第七章 生物环境
第一节 生物多样性
第二节 生物安全
第三节 生物污染
生物多样性的定义
遗
传
多
样
性
物
种
多
样
性
生
态
多
样
性
景
观
多
样
性
基因 细胞 组织 器官 种群 群落 生态系统 景观
生物多样性的分布
极
不
均
衡
两极最少，热带雨林、珊瑚礁、
热带湖泊及深海区最丰富。
物种多样性与地形、气候及局部
环境的复杂性有关。
生物多样性的价值
直接价值
间接价值
备择价值
存在价值
直接价值
食物,基本来自生物，仅小麦、水稻和玉米三个
物种就提供 70%以上的粮食。
药物,发展中国家有 80%、发达国家有 40%的药
物直接或间接依赖生物资源。
工业 原料,皮革、木材、纤维、橡胶等，甚至
煤、原油、天然气等能源也是生物质的。
科研,改良基因、实验材料、雷达、声纳。
间接价值
主要体现在生态和环境价值，还有美学价值
通常没有进入宏观经济指标（如 GDP和国民收入）
每年中国生物多样性的直接价值 2000亿美元
间接价值 4万亿美元。
物种灭绝 生物多样性面临的威胁
? 1600— 1700年间大约每十年灭绝一种,1850—
1950年间大约每两年灭绝一种，目前地球每个小
时有 1个物种消失。
? 物种灭绝速率是自然灭绝速度的 1000倍，比形成
速度快 100万倍。
威胁生物多样性的因素
?生境破坏和破碎
?生物资源过度开发
?外来物种入侵
?环境污染
?农林种植品种的单一化
生境破碎
边缘效应
小种群
不利生物
生存
800米 道路 （ 宽 10米 ）
内积＝ 8.7公顷 × 4＝ 34.8公顷
1000
米
1000米
内积＝ 64公顷
8.7公顷 8.7公顷
8.7公顷 8.7公顷
（ A） 一个 1km2的保护区, 假定边缘效应发生在进入保护区 100m的
范围内, 大约 64公顷的面积适于筑巢性的鸟类生存 。 (B)道路和铁
路对生境进行了均分, 虽然道路本身只占较少面积 （ 约 2公顷, 占
总面积的 2%）, 由于扩大边缘效应的影响一半的营巢生境被破坏 。
生物资源
过度开发
直接导致某种生物资源枯竭
破坏生物链导致其它生物灭绝
破坏生物生存的生态环境
外来物种
引入
丰富当地生物多样性：中国引进小麦、
玉米、花生、甘薯，澳大利亚引进蜣螂
破坏本地生物多样性：中国引进水葫芦、
大米草，澳大利亚引入野兔
三、生物多样性的保护
? 就地保护
? 迁地保护
? 建立新种群
? 受损生态系统的恢复
第二节 生物安全
Ⅰ 食品安全
Ⅱ 转基因安全
人类的健康安全
人类赖以生存的农业生物安全
与人类生存有关的环境生物安全
广
义
狭
义
现代生物技术（主要指转基因技术）
可能产生的负面影响
生物安全的定义
新闻报道 ——国内外发生的食品安全事件
?1988年，由于食用带有甲肝病毒的不洁毛蚶，上海甲肝暴
发流行，并波及浙、苏、鲁三省，感染人数达 42万人。
?1999年 5月比利时发生, 二恶英污染食品, 事件, 是由于
饲料中含有致癌物质二恶英所致, 有 1000万只受污染的鸡被
屠宰销毁, 造成直接损失 3.55亿欧元 。
?2001年 11月，广东河源 400多名市民食用含, 瘦肉精, 的
猪肉中毒而被送往医院抢救。
?2001年 2－ 9月英国爆发口蹄疫,400多万头牲畜被屠宰，
损失 50亿美元。
?我国每年食物中毒报告例数约为 2－ 4万人，专家估计实际
发生数至少在 20－ 40万人。
Ⅰ 食品安全
食品污染的来源与分类
按食品污染
的性质分,生物性污染、化学性污染、放射性污染
按食品污染
的来源分：
原料生产过程、加工过程、贮运和销售、
烹饪及食用前后受到的污染。
食品原料生产（种植业和养殖业）的污染是来自源头
的污染，对食品安全最大的威胁 (本节重点讨论）
食品源头污染
环境污染
人为污染
工业化农业的隐患
环境污染物进入生物体，并通过食物链的累积摄入人体
二恶英污染
毒性：世界上最强的，具有内分泌毒性、生殖毒性、强致癌
性和免疫抑制作用，可以损害肝脏和生殖系统。
污染途径：通过食物链累积进入人体，其在脂肪中的高度溶
解性能在体内蓄积，较难排出。
来源：生产含氯有机化学品、纸浆漂白、工业冶炼和垃圾焚
烧产生二恶英。
为达到使食品原料增产、防病等目的，在其生
长和繁育过程中人为地加入农药、兽药、激素等物
质可能造成的污染。
猪肉生产：瘦肉精
饲养甲鱼：乙烯雌酚
蔬菜种植：有机磷农药
……
大面积宰杀
最近发生的疯牛病、口蹄疫、猪瘟 等
集约化养殖
集中屠宰
牲畜国际贸易
某一环节
出了问题 病原体迅速
扩散到其他地区
食品安全,从田头到餐桌, 的管理
种植、养殖 加工、包装 储存、运输
严禁使用危害人
体健康和环境的
化学品和添加剂
等，合理使用农
药和化肥
不能使用禁用的色
素、防腐剂等，加
工场所、包装材料
等都要具备安全无
污染条件
避免与有害的合成
物质接触，仓库必
须保持清洁，并杜
绝传染病对产品的
污染
Ⅱ 转基因的生物安全
人类通过基因（甚至是人工合成的基因）在
动物、植物、微生物之间的相互转移，创造
出前所未有的新的性状甚至新物种，打破了
物种原有的生殖屏障，改变了自然界长期进
化的规律。
转基因生物技术
的 潜在 危害
转基因生物技术的潜在危害
危
害
分
类
生态环境
形成超级杂草、超级病毒 ；
对生物多样性的威胁；
对生物链的破坏；
天然物种基因污染。
人体健康 致病性 ；抗药性 ；
营养结构失衡 ；基因武器。
安全措施
产品标签
技术措施
国际合作
安全评估和风险控制
第三节 生物污染
工业革命前 20世纪末 21世纪末
人
工
合
成
物
在
环
境
中
的
浓
度
1ppt
1ppb
一、污染物在环境中迁移与转化
迁
移
方
式
通过大气、水的扩散、
搬运和重力作用实现迁移机械迁移
物理 — 化学
迁移
通过溶解－沉淀、氧化－还原、
水解、络合等物化反应实现迁移
生物迁移 通过生物吸收、代谢、生长,死亡实现迁移
污染物在环境中迁移与转化
污染物
毒性增强 毒性减弱
迁移
转化
重金属
持久性有机污染物
需氧有机物
酚和氰化物
二、污染物在生物体内的归宿
转运 生物转化
储存 /蓄积
毒性作用
污染物 排泄吸收
1
、
污
染
物
跨
膜
转
运
被动转运 特殊转运
简
单
扩
散
滤
过
内
吞
作
用
主
动
转
运
易
化
扩
散
吞噬
作用
胞饮
作用
污染物
2
、
污
染
物
吸
收
消化管 呼吸系统 皮肤
体液、血液循环
根部, 根尖的根毛区
地上部分, 叶片上的气孔
动物
植物
3
、
污
染
物
在
体
内
分
布
脂溶性强的污染物蓄积在脂肪中
有些物质对某一组织有特殊亲和力
在脂肪或骨骼中沉积的污染物毒性小
水域、土壤：根 >茎 >叶 >穗 >壳 >种
大气,叶、茎 最多
动
物
植
物
4
、
污
染
物
的
排
泄
肾 脏 肠胃 静脉循环 肝脏
胆汁粪便
其它：呼气、汁液、汗液、唾液、毛发、指甲
尿液
植物：根系排出、叶面呼吸、枯枝落叶
5
、
生
物
转
化
6
、
污
染
物
蓄
积
生物浓缩
生物积累
生物放大
浓缩系数或
富集因子 定性描述
三、污染物对生物的影响
大分子
细胞
器官
组织
个体
污染物
系统
污染物毒性分类
急性毒性：污染物一次大剂量或 24小时内多次作
用于机体所引起的毒性作用。
亚急性毒性：污染物在生物生命的十分之一左右
时间内，每日或反复多次作用所引起的损害作用。
慢性毒性：低剂量污染物在生物体生命周期内长时
间反复多次作用于生物体所引起的毒性伤害作用。
蓄积性毒性：低于中毒阈剂量的污染物反复地与生
物接触一定时间后致使其出现的中毒作用。
剂量 — 效应（反应）关系,在一定剂量（一般用
单位机体体重的吸收量来表示）的污染物作用下，
生物体中发生效应或反应的个体在群体中所占比
例，用百分比表示。
重要概念
半致死浓度（剂量）,在急性毒性试验中，使得
试验生物死亡率为 50％的毒物浓度或剂量，用于
急性毒性作用的定量描述。
污染物的联合作用
独立作用,多种污染物共同作用时所产生的毒性与
多种污染物分别作用时的毒性大小相等。
相加作用,多种污染物共同作用所产生的毒性等于它
们分别产生的毒性的总和。
协同作用, 多种污染物共同作用所产生的毒性大于它
们分别单独与机体接触所产生的毒性总和。
拮抗作用,多种污染物共同作用所产生的毒性小于各
种污染物单独作用产生的毒性的总和。
四、污染对种群和生态系统的影响
1、在种群水平的影响
种群密度 年龄结构
性别比例 种群进化
2、在生态系统水平的影响
生境：单一化
物种结构：敏感种下降，耐污种上升
营养结构：食物链缩短，食物网简化
初级生产力：减少
营养循环：降低有机质分解和矿化速率
第一节 生物多样性
第二节 生物安全
第三节 生物污染
生物多样性的定义
遗
传
多
样
性
物
种
多
样
性
生
态
多
样
性
景
观
多
样
性
基因 细胞 组织 器官 种群 群落 生态系统 景观
生物多样性的分布
极
不
均
衡
两极最少，热带雨林、珊瑚礁、
热带湖泊及深海区最丰富。
物种多样性与地形、气候及局部
环境的复杂性有关。
生物多样性的价值
直接价值
间接价值
备择价值
存在价值
直接价值
食物,基本来自生物，仅小麦、水稻和玉米三个
物种就提供 70%以上的粮食。
药物,发展中国家有 80%、发达国家有 40%的药
物直接或间接依赖生物资源。
工业 原料,皮革、木材、纤维、橡胶等，甚至
煤、原油、天然气等能源也是生物质的。
科研,改良基因、实验材料、雷达、声纳。
间接价值
主要体现在生态和环境价值，还有美学价值
通常没有进入宏观经济指标（如 GDP和国民收入）
每年中国生物多样性的直接价值 2000亿美元
间接价值 4万亿美元。
物种灭绝 生物多样性面临的威胁
? 1600— 1700年间大约每十年灭绝一种,1850—
1950年间大约每两年灭绝一种，目前地球每个小
时有 1个物种消失。
? 物种灭绝速率是自然灭绝速度的 1000倍，比形成
速度快 100万倍。
威胁生物多样性的因素
?生境破坏和破碎
?生物资源过度开发
?外来物种入侵
?环境污染
?农林种植品种的单一化
生境破碎
边缘效应
小种群
不利生物
生存
800米 道路 （ 宽 10米 ）
内积＝ 8.7公顷 × 4＝ 34.8公顷
1000
米
1000米
内积＝ 64公顷
8.7公顷 8.7公顷
8.7公顷 8.7公顷
（ A） 一个 1km2的保护区, 假定边缘效应发生在进入保护区 100m的
范围内, 大约 64公顷的面积适于筑巢性的鸟类生存 。 (B)道路和铁
路对生境进行了均分, 虽然道路本身只占较少面积 （ 约 2公顷, 占
总面积的 2%）, 由于扩大边缘效应的影响一半的营巢生境被破坏 。
生物资源
过度开发
直接导致某种生物资源枯竭
破坏生物链导致其它生物灭绝
破坏生物生存的生态环境
外来物种
引入
丰富当地生物多样性：中国引进小麦、
玉米、花生、甘薯，澳大利亚引进蜣螂
破坏本地生物多样性：中国引进水葫芦、
大米草，澳大利亚引入野兔
三、生物多样性的保护
? 就地保护
? 迁地保护
? 建立新种群
? 受损生态系统的恢复
第二节 生物安全
Ⅰ 食品安全
Ⅱ 转基因安全
人类的健康安全
人类赖以生存的农业生物安全
与人类生存有关的环境生物安全
广
义
狭
义
现代生物技术（主要指转基因技术）
可能产生的负面影响
生物安全的定义
新闻报道 ——国内外发生的食品安全事件
?1988年，由于食用带有甲肝病毒的不洁毛蚶，上海甲肝暴
发流行，并波及浙、苏、鲁三省，感染人数达 42万人。
?1999年 5月比利时发生, 二恶英污染食品, 事件, 是由于
饲料中含有致癌物质二恶英所致, 有 1000万只受污染的鸡被
屠宰销毁, 造成直接损失 3.55亿欧元 。
?2001年 11月，广东河源 400多名市民食用含, 瘦肉精, 的
猪肉中毒而被送往医院抢救。
?2001年 2－ 9月英国爆发口蹄疫,400多万头牲畜被屠宰，
损失 50亿美元。
?我国每年食物中毒报告例数约为 2－ 4万人，专家估计实际
发生数至少在 20－ 40万人。
Ⅰ 食品安全
食品污染的来源与分类
按食品污染
的性质分,生物性污染、化学性污染、放射性污染
按食品污染
的来源分：
原料生产过程、加工过程、贮运和销售、
烹饪及食用前后受到的污染。
食品原料生产（种植业和养殖业）的污染是来自源头
的污染，对食品安全最大的威胁 (本节重点讨论）
食品源头污染
环境污染
人为污染
工业化农业的隐患
环境污染物进入生物体，并通过食物链的累积摄入人体
二恶英污染
毒性：世界上最强的，具有内分泌毒性、生殖毒性、强致癌
性和免疫抑制作用，可以损害肝脏和生殖系统。
污染途径：通过食物链累积进入人体，其在脂肪中的高度溶
解性能在体内蓄积，较难排出。
来源：生产含氯有机化学品、纸浆漂白、工业冶炼和垃圾焚
烧产生二恶英。
为达到使食品原料增产、防病等目的，在其生
长和繁育过程中人为地加入农药、兽药、激素等物
质可能造成的污染。
猪肉生产：瘦肉精
饲养甲鱼：乙烯雌酚
蔬菜种植：有机磷农药
……
大面积宰杀
最近发生的疯牛病、口蹄疫、猪瘟 等
集约化养殖
集中屠宰
牲畜国际贸易
某一环节
出了问题 病原体迅速
扩散到其他地区
食品安全,从田头到餐桌, 的管理
种植、养殖 加工、包装 储存、运输
严禁使用危害人
体健康和环境的
化学品和添加剂
等，合理使用农
药和化肥
不能使用禁用的色
素、防腐剂等，加
工场所、包装材料
等都要具备安全无
污染条件
避免与有害的合成
物质接触，仓库必
须保持清洁，并杜
绝传染病对产品的
污染
Ⅱ 转基因的生物安全
人类通过基因（甚至是人工合成的基因）在
动物、植物、微生物之间的相互转移，创造
出前所未有的新的性状甚至新物种，打破了
物种原有的生殖屏障，改变了自然界长期进
化的规律。
转基因生物技术
的 潜在 危害
转基因生物技术的潜在危害
危
害
分
类
生态环境
形成超级杂草、超级病毒 ；
对生物多样性的威胁；
对生物链的破坏；
天然物种基因污染。
人体健康 致病性 ；抗药性 ；
营养结构失衡 ；基因武器。
安全措施
产品标签
技术措施
国际合作
安全评估和风险控制
第三节 生物污染
工业革命前 20世纪末 21世纪末
人
工
合
成
物
在
环
境
中
的
浓
度
1ppt
1ppb
一、污染物在环境中迁移与转化
迁
移
方
式
通过大气、水的扩散、
搬运和重力作用实现迁移机械迁移
物理 — 化学
迁移
通过溶解－沉淀、氧化－还原、
水解、络合等物化反应实现迁移
生物迁移 通过生物吸收、代谢、生长,死亡实现迁移
污染物在环境中迁移与转化
污染物
毒性增强 毒性减弱
迁移
转化
重金属
持久性有机污染物
需氧有机物
酚和氰化物
二、污染物在生物体内的归宿
转运 生物转化
储存 /蓄积
毒性作用
污染物 排泄吸收
1
、
污
染
物
跨
膜
转
运
被动转运 特殊转运
简
单
扩
散
滤
过
内
吞
作
用
主
动
转
运
易
化
扩
散
吞噬
作用
胞饮
作用
污染物
2
、
污
染
物
吸
收
消化管 呼吸系统 皮肤
体液、血液循环
根部, 根尖的根毛区
地上部分, 叶片上的气孔
动物
植物
3
、
污
染
物
在
体
内
分
布
脂溶性强的污染物蓄积在脂肪中
有些物质对某一组织有特殊亲和力
在脂肪或骨骼中沉积的污染物毒性小
水域、土壤：根 >茎 >叶 >穗 >壳 >种
大气,叶、茎 最多
动
物
植
物
4
、
污
染
物
的
排
泄
肾 脏 肠胃 静脉循环 肝脏
胆汁粪便
其它：呼气、汁液、汗液、唾液、毛发、指甲
尿液
植物：根系排出、叶面呼吸、枯枝落叶
5
、
生
物
转
化
6
、
污
染
物
蓄
积
生物浓缩
生物积累
生物放大
浓缩系数或
富集因子 定性描述
三、污染物对生物的影响
大分子
细胞
器官
组织
个体
污染物
系统
污染物毒性分类
急性毒性：污染物一次大剂量或 24小时内多次作
用于机体所引起的毒性作用。
亚急性毒性：污染物在生物生命的十分之一左右
时间内，每日或反复多次作用所引起的损害作用。
慢性毒性：低剂量污染物在生物体生命周期内长时
间反复多次作用于生物体所引起的毒性伤害作用。
蓄积性毒性：低于中毒阈剂量的污染物反复地与生
物接触一定时间后致使其出现的中毒作用。
剂量 — 效应（反应）关系,在一定剂量（一般用
单位机体体重的吸收量来表示）的污染物作用下，
生物体中发生效应或反应的个体在群体中所占比
例，用百分比表示。
重要概念
半致死浓度（剂量）,在急性毒性试验中，使得
试验生物死亡率为 50％的毒物浓度或剂量，用于
急性毒性作用的定量描述。
污染物的联合作用
独立作用,多种污染物共同作用时所产生的毒性与
多种污染物分别作用时的毒性大小相等。
相加作用,多种污染物共同作用所产生的毒性等于它
们分别产生的毒性的总和。
协同作用, 多种污染物共同作用所产生的毒性大于它
们分别单独与机体接触所产生的毒性总和。
拮抗作用,多种污染物共同作用所产生的毒性小于各
种污染物单独作用产生的毒性的总和。
四、污染对种群和生态系统的影响
1、在种群水平的影响
种群密度 年龄结构
性别比例 种群进化
2、在生态系统水平的影响
生境：单一化
物种结构：敏感种下降，耐污种上升
营养结构：食物链缩短，食物网简化
初级生产力：减少
营养循环：降低有机质分解和矿化速率
