铁在植物中的分布及其对人类神

范文一：铁在植物中的分布及其对人类神经系统发育的影响

铁在植物中的分布及其对人类神经系统发育的影响

摘要铁作为生物体重要微量元素，在个体生长发育的每个阶段都具有重要的生理作用。综述了铁在植物体内的分布情况，铁在人类神经系统发育中的作用，以及一些与铁相关的神经系统疾病。

Abstract Iron ，as an important trace elements in organisms ，play important physiological roles at every stage of growth and development.This article summarized the distribution of iron in plants，and the role of iron in the human nervous system developing ，and some neurological diseases associated with iron.

Key words iron；plant ；distribution ；human nervous system；developing ；effect

铁（iron ）作为植物生长发育过程中必需的矿质营养元素，是最早被发现的植物必需营养元素。铁作为一种重要的微量元素，在人类的神经系统发育中发挥着极为重要的作用，与一些神经系统疾病密切相关。在人体的发育过程中需要各种各样的营养来维持机体正常的生理功能，铁作为人体生长发育重要的矿物质元素，主要是通过食物来补充。范轶欧等[1]计算了我国人铁的日均摄入量（UI ），结果发现我国成年男性铁UI 均值为25.0 mg/d，摄入不足的比例为0，19～50岁和50岁以上女性铁UI 均值分别为22.7、21.0 mg/d，摄入不足的比例分别为0、0.1%。铁在食物中的来源有动物性和植物性之分，植物种类不同，植株的部位不同，其铁的含量也有一定的差异。

1 铁在植物体中的分布

在大多数植物中铁的含量都在100～300 mg/kg。但是植物种类不同，植株的部位不同，其铁的含量也有一定的差异。与其他的植物相比，水稻、玉米中铁的含量比较低，为60～180 mg/kg，而且在玉米中每个部位铁的含量也不同，大部分铁都沉积在茎节内，其叶片中只含有少量的铁[2]。Terry 的研究发现叶片中有60%的铁固定在叶绿体的类囊体膜上，有20% 贮存在叶绿体基质中。剩余的20% 存在于叶绿体外。在缺铁胁迫的环境下，大部分利用的铁都来源于叶绿体基质，类囊体膜上的铁和叶绿体外的结构铁损失很多，叶片含有的铁中，约9%以铁血红素形式存在，约19%以非铁血素蛋白形式存在，主要包括类囊体组分、铁氧还蛋白、亚硝酸还原酶等。其余的一般以铁蛋白形式存在，在叶片中铁蛋白的含量约占叶片全铁含量的63%[3]。但是在豆科植物中，种子将其总铁含量90%左右的铁储存在淀粉体内的植物铁蛋白中[4]。

2 铁对人类神经系统的影响

金属离子在现代神经系统疾病的研究中越来越重要。以往的研究结果表明，铜、锌和铁都对大脑发育尤为重要。如铁、铜的浓度不足可引起贫血和发育迟缓，而铜的过量又会导致神经退行性疾病，如帕金森氏症和阿尔茨海默氏病的发生。随着近年来新的试验方法的引进，铁对人类神经系统的影响研究较为充分。

范文二：铁在植物中的分布及其对人类神经系统发育的影响

铁在植物中的分布及其对人类神经系统发育的影

响

高校龙中龙第三季

http://www.huore8.com/media/gaoxiaolongzhonglong/3/

摘要铁作为生物体重要微量元素，在个体生长发育的

每个阶段都具有重要的生理作用。综述了铁在植物体内的分布

情况，铁在人类神经系统发育中的作用，以及一些与铁相关的

神经系统疾病。

关键词铁;植物;分布;人类神经系统;发育;影响

Distribution of Iron in Plants and Its Effect on Human Nervous System Developing

DONG Xiao-yu GUO Peng-fei

(College of Life Science and Technology，Harbin

Normal University，Harbin Heilongjiang 150025)

role of iron in the human nervous system developing，

and some neurological diseases associated with iron.

Key words iron;plant;distribution;human nervous

system;developing;effect

铁(iron)作为植物生长发育过程中必需的矿质营养元

素，是最早被发现的植物必需营养元素。铁作为一种重要的微

量元素，在人类的神经系统发育中发挥着极为重要的作用，与

一些神经系统疾病密切相关。在人体的发育过程中需要各种各

样的营养来维持机体正常的生理功能，铁作为人体生长发育重要的矿物质元素，主要是通过食物来补充。范轶欧等[1]计算了我国人铁的日均摄入量(UI)，结果发现我国成年男性铁UI均值为25.0 mg/d，摄入不足的比例为0，19,50岁和50岁以上女性铁UI均值分别为22.7、21.0 mg/d，摄入不足的比例分别为0、0.1%。铁在食物中的来源有动物性和植物性之分，植物种类不同，植株的部位不同，其铁的含量也有一定的差异。

1 铁在植物体中的分布

在大多数植物中铁的含量都在100,300 mg/kg。但是植物种类不同，植株的部位不同，其铁的含量也有一定的差异。与其他的植物相比，水稻、玉米中铁的含量比较低，为60,180 mg/kg，而且在玉米中每个部位铁的含量也不同，大部分铁都沉积在茎节内，其叶片中只含有少量的铁[2]。Terry的研究发现叶片中有60%的铁固定在叶绿体的类囊体膜上，有20% 贮存在叶绿体基质中。剩余的20% 存在于叶绿体外。在缺铁胁迫的环境下，大部分利用的铁都来源于叶绿体基质，类囊体膜上的铁和叶绿体外的结构铁损失很多，叶片含有的铁中，约9%以铁血红素形式存在，约19%以非铁血素蛋白形式存在，主要包括类囊体组分、铁氧还蛋白、亚硝酸还原酶等。其余的一般以铁蛋白形式存在，在叶片中铁蛋白的含量约占叶片全铁含量的63%[3]。但是在豆科植物中，种子将其总铁含量90%左右的铁储存在淀粉体内的植物铁蛋白中[4]。

2 铁对人类神经系统的影响

2.1 铁对儿童认知能力的影响

婴儿期铁营养状况与其行为发育有密切关系。缺铁性贫血的婴儿其精神发育分和运动发育分与正常儿之间存在显著差异，典型的表现是易激动或对周围事物缺乏兴趣。学龄儿童认知能力较差与饮食中铁元素的缺乏有关。儿童期缺铁对以后的影响是长远而深刻的，在一项长期追踪随访的研究中发现，缺铁的儿童在19年后其认知功能还是低于非铁缺乏的对照组儿童。可见，儿童早期铁缺乏会导致神经生物方面的改变，应该对缺乏铁的儿童及时干预[5]。在缺铁性贫血普遍的地区，如东非，铁补充剂增加了儿童的运动和语言能力。青少年缺铁表现为注意力、学习记忆能力异常，注意范围狭窄，工作耐力下降，对刺激应答减弱，疲倦[6]。患有注意力缺陷多动障碍(Attention-deficit hyperactivity disorder，简称AD)的儿童其丘脑区域的脑铁含量少[7]。

2.2 铁在神经系统中的作用

由于神经元活动特别依赖需氧代谢，铁的获取对脑细胞非常是重要的。因为铁是细胞色素蛋白中血红素的关键成分，在细胞呼吸过程中介导线粒体内的电子传递，所以铁代谢对脑组织的功能活动极为重要[8]。不同神经发育阶段、不同大脑区域对铁缺失的敏感性各不相同。研究发现在皮质和海马回区域发生的晚期铁缺失与早期铁缺失相比，铁丢失的量较少，然而，深部小脑核、浅表小脑和丘脑在晚期受铁缺失影响更大;其余区域在这2个阶段没有显著性差异[9]。这种损伤在以后的生活中是显而易见的。

缺铁会影响认知能力的发展，但铁过量也会损害大脑。动物研究和人脑探测均证实，随着年龄的增长，脑内的铁会随之增加。而大脑对铁代谢紊乱非常敏感，已发现脑组织铁代谢相关蛋白的异常和铁积聚，与神经退行性疾病的发生密切相关[10]。在包括老年痴呆症、帕金森氏病和亨廷顿氏病在内的几个神经退行性疾病中脑的铁调控被打乱，在神经影像学研究中所有这些疾病都涉及到脑的异常的高铁浓度，铁浓度过高可能会导致神经元死亡。许多研究证实阿尔茨海默病患者病变脑区

铁异常增高。当脑内铁的含量过多，通过Fenton反应形成过量的氧自由基，细胞膜脂质过氧化，最后导致细胞的凋亡，有学者通过组织细胞化学试验证实了AD患者脑组织铁和铁蛋白含量增高，还有人发现AD患者海马、老年斑中铁蛋白含量增高。次级离子质谱分析法、中子活化分析法也证实AD患者脑内组织铁含量增高[11]。当然，年龄亦是神经退行性疾病的一个危险因素，单纯的年龄因素也可能引起这些过氧化物的生成，甚至导致疾病的发生。 2.3 铁影响大脑发育的相关基因

铁主要通过食物进入人体内。铁的吸收和处理受到遗传因素的影响，各种调控蛋白参与体内铁的代谢。与铁的稳态有关的基因包括:ACO1、CALR、CD163、CP、CUBN、CYBRD1、DHCR7、EXOC6、FLVCR、FTH1、FTL、FXN、Gast、GSTP1、HAMP、HCP1、HEPH、HEPHL1、HFE、HFE2、HMOX1、HMOX2、HP、HPX、IREB2、PGRMC1、PGRMC2、SLC11A2、SLC25A37、SLC40A1、STEAP3、TF、TFR2、TFRC、肿瘤坏死因子。其中一些基因展示了多个种族群体中的联系。然而，并非所有被列出的基因都受神经的影响[12]。

一般认为，转铁蛋白介导的铁转运是细胞摄取铁的主要途径，而大量的研究表明，细胞也通过载体介导等机制摄取非转铁蛋白结合铁。铁代谢和铁转运的相关基因的突变或缺失是引起神经退行性疾病中脑铁代谢紊乱的根本原因[13]。编码铁蛋白轻链的基因突变，能引起患者脑中铁和铁蛋白异常的聚集，从而影响到铁的贮存;编码泛酸盐激酶的基因PANK2的缺失导致大脑中铁蓄积，通过自由基损伤途径导致神经死亡;编码CP的基因突变可能是导致铁代谢紊乱的一个主要因素;编码铁调节蛋白2个基因的缺失及编码血色素沉着症蛋白质基因突变后，能导致脑中铁的大量聚集。这些突变和缺失都能导致氧化应激的发生，从而引起神经退行病性病变[14]。HFE或血色素病基因与铁的代谢紊乱有关。HFE 基因突变引起约80%的遗传性血色素病，HFE2基因突变引起的青少年血色素病，罕见

的C282Y基因突变可以导致遗传性血色素沉着病，一种罕见的常染色体隐性遗传病，导致40岁前器官严重损伤和过早的死亡。H63D突变基因是人们对脑部退化性疾病的关注的重点。有自闭症谱系障碍的人H63D变异体超过限度。

3 结语

研究表明，铁对人类的健康非常重要，提高植物的铁营养成分及其分布的合理性，对于改善人类的膳食水平，营养条件具有实际意义。

href="http://www.huore8.com/media/gaoxiaolongzhonglong

/3/" target="_blank">高校龙中龙第三季

范文三：铁在植物中的分布及其对人类神经系统发育的影响

资源与环境科学现代农业科技 2014 年第 13 期

铁在植物中的分布及其对人类神经系统发育的影响

董晓雨郭鹏飞

:哈尔滨师范大学生命科学与技术学院,黑龙江哈尔滨 150025:

摘要铁作为生物体重要微量元素,在个体生长发育的每个阶段都具有重要的生理作用。综述了铁在植物体内的分布情况,铁在人类神经系统发育中的作用,以及一些与铁相关的神经系统疾病。

关键词铁;植物;分布;人类神经系统;发育;影响

中图分类号 Q945.1;R338 文献标识码 A 文章编号 1007-5739:2014:13-0241-02

Distribution of Iron in Plants and Its Effect on Human Nervous System Developing

DONG Xiao-yu GUO Peng-fei

:College of Life Science and Technology,Harbin Normal University,Harbin Heilongjiang 150025: Abstract Iron,as an important trace elements in organisms,play important physiological roles at every stage of growth and development.This article summarized the distribution of iron in plants,and the role of iron in the human nervous system developing,and some neurological diseases

associated with iron.

Key words iron;plant;distribution;human nervous system;developing;effect

铁:iron:作为植物生长发育过程中必需的矿质营养元、铜的浓度不足可引起贫血和发育迟缓,而铜的过量又如铁

素,是最早被发现的植物必需营养元素。铁作为一种重要的会导致神经退行性疾病,如帕金森氏症和阿尔茨海默氏病微量元素的发生,在人类的神经系统发育中发挥着极为重要的作。随着近年来新的试验方法的引进,铁对人类神经系用,与一些神经系统疾病密切相关。在人体的发育过程中需统的影响研究较为充分。

要各种各样的营养来维持机体正常的生理功能,铁作为人体 2.1 铁对儿童认知能力的影响

生长发育重要的矿物质元素,主要是通过食物来补充。范轶婴儿期铁营养状况与其行为发育有密切关系。缺铁性 [1]欧等计算了我国人铁的日均摄入量:UI:,结果发现我国成贫血的婴儿其精神发育分和运动发育分与正常儿之间存在年男性铁 UI 均值为 25.0 mg/d,摄入不足的比例为 0,19~50 显著差异,典型的表现是易激动或对周围事物缺乏兴趣。学岁和 50 岁以上女性铁 UI 均值分别为 22.7、21.0 mg/d,摄入龄儿童认知能力较差与饮食中铁元素的缺乏有关。儿童期不足的比例分别为 0、0.1%。铁在食物中的来源有动物性和缺铁对以后的影响是长远而深刻的 ,在一项长期追踪随访植物性之分,植物种类不同,植株的部位不同,其铁的含量的研究中发现,缺铁的儿童在 19 年后其认知功能还是低于也有一定的差异。非铁缺乏的对照组儿童。可见,儿童早期铁缺乏会导致神经

[5]1 铁在植物体中的分布生物方面的改变,应该对缺乏铁的儿童及时干预。在缺铁

在大多数植物中铁的含量都在 100~300 mg/kg。但是植性贫血普遍的地区,如东非,铁补充剂增加了儿童的运动和物种类不同 ,植株的部位不同 ,其铁的含量也有一定的差语言能力。青少年缺铁表现为注意力、学习记忆能力异常 , [6]异。与其他的植物相比 ,水稻、玉米中铁的含量比较低 , 为注意范围狭窄,工作耐力下降,对刺激应答减弱,疲倦。患有 60~180 mg/kg,而且在玉米中每个部位铁的含量也不同,大部注意力缺陷多动障碍:Attention-deficit hyperactivity disorder, [2][7]分铁都沉积在茎节内,其叶片中只含有少量的铁。Terry 的简称 AD:的儿童其丘脑区域的脑铁含量少。研究发现叶片中有 60%的铁固定在叶绿体的类囊体膜上 , 2.2 铁在神经系统中的作用有 20% 贮存在叶绿体基质中。剩余的 20% 存在于叶绿体由于神经元活动特别依赖需氧代谢 ,铁的获取对脑细外。在缺铁胁迫的环境下,大部分利用的铁都来源于叶绿体胞非常是重要的。因为铁是细胞色素蛋白中血红素的关键基质,类囊体膜上的铁和叶绿体外的结构铁损失很多,叶片成分,在细胞呼吸过程中介导线粒体内的电子传递 , 所以含有的铁中,约 9%以铁血红素形式存在,约 19%以非铁血 [8]铁代谢对脑组织的功能活动极为重要。不同神经发育阶素蛋白形式存在,主要包括类囊体组分、铁氧还蛋白、亚硝段、不同大脑区域对铁缺失的敏感性各不相同。研究发现酸还原酶等。其余的一般以铁蛋白形式存在,在叶片中铁蛋在皮质和海马回区域发生的晚期铁缺失与早期铁缺失相 [3]白的含量约占叶片全铁含量的 63%。但是在豆科植物中, 比,铁丢失的量较少,然而,深部小脑核、浅表小脑和丘脑在种子将其总铁含量 90%左右的铁储存在淀粉体内的植物铁晚期受铁缺失影响更大;其余区域在这 2 个阶段没有显著 [4]蛋白中。 [9]性差异。这种损伤在以后的生活中是显而易见的。 2 铁对人类神经系统的影响缺铁会影响认知能力的发展,但铁过量也会损害大脑。金属离子在现代神经系统疾病的研究中越来越重要。动物研究和人脑探测均证实,随着年龄的增长,脑内的铁会以往的研究结果表明, 铜、锌和铁都对大脑发育尤为重要。随之增加。而大脑对铁代谢紊乱非常敏感,已发现脑组织铁基金项目哈尔滨师范大学大学生创新基金。代谢相关蛋白的异常和铁积聚,与神经退行性疾病的发生作者简介董晓雨:1992-:,女,黑龙江黑河人,在读本科生。研究方向: [10]密切相关。在包括老年痴呆症、帕金森氏病和亨廷顿氏病遗传学。

在内的几个神经退行性疾病中脑的铁调控被打乱 ,在神经收稿日期 2014-05-27

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资源与环境科学现代农业科技 2014 年第 13 期影像学研究中所有这些疾病都涉及到脑的异常的高铁浓 ,罕见的 C282Y 基因突变可因突变引起的青少年血色素病

度,铁浓度过高可能会导致神经元死亡。许多研究证实阿尔以导致遗传性血色素沉着病 ,一种罕见的常染色体隐性遗茨海默病患者病变脑区铁异常增高。当脑内铁的含量过多, 传病,导致 40 岁前器官严重损伤和过早的死亡。H63D 突变通过 Fenton 反应形成过量的氧自由基,细胞膜脂质过氧化, 基因是人们对脑部退化性疾病的关注的重点。有自闭症谱最后导致细胞的凋亡,有学者通过组织细胞化学试验证实了系障碍的人 H63D 变异体超过限度。 AD 患者脑组织铁和铁蛋白含量增高,还有人发现 AD 患者 3 结语

海马、老年斑中铁蛋白含量增高。次级离子质谱分析法、中研究表明,铁对人类的健康非常重要,提高植物的铁营 [11]子活化分析法也证实 AD 患者脑内组织铁含量增高。当然, 养成分及其分布的合理性,对于改善人类的膳食水平,营养年龄亦是神经退行性疾病的一个危险因素 ,单纯的年龄因条件具有实际意义。

素也可能引起这些过氧化物的生成,甚至导致疾病的发生。 4 参考文献

[1] 范轶欧,刘爱玲,何宇纳,等.中国成年居民营养素摄入状况的评价[J]. 2.3 铁影响大脑发育的相关基因

营养学报,2012,34:1:15-19. 铁主要通过食物进入人体内。铁的吸收和处理受到遗传 [2] 云少君 ,赵广华.植物铁代谢及植物铁蛋白结构与功能研究进展[J]. 因素的影响,各种调控蛋白参与体内铁的代谢。与铁的稳态有生命科学,2012,24:8::809-816.

关的基因包括 :ACO1、CALR、CD163、CP、CUBN、CYBRD1、 [3] 郭世伟,邹春琴,江荣凤,等.提高植物体内铁再利用效率的研究现状 [J].中国农业大学学报,2000,5:3::80-86. 及进展DHCR7、EXOC6、FLVCR、FTH1、FTL、FXN、Gast、GSTP1、HAMP、 [4] ZHAO G H.Phytoferritin and its implications for humanhealth and HCP1、HEPH、HEPHL1、HFE、HFE2、HMOX1、HMOX2、HP、HPX、 nutrition[J].Biochim Biophys Acta,2010:1800::815-823.

[5] 郭宏霞 . 铁缺乏与儿童智力的研究进展 [J]. 卫生研究 ,2012,41 :1:: IREB2、PGRMC1、PGRMC2、SLC11A2、SLC25A37、SLC40A1、 137-139,143. STEAP3、TF、TFR2、TFRC、肿瘤坏死因子。其中一些基因展 [6] HERBISON CE,THORSTENSEN K,CHUA AC,et al.The role of trans- 示了多个种族群体中的联系。然而,并非所有被列出的基因 ferrin receptor 1 and 2 in transferrin -bound iron uptake in human [12]hepatoma cells [J].Am J Physiol Cell Physiol,2009,297 :24::C1567 - 都受神经的影响。 C1575. 一般认为,转铁蛋白介导的铁转运是细胞摄取铁的主 [7] 万莉 ,赵保路 . 铁代谢紊乱与阿尔茨海默病 [J]. 生命科学 ,2012,24 要途径,而大量的研究表明,细胞也通过载体介导等机制摄 :8::803-808.

取非转铁蛋白结合铁。铁代谢和铁转运的相关基因的突变或 [8] ,,,.陈镜羽单毓娟杜明等乳铁蛋白对铁代谢的影响及其在神经退行

[13][J].现代生物医学进展,2013,13:3::564-566,577. 性疾病中的应用缺失是引起神经退行性疾病中脑铁代谢紊乱的根本原因。 [9] CORTESE S,AZOULAY R,CASTELLANOS FX,et al Brain iron levels 编码铁蛋白轻链的基因突变 ,能引起患者脑中铁和铁蛋白 in attention-deficit/hyperactivity disorder.a pilot MRI study[J].World J 异常的聚集,从而影响到铁的贮存;编码泛酸盐激酶的基因 Biol Psychiatry,2002,13:3::223-231.

[10] 敬坦 ,郭闯 . 脑内铁积聚与神经退行性疾病 [J]. 解剖科学进展 , PANK2 的缺失导致大脑中铁蓄积,通过自由基损伤途径导 2013,19:6::565-567. 致神经死亡;编码 CP 的基因突变可能是导致铁代谢紊乱的 [11] 张晓春.多发性硬化中脑铁沉积的病理、临床及 MRI 研究新进展[J]. 一个主要因素;编码铁调节蛋白 2 个基因的缺失及编码血中国医学影像技术,2010,26:11::2205-2208.

[12] 郭春彦 ,陈忻.铁与帕金森病关系研究进展[J].中国实验动物学报 , 色素沉着症蛋白质基因突变后,能导致脑中铁的大量聚集。 2011,19:4::363-368. 这些突变和缺失都能导致氧化应激的发生 ,从而引起神经 [13] SANTOS PC,DINARDO CL,CANCADO RD,et al.Non-HFE hemochr- [14]退行病性病变。HFE 或血色素病基因与铁的代谢紊乱有 omatosis.Rev Bras[J].Hematol Hemoter,2012,34:7::311-316.

[14] PIETRANGELO A,CALEFFI A,CORRADINI E.Non-HFE hepatic iron 关。HFE 基因突变引起约 80%的遗传性血色素病,HFE2 基 overload[J].Semin Liver Dis,2011,31:4::302-318. !!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!!! :上接第 240 页: 3 结论

试验结果表明,水田改种旱作后,土壤初始矿质氮除蔬 2.4 影响土壤氮供应能力变化的原因分析

菜地有增加外,其他用地均呈现下降;土壤可矿化氮和可利相关分析表明,土壤中初始矿质氮与全氮无明显相关

用总氮:初始矿质氮和可矿化氮之和 :呈普遍下降。研究认关系:表 5:,这表明高施肥量是导致土壤矿质氮较高的主要

为,水田土壤的供氮潜力一般大于相邻旱地土壤;从土壤供原因;但土壤 pH 值与初始矿质氮呈负相关,可能是由于长

氮特点来看,相对于蔬菜地、苗木地、果园和茶园,水田更具期高量施用氮素导致了土壤的酸化。可矿化氮与可利用总

有可持续利用性。氮与土壤全氮呈显著的相关 ,与土壤 pH 值呈轻微的正相

4 参考文献关,表明土壤的可矿化氮主要与土壤氮素的积累程度有关 , [1] 朱兆良,文启孝.中国土壤氮素[M].南京:江苏科学技术出版社,1992. [2] 而改旱后土壤总氮的下降可能是可矿化氮下降的主要原叶优良 , 张福锁 , 李生秀 . 土壤供氮能力指标研究 [J]. 土壤通报 , 因。而土壤酸化可能会影响土壤微生物的活性 , 从而在一 2001,32:6::273-277.

[3] 徐阳春,沈其荣.有机肥和化肥长期配合施用对土壤及不同粒级供氮定程度上影响了土壤氮素的矿化。 [J].土壤学报,2004,41:1::87-92. 特性的影响[4] 闫德智.太湖地区三种主要类型土壤的供氮能力研究[J].安徽农业科表 5 土壤初始矿质氮、土壤可矿化氮与土壤全氮及 ,2011,39:14::8391-8394. 学pH 值的关系 [5] 彭宇,易建华,蒲文宣,等.长期稻草还田对烟田土壤氮素矿化特征的参数初始矿质氮可矿化氮可利用总氮 [J].中国农学通报,2006,22:10::230-233. 影响** **-0.189 4 0.880 70.806 5 [6] 中国科学院南京土壤研究所.土壤理化分析[M].上海:上海科技出版全氮 * * pH 值 -0.360 90.344 20.236 5 ,1978. 社

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范文四：环境因素对湖泊高等水生植物生长及分布的影响_陈书琴

第25卷第2期2008年4月

生物学杂志JOURNALOFBIOLOGY

Vol.25　No.2

Apr,2008

环境因素对湖泊高等水生植物生长及分布的影响

陈书琴,许秋瑾,李法松,刘　俊

(1.安庆师范学院资源环境系,安徽　246011;2.中国环境科学研究院　湖泊研究中心,北京　100012)

摘　要:综述了水质、底质、周丛生物,浮游生物等对湖泊水生高等植物生长的影响,指出:水生高等植物的恢复是湖泊生态功能恢复的关键;水生高等植物恢复,应在营造其合适生境的基础上,以自然恢复为主,人工恢复应遵循

自然规律,优化群落结构;草食性鱼类对湖泊水生高等植物负面影响较大,应注意控制。关键词:环境因素;高等水生植物;影响中图分类号:X143

文献标识码:A

文章编号:1008-9632(2008)02-0011-05

　　高等水生植物在湖泊生态系统中占据十分重要的地位,它不仅能够吸收水体和沉积物中的营养盐、分泌他感物质抑制浮游植物生长,而且能改善湖泊生态系统的物理、化学及生物学特性

[1]

响水生植物生长,它比水化学指标更能反应水生植物生物多样性的情况,随着海拔高度的升高,水生植物生物多样性下降,能生长的水生植物表现出抗胁迫能力增强,生产力下降1.2　水文动力学

通过统计分析新西兰21个浅水湖泊的水文动力学资料和水生植物资料,Susanne,等得出以下结论率以及低水位持续时间有关。

(2)生物多样性随着月水位变幅的变化而变化,当平均月水位变幅达到1米时,生物多样性最高,原因是增加了栖息地的面积,月水位变幅过大或过小,都不利于生物多样性。

(3)干燥期的长短对水生植物多样性的影响也非常大,水生植物完全暴露于空气中的时间不能超过30d,即低水位持续时间不能超过30d。

而洪涝灾害对水生植物的影响更大,1998年7～8月长江爆发了全流域性的特大洪水,崔心红,等

[9]

[8]

[7]

。当前,由于围湖造。

田、水产养殖、湖岸筑坝与江湖分隔等人为干扰,我国湖泊高等水生植物面临着栖息生境片断化、物种交流和迁移阻断、种群数量接近临界值等严峻考验。水生植物退化现象日趋严重:原来的广布种类已渐变成稀有种,一些原来长满水草的湖泊今日已成次生裸地(如武汉东湖等近郊湖泊),水生植物的灭绝速率和濒危现状远高于陆生植物

[2,3]

(1)水生植物多样性和水位变化的幅度,变化频

。于是,重新审视高等水生植物

[4,5]

在湖泊生态系统中的功能和作用,恢复高等水生植物群落逐渐成为湖泊富营养化防治的重要课题

。研

究环境因素对湖泊高等水生植物生长分布的影响可以洞悉其生长的条件,为湖泊资源可持续利用及高等水生植物恢复提供参考。

1　非生物环境因素对高等水生植物的影响1.1　地理纬度及海拔高度

地理纬度主要通过气温影响水生植物生长,在同一温度带内气候因素对水生植物影响比较小。在同一温度带,水生植物分布广,空间异质性低。主要原因为:(1)耐胁迫物种对不同环境存在较宽的耐受性;(2)水生植物的无性生长和繁殖的选择性优势;(3)无性繁殖集群往往区域性分散度高,小尺度的时空异质性常常能导致弹性适应

[6]

选择

通江湖泊鄱阳湖水生植物优势种竹叶眼子菜,苦草和苔草为材料,比较分析了3个种在特大洪水前后生物量和密度的变化,结果表明:水生植物的生物量和密度在特大洪水前后发生显著变化,受特大洪水影响,水生植物地上部分比地下部分变动大,尤其是竹叶眼子菜和苦草,洪水过后地上部分全部死亡,地下部分生物量和无性繁殖体的数量也大为减少。特大洪水影响水生植物的更新与恢复,同时导致湖泊初级生产力的下降。

。

和地理纬度一样,海拔高度也是通过温度因素影　　收稿日期:2007-08-27;修回日期:2007-09-03

作者简介:陈书琴(1977-),男,汉,江苏泰兴人,硕士,讲师,研究方向:环境质量评价学,湖泊生态学;E-mail:chenshq@aqtc.edu.cn。基金项目:国家重点基础研究发展规划项目(2002CB412307);国家“十五”重大科技专项(2002AA601013);安徽省教育厅自然科学基金

项目“通江对安庆破罡湖水生植物群落的影响”(KJ2007B260)

第25卷第2期2008年4月

生物学杂志JOURNALOFBIOLOGY

Vol.25　No.2

Apr,2008

除了水位变动以外,水流对水生植物生长分布影响也不容忽视,水生植物一般生长在水流缓慢的区域,研究河流水生植物发现:当水流小于10cm/s时,水生植物生长宽幅能达到1050cm,当大于10cm/s时,仅为210cm,而且以挺水植物为主1.3　水体理化环境1.3.1　温度

一般来说每种水生植物都有其适宜生长的温度范围,低于或高于其适宜温度,水生植物会生长不良,甚至死亡。菹草生长适宜温度为15～25℃,20℃附近光合产氧量最高因

[12]

[11]

[10]

度。水生植物一方面具有一定净化水质的作用,能清除水体中一定量的COD污染,但过度的有机污染对水生植物,特别是沉水植物也会造成致命的打击。以菹草为例,菹草是一种对环境变化耐受性较强的沉水植物,在COD值较高,水质污染严重的水体中仍能生长发育,对COD有一定的清除作用,能够用来清洁水质,改善水环境。但是水体污染严重也会严重影响到菹草的生理活动,使其光合作用下降,新陈代谢减缓,过度的污染还会导致植物死亡

[18]

。

。以COD为主要研究指

标,利用水葫芦、水花生和蕹菜进行了水培试验。结果表明,有机废水中COD1000mg/L左右是水葫芦和水花生正常生长的上限,而蕹菜在1300mg/L以上1.3.5　氮、磷浓度

理论上水生植物生长应该有适宜浓度范围,高于或低于适宜浓度,会影响水生植物的生长和分布。若干研究得到了一些证实,研究不同磷营养水平对睡莲和菱的叶生理活性的影响,结果表明:随磷营养水平的升高,叶内的无机磷含量升高,叶绿素含量基本呈下降趋势,Chla/Chlb升高。对多肽组分无明显影响。光合速率、呼吸速率、菱叶的ATP含量、睡莲叶的有机磷含量和PSII电子传递活性都呈现钟罩形的变化趋势,在最适磷浓度时达到最高,低或高的磷水平下都有所降低

[20]

[19]

,夏季高温是造成菹草死亡的主要原

。蓖齿眼子菜在水温10～25℃内有较高光合产。

。

氧量,最高出现在25℃,30℃时光合产氧量大大减少

[13]

1.3.2　光照

昼夜光补偿点可以作为沉水植物生存的临界值。只有当底层光照强度大于昼夜光补偿点时,沉水植物才能得以生存和发展。沉水植物群落昼夜光补偿点指的是多物种组成的群落在一昼夜内(白天有光照,黑夜无光照),净产氧量为零时的光照强度。1995年5月在滇池若干样点的调查结果,结果表明:(1)水下光强低于单物种昼夜光补偿点的水域无沉水植物生存;(2)水下光强高于单物种昼夜光补偿点的水域有稀疏群簇存在;(3)水下光强高于群落昼夜光补偿点的水域可以形成群落

[14]

。高氮负荷对高等水生植物的消失的作用不容

[21]

忽视,围隔实验研究表明,当TN>2mg/L时,向浊水状态转换

。但关于氮磷水体中营养盐浓度对水生植

物生长影响的文献并不多见,可能原因是,如果水体中营养盐浓度低,除了漂浮植物外,其他水生植物可从底泥中获取足够的营养盐,如果水体中营养盐浓度很高时,水生植物具备过量吸收营养盐的特点,所以对于水生植物来说,其适宜营养盐浓度应该很宽,而且在进行实验研究时,如果只是水培,和野外实际水体情况不符,如果采取水-底泥共同培养,又很难界定植物中的氮磷具体来源,水体和底质各占多少?1.3.6　pH值

pH值是影响淡水水生植物分布的重要因素之一

[22,23]

。此外光照强度还能影响水生植

物抗病能力,研究发现光照影响各满江红品系的生长速率与抗霉腐病能力,随着光照强度减弱,各品系的生长速率和抗霉腐病能力都下降1.3.3　透明度

光补偿深度是水体透明度的1.5倍,或光照强度约表面光强1%处的水深

[16]

[15]

。

。只有在实际水深≤光补

偿深度的水域,沉水植物才能生长;而在那些实际水深大于光补偿深度的水域,沉水植物则无法生长。根据光补偿深度的研究,研究者认为要恢复滇池草海沉水植物多样性,必须将水体透明度提高到一定程度,使水体底层有足够强度的光照,使沉水植物的光补偿深度增加。在实际水深为200cm左右的水域要有稀疏的沉水植物种群生长,水体的透明度必须达到67cm左右;要形成拥有一定生物量的沉水植物群落,水体的透明度则须达到79cm左右1.3.4　化学需氧量

COD(化学需氧量,即耗氧量)值是检测水质的重要指标,反映了水体受有机污染、还原性物质污染的程

[17]

。苦草、狐尾藻对HCO3形式的碳源有很强的利

[24]

用能力,比较能耐受高pH值条件长

[12]

。菹草喜中性偏

酸环境,碱性条件下缺乏COCO2和H3将限制其生

。不良光照和高pH值下缺乏有效碳源使菹草氮

[25]

。磷代谢受阻而导致菹草衰败死亡1.4　底质

。伊乐藻的光合

[26]

作用量当pH值大于7和小于6时都下降。

长期生态调查研究资料显示富营养化湖泊沉水植

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生物学杂志JOURNALOFBIOLOGY

Vol.25　No.2

Apr,2008

2+2+

物的衰退,底泥起着重要作用。早期的研究表明底泥的物理特性对水生植物的影响相对于底泥的化学性质要大

[27]

化,但程度较Hg处理弱;同样,其叶片光合膜对Cd的敏感程度较茎强

[36]

。谷巍等研究揭示:Hg,Cd

。底泥的物理结构与沉水植物的扎根的能力

[28]

对轮叶狐尾藻生理生化的影响存在着典型的剂量-效应关系。Hg、Cd污染对轮叶狐尾藻起着一种急性毒害的作用,在相同处理浓度和时间条件下,Hg毒性较强,相对而言,Cd毒性较弱。Hg对轮叶狐尾藻的快速致死浓度为1～2mg/L,Cd对轮叶狐尾藻的快速致死浓度为3～5mg/L。研究复合杀虫剂对水生生态系统的影响时发现:在中营养的伊乐藻占主导优势的微宇宙中,杀虫剂喷洒对穗花狐尾藻(M.Spicatum)生物量影响不大,但是明显改变了周丛藻类的组成和生物量,而在富营养的浮萍占优势的微宇宙中,对穗花狐尾藻生物量影响很大,但是对周丛藻类群落组成和结构几乎无影响2.1　浮游植物

浮游植物生长周期短,只要有一定的光照和营养盐,就会迅速生长,在富营养水体常常形成水华,漂浮在水面,厚厚一层,导致水下光照条件不足,影响水生植物的生长。蓝藻水华胁迫沉水植物生长实验显示,竹叶眼子菜受蓝藻胁迫22d后,生物量下降57.1%

[13]

[38]

[37]

和扎根深度密切相关。低密度底泥往往沉水植物

[29]

易衰退,这和营养物质向植物组织传输迁移困难和本身单位体积底泥中营养含量低有关

。底质中的磷

酸盐含量对水生植物的生长很重要。研究显示有黑藻生长的底泥中的间隙水中的硝氮,氨氮和磷酸盐是无黑藻生长的对照组底泥间隙水中的90%、88%和47%

[30]

。一般条件下,沉水植物植株中所含的氮磷浓

度并不高,大概每克干重磷3mg,氮13mg。但生长在肥沃底泥和富营养化水体中的沉水植物有过量吸收和储存营养物质的特性

[31]

。虽然沉水植物吸收过量营养

盐会导致植物衰落没有相关明确报道,但是沉水植物富集过量氮,磷后,生物量明显下降的现象已经观察到了

[32]

。

2　生物环境因素对高等水生植物的影响

。亦有研究表明底泥营养盐丰富能导致植物分

[8]

叉多,根系少,植株矮为

[34]

。此外肥沃底泥上水生植物生

[33]

物量减少和高有机质含量有关系。李文朝研究认

,底质条件是否符合沉水植物生长,不仅取决与

底质本身的特性,很大程度上受制于湖水温度和水深。他在研究太湖五里湖底泥时发现,当水温低于30℃且水深小于1.5m时,底质条件是完全适合沉水植物生长的;但在夏季高温,高水位期,沉水植物因水底光照不足和严重缺氧发生烂根,这是湖内多次种植实验沉水植物无法渡过夏季的主要原因。1.5　有毒有害物质

表面活性剂,主要用于配制各种洗涤剂,占有很大的市场,大量应用的表面活性剂,最终全部进入水体环境,给环境造成严重的污染。研究表明水绵和水浮莲受一定表面活性剂污染后,生物膜结构严重破坏,非阴离子表面活性剂对水生植物的损伤机理以溶解为主,而阴离子表面活性剂对水生植物的损伤除了溶解作用外,所带电荷使蛋白质构象改变也是非常重要的因素

[35]

。

2.2　周丛生物

周丛生物使沉水植物生长缓慢,生产力降低。相关研究表明着生藻类的生长与菹草呈负相关,菹草生长率高时(3～4月)着生藻类密度和生物量较小,菹草缓慢生长(11～2月)或衰亡(6～7月)时,着生藻类的密度和生物量较大2.3　鱼类养殖

长尺度的野外观察研究认为草食性鱼类的是引起水体水生植物的波动的重要因素。后湖水生植物较东湖其它区域丰富,共记载47种,从1991～1993年3年间水生植物生物量和水生植被分布面积变动剧烈。1991年水生植被分布面积约为该湖区面积的8.4%;1992年高达381hm,覆盖面积达80%;而1993年水生植被面积不到1%,经分析认为目前影响后湖水生植被的主要因子是草食性鱼类

[40]

2[39]

。

。陈国祥等研究了重金属Hg、Cd对水生植物莼

菜越冬芽光合膜叶绿素含量、多肽组分及光化学特性的影响。实验结果表明,经1mmol/L浓度Hg处理后,叶片光合膜叶绿素含量、叶绿素a/b值、室温吸收光谱、荧光发射光谱、光系统电子传递活性呈下降趋势;当Hg处理浓度超过2mmol/L时,叶片光合膜叶绿素含量及其它光化学活性显著下降,光合膜多肽组分也产生降解,茎光合膜对Hg的敏感程度比叶片低。莼菜越冬芽经不同浓度Cd(2、5、10mmol/L)处理后,其光合膜叶绿素含量、光化学活性也产生相应变

2+2+

。纽约中营养湖泊

Chenango湖从1978～2001年间四次调查数据分析发现,1989年后沉水植物生物量下降,到2001年只剩11种,生物量不到历史最大记录的10%,原因是高强度的鲤鱼养殖

[41]

。也有研究认为养殖是双刃剑,东太湖

围网养殖研究表明,围网养殖导致表层沉积物中的TN,TP,TOC分别增加了83%、8.0%和593%,养殖污

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生物学杂志JOURNALOFBIOLOGY

1998,7(2):35～41.

Vol.25　No.2

Apr,2008

染引起沉积物肥力增高,促进了东太湖水生植物的生长,但过度污染又使西岸1446ha养殖分布区水生植被严重退化

[42]

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16(5):209

。

3结论及思考

3.1　水生植物的生长分布依赖各种生物,非生物的环境因素。而水生植物的有效恢复是湖泊生态恢复成功与否的关键,水体、底质理化环境和先锋种,建群种植物所需要的生长条件是否匹配,是在启动恢复时首要考虑的问题。目前我国水生植物缺乏基础,系统性的研究,并且严重滞后于湖泊富营养化治理的生态示范工程的需要。

3.2　水体中天然存在的草食性鱼类对生态恢复的影响不可忽视。水生植物生长具有明显的季节性,所以恢复的时机把握至关重要,水生植物的萌芽和鱼类的繁殖在自然界中往往是同步的,仔鱼对浅水区水生植物的幼芽破坏很小。目前的生态恢复项目常常由于赶进度的原因,或是由于这样那样的原因水生植物生长不良,需要补植。时间上难以很好控制,春末夏初的补植常常遭致渐已长大成熟的草食性鱼类的攻击,草食性鱼类对水生植物,特别是幼苗期的植物嫩芽的啃食,往往使生态恢复项目遭到致命的打击。

3.3　水生植物恢复,应以营造水生植物适宜的生境条件为主。如果生境条件不满足,盲目种植,极易导致水生植物死亡,腐烂分解。从而加重湖泊富营养化。即使短时间内种植成功,也很难保证来年水生植物在自然状态下顺利萌发生长。

3.4　水生植物恢复应以自然恢复为主,人工恢复为辅。遵循自然规律,以自然恢复为主,辅以人工恢复。人工恢复只是在关键的节点上利用人类的力量启动和促进自然恢复过程。在水生植物恢复的初期,可多借助人工恢复的力量,以后恢复过程还是应以自然恢复为主,这也更有利于水生生态系统的稳定。

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Influenceofenvironmentalfactorsonthedistributionandgrowth

ofaquaticmacrophytes

CHENShu-qin,XUQiu-jin,LIFa-song,LIUJun

(1.SchoolofResources＆EnvironmentalScience,AnqingTeacherCollege,Anhui246011;

2.ChinaResearchAcademyofEnvironmentalScience,Beijing100012China)

Abstract:Theinfluenceofwaterquality,sedimentquality,periphytoniclifeandplanktononthedistributionandgrowthofaquaticmacrophyteswasdiscussed.Therestorationofaquaticmacrophyteswasthekeytorestorethefunctionofthelake'seco-system.Torestoretheaquaticmacrohytes,peopleshouldbuildthesuitableeco-condition,andabidethenaturallawtooptimize

themacrophytescommunity.Theinfluenceofherbivorousfishesonthegrowthofaquaticmacrophyteswasnegative.

Keywords:environmentalfactors;aquaticmacrophytes;influence

范文五：风因子对荒漠草原藜类植物分布的影响刘云赫

2013年1月

内蒙古科技与经济

January 2013风因子对荒漠草原藜类植物分布的影响

刘云赫，于

轶，李

丹

（1．内蒙古大学生命科学学院；2．内蒙古气象局，内蒙古呼和浩特010021）

摘要：选取一研究区域，研究了这一区域风因子对荒漠草原藜类植物分布的影响，得出结论：藜斑块

“是生长在内蒙古荒漠和半干旱地区的一种特殊的植物斑块，单个斑块呈月牙形”外貌，整体的分布类型为

均匀分布，形成的机理主要是由风这种生态因子决定的；藜斑块有可移动性、短周期性、微固着性等特点；而且藜斑块的形成也会产生一定的沃岛效应，所以藜斑块也成为一种良好的防风固沙植物群落。

关键词：荒漠草原；藜；分布类型；生态因子；风中图分类号：S58文献标识码：A 文章编号：1007—6921（2013）01—0060—02现在国内外学者对荒漠植物的分布规律主要有

以下认识：幼年植丛主要表现为聚集分布，其原因可能是环境资源分配的空间异质性和植物拓殖方式的差异随着幼年个体的生长发育，彼此间相互作用的增强，使之对相似资源的竞争日趋激烈，从而导致聚集分布的消失。然而对此后形成的分布类型，学者们却有不同的认识。

在DonaldL．Phillips 和JamesA．Macmahon （1981）对美国西部荒漠灌丛种群格局的研究中，认为小型植丛趋于聚集分布，中等植丛趋向于随机分布，大型植丛趋向于均匀分布。Arderson （1971）则认为，随着个体的生长和种群的扩张，荒漠灌木形成随机分布是正常的，而均匀分布则是一种机遇事件，在自然界非常罕见，常与某些特异因素相关联。

在植物群落组织结构上一年生夏雨型植物具有至关重要的作用。在草原化荒漠和荒漠生态系统中，由于水资源缺乏或地表物质状态不同，限制了植“不郁闭”物的生存，因而形成了地上部分的植物群［2］

落。一年生夏雨型植物可以利用季节性降水资源，占据了群落的“冗余”空间，成为填补性层片或小群落，这可能是种群间的补偿作用及资源再分配的结果。同样在典型草原的退化类型中，特别是严

［3］

重退化的群落，也有类似的现象。笔者所讨论的藜斑块是生长在内蒙古荒漠草原的一种由藜为优势种所形成的斑块，文章通过对其

阐述了各种生态因素与藜斑块间的相成因的探索，

互作用，以及藜斑块的特性。1

研究区域自然状态

研究区位于内蒙古自治区锡林郭勒盟那仁宝力格苏木西（E113?56'29?N44?33'23． 5?H1 153km ），地处浑善达克沙地西北缘，属温带大陆性气候，其特征

［1］

200m 3，年蒸发量为2000m 2700m ，干燥度1. 2

4 5月风速较大， 2，冬春季风强而多，高可达12

级，年平均风速3．5m /s 5m /s ，年大风日数50d

80d 。其地貌学特点为玄武岩台地所形成的波状丘

25cm 以下就已经出现陵，土质以沙石砾石为基础，了沉淀层。

2试验结果与分析2．1试验结果

研究区为内蒙古荒漠草原中的退化草场，其建群种为多根葱，群落组成包括隐子草（Cleistogenes Keng ）、克氏针茅（Stipa krylovii ）、羊草（Leymus chinensis ）、苔草（Carex Korshiskiy ）、细叶葱（Allium tenuissimum ）、多根葱（Liliaceae ）、蒙古葱（Allium mongolicum Regel ）、双齿葱（Alliurn bidentatum ）、阿氏旋花（Convolvulus ammannii Desr．）、狭叶锦鸡儿（Caragana stenophylla Pojark．）、燥原荠（Ptilotrichum canescens C．A．Mey．）、猪毛菜（Salsola collina pall．）、藜（Chenopodiaceae ）、刺穗藜（Chenopodium aristatum L．）等，整个群落盖度为8%。群落中多根葱占总体生物量的75．14%，其他植物，羊草、藜、阿氏旋花和苔草占22．22%。

在此以多根葱为建群种的荒漠草原中，无论是丘陵顶部还是洼地大面积均匀分布着呈“月牙状”的以藜为优势种的植物斑块（如图1所示），在斑块内藜为优势种，占整个斑块生物量的83．93%，形成与多根葱群落有明显区别。每了独特的群落类型，

一个藜斑块呈现“月牙形”的波状外观，在整体上又呈现出均匀分布的分布格局，各小斑块存在着相似

，“月其斑块与斑块之间的距离为11．5m ? 3．0m 性，

牙形”斑块长轴约4．5m ? 2．0m ，短轴约1．5m ?

1. 0m ，呈西南方向排列，分布面积较大，分布范围较广，在山坡坡面上和山坡间的低洼地苔草群落内均有分布。此外，无论是多根葱群落还是藜斑块内枯落物量都很小，几乎没有枯落物，两种群落没有显著

是寒冷、风大、少雨、干旱。年平均气温0? 3? ，

年日照时数3000h 3200h ，≥10积温2000?

2600? ，无霜期100d 110d ，西北部降水为100m *

收稿日期：2012－10－28

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