到达中国陆面的生物有效紫外线辐射强度分布

随着大气臭氧层的日趋变薄,估算到达陆面的太阳紫外线辐射变化,评估对人体健康的影响日趋成为环境健康研究的一个重要课题。基于DISORT辐射传输模型,从生物健康效应的角度提出了估算陆面有效紫外线辐射强度的方法,并采用LibRadtran软件包UVSPEC模型以及GIS空间分析技术模拟了2000年1月和7月到达中国陆面的生物有效紫外线辐射强度空间分布,讨论了臭氧、云量、地表反照率等因素对陆面生物有效紫外线辐射强度的影响,研究了基于云量、海拔数据修正陆面紫外线辐射的方法。另外,还系统分析了2000年1月、7月我国陆面生物有效紫外线辐射强度的空间分布特征,1月份辐射强度是低纬度较高,而7月份是中高纬度较高。UVA和UVB陆面辐射强度分布明显不同,特别是7月份,UVB辐射强度的高值区域较UVA明显偏向低纬度地区。UVB的生物有效辐射强度大约是UVA的6倍。

在物种水平上生物对气候和紫外线B辐射预期变化的响应

控制实验表明,不同物种对每个环境因子变化变量产生的响应也存在着差异。植物往往对营养元素的变化反应最为强烈,尤其是氮素的增加。夏季增温实验表明,木本植物对温度的升高表现出了积极的响应,而地衣、苔藓类植物的丰富度却因增温而降低。物种对增温的响应主要受水分有效性和雪覆盖程度控制。在气候保持湿润的情况下,伴随着夏季温度的升高,许多无脊椎动物种群的数量都有所增加。实验表明,CO_2浓度和紫外线B(UV-B)辐射的增加对植物和动物影响较小,但是,一些微生物和真菌却对紫外线B辐射的增加非常敏感,甚至可能会因此产生一些诱导突变而引起流行传染病的爆发。苔原土壤的加温、CO_2浓度的升高以及矿物质营养的改善一般都会增加微生物的活动。在温带气候中,藻类往往比蓝藻细菌更占优势。冬季结冰-解冻过程的增加会导致冻壳的形成,从而会大大降低许多陆生动物的冬季存活率,改变这些动物群体的动态过程。厚的积雪会使驯鹿等植食性动物很难采食到雪下的草类植物,同时也不利于其逃避食肉动物的追捕。而无雪期的提前到来则可能会加速植物的生长。物种对气候变化的响应最初可能出现在亚种这一水平上:一个具有很高遗传/群系多样性的北极植物或动物物种,演化历史已经使其具有一种适应不同环境条件的能力,这将使它们能够很快适应未来的环境变化。本土知识(IK)、航空照片和卫星图像表明一些物种的分布已经发生了变化:北极植被更加趋向灌木化,而且生长也更加旺盛;北极驯鹿的分布范围最近也发生了变化一些原来在树线以南区域活动的害虫和鸟类也在北极被发现。与此相对应,大多数在北极地区进行繁殖鸟类的数量却都在下降。根据一些模型的预测,随着气候的变暖,苔原带鸟类的数量将会大幅度地下降。据物种-气候响应模型预测,由于受到气候变暖的影响,北极地区现有物种在未来的潜在分布范围都将大大缩小和向北退缩,而一些无脊椎动物和微生物则很可能会迅速向北扩展到北极地区。

不同时期UV-B辐射增强对灯盏花生物量和药用有效成分产量的影响

采用小区试验，研究不同时期UV—B辐射增强（5．0kJ·m^-2，旺长期辐射T1、花期辐射12、旺长期＋花期辐射B）对灯盏花（Erigeron breviscapus（Vant．）Hand—Mazz）各部位生物量和药用有效成分含量的影响。结果表明：（1）不同时期UV—B辐射均导致灯盏花株高、基叶数、最大基叶长、最大基叶宽、总生物量降低，其中总生物量下降2．91％～15．79％；花期辐射（T2）下，各形态指标和生物量降低的幅度小于旺长期辐射（T1）。（2）不同时期增强的UV—B辐射均导致灯盏花各部位有效成分（总黄酮、咖啡酸酯、灯盏乙素）含量升高，含量依次为T3〉T2〉T1〉CK。（3）不同时期增强的UV—B辐射使灯盏花药用有效成分产量发生改变，仅花期辐射（T2）使灯盏花总黄酮、灯盏乙素和咖啡酸酯总产量均显著增加，其中灯盏乙素增加10％，总黄酮增加4．01％，咖啡酸酯增加4．05％。总之，通过增加UV—B辐射来增加灯盏花药用有效成分产量是可行的，以灯盏花花期进行UV—B辐射30d具有较好的效果。

用Yankee(扬基)UVB-1型紫外辐射表测量大气中的紫外B辐射

文章对 1996年 7月至 1997年 12月在青藏高原东北部的瓦里关山用Yankee(扬基 )UVB 1型紫外辐射表进行的紫外B辐射 ( 2 80～ 32 0nm)观测资料进行了分析 ,初步揭示了这一地区紫外B辐射的变化规律。结果表明 :①该地区的紫外B辐射具有夏季高、冬季低的特点 ;②太阳紫外B辐照度在夏季最高可达 5 .8W/m2 ,夏季紫外B辐照度占总辐照度的比例最高可达 0 5 % ;③这一地区的太阳紫外B辐射具有明显的日、季变化 ,日最高值出现在午后 13时左右 ;④瓦里关地区的太阳紫外B生物有效辐射剂量约占紫外B总辐照度的 1/ 14 ,夏季最高时可达 0 4 2W /m2 。

UV-B辐射增强对水稻叶片抗氧化系统的影响

在 U V- B辐射增强条件下 ,研究了 3个不同类型水稻品种抗氧化系统的变化。结果表明 ,UV- B辐射胁迫使水稻叶片抗氧化物酶超氧化物歧化酶 (SOD)和过氧化氢酶 (CAT)的活性先升后降 ,抗坏血酸过氧化物酶(ASP)活性下降 ,过氧化物酶 (POD)活性上升 ;抗氧化物质类胡萝卜素含量下降 ,还原型谷胱甘肽 (GSH)含量提高 ,而还原型抗坏血酸 (ASA)含量除新株型稻在处理后期有所降低外 ,其它两个供试品种汕优 6 3和南川在处理期间均增加 ;叶片活性氧过氧化氢 (H2 O2 )累积 ,膜脂过氧化加剧 ,丙二醛 (MDA)相对含量增加。 3个供试品种的抗氧化系统变化幅度存在差异 。

UV-B辐射对颠茄氮代谢及次生代谢产物含量的影响

有害的中波紫外线(ultraviolet B,UV-B;280~320 nm)辐射影响植物的生长与发育。但也有研究证明,UV-B辐射可诱导生物碱合成。然而,UV-B辐射能否提高颠茄(Atropa belladonna L.)中托品烷类生物碱(tropane alkaloids,TAs)的含量尚未见报道。本研究以颠茄实生苗为材料,研究UV-B不同照射度强、时间(d数)对颠茄的氮代谢、生物碱含量及TAs代谢途径中的几个关键酶基因表达量的影响。结果表明,随着辐射天数的增加(5~30 d),低强度(LU,5μW/cm^2)UV-B处理与对照(无辐射)比较,硝态氮、莨菪碱、东莨菪碱含量无显著差异。然而,中等强度(MU,10μW/cm^2)和高强度(HU,15μW/cm^2)UV-B辐射,明显增加硝态氮含量,谷氨酰胺合成酶(glutamine synthetase,GS)、谷氨酸脱氢酶(glutamine dehydrogenase,GDH)活性明显高于对照。重要的是,中、高强度UV-B辐射显著降低了颠茄的叶片与茎中莨菪碱和东莨菪碱含量。荧光定量PCR揭示,莨菪碱合成的关键酶腐胺N-甲基转移酶(putrescine N-methyltransferase,PMT)编码基因、莨菪碱-6-β-羟化酶(hyoscyamine-6-β-hydroxylase,H6H)基因表达呈高度组织特异性,主要是在根部表达。与对照比较,低强度照射25 d引起pmt在根部的表达量显著上调,而中、高强度照射导致其下调;h6h在根部的相对表达量随着处理强度的增加逐渐降低;托品酮还原酶Ⅰ(tropinone reductaseⅠ,TRⅠ)编码基因在叶片中的表达量较高,随照射强度的增加而升高。上述结果表明,低强度UV-B辐射促进氮代谢,有利于莨菪碱合成;而长期中、高强度UV-B辐射,尽管促进了谷氨酸代谢,但却使pmt和h6h表达降低,不利于莨菪碱和东莨菪碱的积累。总之,本研究结果显示,不同UV-B辐射强度和时间,对颠茄合成TAs的影响不同,可为大田试验生产莨菪碱提供有益的参考。

UV-B增强和海洋环境因子的变化对海洋浮游动物影响的研究进展

环境污染导致的臭氧层衰减是当今最引人注目的全球变化现象之一。臭氧层的衰减使得到达地球表面的紫外线，尤其是对生物具有严重损伤作用的紫外线B波段（ultrovioletB，UV．B，280～315nm）的辐射增强，从而对全球产生明显的生态学和生物学效应。研究表明，北海海水表面uv．B辐射率的10％能够穿透到6m深的水层；而在北冰洋的清澈水域，可到达30m深的水层，在南极水域甚至达到60～70m，引起明显的生态学效应，因此，UV-B辐射对海洋牛态系统的潜在危害性不断增加。

不同海拔地区眼生物有效紫外辐射研究及其危险性评价

目的研究两种不同海拔地区眼生物有效紫外辐射及其危险性评价。方法基础实验研究。采用自制的旋转式眼紫外线暴露模型，分别于2011年7月和2010年5月晴好天气下，在西昌和绍兴地区进行监测。计算得出每个监测时点、每时段平均眼紫外线生物有效强度，并累计每小时及全天紫外线生物有效剂量。结果西昌和绍兴眼紫外线生物有效强度及其与安全限值比值和每小时累计眼紫外线生物有效剂量均呈双峰分布，最大比值分别为23.6和13.44。西昌和绍兴日间监测每小时累计眼紫外线生物有效剂量也呈双峰分布，西昌的峰值分别为80.3 J/m^2和69.87 J/m^2，其太阳高度角范围是44.4-55.4°和54.3-65.2°；绍兴的峰值分别为43.13 J/m^2和46.75 J/m^2，太阳高度角范围是38.9-47.2°和50.7-60.2°。日间监测累计的眼紫外线生物有效剂量西昌和绍兴分别为564.7 J/m^2和396.5 J/m^2。结论不同海拔两地区的眼部紫外线生物有效暴露强度及其与安全限值比值和每小时累计眼紫外线生物有效剂量的日间变化均呈双峰分布；并且相近太阳高度角下，三者的数值西昌普遍高于绍兴。

青藏高原瓦里关地区大气臭氧柱总量及UV-B观测结果的特征分析

利用Brewer臭氧分光光谱仪对青藏高原东北部瓦里关地区的大气臭氧柱总量及太阳紫外B生物有效辐射剂量进行了连续的观测。通过对1996～1999年的资料分析表明:该地区的臭氧柱总量具有明显的年季变化特征,并存在着减少的趋势,与TOMS卫星的观测结果相一致;臭氧垂直廓线的Umkehr反演得出这一地区的臭氧数密度最大值出现在20～30km处,冬春季的高度低于夏季;太阳紫外B生物有效辐射剂量夏季最高可达0.4W/m^2。

环境变化背景下北极生物的多样性、分布及其适应性

生物个体是对气候变化和紫外线B(UV-B)辐射变化产生反应的基础,而且这种反应会在各种时间尺度上发生。北极地区的动物、植物以及微生物种类的多样性从表面上看是低的,而且从北方针叶林到极地荒漠逐渐减少,但其原始物种却很丰富。与这种物种多样性随纬向梯度减少的趋势相反,一些空间分布范围很广的单一优势物神的优势度则呈增长趋势。全球气候变暖可能会减少该地区的物种多样性,并限制到这些物种的分布范围,尤其是在该地区生物分布的北部边缘,一些极地特有的动物和植物种类会面临着灭绝的危险。最有可能侵入苔原地带的物种是那些目前生存在极地外缘的北方地区生物。许多植物都具有自身的特征使它们能够在以下环境中生存;短暂的无冰雪覆盖的生长季节,低的太阳高度角,永久冻结地带及低的土壤温度,贫乏的养分获取条件以及极少的物理扰动。以上这些特征有些可能会限制当地物种对气候变暖的反应,但其最主要的因素是这些物种与那些潜在的入侵物种相比缺乏竞争能力。北极地区陆生动物拥有许多适应特性,这使它们能够适应北极地区剧烈的温度变化。许多动物通过冬眠或迁移来逃避极地地区的恶劣天气和资源短缺。北极地区动物生存的生物环境则相对简单:几乎没有天敌、竞争者、疾病、寄生生物,但同时食物资源也很短缺。极地陆生动物可能对由气候变化带来的温暖而干旱的夏季非常不适应,这种变化将会影响到动物的迁移路线、途中栖息地,并会改变冬季积雪的状况和冻融的循环过程。气候变化还会改变动物繁殖和发育的季节,并会引来新的竞争者、捕食者、寄生生物以及疾病等。极地微生物也能很好地适应该地区的气候:一些微生物甚至在-39℃的低温下还能进行代谢活动。蓝藻细菌和藻类生物有着很广泛的适应策略,这能够使它们避免(至少可以减少)紫外线的伤害。微生物能够忍受许多环境条件,而且其生长周期很短,这些特点将使它们能很快适应新的生存环境。与此形成对比的是,极地植物和动物很可能通过改变其分布范围而不是积极的生物进化来适应环境的变暧。

臭氧层变化与流行性脑膜炎及鼠疫流行的关系

通过对1950~1989年间一系列有关资料进行分析,首次研究和报道了臭氧层变化、太阳活动与流行性脑脊髓膜炎(ECM)及鼠疫(HP)传染病发病率流行周期特征之间的关系.结果表明,从较长时段看,臭氧层变化、太阳活动与ECM、HP年发病率间存在着较为密切的相关关系;从较短时段看,发病率的季节变化与某些气象因子的变化有一定的关系.此外,本文还提出了一个解释这两类疾病周期流行机制的简单模型.

芦荟的功效及其在畜禽业的开发潜能

芦荟属于多年生百合科常绿草本植物，具有肉厚多汁的特点，主产于热带和亚热带地区。芦荟含丰富的营养成分，含大量B族维生素，8种人体必需氨基酸，18种微量元素及大量糖类、蒽醌类物质等多种生物活性成分，具有抗菌、抗紫外线辐射、抗病毒、抗氧化、提高人体免疫机能等功能，并对肿瘤细胞和艾滋病病毒有抑制作用。

北极4个亚区的影响分析

在评价北极陆地生态系统影响时,人们常常强调物种和生态系统对环境变化响应的地理变化,这种变化往往与气候、生物多样性、植被带、生态系统结构和功能的南-北梯度相关联,可是,环境、生态系统的功能和结构上,以及环境史和当前气候变化的明显东-西变化显然也很重要。尽管一些地方变得温暖,但另一些地方却降温了,海洋、群岛和山脉等地理屏障的东西差异过去也对物种和植被带响应气候变化而改变分布区的能力产生了很大影响,同时,这些地理屏障为种群遗传分化和生物多样性热点区的形成提供了必要的隔离条件,这些屏障在未来气候变暖时,也将影响物种重新分布的能力。为了说明这种东西向的变化,同时也避免过分笼统或过于专业化,基于大尺度的天气和气候形成因素,北极气候影响评价项目确定了4个主要亚区。通过模拟与4个北极气候影响评价亚区有关的主要信息,导致物种分布区发生改变的地理屏障,特别是大陆的分布和海洋产生的隔离,明显会影响植被带的向北移动。对植被区向北移动的地理限制或者促进将影响将来碳的贮存和释放,以及生物圈与大气之间水和能量的交换。此外,气候变化使受威胁物种数量在各个亚区之间差别很大(白令海地区则尤其是热点),各个植被亚区重新分布的能力差异将影响每个区的生物多样性。总而言之,亚区分析表明,在整个北极地区水平上概括生态系统结构和功能的反应、物种的丧失,以及生物圈对气候系统的反馈的趋势是困难的,说明需要对北极陆地生态系统对于气候变化响应的空间变化性有深刻的认识。