第八讲生物圈

第八章生物圈生物资源是人类的可更新自然资源。如果把地球环境中生物圈的总质量作为1.0，那么，大气圈和水圈的总质量分别是300和69100。以此推算，生物圈中生物的总质量大概是20万亿吨，但在地球上所占的量之比例仍是极低的。地球上总生物量中，植物生物量约占99％。生物资源在地球上的分布，大部分在陆地上。以干物质计算，陆地上每年生物产量为1088亿吨，海洋每年生物产量为499亿吨，共计每年为1587亿吨。其中陆地占68.4％，海洋占31.6％。一孤独的生物圈

茫茫宇宙，难觅知音。至今，人类尚未在太空中其它星体上发现生物。地球环境中的生物圈是宇宙中唯一存在的生命世界。

在生物圈中，构成生物体的分子类型虽然多达10亿种以上，但生物体中含量丰富的元素种类并不多，只有15种（见表1-5）。活质主要成分是H、C、O，还有N、S、P、Na等元素，称为大量营养元素；此外，就是Cu、Fe、Cl、Mn、Zn及B、Mo、Co等元素，是生物体的少量营养物，称微量元素。生物圈是地球环境长期演化形成的。生命过程首先是从海洋开始的，因此，生物体的化学成分与无机环境——特别是与海洋环境的成分有惊人的相似性。表8-1列出了物质世界中，无机环境与生物体的组成成分。由表可见，构成生物体的主要元素，同样是海水中含量最丰富的元素。

生命过程选择海水中含量较丰富的、物理化学的特性上适合起生理生化功能的元素，构成生物体的物质成分。二生物污染由于环境被污染，通过生物体与自然环境的物质交换作用或其它作用，使得生物体本身不存在或极其少量存在的环境中的污染物质进入生物体内或使生物体受到影响，从而造成生物体的生理、生化功能异常或对生物界产生其它潜在危害，这就是生物污染。例如，大气中的放射性物质锶-90沉降土壤，一造作物的农作物可吸收土壤中锶-90的（0.1-1）％左右。美国一家核企业汉福特工厂，将放射性废水排入哥伦比亚河，河中鱼体内含放射性核素磷-32为530微微居里/克肉、锌-65为80微微居里/克肉；哥伦比亚河上栖居的水鸟肉中也含有锌-65和磷-32；附近部分农田用哥伦比亚河水灌溉，该地区所产农产品中含有锌-65、铬-51、钪-46等放射性核素；该地区放牧的乳牛奶中也含有锌-65。污染物在动物体内的分布，按毒物性质以及进入动物各种组织的类型不同，大体有以下分布规律：

①能溶于体液的物质，在体内呈均匀分布。如Li、Na、K、Rb、Cs以及阴离子F、Cl、Br等。②主要贮留于肝或其他网状内皮系统的，如La、Th等三价和四价阳离子，水解后生成胶休。③与骨具有亲和性的物质，如Pb、Ca、Ba、Sr、Ra、Be等，多贮留于骨骼中。④对某一器官具有特殊亲和性，如碘对甲状腺、Hg、U对肾脏具有特殊亲和性。⑤脂溶性物质与脂肪组织等具有亲和性，如有机氯蓄积于生物体脂肪中，当然，这些只是大致倾向，污染物往往也分布到其它器官中。污染途径生物体受污染，主要有表面附着、吸收和生物浓缩三条途径。

表面附着是指污染物粘附在生物体表面的现象。当大气尘埃降落或施用农药时，污染物以物理方式粘附在作物表面上。如放射性铯-137随大气尘埃沉积于植物表面而进入饲料或食物中。放射性碘-131，半衰期只有8天，无法通过植物根广泛吸收，而是通过沉积在植物叶面上（如牧草表面上）进入动物体内的。吸收是指生物体各种器官主动或被动吸收环境中的污染物进入体内。

植物吸收是通过植物叶面的气孔吸收大气中的气体污染物或粉尘污染物，以及通过根部吸收土壤和水体中的污染物，而后运转至其它部位。动物吸收是通过其呼吸道、消化道和皮肤吸收等途径。从消化道摄入的量最多。消化道吸收是由食物、饮水等过程进入体内的。生物浓缩或称生物富集，是指生物体直接从周围环境中吸收污染物以及由于污染物质进入生态系统，沿食物链从低位营养级往高位营养级传递过程中，逐级浓缩和富集，越到高位营养级，生物体中污染物浓度越高的现象。

北极圈内生活的爱斯摩人，其体内放射性铯-137含量比北温带地区人体内的高出100倍之多。原来也是铯-137沿着食物链逐级富集进入人体的，这条著名的食物链是：铯-137（大气沉降物）苔藓、地衣类植物驯鹿爱斯基摩人。三生物物种

生物多样性面临的问题近几百年中，生物多样性不断下降。具体表现：生物灭绝的速度不断加快；大量物种遭受灭绝的威胁；家养动物和栽培作物的多样性也在下降；生态系统的大量退化和瓦解。世界上的濒危物种数量

类群濒危物种数量

植物19078无脊椎动物1355鱼类343两栖类50爬行类170鸟类1037哺乳类497

自然演化而形成一个生物物种，大约要经过一、二百万年。地球上现存的一切野生生物资源及其品种，都是在地球环境中经过千百万年进化才形成的。一个物种及其贮藏的基因，是一种潜在财富，本身就是无价之宝。一个物种一旦绝灭，就很难复得。而任何一个生物种群，总是具有一定科学的、经济的、娱乐的、美学的意义。对于野生生物资源，暂且抛开目前的实用意义，以其储存的基因，就对人类的未来具有特殊的价值。遗传工程一旦技术上实现突破而投入大规模工业应用，各种基因将是遗传工程技术创造新物种的现成的宝贵蓝图。因此，必须建立各种自然保护区，保存经亿万年演化而形成的各种基因，建立生物基因的“博物馆”，为后代造福。四生物多样性的保护思想认识：政府部门和社会各界应当深刻认识生物多样性的价值。在制定经济发展政策时，确保生物多样性的可持续利用。生物多样性保护的主要途径包括就地保护（insitu）、移地保护（exsitu）。

其中，就地保护是生物多样性保护的最有效的措施。1就地保护就地保护：是指通过立法，以保护区和国家公园的形式，将有价值的自然生态系统和珍稀濒危野生动植物集中分布的天然栖息地保护起来，限制人类活动的影响，确保保护区内生态系统及其物种的演化和繁衍，维持系统内的物质循环和能量流动等生态过程。

就地保护在原来生境中对濒危动植物实施保护。由于自然选择的择优汰劣作用，能保持野生状态下物种的活力，因此，就地保护是将物种作为生物圈中的一个有生存力的物种进行保护，是最有效的保护。国家公园（NationalPark）：保护自然景观、野生动物及其生态环境的区域。区内允许适当的娱乐休闲或旅游活动，但是禁止狩猎等破坏活动。2迁地保护是指将濒危动植物迁移到人工环境中或易地实施保护。与就地保护相比，由于缺乏自然选择的择优汰劣作用，不能完全保持物种的自然活力。但当物种丧失在野生环境中生存的能力，在野生状态下即将灭绝时，迁地保护无疑提供了最后一套保护方案。目前，近3000种鸟兽类只有在迁地保护下才能生存。这些物种只有同时维持野生种群和人工保护的迁地种群，才能保证物种不会灭绝。动物园、水族馆和植物园的迁地保护：都是展示、保存、繁育动植物的场所。既是物种迁地保护的地方，又是对公众进行生物多样性和自然保护教育的基地。

中国的自然保护区概况广东省鼎湖山——第一个自然保护区(1956年）2004年

在我国众多自然保护区中，吉林长白山、四川卧龙、贵州梵净山、湖北神农架、广东鼎湖山、福建武夷山、新疆博格达峰、内蒙古锡林郭勒等21处自然保护区加入了国际生物圈保护组织。吉林向海、黑龙江扎龙、湖南洞庭湖、江西翻阳湖、青海鸟