另外,各类生态系统的基本组成成分是相同的。采用结构和功能指标可以对不同 生态系统的环境质量或人为干扰效应的生态监测结果进行对比,如系统结构是否缺 损,能量转化效率、污染物的生物学富集和生物学放大效应等均可用做比较的指标。 只要方法得当、指标体系相同,不同地区同一类型生态系统的生态监测结果也具有可 比性。 第二节野外生态监测的基本方法 指示生物法 指示生物法自古有之。早在两千多年前,我国劳动人民就懂得用植物的特征来指 土壤的肥瘠、地下水的深浅、气候变化和地下有无矿藏等。人们在下枯井或矿井前, 先用绳子缚一只鸡于井中,以鸡的死活来探査井中是否存有毒气。国外有人在矿井坑 道或可能产生毒气的地方喂养金丝鸟,经常观察鸟有无异常反应,以此来指示井中有 无毒性发生。与上述方法相比,现代的指示生物法则向着更细致、确切和定量化的方 向发展。 (一)指示生物及其基本特征 指示生物法是利用指示生物( indicator organism)来监测环境状况的一种方法。 所谓指示生物,就是对环境中某些物质,包括污染物的作用或环境条件的改变能较敏 感和快速地产生明显反应的生物,通过其所作的反应可了解环境的现状和变化 生态监测中所说的指示生物通常都具有以下的基本特征: 对干扰作用反应敏感且健康:即对某种异常干扰作用在绝大多数生物尚未作出反 应的情况下,指示生物中健康的个体却出现了可见的损害或表现出某种特征,有着“预 警”的功能。由于生物种类很多,不同生物甚至同种生物不同品种和亚种对同一干扰 的反应都不同,因此,要根据监测对象和监测目的挑选相应的敏感种类和指示生物
11 另外，各类生态系统的基本组成成分是相同的。采用结构和功能指标可以对不同 生态系统的环境质量或人为干扰效应的生态监测结果进行对比，如系统结构是否缺 损，能量转化效率、污染物的生物学富集和生物学放大效应等均可用做比较的指标。 只要方法得当、指标体系相同，不同地区同一类型生态系统的生态监测结果也具有可 比性。 第二节 野外生态监测的基本方法 一、指示生物法 指示生物法自古有之。早在两千多年前，我国劳动人民就懂得用植物的特征来指 示土壤的肥瘠、地下水的深浅、气候变化和地下有无矿藏等。人们在下枯井或矿井前， 先用绳子缚一只鸡于井中，以鸡的死活来探查井中是否存有毒气。国外有人在矿井坑 道或可能产生毒气的地方喂养金丝鸟，经常观察鸟有无异常反应，以此来指示井中有 无毒性发生。与上述方法相比，现代的指示生物法则向着更细致、确切和定量化的方 向发展。 （一）指示生物及其基本特征 指示生物法是利用指示生物（indicator organism）来监测环境状况的一种方法。 所谓指示生物，就是对环境中某些物质，包括污染物的作用或环境条件的改变能较敏 感和快速地产生明显反应的生物，通过其所作的反应可了解环境的现状和变化。 生态监测中所说的指示生物通常都具有以下的基本特征： 对干扰作用反应敏感且健康：即对某种异常干扰作用在绝大多数生物尚未作出反 应的情况下，指示生物中健康的个体却出现了可见的损害或表现出某种特征，有着“预 警”的功能。由于生物种类很多，不同生物甚至同种生物不同品种和亚种对同一干扰 的反应都不同，因此，要根据监测对象和监测目的挑选相应的敏感种类和指示生物；
具有代表性:从指示效果的角度要求,指示生物的适宜性越狭越好。但这样的生 物在群落中的数量和分布区很小。因此,指示生物除具有敏感性强的特点外,还应是 常见种,最好是群落中的优势种。 对干扰作用的反应个体间的差异小、重现性高:许多生物个体差异很大,若以此 做为指示生物往往会影响监测结果的准确性。指示生物应是个体间差异小的种类,方 能保证监测结果的可靠性和重现性。用做指示生物的植物,最好选用无性植物。这类 植物在遗传性上差异甚小,可保证获得较为一致可比的监测结果。 要具有多功能:即尽量选择除监测功能外还兼有其它功能的生物,达到一举多得 的目的。如有的有经济价值,有的有绿化或观赏价值等。国内外在大气污染的监测上, 常选用唐菖蒲、秋海棠、牡丹、兰花、玫瑰等,都达到了既可观赏和获得经济效益, 又能报警的目的 (二)指示生物的选择方法 1.生物敏感性的划分指示生物的选择,首先涉及到生物敏感性(或抗性)的分 级标准问题,即敏感性的确定问题。同一种生物,由于采用的标准不同,所归入的敏 感性等级就不同。如在植物敏感性的标准划分上,有时是根据植物最后的经济效益来 断定,有时则根据叶片的受害程度来划分。国内外对于生物敏感性的划分还没有统 的分级标准。有的采用“三级制”,即敏感(或抗性弱)、抗性中等和抗性强;也有 的采用“四级制”,即把抗性中等再细划分为较敏感和抗性较强两级。植物各抗性级 的划分依据大致可做以下概括: 敏感:这类植物不能长时间生活在一定浓度的有害气体污染环境中。否则,植物 的生长点将于枯;全株叶片受害普遍、症状明显,大部分受害叶片迅速脱落;生长势 衰弱,植物受害后生长难以恢复: 抗性中等:这类植物能较长时间生活在一定浓度的有害气体环境中。在遭受高浓 度有害气体袭击后,生长恢复慢,植株表现出慢性中毒症状,如节间缩短、小枝丛生 叶形缩小以及生长量下降等
12 具有代表性：从指示效果的角度要求，指示生物的适宜性越狭越好。但这样的生 物在群落中的数量和分布区很小。因此，指示生物除具有敏感性强的特点外，还应是 常见种，最好是群落中的优势种。 对干扰作用的反应个体间的差异小、重现性高：许多生物个体差异很大，若以此 做为指示生物往往会影响监测结果的准确性。指示生物应是个体间差异小的种类，方 能保证监测结果的可靠性和重现性。用做指示生物的植物，最好选用无性植物。这类 植物在遗传性上差异甚小，可保证获得较为一致可比的监测结果。 要具有多功能：即尽量选择除监测功能外还兼有其它功能的生物，达到一举多得 的目的。如有的有经济价值，有的有绿化或观赏价值等。国内外在大气污染的监测上， 常选用唐菖蒲、秋海棠、牡丹、兰花、玫瑰等，都达到了既可观赏和获得经济效益， 又能报警的目的。 （二）指示生物的选择方法 1．生物敏感性的划分 指示生物的选择，首先涉及到生物敏感性（或抗性）的分 级标准问题，即敏感性的确定问题。同一种生物，由于采用的标准不同，所归入的敏 感性等级就不同。如在植物敏感性的标准划分上，有时是根据植物最后的经济效益来 断定，有时则根据叶片的受害程度来划分。国内外对于生物敏感性的划分还没有统一 的分级标准。有的采用“三级制”，即敏感（或抗性弱）、抗性中等和抗性强；也有 的采用“四级制”，即把抗性中等再细划分为较敏感和抗性较强两级。植物各抗性级 的划分依据大致可做以下概括： 敏感：这类植物不能长时间生活在一定浓度的有害气体污染环境中。否则，植物 的生长点将于枯；全株叶片受害普遍、症状明显，大部分受害叶片迅速脱落；生长势 衰弱，植物受害后生长难以恢复； 抗性中等：这类植物能较长时间生活在一定浓度的有害气体环境中。在遭受高浓 度有害气体袭击后，生长恢复慢，植株表现出慢性中毒症状，如节间缩短、小枝丛生、 叶形缩小以及生长量下降等；
抗性强:这类植物能较正常地生活在一定浓度的有害气体环境中,基本不受伤害 或受害轻微。慢性受害症状不明显。在遭受髙浓度有害气体袭击后,叶片受害轻或受 害后生长恢复较快,能迅速萌发出新枝叶,并形成新的树冠。 江苏省植物研究所曾对60余种木本植物的实生苗进行过SO2人工熏气试验,依 据经20 opmSO2熏气后受害叶面积的百分比,把植物的敏感性分为四级:I级一一抗 性强,受害叶面积为0一7%;Ⅱ级一一抗性较强,受害叶面积为7-25%;Ⅲ级· 一抗性中等,受害叶面积为25-65%;Ⅳ级—一抗性弱,受害叶面积为65-100%。 美国学者曾对300余种植物进行了多年试验,以对SO最敏感的紫花苜蓿的指数 作为“10”,把指数在1.5以下的植物定为敏感植物;指数在2.6以上的定为抗性植 物:大多数植物的指数在16-25之间,属于反应中等植物(表8-5) 表85植物对SO2毒害反应的比较 敏感植物 反应中等植物 抗性植物 植物名称 指数 植物名称 指数 植物名称 指数 紫花苜蓿 蒲公英 16 美人蕉 番茄 莴苣 苹果 18 菇害 黄金树 向日葵 13-14 包菜 20 忍冬 3.5 南瓜 豌豆 2.1 木槿 3.7 小麦 秋海棠 22 黄瓜 桃 芹菜 鸢尾 150 (引自江苏省植物所,1978) 生物对污染或其它因子作用强度的抗性与其生物学特性有关。就植物而言,抗性」 强的通常有以下特征: 叶片较厚、革质,外表皮角质化或表面具有蜡质层。气孔较少,叶背面多毛等 这些结构特征都不利于有害气体的进入而有利于植物对有害气体的抵抗
13 抗性强：这类植物能较正常地生活在一定浓度的有害气体环境中，基本不受伤害 或受害轻微。慢性受害症状不明显。在遭受高浓度有害气体袭击后，叶片受害轻或受 害后生长恢复较快，能迅速萌发出新枝叶，并形成新的树冠。 江苏省植物研究所曾对 60 余种木本植物的实生苗进行过 SO2人工熏气试验，依 据经 20ppmSO2熏气后受害叶面积的百分比，把植物的敏感性分为四级：Ⅰ级——抗 性强，受害叶面积为 0 一 7％；Ⅱ级——抗性较强，受害叶面积为 7—25％；Ⅲ级— —抗性中等，受害叶面积为 25—65％；Ⅳ级——抗性弱，受害叶面积为 65—100％。 美国学者曾对 300 余种植物进行了多年试验，以对 SO2最敏感的紫花苜蓿的指数 作为“1.0”，把指数在 1.5 以下的植物定为敏感植物；指数在 2.6 以上的定为抗性植 物；大多数植物的指数在 1.6—2.5 之间，属于反应中等植物（表 8-5）。 生物对污染或其它因子作用强度的抗性与其生物学特性有关。就植物而言，抗性 强的通常有以下特征： 叶片较厚、革质，外表皮角质化或表面具有蜡质层。气孔较少，叶背面多毛等。 这些结构特征都不利于有害气体的进入而有利于植物对有害气体的抵抗；
特殊的生理特性。如有些植物抵抗SO2和HF的能力强,是由于它们在生理上具 有积累、转移、消耗、抗御污染物的能力;有的植物在不利条件下能关闭气孔,暂停 气体交换等,均可使其抗性增加: 较强的再生能力。有些植物(如枸树和女贞等)在受到气体危害后易于恢复,因 此在污染区可以表现出顽强的生存能力。 各种植物(包括动物)对污染的抵抗能力是不相同的,但有些植物对不同污染物 的抗性往往是一致的。例如,对SO抗性强的植物通常对氯气、氟化物等的抗性也比 较强。另外,也有些植物对不同污染物具有不同的抗性(表8-6)。 表8-6植物对不同污染气体抗性比较 木槿 银 杏 葡萄 强强强中中弱弱强 中一中弱弱强弱弱 弱 弱 紫花苜蓿 弱 唐莒蒲 (引自张志杰,1982) 2.指示生物选择方法 ①现场比较评比法:适用于植物或运动性很小的生物。选取排放已知单一污染物 的现场,对污染源影响范围内的各类生物进行观察记录。对用于大气污染监测的植物 来说,特别要注意叶片上出现的伤害症状特征和受害面积,比较后评比出各自的抗性 等级,凡敏感植物(即受害最重者)就可选作指示植物。动物具有一定的运动能力, 在种类的选择上,人们更注重一些着生种类,在水体中则注重底栖动物:在受害程度 的衡量上,多注重生长和生理方面的变化。相对说来,这种方法简单易行,其缺点是 受野外条件下各种因子复杂作用的影响,易造成个体间的不一致性从而影响选择结 果。另外,对专业知识和工作经验要求高
14 特殊的生理特性。如有些植物抵抗 SO2和 HF 的能力强，是由于它们在生理上具 有积累、转移、消耗、抗御污染物的能力；有的植物在不利条件下能关闭气孔，暂停 气体交换等，均可使其抗性增加； 较强的再生能力。有些植物（如枸树和女贞等）在受到气体危害后易于恢复，因 此在污染区可以表现出顽强的生存能力。 各种植物（包括动物）对污染的抵抗能力是不相同的，但有些植物对不同污染物 的抗性往往是一致的。例如，对 SO2抗性强的植物通常对氯气、氟化物等的抗性也比 较强。另外，也有些植物对不同污染物具有不同的抗性（表 8-6）。 2．指示生物选择方法 ①现场比较评比法：适用于植物或运动性很小的生物。选取排放已知单一污染物 的现场，对污染源影响范围内的各类生物进行观察记录。对用于大气污染监测的植物 来说，特别要注意叶片上出现的伤害症状特征和受害面积，比较后评比出各自的抗性 等级，凡敏感植物（即受害最重者）就可选作指示植物。动物具有一定的运动能力， 在种类的选择上，人们更注重一些着生种类，在水体中则注重底栖动物；在受害程度 的衡量上，多注重生长和生理方面的变化。相对说来，这种方法简单易行，其缺点是 受野外条件下各种因子复杂作用的影响，易造成个体间的不一致性从而影响选择结 果。另外，对专业知识和工作经验要求高
②栽培或饲养比较试验法:适用于动、植物。将各种预备筛选的生物进行栽培或 饲养,然后把这些生物放置在监测区内观察并祥细记录其生长发育状况及受害反应。 经一段时间后,评定各种生物的抗性,选出敏感生物。这种方法可避免现场评比法中 因条件差异造成的影响,虽难免仍有一些干扰因子影响指示生物选取的准确性,但由 于环境条件比较一致,对敏感种类的筛选效率比现场评比法髙。 植物的栽培试验包括盆栽和地栽两种方法。盆栽法是为排除土壤系统各种因素的 干扰而设置的。其优点是用地面积少,即使在不具备栽培条件的地方也能进行监测。 同时还兼有植物净化能力测定的功能。其缺点是管理要求严格,苗木准备费工时;地 栽法是把经过初选的抗性植物直接栽种于污染环境中,使其经受较长时间的作用。经 年以上的试验和观察,苗木生长正常的便是可靠的抗性植物。 ③人工熏气法:动、植物均适用。将需要筛选的生物移植或放置在人工控制条件 的熏气室内,把所确定的单一或混合气体与空气掺混均匀后通入熏气室内,根据不同 要求控制熏气时间。动态熏气室是用抽吸的方法,使污染气体不断地进入熏气室,接 着又不断被抽出,始终让室内保持浓度一定的污染气体的动态平衡。熏气室装置改进 和发展很快,现已有开顶式熏气罩(图8-2)或田间全开放式熏气系统,这些装置更 接近于自然状态。人工熏气法的优点在于能人工控制试验条件,能较准确地把握生物 的反应症状或观察的其它指标,受害的临界值(引起生物受害的最低浓度和最早时间) 以及评比各类生物的敏感性等 ④浸蘸法:人工配制某种化学溶液、浸蘸生物的组织或器官。如浸蘸亚硫酸可产 生二氧化硫的效果;浸蘸氢氟酸可产生氟化氢的效果等。试验证明,这种方法所获结 果与人工熏气法基本相符,而且具有简便省时和快速的优点,在没有人工熏气装置时 可采用此法。浸蘸法适用于植物,特别是适用于对大量植物的初选。 (三)指示生物的指示方式和指标 污染或其它环境变化对生物的形态、行为、生理、遗传和生态等各个方面都可能 产生影响。因此,生物在这些方面的反应均可做为指示或监测环境的指标。指示生物 法常用的指示方式和指标主要有以下几个方面
15 ②栽培或饲养比较试验法：适用于动、植物。将各种预备筛选的生物进行栽培或 饲养，然后把这些生物放置在监测区内观察并祥细记录其生长发育状况及受害反应。 经一段时间后，评定各种生物的抗性，选出敏感生物。这种方法可避免现场评比法中 因条件差异造成的影响，虽难免仍有一些干扰因子影响指示生物选取的准确性，但由 于环境条件比较一致，对敏感种类的筛选效率比现场评比法高。 植物的栽培试验包括盆栽和地栽两种方法。盆栽法是为排除土壤系统各种因素的 干扰而设置的。其优点是用地面积少，即使在不具备栽培条件的地方也能进行监测。 同时还兼有植物净化能力测定的功能。其缺点是管理要求严格，苗木准备费工时；地 栽法是把经过初选的抗性植物直接栽种于污染环境中，使其经受较长时间的作用。经 一年以上的试验和观察，苗木生长正常的便是可靠的抗性植物。 ③人工熏气法：动、植物均适用。将需要筛选的生物移植或放置在人工控制条件 的熏气室内，把所确定的单一或混合气体与空气掺混均匀后通入熏气室内，根据不同 要求控制熏气时间。动态熏气室是用抽吸的方法，使污染气体不断地进入熏气室，接 着又不断被抽出，始终让室内保持浓度一定的污染气体的动态平衡。熏气室装置改进 和发展很快，现已有开顶式熏气罩（图 8-2）或田间全开放式熏气系统，这些装置更 接近于自然状态。人工熏气法的优点在于能人工控制试验条件，能较准确地把握生物 的反应症状或观察的其它指标，受害的临界值（引起生物受害的最低浓度和最早时间） 以及评比各类生物的敏感性等。 ④浸蘸法：人工配制某种化学溶液、浸蘸生物的组织或器官。如浸蘸亚硫酸可产 生二氧化硫的效果；浸蘸氢氟酸可产生氟化氢的效果等。试验证明，这种方法所获结 果与人工熏气法基本相符，而且具有简便省时和快速的优点，在没有人工熏气装置时 可采用此法。浸蘸法适用于植物，特别是适用于对大量植物的初选。 （三）指示生物的指示方式和指标 污染或其它环境变化对生物的形态、行为、生理、遗传和生态等各个方面都可能 产生影响。因此，生物在这些方面的反应均可做为指示或监测环境的指标。指示生物 法常用的指示方式和指标主要有以下几个方面