1,环境污染影响动物的多样性:生物多样性减少
生物多样性是一个地区内生物个体、种群和生态系统多样性的总和。基因或遗传多样性是指种内基因的变化,包括同种的显著不同的种群(如水稻的不同品种)和同一种群内的个体遗传变异。物种多样性是指一个地区内物种的变化。生态系统多样性是指群落和生态系统的变化。目前,国际上讨论最多的是物种的多样性。科学家估计地球上约有l 400万种物种,其中已有170万种经过科学描述。对研究较多的生物类群来说,从极地到赤道,物种的丰富程度呈增加趋势。其中热带雨林几乎包含了世界一半以上的物种。
从当前来看,人类从野生的和驯化的生物物种中,得到了几乎全部食物、许多药物和工业原料与产品。就食物而言,据统计,地球上有7万~8万种植物可以食用,其中可供大规模栽培的约有150多种,迄今被人类广泛利用的只有20多种,占世界粮食总产量的9O%。已驯化的动植物物种基本上构成了世界农业生产的基础。主要以野生物种为基础的渔业,1989年向全世界提供了1亿吨食物。实际上,野生物种在全世界大部分地区仍是人们食物来源的重要组成部分。
在单个作物和牲畜种内发现的遗传多样性,同样具有重要价值。在作物、牲畜与其害虫和疾病之间持续进行的斗争中,遗传多样性提供了维持物种活力的基础。目前,生物育种学家已经培育出许多优良的品种,但还需要不断在野生物种中寻找基因,用于改良和培育新的品种,提高和恢复其活力。杂交育种者和农场主都在依靠作物和牲畜的多样性,增加产量和适应不断变化的环境。从1930年到1980年,美国近1/2的农业收入应归功于植物杂交育种。遗传工程学将进一步增加遗传多样性,创造提高农业生产力的机会。
从生态系统类型看,最大规模的物种灭绝发生在热带雨林,其中包括许多人们尚未调查和命名的物种。热带雨林占地球物种的5O%以上。据科学家预测,按照每年砍伐森林1700万公顷的速度,在今后3O年内,物种极其丰富的热带雨林可能要毁在当代人手里,5%—10%的热带雨林物种可能面临灭绝。
物种灭绝或濒临灭绝、生物多样性不断减少的主要原因,是人类各种活动造成的:
·大面积森林被采伐、火烧和开垦,草地过度放牧和垦殖,导致生态环境的大量丧失,保留下来的也是支离破碎,对野生物种造成毁灭性影响;
·大面积的湿地消失,使许多种类的生物失去栖息地;
·对动物捕猎和植物的采集等过度活动,使野生物种难以正常繁衍;
·工业化和城市化的发展,占用了大面积的土地,破坏了大量天然植被,并造成环境污染;
· 外来物种的大量引入或侵入,影响、改变了原有的生态系统,使原生物种受到严重威胁;
·无节制的旅游,使一些尚未受到人类影响的自然生态系统遭到破坏;
·土壤、水和空气污染,既危害了森林,又对相对封闭的水生生态系统带来毁灭性影响;
·全球变暖,导致气候形态在比较短的时间内发生较大变化,使自然生态系统难以适应,可能会改变生物群落的边界。
2,环境污染影响动物在自然界的分布
(1)会造成动物的灭绝,会使动物的生存环境减少,使得该种动物种大规模迁徙.环境的某些污染(如核污染)会使动物基因突变,使物种的变异速度加快.
(2)对动物性别的影响,就是前面那个人给你回答的一样,不过我还是给你整理一下:
环境污染导致出生缺陷(如唇腭裂、痴呆、无头儿等)早就不是什么新闻了,但环境污染有可能导致性别比例失衡,则多少是一件新鲜事。
巴西圣保罗大学的乔治·哈拉克(Jorge Hallak)等人最近发现,在巴西最大的城市圣保罗市,受到高度污染的地区出生的女婴较多。他们根据空气质量监测站的监测结果,把1700万人口的圣保罗市分成空气低度、中度和高度污染的几个区域,然后调查了从2001年到2003年全市的婴儿出生记录。在空气污染最少的地区,女孩的出生比率为48.3%,但是在空气污染最严重的区域女孩的出生比率为49.3%。在比较了所有区域的男女婴儿比率之后,哈拉克等人计算出,如果在空气污染最严重的地区像空气更清洁的地区一样,前一地区应当多出生1180名男婴。
3,环境污染影响动物的生长影响
环境污染对生物的生长发育和繁殖具有十分不利的影响,污染严重时,生物在形态特征、生存数量等方面都会发生明显的变化。下面分别讲述环境污染在酸雨、有害化学药品、重金属和水体富营养化四个方面对生物的危害。
①.酸雨对生物的危害
酸雨 使土壤和河流酸化,并且经过河流汇入湖泊,导致湖泊酸化。湖泊酸化以后不仅使生长在湖中和湖边的植物死亡,而且威胁着湖内鱼、虾和贝类的生存,从而破坏湖泊中的食物链,最终可以使湖泊变成“死湖”。酸雨还直接危害陆生植物的叶和芽,使农作物和树木死亡。
现在,酸雨造成的危害日益严重,已经成为全球性环境污染的重要问题之一。二氧化硫是形成酸雨的主要污染物之一。随着经济的发展,人类将燃烧更多的煤、石油和天然气,产生更多的二氧化硫等污染物,因此,今后酸雨造成的危害有可能更加严重。我国是世界上大量排放二氧化硫的国家之一,一些地区已经出现了酸雨。例如,我国西南某地区, 1982 年的三个月内就降了四次酸雨,雨水的 pH 为 3.6 ~ 4.6 ,致使大面积的农作物受害。
早在 19 世纪中叶,人们就注意到地衣和苔藓植物不能在空气污染严重的城市中存活,烟囱附近的植物叶片往往出现病斑。科学家们经过研究后发现,这些现象都与该地区的大气污染有关,并且可以利用一些植物来监测某个地区大气污染的状况。不同的植物对二氧化硫等大气污染物的敏感程度不同。例如,大气中二氧化硫的含量比较高时,紫花苜蓿、向日葵等的叶片就会很快褪绿,或者叶脉间出现褐色斑块,严重时叶片逐渐坏死。这些植物对大气污染反应敏感,可以用来监测大气污染的状况,叫做大气污染指示植物。
②.有害化学药品对生物的危害
农药是一类常见的有害化学药品。人们在利用农药杀灭病菌和害虫时,也会造成环境污染,对包括人类在内的多种生物造成危害 。
许多农药是不易分解的化合物,被生物体吸收以后,会在生物体内不断积累,致使这类有害物质在生物体内的含量远远超过在外界环境中的含量,这种现象称为生物富集作用。生物富集作用随着食物链的延长而加强。例如,几十年前 DDT 作为一种高效农药,曾经广泛用于防治害虫。美国某地曾经使用 DDT 防治湖内的孑孓,使湖水中残存有 DDT ,而浮游动物体内 DDT 的含量则达到湖水的一万多倍。小鱼吃浮游动物,大鱼又吃小鱼,致使 DDT 在这些大鱼体内的含量竟高达湖水的八百多万倍 ( 如图 ) 。
③. 重金属对生物的危害 有些重金属如 Mn 、 Cu 、 Zn 等是生物体生命活动必需的微量元素,但是大部分重金属如 Hg 、 Pb 等对生物体的生命活动有毒害作用。生态环境中的 Hg 、 Pb 等重金属,同样可以通过生物富集作用在生物体内大量浓缩,从而产生严重的危害
Hg 对水蚤生命活动的影响
通过演示实验可以看出, Hg 对水蚤有毒害作用。科学家们发现,自然界中的 Hg 在水体中经过微生物的作用,能够转化成毒性更大的甲基汞。在被甲基汞污染了的海水中,藻类植物改变了颜色,海鱼也大量死亡。科学家们还发现,质量浓度仅为 4mg/L 的 PbCl 2 溶液,就能明显地抑制菠菜和番茄正常地进行光合作用。可见, Hg 、 Pb 等重金属对于生物的正常生命活动是十分有害的。
④.富营养化对生物的危害 富营养化 是指因水体中 N 、 P 等植物必需的矿质元素含量过多而使水质恶化的现象。水体中含有适量的 N 、 P 等矿质元素,这是藻类植物生长发育所必需的。但是,如果这些矿质元素大量地进入水体,就会使藻类植物和其他浮游生物大量繁殖。这些生物死亡以后,先被需氧微生物分解,使水体中溶解氧的含量明显减少。接着,生物遗体又会被厌氧微生物分解,产生出硫化氢、甲烷等有毒物质,致使鱼类和其他水生生物大量死亡。发生富营养化的湖泊、海湾等流动缓慢的水体,因浮游生物种类的不同而呈现出蓝、红、褐等颜色。富营养化发生在池塘和湖泊中叫做“水华” ( 如图 ) ,发生在海水中叫做“ 赤潮 ”。工业废水、生活污水和农田排出的水中含有很多 N 、 P 等植物必需的矿质元素,这些植物必需的矿质元素大量地排到池塘和湖泊中,会使池塘和湖泊出现富营养化现象。池塘和湖泊的富营养化不仅影响水产养殖业,而且会使水中含有亚硝酸盐等致癌物质,严重地影响人畜的安全饮水。
4,对人的影响(我补充的,人也是动物嘛)
动物和人类共同生存在一个大气环境里。大气污染对人类的伤害,动物也不能幸免于难。凡是对人造成严重危害的大气污染事件,对动物也产生同样的危害和影响。空气污染对动物的危害,除污染物的直接侵入造成伤害之外,还通过污染食品进入体内,导致发病和死亡。因为动物没有能力去选择和鉴别某些剧毒性的食品,所以它们将比人类更容易遭受污染物的伤害和影响。
1.当前饲料中金属元素的污染情况
饲料工业中最常见的金属元素包括硒、砷、铜、锌、汞、铅、镉等。有研究表明,日粮中添加高铜(125mg/1000g)可显著提高猪的生产性能;添加高锌具有促进仔猪生长和降低仔猪断奶后腹泻的效果。
但是在实际生产中,有少数饲料厂和配方中出现了300mg/1000g以上的高铜等金属化合物,有少数竟超过30倍,这不但引起动物中毒的发生,还会造成环境污染。此外,还有的矿物质饲料(如饲用磷酸盐类、饲用碳酸钙类)和饲料添加剂(特别是微量元素添加剂)的质量不纯,其中的重金属元素杂质含量过高,也是造成饲料污染的原因。
进入动物机体的金属元素在体内仅有1-2%被吸收,而大部分在动物体内蓄积,或也随粪便排入外界环境。有研究表明,目前,猪的粪便中铜的含量已高达到1726.3mg/kg,锌的含量最高达到1505.6mg/kg[1]。也有人做过推算,一个万头猪场,在日粮中添加250mg铜,猪的料肉比3.5:1,从10kg仔猪断奶至90kg出栏,猪场配套地为2000亩,铜的吸收率按30%计算,则每年向环境排放约4200kg铜。
另外,有机砷制剂(主要是洛克沙砷和阿散酸)近年来被广泛用作动物生长促进剂,胂被机体吸收后总砷的残留量和排出量增加。有人测算,一个万头猪场,按美国FDA允许量测算,若连续使用含砷饲料5-8年后可能向猪场周围排出1吨砷,16年之后土壤中含砷量增加1倍。湖北省饲料监测站近年对饲料级硫酸锌产品跟踪检验发现,镉含量达到1% 以上.甚至高达3.67%[2]。
金属元素主要蓄积在实质脏器肝、肾、脾和骨骼、皮肤、毛发中,有的则破坏酶系统,有的与某种酶结合使其失活,从而导致细胞代谢紊乱,有的使生殖细胞凋亡,引起发育毒性和繁殖毒性等,危害人类健康。
2. 影响金属毒物毒性的因素
污染或过量添加金属元素的饲料被动物摄入,经消化道吸收后,通过血液分布于全身各组织器官中,由于这些金属本身不能发生分解或有很少量被吸收,也很少能被动物体内生物转化降低其毒性,因而在机体内逐渐地蓄积,通过与机体有机成分的结合而发挥其毒性作用。金属元素对机体的毒性大小与下列因素有关:
2.1 与金属的浓度有关 金属入侵动物机体后,其毒性大小受其浓度的影响。例如:当接触蓄积性很强的金属毒物时,亚急性或慢性中毒是在体内总蓄积量或受害的器官中蓄积量超过某一限度时出现的。这一限量或浓度称之为阈值,但如果未超过这一阈值时。所以饲料添加某些金属促生长剂时必须考虑到“量”和“阈值”。
2.2 与金属的化学形态有关 经饲料进入动物体内的金属化合物的种类,即化学形态不同,吸收率差异很大,呈现的毒性也不一。以锌化合物为例,比较一下氧化锌和硫酸锌的毒性一般认为硫酸锌的毒性要大于氧化锌,从而说明,金属化合物的危害性受其形态的影响。因而饲料添加时一定要考虑是用氧化盐类还是酸性盐类。
2.3 与金属的排泄速度有关 一般认为,金属毒物的生物半衰期长,其在体内的残留时间长,浓度也就高,因而呈现的毒性作用也就大。
2.4 与金属间的相互作用有关 当环境中的金属元素对机体产生影响时,通常认为一种金属单纯作用的情况并不多,大多数是同时接触了数种金属元素。因此,在考虑金属毒性时要想到金属间的相互作用。一方面,当有害金属混合进入机体时,各种金属的毒性累加在一起,就会使毒性增加。而另一方面,相互作的结果也往往抑制其有害程度。
2.5 与日粮中的营养成分有关 日粮中有些营养成分可以影响金属的毒性。例如,蛋白质中的蛋氨酸对硒具有防护作用,其原因可能是蛋氨酸的结构中硫和硒发生互换。维生素C能使六价铬还原成三价铬,从而使其毒性大大降低。日粮中的植酸、蛋白质、维生素C、D和钙、铁都可影响锌和镉的毒性。
3.重金属污染物的危害机制
3.1 砷:我们对湖南省5个地市的20份全价猪饲料样品分析,有85%的饲料样总砷含量超过国家饲料允许含量标准(≤2mg/kg),其中有13个饲料样总砷含量在2-10mg/kg,占总数的45%,有4个饲料样品高于18mg/kg,占20%。
适量的砷制剂能促进猪的生长,能使皮肤红润,毛泽光亮,但是如果动物通过饲料长期摄入砷时,就能引起动物慢性中毒。慢性砷中毒进程缓慢,开始时常不易察觉。神经系统和消化机能衰弱与扰乱,表现为精神沉郁,皮肤痛觉和触觉减退,四肢肌肉软弱无力和麻痹,瘦弱,被毛粗乱无光泽,脱毛或蹄壳裂开,食欲不振,消化不良,腹痛,持续性下痢,母畜不孕或流产。
为了探讨砷对肝组织细胞的影响,我们通过原代肝细胞培养后期,按0、5、50、500?mol/L和5、10mmol/L对氨基苯胂酸染毒,观察其对肝细胞的毒性作用。结果表明:5?mol/L的对氨基苯胂酸在48h培养期间具有抑制肝细胞生长作用,50?mol/L以上浓度的对氨基苯胂酸能诱导肝细胞凋亡。
3.2 铅:铅是一种在地球上分布广泛、含量丰富的重金属。污染饲料中的铅主要通过消化道进入体内,吸收后经门静脉到达肝脏,一部分经胆汁排至肠道,随粪便排出,其他大部分直接从粪便排出。畜禽在摄食大剂量铅后多发生急性神经系统损伤,表现为铅脑病。铅以惰性形式沉积于骨骼中, 而后从沉积处释放足以引起慢性中毒的剂量,而畜禽自身又不能解毒和排毒[3]。另外铅还可引起饲养动物机体产生贫血、免疫功能障碍、宿主抵抗力改变、神经系统损伤等急性和慢性病变,以及影响哺乳动物的生殖系统和消化系统等。早期就有报道,铅可使雌性动物阴道开口延迟.卵巢积液和出血性变化.影响性机能和受精卵着床.并可经胎盘转移.引起胚胎毒性.导致胎儿畸形[4]。
3.3镉:我们从不同地区、不同种类的饲料和不同采样时间收集了136个饲料样品,检测镉含量,结果表明,饲料中含镉量最高达5.92±1.98mg/kg。而其余饲料样的镉含量均超过国家饲料卫生标准(2mg/kg)。
镉是一种有毒的重金属元素,属严重污染性元素,其特点是进入动物体内的镉排泄很慢,有明显的蓄积性。动物长期摄入含镉量高的饲料容易引起慢性镉中毒,损害肾脏,导致骨质疏松症[5]。
镉对雄性动物生殖系统有明显的毒害作用。镉明显损害睾丸和附睾,引起生精上皮细胞广泛变性、坏死、核皱缩、曲细精管纤维化,直到睾丸萎缩、硬化,同时附睾管上皮细胞变性、萎缩、管间结缔组织增生,其结果可影响精子的形成,使精子畸形、数量减少直到消失,引起动物生育障碍[6]。我们为了探讨镉的发育与繁殖毒性,研究镉对小鼠生精细胞凋亡作用及bax和bcl-2基因表达的影响,以小鼠睾丸为动物模型,一次性注射氯化镉1、2、4、6mg/kg体重,分别于3、6、9天取睾丸,用原位末端标记法(TUNEL)测定生精细胞的凋亡率,并用免疫组织化学方法检测bax和bcl-2的表达,结果表明各染毒组生精细胞凋亡率明显升高,和对照组相比,差异性显著(P< 0.05),并具有剂量-反应关系和时间-反应关系。Bax基因表达明显上升,而bcl-2基因表达明显下降。因此,结论,镉可以诱导小鼠生精细胞凋亡,其机制可能与bax基因上调与bcl-2基因下调有关。
镉对雌性动物的生殖系统和后代的生长发育也有一定的毒害作用。镉可抑制雌性动物的排卵,引起暂时性不育。镉可通过影响母体内锌的分布而导致胚胎锌缺乏,同时镉可干扰子宫胎盘血流量、内分泌及各种代谢酶的功能,从而影响胚胎的正常发育,引起畸胎、死胎,并使子代的生长率降低,甚至使生长停滞[6]。我们为探讨镉对雌性动物对繁殖机能的影响,给幼鼠皮下注射孕马血清促性腺激素(PMSG),48h后腹腔注射不同剂量的氯化镉,用琼脂糖凝胶电泳及Tunel法对卵巢颗粒细胞进行凋亡检测;免疫组织化学法检测颗粒细胞的bax表达。结果显示注射氯化镉后48h的高、中、低剂量组GC凋亡率分别为(13.89±1.33)%、(10.76±1.23)%、(10.02±0.98)%,均显著高于对照组0.6378±0.39(P<0.01);96h对照组GC凋亡率显著升高,高剂量组与其它组间差异明显,中、低组与对照组差异不明显。 凝胶电泳仅96h高剂量组呈现梯状带。48h、96h各剂量组bax表达明显高于对照组(P<0.01)。可见镉对卵巢颗粒细胞的凋亡有促进作用,并有一定的剂量相关性。卵巢颗粒细胞凋亡和bax的表达有一定的相关性,随凋亡率的升高bax表达呈上升趋势。
饲料安全问题即饲料卫生质量的高低,不仅直接引起动物中毒、影响到畜禽的健康和生产力的发挥,而且通过畜禽产品间接地影响到人类的健康。因此,控制金属元素对饲料的污染,提高饲料的卫生质量,加强产品卫生质量的监督是一项具有重要意义的工作。
参考文献(略)
1. Cang Long,Wang Yu-jun,Zhou Dong-mei,et al.Heavy metals pollution in poultry and livestock feeds and manures under intensive farming in Jiangsu Province[J], Journa of Environmental Sciences, 2004,16(3):371-274.
2. 李晓丽 何万领 董淑丽.重金属对饲料污染的分析及防制措施[J],饲料工业,2006,27(17):48-52
3.魏金涛. 饲料原料中天然污染物及其危害,饲料与养殖,2005(11):4-6.
4.王彦波,许梓荣.饲料中重金属铅的毒害机理与控制[J],饲料博览,2005,(1):31-33.
5.柴大生,饲料安全问题及对策[J],大众标准化,2003,(7):45-46.
6.于炎湖,饲料安全性问题[J],饲料与生产,2003,(2):3-5.
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