)境生物學免于與其相關的應用學科相互重疊，如環(huán)境質(zhì)量評價、環(huán)境監(jiān)測、環(huán)境工程、生態(tài)工程等。第三，環(huán)境生物學是一門有其自身內(nèi)在有機結(jié)構(gòu)的科學。這種結(jié)構(gòu)是由其定義所界定和維系的；生物系統(tǒng)是其基本構(gòu)架，人為脅迫則是其邊界。這使環(huán)境生物學得以從其初創(chuàng)階段的案例研究與描述進入體系化的發(fā)展階段，并避免成為一個隨意性的拼盤?！　「鶕?jù)以上原則，作者將全書分為十章。第一章緒論，系統(tǒng)闡述環(huán)境生物學的定義、研究對象、研究內(nèi)容、發(fā)展簡史、分類地位及分支學科等問題。本章是全書的基礎和概括。第二章介紹化學性、物理性和生物性三大類人為逆境因子。本章突出反映人為逆境在環(huán)境生物學中的重要性。第三章和第四章分別介紹外來化學物在生物體內(nèi)的歸宿與效應。第五章介紹重要物理因素在生物體內(nèi)的行為及對機體的損傷。第六章將物理、化學因素對生物體的效應擴展到基因和染色體水平，其核心內(nèi)容是誘發(fā)突變及由此產(chǎn)生的遺傳毒理效應。這四章主要涉及生物個體及其以下微觀水平的內(nèi)容。第七章介紹化學性污染對生物種群動態(tài)和種間關系的影響，以及污染脅迫下種群的進化。第八章介紹化學性污染對生物群落和生態(tài)系統(tǒng)的影響及其在生態(tài)系統(tǒng)中的歸宿。這兩章主要涉及個體以上宏觀水平的內(nèi)容。生物多樣性涵蓋生物系統(tǒng)的各級主要組構(gòu)水平。研究人為逆境中生物多樣性喪失在環(huán)境生物學中具有特殊的意義。因此，第九章集中介紹生物多樣性及導致其喪失的各種人為逆境因素。第十章介紹依據(jù)環(huán)境生物學的基本原理與方法發(fā)展起來的若干應用領域，包括生物監(jiān)測、危害性與風險評價、環(huán)境生物技術及生物多樣性保護。　　本書資料主要有兩個來源。一是國內(nèi)外有關的專著、論文集、教材、手冊和辭書，二是近年來毒理學、生態(tài)毒理學、生態(tài)學和環(huán)境化學等學科內(nèi)有關環(huán)境生物學內(nèi)容的原始研究論文和評論。對某些成熟理論和普遍現(xiàn)象的介紹，本書直接取材于有關書籍。而對尚處于研究階段，甚至為當前研究前沿的內(nèi)容，本書則主要依據(jù)原始研究論文，并融人作者本人的觀點。因此，本書可以作為綜合性大學和師范院校環(huán)境科學專業(yè)和其他相關專業(yè)的本科教材，也可供有關專業(yè)的研究生閱瀆，以及供有關領域和學科的研究人員參考。若作為本科教材使用，教師可視具體情況將書中部分內(nèi)容作為閱瀆材料。　　作者深知首次編著本書的難度和風險。由于環(huán)境生物學本身具有年青和廣博的特點，加之作者水平的限制和資料占有的局限性，書中難免有不妥及錯漏之處。作者懇請瀆者批評指正，以便進一步修訂完善。　　本書的出版發(fā)行得到武漢大學教務處和武漢大學出版社領導的關心和支持。責任編輯黃漢平同志在書稿的編審和發(fā)行方面作了大量工作。本書的寫作得到武漢大學環(huán)境科學系領導的鼓勵和支持，也得到同事們的熱情幫助。作者在此謹致衷心謝意。　　熊治廷　　武漢大學環(huán)境利學系　　一九九九年三月

圖書封面

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