《环境生物学》课程教学大纲

《环境生物学》课程教学大纲一、课程基本信息课程代码：260411课程名称：环境生物学英文名称：EnvironmentalBiology课程类别：专业选修课学时：54学分：3.0适用对象:环境科学专业考核方式：考试先修课程：无二、课程简介环境生物学主要探讨生物与受损环境之间的相互作用和调控机理。环境生物学是环境科学、生态学、环境毒理学、环境化学、普通生物学等相关科学的交叉学科，它包含了污染生态学、生态毒理学等不同分支学科的内容，该学科主要研究人类活动对生态系统造成的环境污染、生态破坏对人类及生物产生的效应以及人类和生物对这种环境污染、生态破坏的产生的响应，其目的在于为维护人类生态健康，保护和改善人类生存与发展的环境，合理利用自然和自然资源提供科学基础，促进环境和生物相互关系以利于人类的生存和社会可持续发展。三、课程性质与教学目的通过本课程的教学，帮助学生了解环境污染物在生态系统中的行为和对生物体的危害，以及生物体在净化环境污染中的作用，使学生充分理解环境污染和生物之间的相互作用，更深层次地认识到环境保护的重要性。本课程要求学生掌握环境污染物在生物体内从吸收到排泄的整个行为过程，和环境污染对生物在各级水平上的影响，了解污染物的生物效应的检测方法。掌握生物净化污染物的基本原理，了解生物净化的基本方法和常用的工艺。该学科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，了解和掌握环境生物学的基本识；本课程要求学生应具备普通物学、生态学、环境学概论等相关专业的基础知识和理论。通过本课程的学习，学生应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，提高学生整体综合素质。为今后进一步的学习和工作打下良好的基础。四、教学内容及要求绪论（2课时）（一）目的与要求1.掌握环境生物学的概念、研究内容与任务；2.认识环境科学与环境问题，环境科学的发展历史。3.了解环境生物学与相关学科的关系，环境生物学的发展趋势。（二）教学内容第一节环境科学概述1．主要内容：环境科学与环境问题，环境科学的发展历史。2．基本概念和知识点：人与环境，环境问题，温室效应，臭氧层破坏，酸雨，增长的极限，生存的策略，环境科学3．问题与应用（能力要求）：了解环境问题的由来，环境科学的发展历史。第二节环境生物学概述1．主要内容：环境生物学概念，环境生物学的形成与发展，环境生物学研究内容与任务（研究对象及目的，任务与研究内容），环境生物学的研究方法（野外调查、试验、模拟），环境生物学的发展趋势（生态毒理学、生物净化、生物净化、保护生态学），环境生物学与相关学科的关系等。2．基本概念和知识点：环境生物学概念、形成与发展、研究内容与任务、研究方法、发展趋势，环境生物学与相关学科的关系3．问题与应用（能力要求）：掌握环境生物学概念、研究内容与任务，了解环境生物学的发展趋势。（三）课后练习1．你认为环境科学的形成及其研究范畴与传统学科有哪些异同？2．环境生物学的研究对象与目的是什么？3．环境生物学在环境科学研究中有哪些作用？4．如何开展环境生物学研究？（四）教学方法与手段课堂讲授第一篇环境污染的生物效应第一章环境污染物在生态系统中的行为（5课时）（一）目的与要求1．掌握环境生物效应，优先控制污染物，污染物形态，污染物迁移，污染物转化，生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系数等概念；2．熟悉污染物进入生物体内的途径、在体内的生物转化、生物浓缩、生物积累、生物放大及其机理；3．了解生物对污染物在环境中行为的影响。（二）教学内容第一节环境污染概述1．主要内容：环境污染，污染源，污染物，优先污染物。2．基本概念和知识点：环境污染（环境生物效应、化学效应、物理效应），污染源（工业、农业、交通、生活），污染物（生产性、生活污染物），优先污染物3．问题与应用（能力要求）：了解环境污染概况。第二节污染物在环境中的迁移与转化1．主要内容：污染物在环境中的迁移，污染物的形态和分布，污染物在环境中的转化，污染物的生物地球化学循环。2．基本概念和知识点：污染物的迁移方式，影响迁移的因素，污染物的形态、分布，污染物的转化形式，大气中的转化，水体中的转化，土壤中的转化，污染物的循环过程、循环机理。3．问题与应用（能力要求）：了解污染物在环境中的迁移方式、转化形式与机理。第三节污染物在生物体内的生物转运和生物转化1．主要内容：生物转运，污染物在生物体内的生物转化。2．基本概念和知识点：生物转运（污染物透过细胞膜的方式，污染物的吸收，污染物的体内分布，污染物的排泄），生物转化，生物转化的过程等。3．问题与应用（能力要求）：掌握生物转运和生物转化等基本概念，了解污染物在生物体内的生物转运和生物转化过程。第四节环境污染物在生物体内的浓缩、积累与放大1．主要内容：生物浓缩，生物积累，生物放大，生物浓缩系数，生物浓缩机理和浓缩模型。2．基本概念和知识点：生物浓缩，生物积累，生物放大，生物浓缩系数，生物浓缩机理，生物浓缩模型。3．问题与应用（能力要求）：掌握生物浓缩，生物积累，生物放大等基本概念。第五节生物对污染物在环境中行为的影响1．主要内容：生物引起的环境污染，金属的生物转化。2．基本概念和知识点：环境中的病原微生物，水体的富营养化，微生物代谢产物与环境污染，汞的氧化、还原和甲基化，砷的氧化、还原和甲基化，硒的氧化、还原和甲基化，重金属生物转化的环境效应。3．问题与应用（能力要求）：了解生物引起的环境污染及生物对金属的生物转化。（三）课后练习1．名词解释：环境污染，环境生物效应，污染源，污染物，优先控制污染物，污染物形态，污染物迁移，污染物转化2．污染物在环境中的迁移方式和转化途径。3．什么是生物转运？污染物透过细胞膜的方式。4．什么是污染物在体内的生物转化？生物转化过程和主要反应。5．什么是生物浓缩、生物积累、生物放大和浓缩系数，生物浓缩的机理。6．生物对环境有哪些污染效应？7．阐述微生物对金属汞、砷的生物转化。（四）教学方法与手段课堂讲授、学生发言与讨论第二章污染物对生物的影响（5课时）（一）目的与要求1．掌握化学污染物对生物联合作用等概念；2．熟悉污染物在分子、生化、细胞和个体水平上影响；3．了解污染物对生态系统在各级生物学水平上的影响。（二）教学内容第一节污染物在生物化学和分子水平上的影响1．主要内容：对生物机体酶的影响，对生物大分子的影响。2．基本概念和知识点：酶活性的诱导，酶的抑制作用，对蛋白质的影响，对DNA的影响，脂质的过氧化。3．问题与应用（能力要求）：了解污染物对生物机体酶和生物大分子的影响。第二节污染物在细胞和器官水平上的影响1．主要内容：污染物对细胞的影响，对组织器官的影响。2．基本概念和知识点：对细胞膜的影响，对细胞器的影响，靶器官，对组织器官的影响。3．问题与应用（能力要求）：了解污染物对细胞和组织器官的影响。第三节污染物在个体水平上的影响1．主要内容：对死亡的影响，对行为的影响，对繁殖的影响，对生长和发育的影响。2．基本概念和知识点：致死浓度（致死剂量），对水生生物行为的影响（回避行为、捕食行为、警惕行为），对鸟类行为的影响，雌激素等。3．问题与应用（能力要求）：了解污染物在个体水平上对生物几个方面的影响。第四节污染物在种群和群落水平的影响1．主要内容：对生物种群的影响，对生物群落的影响。2．基本概念和知识点：种群，种群密度；群落，优势种，耐污种，敏感种，起群落组成和结构的改变，对物种多样性的影响。3．问题与应用（能力要求）：了解污染物在种群和群落水平对生物的影响。第五节化学污染物对生物的联合作用1．主要内容：协同作用，相加作用，独立作用，拮抗作用，联合作用的研究方法。2．基本概念和知识点：协同作用，相加作用，独立作用，拮抗作用，联合作用的研究方法。3．问题与应用（能力要求）：了解化学污染物对生物的联合作用。（三）课后练习1．何为酶的抑制和诱导作用？举例说明污染物对酶的抑制和诱导作用。2．阐述污染物对生物大分子的影响。3．污染物在细胞水平上的影响有哪些？4．什么是靶器官？污染物对生物组织器官的影响。5．什么是行为毒性？污染物对水生生物行为的影响。6．环境激素有哪几类？环境激素的危害。7．何为优势种、敏感种和种的多样性？8．何为协同作用、相加作用、独立作用和拮抗作用？9．什么是抗氧防御系统，其作用是什么？（四）教学方法与手段课堂讲授、学生发言与讨论第三章污染物的生物效应检测（5课时）（一）目的与要求1．掌握毒性试验、致突变试验、致癌试验、致畸试验和微宇宙试验等概念、原理和方法；2．熟悉污染物的生物测试和测试方法；3．了解表示污染物毒性的基本参数。（二）教学内容第一节生物测试及方式1．主要内容：生物测试的定义，生物测试的方式，生物测试的标准化。2．基本概念和知识点：生物测试，短期生物测试，中期生物测试，长期生物测试，受试生物的选择，生物测试的标准化。3．问题与应用（能力要求）：了解生物测试的定义和生物测试的方式，。第二节一般毒性试验1．主要内容：生物毒性的基本概念，急性毒性试验，亚慢性和慢性毒性试验，蓄积毒性试验。2．基本概念和知识点：毒物与中毒，表示毒性的常用参数（毒性试验常用参数：致死剂量、绝对致死剂量、半致死剂量、最小致死剂量、最大耐受剂量，最大无作用剂量，最小有作用剂量，毒作用带，半数效应浓度，毒物单位与分级），哺乳动物急性毒性试验，水生生物急性毒性试验，蚯蚓急性毒性试验，亚慢性毒性试验，慢性毒性试验，蓄积毒性试验。3．问题与应用（能力要求）：掌握生物毒性的基本概念，了解几种毒性试验的试验对象与方法。第三节生物的分子和细胞水平检测1．主要内容：加合物测定，一般代谢酶的活性测定，解毒系统酶类诱导作用的检测，抗氧化防御系统检测。2．基本概念和知识点：DNA—加合物的测定，蛋白加合物；乙酰胆碱脂酶，腺三磷酶；混合功能氧化酶的诱导作用，谷胱甘肽硫转移酶；过氧化氢酶，谷胱甘肽过氧化酶。3．问题与应用（能力要求）：了解生物的分子和细胞水平检测的几种方法。第四节生物致突变、致畸和致癌效应检测1．主要内容：致突变效应，致畸效应，致畸作用的评价，致癌效应。2．基本概念和知识点：突变，基因突变，染色体畸变，体外基因突变试验，哺乳动物体细胞株突变试验，细胞遗传学试验（染色体畸变试验、微核试验），体内基因突变试验，DNA损伤试验；致畸作用，致畸作用的毒理学特点，化学致畸作用机理；致畸作用的评价；化学致癌作用和化学致癌物，细胞癌变学说，癌变过程及其机理，致癌试验。3．问题与应用（能力要求）：掌握基因突变，染色体畸变，致畸作用等概念，了解生物致突变、致畸和致癌效应检测的方法。第五节微宇宙法1．主要内容：微宇宙法简介，标准化水生微宇宙，烧杯水生微宇宙，室外水生微宇宙，土壤核心微宇宙，模拟农田生态系统。2．基本概念和知识点：微宇宙法（模型生态系统法），自然宇宙和人工宇宙，标准化水生微宇宙，烧杯水生微宇宙（混合烧杯培养），室外水生微宇宙（中宇宙），土壤核心微宇宙（SCM），模拟农田生态系统。3．问题与应用（能力要求）：了解化学污染物对生物的联合作用。（三）课后练习1．什么是生物测试？生物测试的基本类型。2．受试生物选择的条件。3．半数致死剂量、蓄积系数、最大无作用剂量和最小有作用剂量。4．急性毒性试验和慢性试验的一般程序。5．致突变、致畸效应和致癌效应的基本概念。6．致畸物的致畸作用具有什么毒理学特点，这些特点在致畸试验中有什么意义？7．微宇宙的基本概念，举例说明微宇宙试验的设计。（四）教学方法与手段课堂讲授、学生发言与讨论第四章环境质量的生物监测与生物评价（5课时）（一）目的与要求1．掌握环境质量、生物监测、化学品的生态风险评价等概念和方法；2．熟悉植物监测和评价大气的基本方法；水环境污染生物监测和评价的基本方法。3．了解有害物理因素的生物学效应评价。（二）教学内容第一节生物监测和环境质量评价概念1．主要内容：环境质量定义及其基本内涵，生物监测的概念。2．基本概念和知识点：环境质量，环境质量基准，环境质量标准，环境质量调查、监测及评价，环境质量调控与环境质量预测；水、土壤、大气