《生物与环境》课件

第 一 节 环 境 与 生 态 因 子第 二 节 生 物 与 环 境 关 系 的 基 本 原 理 第 三 节 生 态 因 子 的 生 态 作 用 及 生 物 的 适 应 在 生 态 学 中 ， 环 境 是 相 对 于 生 物 这 一 主 体 的 ， 与环 境 科 学 中 的 环 境 （ 以 人 为 主 体 ） 不 同 。 由 于 生 态学 以 生 物 的 不 同 层 次 为 对 象 进 行 研 究 ， 不 同 层 次 的对 象 对 应 的 环 境 不 同 。 环 境 这 个 概 念 是 具 体 的 ， 又 是 相 对 的 ，在 谈 到 环 境 时 ， 总 要 包 含 特 定 的 主 体 。其 它鲤 鱼非 生 物因 素虾 , 水 蚤 ,水 草 ,鱼 等异 种 生 物一 条 鲤 鱼鲤 鱼 种 群池 塘 群 落 研 究 主 体 l 按 环 境 的 主 体 ： 以 人 为 主 体 、 以 生 物 为 主 体l 按 环 境 的 性 质 ： 自 然 、 人 工 环 境l 按 环 境 的 范 围 ： 宇 宙 环 境 、 地 球 环 境 、 区 域 环 境 、 微 环 境 、 内 环 境 l 生 物 圈 ： 地 球 上 存 在 生 命 的 部 分 ,由 大 气 圈 的 下 层（ 对 流 层 ） ， 水 圈 和 岩 石 圈 的 上 层 （ 风 化 壳 ） 组 成 。是 地 球 上 所 有 动 物 、 植 物 和 微 生 物 等 生 物 有 机 体 及其 活 动 空 间 的 总 称 。生 物 圈 的 核 心 部 分 ， 即 地 表 面 以 上 100米 至 水 面 下 200米之 间 ， 集 中 了 绝 大 部 分 生 物 。迄 今 为 止 ， 生 物 圈 是 地 球 环 境 特 有 的 组 成 部 分 。 l 人 类 要 在 太 空 环 境 中 长 期 居 住 并 进 行 各 种 活 动 ，必 须 在 太 空 中 建 立 一 个 类 似 于 地 球 生 物 圈 的 小 生态 系 统 ， 以 处 理 人 体 代 谢 的 废 物 ， 再 生 出 氧 气 、水 和 食 物 ， 完 成 维 持 人 类 生 命 所 必 需 的 食 物 循 环和 碳 循 环 。 为 此 ， 美 国 不 惜 花 费 150亿 美 元 ， 在 亚利 桑 那 州 的 沙 漠 上 建 造 了 一 个 与 外 世 完 全 隔 绝 的巨 大 设 施 ， 也 有 人 把 它 称 为 “ 微 型 地 球 ” ， 或“ 火 星 殖 民 地 原 型 ” 。 建 筑 面 积 为 1.2公 顷 的 特 殊建 筑 物 ， 引 进 动 物 、 植 物 、 微 生 物 共 3800种 ， 模拟 了 一 个 地 球 小 生 态 环 境 。 从 1991年 9月 26日 到1993年 9月 25日 ， 有 4男 4女 共 8位 科 学 家 在 其 中 进行 了 整 整 两 年 的 试 验 。 这 就 是 “ 生 物 圈 II”计 划 。 l 1991年 9月 26日 4男 4女 共 8名 科 研 人 员 首 次 进 驻 生 物圈 2号 ,1993年 6月 26日 走 出 ,停 留 共 计 21个 月 ,在 各 自的 研 究 领 域 内 均 积 累 了 丰 富 的 科 学 数 据 和 实 践 经 验 。来 自 英 国 、 墨 西 哥 、 尼 泊 尔 、 南 斯 拉 夫 和 美 国 等 5国的 4男 3女 共 7位 实 验 人 员 在 对 首 批 结 果 进 行 评 估 并 改进 技 术 后 ,于 1994年 3月 6日 二 次 进 驻 ,工 作 10个 月 后 于1995年 1月 走 出 。 他 们 在 这 期 间 对 大 气 、 水 和 废 物 循环 利 用 及 食 物 生 产 进 行 了 广 泛 而 系 统 的 科 学 研 究 。 生 物 圈 2号 是 世 界 上 最 大 的 闭 式 人 工 生 态 系 统 。 它 使人 类 首 次 能 够 在 整 体 水 平 上 研 究 生 态 学 ,从 而 开 辟 了了 解 目 前 地 球 生 物 圈 全 球 范 围 生 态 变 化 过 程 的 新 途径 。 更 为 重 要 的 是 , 它 将 作 为 首 例 永 久 性 生 物 再 生 式生 保 系 统 的 地 面 模 拟 装 置 而 有 可 能 应 用 于 人 类 未 来的 地 外 星 球 定 居 和 宇 宙 载 人 探 险 。 为 维 持 持 生 物 圈 二 号 的 维 生 体 系 ， 每 个 小 时 要 耗 用700千 瓦 的 电 力 及 23,000,000千 焦 耳 的 天 然 气 。 兩 年 來 总 耗 用 12,500,000度 的 电 力 和 3,800,000撒 姆 的天 然 气 。 以 每 度 电 1毛 钱 ， 每 撒 姆 天 然 气 七 毛 钱 來 算 ， 价 格 分別 为 1,250,000美 元 及 2,600,000美 元 ， 总 共 近 400万 美元 。 由 8位 参 与 者 分 摊 ， 每 个 月 的 账 单 将 超 过 150,000美 元 ，相 当 于 人 民 币 120万 元 (以 1： 8计 算 )。 l 大 量 证 据 表 明 ,火 星 土 壤 和 月 球 表 土 经 过 一 定 的 生 物 和 化 学 技 术处 理 后 可 以 用 作 潜 在 的 植 物 栽 培 基 质 ,这 样 就 使 得 生 物 再 生 式 生命 保 障 系 统 在 空 间 居 住 地 的 应 用 比 需 要 地 球 资 源 的 装 置 要 经 济得 多 。 但 是 到 目 前 为 止 ,在 生 物 再 生 式 生 命 保 障 系 统 中 很 少 有 以土 壤 为 基 础 的 技 术 实 验 。 生 物 圈 2号 是 第 一 个 建 成 并 运 作 的 以 土壤 为 基 础 的 生 物 再 生 式 生 命 保 障 系 统 。 因 此 ,有 关 其 操 作 性 能 的数 据 对 应 用 于 空 间 的 类 似 系 统 是 非 常 有 用 的 。 l 生 物 圈 2号 无 论 从 规 模 、 技 术 难 度 和 复 杂 程 度 ， 以 及 所 取 得 的 效果 来 看 ， 均 堪 称 人 类 科 学 史 上 的 一 大 杰 作 ,受 到 国 际 上 的 普 遍 关注 与 赞 赏 。 但 近 来 也 遭 到 某 些 公 众 的 严 厉 批 评 。 l 引 起 公 众 非 议 主 要 是 由 于 主 客 观 两 方 面 的 原 因 :(1)商 业 投 资 造 成游 人 络 驿 不 绝 ,给 人 一 种 缺 少 科 学 严 肃 性 的 印 象 ;(2)遇 到 严 重 的阴 雨 天 气 和 病 虫 害 ,造 成 欠 收 ， 开 始 时 曾 出 现 大 气 泄 漏 ;(3)人 们对 他 们 的 科 学 试 验 活 动 了 解 不 多 ;(4)理 论 和 实 践 经 验 不 足 ;(5)行政 管 理 不 善 ,导 致 可 以 做 的 而 没 有 去 做 。 l 多 年 来 ， 人 类 梦 寐 以 求 地 憧 憬 着 冲 出 地 球 ， 向 宇 宙 进 军 。 随着 地 球 环 境 的 恶 化 ， 这 种 愿 望 里 似 乎 又 加 进 了 欲 逃 离 的 色 彩 ，人 们 上 下 求 索 ， 加 快 了 寻 找 “ 诺 亚 方 舟 ” 的 步 伐 。 也 许 “ 生物 圈 2号 ” 的 失 败 有 技 术 上 的 失 误 或 设 备 上 的 欠 缺 ， 也 许 人 们今 后 还 会 向 “ 生 物 圈 3号 ” 、 “ 生 物 圈 4号 ” 挑 战 。 然 而 从“ 生 物 圈 2号 ” 失 败 的 深 层 反 映 出 来 的 信 息 远 比 其 本 身 更 冷 酷无 情 。 它 向 人 们 证 明 ： 地 球 环 境 是 在 经 历 了 几 十 亿 年 的 风 风雨 雨 后 形 成 的 ， 对 这 种 异 常 可 靠 的 结 构 ， 人 们 渴 望 窥 其 脉 络 ，望 其 项 背 ， 但 却 决 不 是 简 单 的 人 工 模 仿 再 造 能 够 完 成 的 。 “生 物 圈 2号 ” 的 失 败 告 诫 我 们 ： 人 类 在 茫 茫 宇 宙 中 只 有 地球 这 一 处 家 园 ， 逃 离 和 束 手 待 毙 都 是 与 事 无 补 的 。 地 球 不 是实 验 室 ， 我 们 输 不 起 ， 只 有 善 待 和 保 护 她 才 是 我 们 真 正 的 出路 。 l 生 态 因 子 ：l 生 态 环 境 ： 所 有 生 态 因 子 构 成 生 物 的 生 态 环境 。l 生 境 （ habitat） ： 是 两对 既 有 联 系 又 有 区 别 的 概 念 。 环 境 为 生物 体 以 外 的 一 切 自 然 因 子 和 社 会 因 子 的总 和 ， 而 构 成 环 境 的 一 切 要 素 称 为 环 境因 子 ； 生 境 是 指 生 物 生 存 地 段 上 的 直 接或 间 接 作 用 于 生 物 的 所 有 环 境 要 素 的 总和 ， 构 成 生 境 的 要 素 称 为 生 态 因 子 。 1. 按 有 无 生 命 的 特 征 ： 生 物 因 子 和 非 生 物 因 子 ；3. 按 生 态 因 子 对 种 群 数 量 变 动 的 作 用 ： 密 度 制 约 因子 和 非 密 度 制 约 因 子 ；4. 按 生 态 因 子 的 稳 定 性 及 其 作 用 特 点 ： 稳 定 因 子 和变 动 因 子 （ 周 期 性 变 动 因 子 、 非 周 期 性 变 动 因子 ） ； 5. 按 生 态 因 子 的 作 用 方 式 ： 直 接 生 态 因 子 和 间 接 生态 因 子 。 l 1 综 合 作 用l 2. 主 导 因 子 作 用 （ 非 等 价 性 ）l 3. 直 接 作 用 和 间 接 作 用l 4 阶 段 性 作 用l 5. 不 可 替 代 性 和 补 偿 作 用 生 态 因 子 之 间 相 互 影 响 、 相 互 作 用 、 相互 制 约 ， 任 何 一 因 子 的 变 化 都 会 在 不 同 程 度上 引 起 其 它 因 子 的 变 化 。 例 如 ： 水 体 温 度 与 溶 解 氧 的 关 系 水 温 上 升 ， 水 中 的 溶 氧 量 随 之 下 降 。 l 主 导 因 子 ： l 对 生 物 起 作 用 的 诸 多 因 子 是 非 等 价 的 ， 其 中有 12个 是 起 主 要 作 用 的 主 导 因 子 。 主 导 因 子的 改 变 常 会 引 起 其 他 生 态 因 子 发 生 明 显 变 化或 使 生 物 的 生 长 发 育 发 生 明 显 变 化 ， 如 光 周期 现 象 中 的 日 照 时 间 和 植 物 春 化 阶 段 的 低 温因 子 就 是 主 导 因 子 。 l 环 境 中 的 地 形 因 子 ， 它 的 坡 度 、 坡 向 、坡 位 、 海 拔 高 度 等 对 生 物 的 作 用 不 是 直接 的 ， 但 他 们 能 影 响 光 照 、 温 度 、 雨 水等 因 子 的 分 布 ， 因 而 对 生 物 产 生 间 接 作用 ， 这 些 地 方 的 光 照 、 温 度 、 水 分 状 况则 对 生 物 类 型 、 生 长 和 分 布 起 直 接 作 用 。 l 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 。例 如 低 温 对 冬 小 麦 的 春 化 阶 段 是 必 不 可少 的 ， 但 在 其 后 的 生 长 阶 段 则 是 有 害 的 。l 如 大 马 哈 鱼 生 活 在 海 洋 中 ， 生 殖 季 节 回游 到 淡 水 河 流 中 产 卵 。 l 大 马 哈 鱼 ， 又 叫 鲑 鱼 ， 属 鲑 目 ， 鲑 科 ， 大 马 哈 鱼 属 。l 太 平 洋 大 马 哈 鱼 共 分 红 大 马 哈 鱼 、 银 大 马 哈 鱼 、 狗 大 马 哈鱼 、 大 鳞 大 马 哈 鱼 、 细 鳞 大 马 哈 鱼 和 樱 桃 大 马 哈 鱼 6种 。 太平 洋 大 马 哈 鱼 大 部 分 时 间 生 活 在 大 海 里 ， 成 年 的 大 马 哈 鱼要 游 到 河 流 中 去 产 卵 。 到 了 繁 殖 季 节 ， 它 们 沿 河 而 上 ， 除了 偶 尔 碰 一 下 鱼 饵 以 外 ， 基 本 上 什 么 都 不 吃 。 它 们 要 沿 着河 直 流 而 上 ， 到 3200公 里 的 源 头 去 产 卵 。 在 本 能 的 驱 使 下 ，这 些 迁 徙 性 的 大 马 哈 鱼 为 了 到 达 产 卵 地 ， 会 奋 勇 搏 击 激 流 ，甚 至 不 怕 下 泻 的 瀑 布 ， 不 到 目 的 决 不 罢 休 。 太 平 洋 大 马 哈鱼 在 产 卵 以 后 很 快 就 会 死 去 。 大 马 哈 鱼 产 卵 的 时 间 一 般 在夏 末 秋 初 ， 卵 在 深 冬 时 分 孵 化 ， 时 间 要 视 水 温 度 而 定 ， 大约 有 60200天 不 等 。 小 鱼 苗 在 自 己 能 够 流 动 觅 食 之 前 ， 主要 靠 卵 黄 中 的 营 养 来 维 生 命 。 像 大 马 哈 鱼 这 样 在 淡 水 中 出生 ， 然 后 到 海 洋 中 长 大 ， 成 年 后 再 溯 河 洄 游 重 返 故 乡 生 殖后 代 的 鱼 称 为 溯 河 洄 游 鱼 类 。 l 鳗 鲡 就 是 日 常 所 指 的 鳗 鱼 。 一 生 中 半 辈 子 生 活 在 海 洋 里 ，半 辈 子 生 活 在 江 河 中 。 鳗 鲡 是 海 里 出 生 ， 江 河 里 长 大 。 每到 秋 天 ， 成 熟 的 鳗 鲡 就 穿 上 银 白 色 的 婚 装 ， 作 好 了 旅 行 产卵 的 准 备 。 鳗 鲡 经 过 长 途 旅 行 ， 行 程 几 千 里 ， 终 于 疲 劳 不堪 地 从 江 河 漫 游 入 海 ， 到 达 产 卵 场 ， 婚 配 产 卵 后 生 命 也 到尽 头 了 。 在 西 沙 群 岛 和 南 沙 群 岛 附 近 或 其 他 海 区 约 四 五 百米 深 处 的 海 底 产 卵 。 孵 化 后 的 鳗 苗 ， 又 能 成 群 结 队 地 竞 相逆 流 而 上 ， 游 回 江 河 内 发 育 生 长 。 这 是 一 种 洄 游 现 象 。 生 态 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 代 替 。某 一 因 子 的 数 量 不 足 ， 有 时可 以 由 其 他 因 子 来 补 偿 。 但 只 能 是 在 一定 范 围 内 作 部 分 补 偿 。 例 如 光 照 不 足 所引 起 的 光 合 作 用 的 下 降 可 由 CO2浓 度 的增 加 得 到 补 偿 。 l 在 生 物 与 环 境 的 相 互 关 系 中 ， 一 方 面 环境 对 生 物 具 有 生 态 作 用 ， 能 影 响 和 改 造生 物 的 形 态 、 结 构 、 生 理 生 化 特 征 及 生物 的 分 布 ； 另 一 方 面 ， 生 物 对 环 境 也 具有 适 应 性 ， 生 物 以 自 身 的 变 异 来 适 应 外界 环 境 的 变 化 。 通 过 具 体 的 生 物 和 具 体的 环 境 进 行 研 究 ， 才 能 弄 清 和 掌 握 生 物与 环 境 的 生 态 作 用 规 律 及 其 机 理 。 l 诸 环 境 因 子 中 ， 任 何 一 个 因 素 ， 只 要 超 过 或接 近 其 有 机 体 耐 受 程 度 的 极 限 时 ， 就 可 能 成为 一 个 限 制 因 子 。 （ 如 高 密 度 流 水 养 鱼 水 池中 的 溶 解 氧 ） l 由 于 众 多 的 生 态 因 子 的 重 要 性 （ 作 用 ） 不 同 ，限 制 因 子 作 用 可 能 最 强 大 ， 因 此 ， 在 生 态 学研 究 中 ， 环 境 分 析 要 集 中 在 可 能 是 限 制 因 子的 生 态 因 素 上 。 废 弃 地 由 于 工 业 、 矿 业 生 产 造 成 的 非 经 治 理而 不 能 使 用 的 土 地 。 限 制 因 子 的 确 定 ， 要 通 过 观 察 、 分 析 和 实 验相 结 合 的 途 径 。 首 先 进 行 野 外 观 察 和 分 析 ，找 出 可 能 起 限 制 作 用 的 因 子 ； 其 次 要 分 析 这些 因 子 如 何 对 生 物 起 作 用 ； 最 后 设 计 室 内 实验 ， 确 定 某 一 因 子 与 生 物 的 定 量 关 系 。 一 般 地 ， 实 验 测 定 的 耐 受 范 围 要 比 野 外 实 际范 围 宽 一 点 （ 野 外 可 能 还 受 其 它 因 子 的 影响 ） 。 l 1840年 农 业 化 学 家 J. Liebig在 研 究 营 养 元 素 与 植 物 生长 的 关 系 时 发 现 ， 植 物 生 长 并 非 经 常 受 到 大 量 需 要 的自 然 界 中 丰 富 的 营 养 物 质 如 水 和 CO2的 限 制 ， 而 是 受到 一 些 需 要 量 小 的 微 量 元 素 如 硼 的 影 响 。土 壤 中 的氮 ： 可 维 持 250千 克 产 量钾 ： 可 维 持 350千 克 产 量磷 ： 可 维 持 500千 克 产 量实 际 产 量 为 250千 克 ； 若 氮 增 加 1倍 ， 产 量 为 350千 克 。 l 因 此 他 提 出 “ 植 物 的 生 长 取 决 于 处 在 最小 量 状 况 的 食 物 的 量 ” ， 后 人 称 之 为Liebig最 小 因 子 定 律 。 E.P.Odum： 补 充两 点 ： 一 是 Liebig定 律 只 能 严 格 地 适 用于 稳 定 状 态 ， 即 能 量 和 物 质 的 流 入 和 流出 是 处 于 平 衡 的 情 况 下 才 适 用 ； 二 是 要考 虑 因 子 间 的 替 代 作 用 。 l 生 态 学 家 V. E. Shelford于 1913年 研 究 指 出 ， 生物 的 生 存 需 要 依 赖 环 境 中 的 多 种 条 件 ， 而 且 生物 有 机 体 对 环 境 因 子 的 耐 受 性 有 一 个 上 限 和 下限 ， 任 何 因 子 不 足 或 过 多 ， 接 近 或 超 过 了 某 种生 物 的 耐 受 限 度 ， 该 种 生 物 的 生 存 就 会 受 到 影响 ， 甚 至 灭 绝 。 这 就 是 Shelford耐 受 定 律 。 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 是 生 物 对 这 种 生 态 因 子 的 耐 受 范 围 ，可 以 用 钟 形 耐 受 曲 线 表 示 。 （ 1） 生 物 能 够 对 一 个 因 子 耐 受 范 围 很 广 ， 而 对 另 一 因 子耐 受 范 围 很 窄 ；（ 2） 对 所 有 因 子 耐 受 范 围 都 很 宽 的 生 物 ， 一 般 分 布 很 广 ；（ 3） 在 一 个 因 子 处 在 不 适 状 态 时 ， 对 另 一 个 因 子 的 耐 受能 力 可 能 下 降 ；（ 4） 生 物 在 整 个 发 育 过 程 中 ， 耐 受 性 不 同 ， 繁 殖 期 通 常是 一 个 敏 感 期 ；（ 5） 生 物 实 际 上 并 不 在 某 一 特 定 环 境 因 子 最 适 的 范 围 内生 活 ， 可 能 是 因 为 有 其 他 更 重 要 的 因 子 在 起 作 用 。 如 生 物 对 温 度 的耐 性 限 度 与 湿 度 有 密 切 关 系 。 如Pianka(1978)指 出 ： 一 种 生 物 在 什 么 湿度 下 适 合 度 最 大 取 决 于 温 度 ， 当 温 度 适中 （ 32.5度 ） 和 湿 度 适 中 （ 90%） ， 该生 物 适 合 度 最 大 。 同 样 沿 着 温 度 梯 度 上的 最 适 点 取 决 于 湿 度 。 l P.A.Haefner(1970)研 究 含 盐 量 、 温 度 因子 在 决 定 褐 虾 最 适 耐 受 范 围 时 的 相 互 作用 。 用 死 亡 百 分 数 确 定 褐 虾 的 忍 受 限 度 。 l 从 以 上 可 见 ， 固 定 不 变 的 最 适 概 念 只 有在 单 一 生 态 因 子 起 作 用 时 才 能 成 立 ， 当同 时 由 几 个 因 子 作 用 于 一 种 生 物 时 ， 这种 生 物 的 适 合 度 将 随 着 几 个 因 子 的 不 同组 合 而 发 生 变 化 ， 也 就 是 说 ， 这 几 个 生态 因 子 之 间 是 相 互 作 用 、 相 互 影 响 的 。 l 生 态 幅 ：它 常 与 耐 受 限 度 一 致 ， 耐 受 限 度 越 宽 ， 生 态 幅也 越 大 。l 对 同 一 生 态 因 子 不 同 种 类 的 生 物 的 耐 受 范 围 是不 同 的 。种 类 对 温 度 的 耐 受 范 围 （ 度 ）鲑 鱼 0-12豹 蛙 0-30斑 鳉 10-40南 极 鲟 -2-2 生 态 学 中 ， 根 据 生 物 的 耐 受 范 围 和 生 态因 子 的 不 同 ， 将 生 物 分 为 ： 广 温 性 （ eurytherm） 狭 温 性 （ stenotherm） 广 水 性 （ euryhydric） 狭 水 性 （ stenohydric） 广 盐 性 （ euryhaline） 狭 盐 性 （ stenohaline） 广 食 性 （ euryphagic） 狭 食 性 （ stenophagic） 广 光 性 （ euryphotic） 狭 光 性 （ stenophotic） 广 栖 性 （ euryoecious） 狭 栖 性 （ stenooecious l （ 1） 内 稳 态 ：l （ 2） 保 持 机 制 ： 恒 温 动 物 通 过 控 制体 内 产 热 过 程 以 调 节 体 温 ； 变 温 动物 靠 减 少 散 热 或 利 用 环 境 热 源 使 身 体 增 温 。 如 沙漠 蜥 蜴l 具 内 稳 态 机 制 的 生 物 增 加 自 己 的 生 态 耐 受 幅 度 ，成 为 广 生 态 幅 种 ， 但 不 能 无 限 扩 大 耐 受 范 围 。 l 太 阳 东 升 开 始，早 上 温 度 较 低 ， 蜥 蜴 使 身 体 的 侧 面 迎 向 阳 光 ，身 体 紧 贴 在 温 暖 的 岩 石 使 体 温 升 高 ； 白 天 体 温也逐漸增加，维持体 温在致死溫度以下， 是蜥蜴求生存的首要条 件。他们 会爬上沙丘顶，面向阳光，利用吹过的微 风 将皮肤上散发的热帶走；或是移动至较 荫 凉的地方，以降低体溫。当 这 些策略不再有效时，跳舞的時间就到了蜥蜴会 将左前肢及右后肢或是右前肢及左后肢举起，留下另外二附肢，加上尾巴形成三足点地的姿勢，如此反覆交換二附肢的动作，让肢体的溫度降低一些。这 样的动作像木偶跳舞，或是我們赤足踩在热 热的沙滩上，一跳一跳的模样。如果连手舞足蹈都无法解热的话，蜥蝪会以其強壮的四肢掘沙，潛在其中，以微开的口部呼吸來躲避熱浪的侵袭。 l 除 内 稳 态 机 制 可 调 整 生 物 的 耐 性 限 度 外 ， 还 可 以通 过 人 为 驯 化 的 方 法 改 变 生 物 的 耐 性 范 围 。 如 果一 个 种 长 期 生 活 在 最 适 生 存 范 围 的 一 侧 ， 将 逐 渐导 致 该 种 耐 性 限 度 的 改 变 ， 适 宜 生 存 范 围 的 上 下限 会 发 生 移 动 ， 并 形 成 一 个 新 的 最 适 点 。 这 一 驯化 过 程 是 通 过 酶 系 统 的 调 整 而 实 现 的 ， 因 为 酶 只能 在 特 定 的 环 境 范 围 内 起 作 用 ， 并 决 定 着 生 物 的代 谢 速 率 与 耐 性 限 度 ， 所 以 驯 化 过 程 是 生 物 体 内酶 系 统 的 改 变 过 程 。l 人 为 驯 化 改 变 生 物 的 适 宜 生 存 范 围 ， 并 形 成 新 的最 适 点 。 l 1.植 物 的 适 应 组 合l 2.动 物 的 适 应 组 合 l （ 一 ） 生 物 的 生 态 适 应 （ 环 境 对 生 物 的作 用 ）l （ 二 ） 生 物 对 环 境 的 影 响 （ 生 物 对 环 境的 反 作 用 ）l （ 三 ） 指 示 生 物 生 物 在 与 环 境 长 期 的 相 互 作 用 中 ， 形 成 一 些具 有 生 存 意 义 的 特 征 。 依 靠 这 些 特 征 ， 生 物能 免 受 各 种 环 境 因 素 的 不 利 影 响 和 伤 害 ， 同时 还 能 有 效 地 从 其 生 境 获 取 所 需 的 物 质 、 能量 ， 以 确 保 个 体 发 育 的 正 常 进 行 。 自 然 界 的这 种 现 象 称 为 “ 生 态 适 应 ” 。 生 态 适 应 是 生物 界 中 极 为 普 遍 的 现 象 ， 一 般 区 分 为和 两 类 。 l 蝙 蝠 属 哺 乳 动 物 ， 但 它 与 大 多 数 鸟 类 一 样 通 过 飞行 来 捕 捉 空 中 的 昆 虫 ， 它 的 前 肢 不 同 与 一 般 的 兽类 ， 而 形 同 于 鸟 类 的 翅 膀 ， 适 应 于 飞 行 活 动 ；l 鲸 、 海 豚 、 海 狮 均 属 哺 乳 动 物 ， 但 由 于 长 期 生 活在 水 环 境 中 ， 体 形 呈 纺 锤 形 ， 它 们 的 前 肢 也 发 育成 类 似 鱼 类 的 胸 鳍 。 l 植 物 中 的 趋 同 现 象 如 生 活 在 沙 漠 中 的 仙人 掌 科 植 物 、 大 戟 科 的 霸 王 鞭 以 及 菊 科的 仙 人 笔 等 ， 分 属 不 同 类 群 的 植 物 ， 但都 以 肉 质 化 的 茎 、 叶 子 退 化 呈 刺 状 来 适应 干 旱 生 境 。 l 按 趋 同 作 用 的 结 果 ， 对 生 物 进 行 划 分 称 为 生活 型 。 植 物 的 生 活 型 划 分 。 不 论 植 物 在 分 类系 统 上 的 地 位 如 何 ， 只 要 它 们 的 适 应 方 式 和途 径 相 同 ， 都 属 同 一 生 活 型 。 生 活 型 的 划 分有 不 同 的 方 法 ， 例 如 将 植 物 分 为 乔 木 、 灌 木 、半 灌 木 、 木 质 藤 本 、 多 年 生 草 本 、 一 年 生 草本 等 。 趋 异 适应 的 结 果 是 使 同 一 类 群 的 生 物 产 生 多 样 化 ， 以占 据 和 适 应 不 同 的 空 间 ， 减 少 竞 争 ， 充 分 利 用环 境 资 源 。根 据 引 起 生 态 型 分 化 的 主 导 因 素 ， 可把 生 态 型 划 分 为 气 候 生 态 型 、 土 壤 生 态 型 和 生物 生 态 型 等 。 l 在 生 物 与 环 境 的 相 互 关 系 中 ， 由 于 环 境 的 复杂 多 变 ， 生 物 似 乎 总 是 处 于 从 属 、 被 支 配 的地 位 ， 只 能 被 动 地 去 适 应 、 逃 避 。 实 际 上 ，这 只 是 二 者 关 系 的 一 个 方 面 。 生 命 作 为 一 个有 机 整 体 ， 不 仅 能 被 动 地 适 应 环 境 ， 而 且 还能 主 动 地 影 响 环 境 ， 改 造 环 境 ， 使 环 境 保 持相 对 稳 定 ， 向 有 利 于 生 物 生 存 的 方 向 发 展 。l 关 于 生 物 对 环 境 的 主 动 作 用 ， 英 国 科 学 家J.Lovelock于 20世 纪 60年 代 提 出 了 Caia假 说 ，即 大 地 女 神 假 说 。 l 关 于 生 物 对 环 境 的 主 动 作 用 ， 英 国 科 学 家 J. Lovelock于 20世 纪 60年 代 提 出 了 Gaia假 说 (盖 娅 是 希 腊 神 话 中的 地 球 之 母 )， 即 大 地 女 神 假 说 。l 这 位 女 神 ， 和 早 期 宗 教 其 它 神 相 似 ， 为 女 性 象 征 ， 是溫 柔 、 尔 雅 雅 、 有 教 养 ， 但 是 当 任 何 人 不 与 星 球 和 谐共 处 时 ， 也 会 变 成 凶 暴 残 忍 。 l Gaia 假 說 第 一 次 描 述 成 生 命 來 左 右 环 境 ， 而 非 环 境控 制 生 命 ： 生 命 或 者 生 物 圈 來 调 节 或 者 保 持 气 候 以及 大 气 层 的 組 成 以 适 合 其 生 长 。 l 耶 鲁 大 学 与 哈 佛 大 学 的 访 问 学 者l 美 国 加 州 火 箭 推 进 实 验 室 ， 月 球 与 行 星 研 究太 空 计 划 的 生 命 科 学 部 门 顾 问l 皇 家 学 会 成 员l 英 国 数 所 大 学 荣 誉 教 授l 海 洋 生 物 协 会 主 席l 研 究 奖 章 的 得 奖 人 ， 包 括 近 期 的 阿 姆 斯 特 丹环 境 奖 （ 荷 兰 艺 术 与 科 学 皇 家 研 究 所 颁 发 ） ，海 洋 科 学 Rosen- tiel奖 （ Miami 大 学 海 洋 与 大气 科 学 研 究 所 颁 发 ） l 该 假 说 认 为 ， l Gaia假 说 具 有 十 分 重 要 的 现 实 生 态 学 意 义 ，正 受 到 越 来 越 多 的 关 注 。 人 类 自 工 业 化 革 命以 来 ， 各 种 环 境 、 资 源 问 题 日 益 突 出 ， 温 室效 应 、 酸 雨 、 水 土 流 失 、 森 林 锐 减 等 等 严 重威 胁 着 人 类 的 可 持 续 发 展 。 森 林 ， 尤 其 是 热带 雨 林 ， 有 “ 地 球 的 肺 ” 之 美 誉 ， 对 于 调 节气 候 、 维 持 空 气 O2和 CO2的 平 衡 、 保 持 水 土有 着 不 可 替 代 的 作 用 。 森 林 的 减 少 ， 意 味 着调 节 能 力 的 减 弱 。 目 前 大 气 CO2浓 度 的 升 高 ，一 方 面 与 大 量 燃 烧 化 石 燃 料 有 关 ， 另 一 方 面森 林 面 积 的 急 剧 减 小 也 是 一 个 重 要 因 素 。 生 物 在 与 环 境 相 互 作 用 、 协 同进 化 的 过 程 中 ， 每 个 种 都 留 下 环 境 的 烙 印 。 因 此 生物 反 映 环 境 的 某 些 特 征 。 天 气 ： 燕 子 低 飞 要 下 雨 ；蜻 蜓 高 飞 天 要 晴 ； 地 下 水 ： 我 国 北 方 草 原 区 ， 芨 芨草 成 片 生 长 的 地 段 ， 有 浅 层 地 下 水 分 布 。如 在 安 徽 海州 指 示 铜 矿 的 植 物 为 香 薷 ， 而 在 辽 宁 、 河 北 等 地 ，是 路 边 杂 草 。 同 时 铜 矿 ， 在 四 川 西 部 的 指 示 植 物 是头 状 蓼 ， 而 在 辽 宁 的 指 示 植 物 为 丝 石 竹 。