chapt4 生命与环境

生态因子：指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有 着直接或间接影响的环境要素，如温度，阳光、湿度、大气及其 相关生物等 生态因子是生物生存所不可缺少的环境条件，也称生物的生存 条件。生态因子也可认为是环境因子中对生物起作用的因子，而 环境则是指生物体外部的全部环境要素。
（二）生物因子的分类 在任何一种生物的生存环境中都存在着很多生态因子，它们彼
2.光照强度是影响植物生产和呼吸这两个过程平衡的主要因素。 光合作用将随光照强度的增加而增加，直至达到最大值。光合
作用率和呼吸作用率两条线的交叉点就是所谓的光补偿点，在此 处的光照强度是植物开始生长和进行净生产所需要的最小光照强 度。各种植物对光的需要量即对光照强度的适应范围是不同的， 有些植物喜欢生长在阳光充足的空旷地方或森林中的最上层，而 有些植物只有在阴暗处或森林的最下层才能找到。据此，可将植 物分为阳性植物和阴性植物等类型。草原与荒漠植物多属喜光的 阳性植物，浓密的林下多生长阴性植物。
4.水的热容量大，这样水就为生物创造了一个非常稳定的温度 环境。
（二）水对植物的影响 对陆生植物来说，失水是一个严重的问题。植物通过气体交换
的失水量要比动物通过呼吸的失水量大700倍！
根据植物对水的依赖程度可把植物分为以下几种生态类型： 水生植物：体内有发达的通气系统；叶片常呈带状、丝状、
和极薄；植物体具有较强的弹性和抗扭曲能力以适应水的流动。
（1）沉水植物：植物体全部都沉在水面下生活，在水面上看不到 植株。只有透过水面，在透明度较好的水域中，可以看到有的植 物悬浮地生长在水层中。这类植物，只有在开花时，才把花柄伸 出水面，在水面上开放、传粉。它们的根系有二种生长方式，一 种是扎根在水底泥土中，如苦草；另一种是在刚生长时，把根扎 在水底泥土中，而植株长大后，由于受到外力的冲击，在茎上折 断而独立生活，这时这些植物可以没有根，或者在茎上生出一些 细长的不定根，如狸藻、黑藻、金鱼藻等。
的动物，其单位体重散热量相对较少这就是Bergman规律。另外，恒温
动物身体突出部分如四肢、尾巴和外耳等在低温环境中有变小变短的趋
势，这也是减少散热的一种形态适应，这一适应常被称为Allen规律，例
如北极狐的外耳明显短于温带的赤狐，赤狐的外耳又明显短于热带的大
耳狐。恒温动物的另一形态适应是寒冷地区和寒冷季节增加毛和羽毛的
每升水的最高含氧量为10ml，这相当于空气含量的二十分之一，
因此溶氧是水生生物最重要的限制因素之一。空气中的氧是均匀
分布的，但氧气在水中Βιβλιοθήκη 分布是极不均匀的，因此水生生物的呼
吸作用常常会把局部地区的氧气耗尽，造成缺氧环境，并可减缓
或中止生命过程。
4.1.4 光对生命的影响
（一）光的构成及其生态意义
3）挺水植物：植物体下部沉没于水中，根深深扎在水下泥里，而 植株上部则穿出水面，挺立在空气中。如菖蒲，它的根茎都生在 水下泥中，细长的叶片则穿过水面，如莲，它的地下茎粗壮，生 在水下泥中，在地下茎上长出长长的叶柄，把圆形的叶片支撑在 水面上空气中。而芦苇则茎叶都可以挺立在空气中，部分茎则长 在水下，根和根状茎则长在水下泥中。
（一）极端温度对生物的影响 低温对生物的伤害可分为冷害和冻害。
冷害是指喜温生物在零度以上的温度条件下受害或死亡。冷害 是喜温生物向北方引种和扩展分布区的主要障碍。
冻害是指冰点以下的低温使生物内形成冰晶而造成的损害。冰 晶的形成会使原生质膜发生破裂和使蛋白质失活与变性。
高温可减弱光合作用，增强呼吸作用，使植物的这两个重要生 理过程失调。高温还可破坏植物的水分平衡，促使蛋白质凝固和 导致有害代谢产物在体内的积累。高温对动物的有害影响主要是 破坏酶的活性，使蛋白质凝固变性等。
的臭氧吸收。可见光具有最大的生态学意义，因为只有可见光才 能在光合作用中被植物利用。在可见光谱中，波长为760～620nm
的红光和波长为490～435nm的蓝光对光合作用最为重要。
（二）光照强度的变化对生物的影响
1.光在水中的穿透性限制着植物在海洋中的分布。 只有在海洋表层的透光带内，植物的光合作用量才能大于呼吸。
2.生物因子 生物种内和种间相互关系，如捕食、寄生、竞争和共生等 有时为了强调人的作用的特殊性和重要性，把人为因子从生物
因子中分离出来
（三）生态因子作用的特点 1.综和性 每个生态因子都是在与其他生态因子的相互影响、相互制约中 起作用的、任何一个因子的变化都会在不同程度上引起其他因子 的变化。 2.非等价性 对生物起作用的诸多因子是非等价的，其中必有1～2是起主要 作用的主导因子。 3.不可替代性和互补性 生物因子虽非等价，但都不可缺少，一个因子的缺失不能由另 一个因子来替代。但某一因子的数量不足有时可以靠另外一个因 子的加强而得到调剂和补偿。 4.限定性 生物在生长发育的不同阶段往往需要不同的生态因子或生态因 子的不同强度，因此某一生态因子的有益作用常常只限于生物生 长发育的特定阶段。
4 生命与环境
4.1个体生态
4.1.1环境与生态因子 （一）环境与生态因子的基本概念
环境：某一特定生物体或生物群体以外的空间及直接、间接影响 该生物体或生物群体生存的一切事务的总和。 环境总是针对某一生物体或生物群体而言的，离开了这个主体 或中心也就无所谓环境。在环境科学中，一般以人类为主体，环 境是指围绕的空间以及其中可影响人类生活和发展的各种因素的 总和，在生物科学中，一般以生物为主体，环境是指围绕着生物 体和群体的空间及其中一切事物的总和。
此之间相互制约，相互组合，构成了多种多样的生存环境，为各 类生物的生存和进化创造了不计其数的生境类型。生态因子据其 性质可归纳为：
1.非生物因子 1）气候因子：如温度、湿度、光、降雨、风、气压和雷电等 2）土壤因子：土壤因子包括土壤结构、土壤有机和无机成分的理 化性质和土壤生物等 3）地形因子：如地面的起伏、山脉的坡度和阴坡阳坡等
3.光照强度对动物的活动也有重要影响。
光也是对动物的生存、行为和分布具有直接作用的重要因素之 一。不同动物对光强反应不一样。有的动物适应于在较弱光度下 生活，为夜行性动物，如黄鼬等；有的则适应于较强光度下生活 的，是昼行性动物，例如许多鸟类只有在度过黑夜之后的清晨才 开始鸣啭和觅食；第三类动物在拂晓或黄昏时分活动，如蝙蝠等， 为晨昏性动物。
动物对高温环境的适应就是适当放松恒温性，使体温有较大的变 幅，这样在高温炎热的时刻身体就能暂时吸收和储存大量的热并 使体温升高，而后在环境条件改善时躲到阴凉处时再把体内的热 量释放出去，体温也会随之下降。昼伏夜出和穴居是沙漠啮齿动 物躲避高温的有效行为适应，因为夜晚湿度大温度低，可大大减 少蒸发散热失水，特别是在地下巢穴中，这就是所谓夜出加穴居 的适应对策。
光是由电磁波组成的，包括红外光、紫外光、可见光.其中可
见光的波长在380～760nm之间；波长小于380nm的是紫外光，波
长大于760nm的是红外光。在全部太阳辐射中，红外光约占50
％～60％，紫外光约占1％，其余的是可见光。由于波长越长，增
热效应越大，所以红外光可以产生大量的热。紫外光对生物和人
有杀伤和致癌的作用，但它在穿过大气层时大部分将被臭氧层中
（三）温度对生物分布的影响 生物不仅需要适应一定的温度幅度，而且还需要有一定温度
量，极端温度常常成为限制生物分布的重要因素。例如，由于高 温的限制，白桦、云杉在自然条件下不能在华北平原生长、苹果、 梨桃不能在热带地区栽培。
低温对生物分布的限制作用更为明显，对植物和变温动物来说， 决定其水平分布北界和垂直分布上限的主要因素就是低温，所以 这些生物的分布界限有时非常清楚。例如，橡胶分布的北界是北 纬24度40分，海拔高度上限是960m。温度对恒温动物分布的直接 限制较小，但也常通过影响其他生态因子（如食物）而间接影响 其分布。
定很广，反之亦然。
4.1.2 温度对生命的影响
温度是一种无时无处不在起作用的重要生态因子，任何生物都是 生活在具有一定温度的外界环境中并受着温度变化的影响。地球 表面的温度条件总是在不断变化的，在空间上它随纬度、海拔高 度、生态系统的垂直高度和各种小生境而变化；在时间上它有一 年四季的变化和一天的昼夜变化。温度的这些变化都能给生物带 来多方面和深刻的影响。
陆生植物：包括湿生、中生、旱生植物三种类型 （1）湿生植物：抗旱能力差，不能长时间忍受缺水，生长在森林
下层或日光充足但土壤水分饱和的环境中，如蕨类、兰科植物、 水稻和半边莲等。 （2）旱生植物：能忍受干旱，分布在干热草原和荒漠地区，如骆 驼刺、仙人掌和景天等。
（3）中生植物:形态结构和适应性均介于湿生植物和旱生植物之 间，是种类最多、分布最广、数量最大的陆生植物。
数量和质量或增加皮下脂肪的厚度，从而提高身体的隔热性能。
生物对高温的适应也表现得很明显。有些植物生有密绒毛和鳞片，能 过滤一部分阳光；有些植物呈白色、银白色、叶片革质发光，能反射一 大部分阳光，使植物体免受热伤害；还有些植物的树干和根茎生有很厚 的木栓层，具有绝热和保护作用。植物对高温的生理适应主要是靠旺盛 的蒸腾作用避免使植物体因过热受害。
在透光带的下部，植物的光合作用量刚好与植物的呼吸消耗相平 衡之处就是所谓的补偿点。如果海洋中的浮游藻类沉降到补偿点 以下而又不能很快回升到表层时，这些藻类更会死亡。生活在开 阔大洋和沿岸透光带中的植物主要是单细胞的浮游植物。以浮游 植物为食物的浮游动物也分布在这里。但是，动物的分布并不局 限于水体的上层，甚至在几千米以下的深海中也生活着各种各样 的动物，这些动物靠海洋表层生物死亡后沉降下来的残体为主。
（四）生物对生物因子的耐受限度
耐受法则，就是生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下 限，上下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围。耐受性法 则可以形象地用一个钟形曲线来表示。
对同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是很不相同的。根据 生物对生态因子耐受范围的宽窄，可将生物区分为广温性和狭温 性、广湿性和狭湿性、广盐性和狭盐性、广食性和狭食性、广光 性和狭光性、广栖性和狭栖性等。一般说来，如果一种生物对生 态因子的耐受范围都是广的，那么这种生物在自然界的分布也一