环境生物学

发布者：祁华发布时间：2018-04-17浏览次数：1788

中国海洋大学本科生课程大纲

  

课程名称

环境生物学/Environmental   Biology

课程代码

074503201221

课程属性

学科基础

课时/学分

32/2

课程性质

选修

实践学时

0

责任教师

邹立、李正炎

课外学时

0

一、课程介绍

1.课程描述：环境生物学是环境科学的一个重要分支学科，主要探讨生物与受损环境(人类干扰和影响条件下变化了的环境)之间相互关系的科学，研究人类活动对生态系统造成的污染和破坏，人类和生物对环境污染和生态破坏产生的响应，以及对受损环境进行生物净化、生物修复和保护的基本原理、技术和应用。

2.设计思路：《环境生物学》是环境科学学科的核心课程，与环境生态学、环境化学、环境地质学和环境规划与管理等学科的课程交叉，包含了污染生态学、环境微生物学、环境毒理学、保护生物学和恢复生态学等分支学科课程的先修内容。该课程突出基础性、前沿性和应用性，着眼于环境生物学的基本概念、主要理论体系及其应用途径，切入一些前沿领域和热点问题。

3.课程与其他课程的关系：本课程的先修课程为《普通生物学》和《基础生态学》，后置课程《环境微生物学》和《生态毒理学》。

  

二、课程目标

本课程以理解和掌握基本概念和基本原理为首要目的，主要培养和训练学生认识生物与环境的相互关系及其基本规律，掌握环境生物学的基本理论、研究方法和技术，同时拓宽学生的学术视野和知识结构，为进一步的学习和工作打下良好的基础。

学生将掌握环境生物学的基本内涵，认识生态环境的主要问题，掌握污染物在受损环境和生态系统中的行为，污染物和受损环境对生态系统不同组织水平的影响和损害及其检测方法。理解环境生物学原理和技术在生物监测、生态退化修复、污染治理、环境净化和生物多样性保护等方面的应用原理和基本方法。

  

三、学习要求

为达到上述预期的学习目标，要求学生在课前进行预习，了解课中讲授的主要内容，找到知识要点和各人的难点；要求学生在课中认真听讲，掌握学习内容，明确并理解知识的要点和难点；要求学生在课后回顾课中学习内容，认真完成作业，巩固对要点和难点的掌握。

通过课堂中对前沿和热点知识的适当介绍，推荐经典和最新著作和文献，使学有余力的学生了解并深入学习学科前沿。

  

四、参考教材与主要参考书

1.本课程采用授课教师的自编讲义。

2.推荐参考书：

1)《环境生物学》,高等教育出版社，孔繁翔主编，2000年7月第一版。

2)《环境生物学》,武汉大学出版社，熊治廷主编，2000年12月第一版。

3) Environmental Biology. Jones, A.M. Routledge Press, Inc.London andNew   York, 1997.

  

五、教学进度

序号

专题

或主题

计划课时

主要内容概述

实验实践

内容

或课外练习等

0绪论

  

环境生物学的定义，学科地位及其与生态学和毒理学等相关学科的关系。

1

熟悉环境、环境问题等基本概念，了解重大和周边的环境问题。掌握环境生物学的概念及其函义。掌握环境生物学的研究对象、目的和内容，了解环境科学和环境生物学的发展历史。掌握环境生物学的分类地位、相关和分支学科，以及发展趋势。

理解环境生物学的定义。

1污染物在环境中的行为

1.1环境污染概述

1.1.1环境污染基本概念

1.1.2环境污染类型

1.1.3环境污染效应

1.2生物污染

1.2.1生物污染概述

1.2.2主要生物污染

1.3污染物的迁移与转化
1.3.1污染物的分布

1.3.2污染物在环境中的迁移

1.3.3污染物在环境中的转化

1.3.4污染物的生物地球化学循环

生物污染的定义和内容。

污染物迁移转化与生物效应的关系。

4

复习环境污染、污染源、污染物、优先污染物和持久性有机污染物等基本概念，知道各基本概念下所包含的种类；区分不同类型的环境污染和环境污染效应，及其所包含的生物学意义。掌握生物污染的含义和特点；掌握生物污染的各种形式，包括病原微生物、微生物代谢产物、生物毒素、外来入侵种和转基因产品等，了解上述各种生物污染的危害。掌握污染物在环境中的分布、迁移和转化方式，各种行为方式的影响因素及其与污染物生物效应的关系。

怎样理解转基因技术与生物系统的健康发展？

2污染物在生物体中的行为

2.1吸收

2.1.1吸收的含义

2.1.2生物膜的基本结构和功能

2.1.3物质的跨膜转运

2.1.4吸收途径

2.2分布

2.2.1分布的含义

2.2.2污染物在生物体内的存在状态

2.2.3运输途径

2.2.4污染物在不同器官组织中的分布

2.3生物转化

2.3.1生物转化概述

2.3.2生物转化的基本阶段和反应类型

2.3.3生物转化中酶的诱导和抑制

2.3.4生物转化的物种与个体差异

2.4排泄

2.4.1排泄的含义

2.4.2动物

2.4.3植物

2.5生物蓄积

2.5.1生物蓄积

2.5.2蓄积毒性

2.5.3物质蓄积和功能蓄积

2.5.4超量蓄积

2.6动力学简介

2.6.1概述

2.6.2模型

不同种类污染物在生物体中行为方式、特点，及其生物学意义，包括吸收和跨膜转运、分布和运输途径、转化、排泄和生物蓄积等。

7

复习化合物在生物体中的行为，掌握污染物在生物体中的行为过程、特点和生物学意义。掌握污染物吸收的基本概念，不同污染物跨膜转运的方式，动物和植物的污染物吸收途径及其特点。掌握污染物分布的基本概念，动物和植物运输污染物的途径，污染物在不同组织/器官中的分布差异及其影响因素。掌握生物转化的基本概念，生物转化的反应阶段、类型及其生物学意义，生物转化的差异性。掌握生物排泄的基本概念，动物和植物排泄的途径和方式。掌握生物蓄积、物质蓄积、功能蓄积和超量蓄积等基本概念，区分生物蓄积和生物放大。掌握污染物动力学的含义，了解建模方法和解决的问题。

不同种类污染物跨膜转运的方式。污染物的性质与其在生物体中分布和运输的关系。不同种类污染物在生物体中转化的方式和生物学意义。生物蓄积及其生物学意义。

3污染物对生物的影响

3.1污染物的生物学效应

3.1.1对生物机体酶和生物大分子的影响

3.1.2对细胞、组织和器官的影响

3.2污染物的生态学效应

3.2.1对种群动态和种间关系的影响

3.2.2污染与种群进化

3.3物理因素对生物体的损伤

3.3.1电离辐射的生物损伤

3.3.2紫外辐射的生物损伤

3.3.3微波和射频辐射的生物损伤

3.3.4红外辐射的生物损伤

3.3.5超声波的生物损伤

3.3.6噪声的生物损伤

3.4 “三致效应”

3.4.1致突变

3.4.2致畸

3.4.3致癌

3.5联合作用

3.5.1独立作用

3.5.2协同作用

3.5.3相加作用

3.5.4拮抗作用

污染物在不同生物学水平上的生物学效应及其过程。

8

学习污染物的生物学和生态学效应。掌握污染物对酶的诱导和抑制过程和机制，对生物大分子、细胞、组织和器官的影响，区分靶器官与效应器官和蓄积器官。掌握污染对动、植物个体行为和结构功能，对种群和群落,以及对种群繁衍和进化的影响。

学习和了解电离辐射、紫外辐射、微波和射频辐射、红外辐射、超声波和噪声等物理因素对生物产生的损伤效应和损伤机理。了解“三致效应”及其产生原因。

理解并掌握污染物对生物的联合作用种类及其特点。

污染物对混合功能氧化酶和抗氧化防御系统酶的影响；污染物对酶的激发和抑制作用；污染物对蛋白质和DNA的影响；污染物对各细胞器的影响，以及不同生物间的差异性。“三致效应”的概念和相互关系。联合作用的含义和作用结果。

4污染物的生物效应检测与生物监测
   4.1污染物的生物效应检测

4.1.1生物测试和方式

4.1.2毒性参数与毒性分级

4.1.3一般毒性试验

4.1.4生物分子和细胞水平检测

4.1.5 “三致效应”检测

4.1.6联合毒性的测定

4.1.7外源化合物的分子结构与生物毒性

4.1.8微宇宙法

4.2污染物的生物监测与评价

4.2.1生物监测和环境质量评价概念

4.2.2生物监测

4.2.3生物评价基本方法

4.2.4生态环境质量评价

4.2.5化学品生态风险评价

主要毒性参数的基本概念。一般毒性试验的基本方法和步骤。生物的分子和细胞水平检测方法。致突变检测。

7

学习并掌握生物测试的基本概念和方法，以一般毒性试验为重点，掌握生物毒性试验的基本原理和方法。了解生物分子和细胞水平检测，以及“三致效应”检测。

掌握环境质量定义及其基本内涵，生物监测的概念，生物监测与评价的基本方法,了解生态环境质量评价的方法，以及风险、生态风险评价、评价系统的结构和生态风险评价的主要内容。

以鱼类为例，设计急性毒性实验方法与步骤。

生物的分子和细胞水平检测的原理和主要方法。

致突变效应检测的程序和步骤。

5环境生物学应用

5.1环境的生物净化

5.1.1环境污染净化概述

5.1.2生物对污染净化的原理

5.1.3污染物的生物净化方法

5.2现代生物技术与环境污染治理

5.2.1现代生物技术概况

5.2.2基因工程应用

5.2.3细胞工程应用

5.2.4酶学工程应用

5.2.5发酵工程应用

5.3生态退化与生物修复

5.3.1生态退化、生态破坏与生物多样性保护

5.3.2生物修复的概念、原理和技术

5.3.3生物多样性保护方法

生物净化、现代生物技术和生态退化与修复的基本概念、应用原理和应用举例。

3

学习并掌握生物净化、生态退化、生物修复和生物多样性保护的基本概念；了解生物净化的原理和技术方法；学习环境生物学和现代生物技术(基因工程、细胞工程、酶学工程和发酵工程)的基本原理和方法，及其在环境污染治理中的应用；以海岸带生态系统为例，学习受损生态系统的特征，生态修复的基础理论和技术，以及生物多样性保护方法。

生物净化的基本原理。

现代生物技术的基本涵义。

生态退化和保护生物学的基本概念。

复习与答疑


2



  

六、成绩评定

（一）考核方式A：A.闭卷考试 B.开卷考试 C.论文 D.考查 E.其他

（二）成绩综合评分体系：

综合评价项目

得分

1.课下作业、课堂讨论及平常表现

30

2.期末考试成绩

70

总计

100

七、学术诚信

学习成果不能造假，如考试作弊、盗取他人学习成果、一份报告用于不同的课程等，均属造假行为。他人的想法、说法和意见如不注明出处按盗用论处。本课程如有发现上述不良行为，将按学校有关规定取消本课程的学习成绩。
八、大纲审核

教学院长：院学术委员会签章：


Syllabus for undergraduate of OUC

  

Course name：Environmental BiologyCourse time：32 h

Course teacher：Zou Li, Li Zhengyan

  

  

1.Course Overview

Environmental Biology is a branch of Environmental Sciences, which discussing the relationship between organisms and intruded environment, studying the pollution, damage and feedback to the ecosystem impacted by human activities, and applying on the biological purification, bioremediation and biodiversity protection.

  

2.Student Learning Outcomes

Students can master the basic concepts and theories, understand the relationship between biology and environment, learn the primary theories, methods and techniques in Environmental Biology. The study will widen the academic sight and improve working skills in environmental researches, assessment, management and technology.

  

3.Course Expectations

The study will widen the academic sight and improve working skills in environmental researches, assessment, management and technology.

  

4.Assignments

Homework based on the key contents every chapter.

  

5.Books To Purchase

Course based on handout by instructor. But reference books recommended as followed.

1) Environmental Biology. Kong Fanxiang. Higher Education Press (HEP), July 2000.

2) Environmental Biology. Xiong Zhiting.WuhanUniversity Press, Dec. 2000.

3) Environmental Biology. Jones, A.M. Routledge Press, Inc.London andNew   York, 1997.

  

6.Grading Policy

1) Evaluation method: close-book test

2) Evaluation time: as scheduled by Teaching Affairs Office

3) Grading components

Comprehensive evaluation item

Points

1.Assignment, discussion and class performance

30

2. Final examination

70

Total

100

  

7.Course Calendar

Chapters and Sections

Topic

Time

Key points

Assignment

0 Introduction

  

Concept of environmental Biology. The   relationships to ecology and toxicity.

1

Concepts of environment, environmental problems   and environmental biology.

Status of Environmental Biology in Environmental   Sciences, and relationships between environmental biology and ecology and   toxicity.

Understanding the concept of   environmental biology.

1 Pollutants   in the environment

1.1 Introduction

1.1.1 Concept

1.1.2 Classes

1.1.3 Effects of   pollutants

1.2 Biological pollution

1.2.1 Introduction

1.2.2 Classes

1.3 Transportation and transformation of pollutants
1.3.1 Distribution

1.3.2Transportation

1.3.3 Transformation

1.3.4 Biogeochemistry

Concept of biological pollution.   Relationship between transportation and transformation and its biological   effects.

4

Recall the concepts of environmental pollution,   pollution sources, pollutants, priority pollutants and POPs.

Concept of biological pollution and   its meanings.

Distribution, transportation and   transformation of pollutants.

Understanding transgenic technology   and sustainable ecosystem.

2 Pollutants in organisms

2.1 Uptakes and assimilation

2.1.1 Concept

2.1.2 Structure and function   of bio-membrane

2.1.3 Transportation through bio-membrane

2.1.4 Uptake pathways

2.2 Distribution

2.2.1 Concept

2.2.2 Pollutant forms in   organisms

2.2.3 Transportation pathways

2.2.4 Differences in tissues   and organs

2.3 Bio-transformation

2.3.1 Introduction

2.3.2 Basic stages and   reactions

2.3.3 Enzyme induction and   inhibition

2.3.4 Differences in species   and individuals

2.4 Excretion

2.4.1 Concept

2.4.2 Animals

2.4.3 Plants

2.5 Bio-accumulation

2.5.1 Concept

2.5.2 Cumulative toxicity

2.5.3 Material accumulation   and functional accumulation

2.5.4 Super accumulation

2.6 Dynamics

2.6.1 Introduction

2.6.2 Models

Pathways, characteristics and meanings of   pollutants in organisms, including uptakes and assimilations, transportation   and transformation, excretion and bio-accumulation.

7

Concepts and processes of uptake, assimilation,   distribution, transformation, excretion and accumulation.

Various transportation ways of   pollutants through bio-membrane.Relationship between pollutant’s characteristics and distribution and   transportation. Bio-transformation of pollutants and their biological   meanings. Bio-accumulation and its biological meanings.

3 Pollutant   impacts on organisms

3.1 Biological   influence

3.1.1   Influence on enzymes and molecules

3.1.2 Influence to cell, tissue and organ

3.2 Ecological influence

3.2.1 Influence on   population dynamics and population relationships

3.2.2 Pollution and   population evolution

3.3 Harmful   impacts by physical factors

3.3.1 Ionizing   radiation

3.3.2 UV radiation

3.3.3 Microwave and   Radio frequency radiation

3.3.4 X-ray   radiation

3.3.5 Ultrasonic

3.3.6 Noise

3.4   Carcinogenicity- mutagenicity- teratogenicity

3.4.1 Mutagenicity

3.4.2   Teratogenicity

3.4.3   Carcinogenicity

3.5 Combined   actions

3.5.1   Independent action

3.5.2 Synergistic   action

3.5.3 Additive   action

3.5.4 Antagonistic   action

Biological effects and processes of   pollutants in different biological levels.

  

8

Biological and ecological influences of pollutants. Pollutant impacts   on various biological levels, including enzymes, molecules, cell, tissue,   organ, individual and population.

Harmful impacts by physical factors, including ionizing, UV, microwave,   radio frequency, X-ray and ultrasonic radiations.

Concepts ofcarcinogenicity, mutagenicity and teratogenicity.

Combined   actions and their meanings.

  

Pollutants to MOF and Antioxidant   defense system enzyme.

Pollutants on the enzyme induction   and inhibition.

Pollutant impacts on protein and DNA.   

Pollutant impacts on organs and the   variations.

Combined   actions and their meanings.

  

4 Bio-testing and bio-monitoring on pollutants
   4.1 Bio-testing

4.1.1 Concept

4.1.2 Toxicity parameter and   grading

4.1.3 Toxicity test

4.1.4 Tests on molecular and   cell levels

4.1.5 Tests onCarcinogenicity-   mutagenicity- teratogenicity

4.1.6 Tests onCombined   action

4.1.7 QSAR

4.1.8 Micro universe

4.2 Monitor and assessment on pollutants

4.2.1   Concepts

4.2.2 Bio-monitor

4.2.3 Biological assessment

4.2.4 Ecological assessment

4.2.5 Ecological risk   assessment on chemicals

Primary toxicity parameters.

General steps on toxicity test.

Bio-testing in molecular and cell   levels.

Test on mutagenicity.

7

Concepts,   basic theories and primary procedures on toxicity tests.

Theories and   procedures of bio-testing in molecular and cell levels.

Reason and   procedure on mutagenicity test.

Concepts on environmental   quality, biological motor and assessment.

Plan a short toxicity test on fish.

Theories and primary methods on   bio-tests in molecular and cell levels.

Procedure on mutagenicity test.

  

5 Applications   on environmental biology

5.1 Biological   purification

5.1.1 Introduction

5.1.2 Theory

5.1.3 Methods

5.2 Modern   biological technology and pollution treatment

5.2.1   Introduction

5.2.2 Genetic   engineering

5.2.3 Cell   engineering

5.2.4 Enzyme   engineering

5.2.5 Fermentation   engineering

5.3 Ecological   degradation and Bioremediation

5.3.1 Ecological   degradation and Biodiversity protection

5.3.2   Bioremediation

5.3.3 Biodiversity   protection

Concepts and examples on biological   purification, modern biological technology and pollution treatment,   ecological degradation and bioremediation, and biodiversity protection.

  

3

Concepts ofbiological   purification, modern biological technology and pollution treatment,   ecological degradation and bioremediation, and biodiversity protection.

Principle theories and technology in   biological purification.

Examples on modernbiological   technology and pollution treatment.

Ecological degradation and   bioremediation, and biodiversity protection, exampled by coastal ecosystems.

  

Concepts of biological purification,   modern biological technology, ecological degradation and bioremediation, and   biodiversity protection.

  

Questions and   answers


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