第一节 生物的生活环境

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“生物与环境”和生态学

　　“生态”代表着一种关系，即生物体与其所处环境之间的关系。生物是开放系统，它要生存下去就要不断地从外界环境中获取所需要的物质和能量。同时生物必须生活在具有一定温度、湿度的环境中。从古到今，从中国到外国，人们很早就注意到生物与环境之间的关系。

　　达尔文在1859年出版的《物种起源》一书中曾描述过猫→田鼠→野蜂→三叶草的捕食关系，直接讨论了食物链的关系。但是真正将生物与环境的关系作为一门独立的学科加以研究的是从德国生物学家海克尔开始的。海克尔定义了“生态学”一词，认为生态学是研究生态——生命与环境之间关系的科学。所以，生态学一经提出，就不仅仅限于生物本身，而是将生物与环境联系在一起，这正是它与生物学其他分科的区别。生态学研究生物体与无机环境的关系、生物体与其他生物体之间的关系、研究生物群体与环境之间的关系。总之，生态学研究生物与所有环境因素以及这些因素综合作用的关系。

共生

　　两种生物或两种中一种因不能独立生存而共同生活。或一种生活在另一种体内，互相依赖，各得一定利益的现象叫共生。

　　1．植物间的共生。如地衣是藻类和真菌共生体，藻类通过光合作用制造有机物供真菌；真菌吸收无机盐和水分供藻类。又如根瘤是豆科植物和根瘤菌的共生体，根瘤菌从空气中固氮，并合成含氮化合物供植物利用；豆科植物为细菌提供有机物、无机盐和水分等养分。

　　2．动物间的共生。如白蚁和它肠内的鞭毛虫共生，鞭毛虫能帮助白蚁消化木纤维。白蚁给鞭毛虫提供养料，假若互相分离。都不能生存。又如蚂蚁和蚜虫也可看作是一种共生关系，蚂蚁收集蚜虫的分泌物，并保护蚜虫，蚜虫的分泌物是蚂蚁的食物；到深秋，蚂蚁把蚜虫卵带到蚁穴越冬，第二年春天又把它们送到地面孵化繁殖。

深海火山口竟然也有生命

　　20世纪60年代以来，在深海进行科学考察和研究时，科学家们惊奇地发现，海底存在着绵延几千米（km）的大山脉。进一步考察发现，在这海底大山脉的山脊上，纵向有一条斧劈般的巨大裂谷，这里是地壳最薄的地方，密集着无数的火山口。在火山口附近，一片漆黑，没有氧气，没有阳光，充满了硫氢化物，是高温高压下的重度有毒区域，被称为生命的绝对禁区。可是就在这里，科学家竟然也发现了生命！

　　1997年，英国“阿尔文”号科学考察船，在太平眼洋深海岭的科隆裂谷附近进行考察，考察船拍摄的大量照片表明，那里存在着生机盎然的深海火山口生物群落。在这里生存着大量的细菌，它们黏附在火山口附近的一群管形虫身上，能利用周围的硫氢化物维持自身的生长和繁殖。管形虫外形呈简单的管状，管经有几个厘米，身体呈粉红色，以黏附在身体表面的细菌群为食。而深海蟹又以管形虫为食，目前科学还没有发现他们的天敌。

生物圈是生物共有的家园

　　地球上所有的生物都生活在地球表面的一个“薄层”里面。这个“薄层”的范围在海平面以下约11000m和海平面以上约10000m之间，包括大气圈的下层、整个水圈和岩石圈上层，这里有维持生命的空气、水、阳光等条件，科学家称之为“生物圈”。在生物圈里有一个生生不息的生物世界：无论是11000m深的海底，还是海拔8848 m的珠穆朗玛峰的峰巅；无论是气候炎热的热带和亚热带地区，还是冰天雪地的极地，都有生物的存在。

种间竞争

　　在植物中，种间斗争也主要是围绕争夺水分、养料、光照、空气等因素的斗争。凡是吸收能力强、生长光合效率高，并且对不利的环境条件有较强抵抗力的植物种，往往会在争夺中占优势，群落的演替是植物种间斗争很好的实例。在桦木林中常出现云杉的幼苗，随着云杉的生长，两者矛盾日均尖锐。当云杉的高度超出桦木时，桦木因不如云杉耐阴而逐渐死亡，最终桦木林被云杉林取而代之。在作物间也存在种间斗争，不同的是这种竞争在人工控制下发生的。如在一块农田上实行不同作物的混、间、套种，通过对作物种类的挑选搭配、种植密度和形式合理安排、减轻因竞争引起的不良后果，来提高作物的产量。作物和杂草之间的斗争也是植物种间斗争的常见的例证。

　　动物的种间斗争主要反映在取食和栖所等方面。弱肉强食是种间斗争最普遍的现象。食肉动物在结构、生理、习性和生活方式上有一整套适应捕食的特点，被捕食者也有一整套反捕食的特点。动物间除直接吞噬、捕食的斗争外，还有间接的斗争，如草食动物间争夺食料和地盘的竞争。

　　动物和植物之间也存在复杂的种间斗争。植物是动物直接或间接的食物，草食动物一旦增多，就会给植物造成灾害，各种有害昆虫对森林、农作物的危害更大。植物因某些因素生长不良，繁殖不旺，同样会影响动物。不仅动物吃植物，还有植物吃动物。例如，猪笼草、茅膏菜等能“捕获”消化吸收小昆虫。

　　种间斗争常在生物进化中出现。地质史上有不少植物或动物在某时期全部绝迹，其中有许多是因竞争的结果。在南北美洲还没有隔断的古代，南美洲的哺乳类有7个科移入北美，北美也有15个科移入南美，结果新侵入种取代了当地的原有种。

种内竞争

　　在植物和动物中都有种内斗争。

　　同种植物不同个体间的竞争一般表现在对水分、养料、光照、空气等无机环境因素的需求上。这种斗争随着种群密度增大而加剧。例如同种作物中常出现大小不同的苗，经一段时间后，因为大苗在争夺空间、水分、养料和光照等条件中占优势，大小苗间的差距越来越显著。因此种植的密度是不是合适对作物产量的影响很大。合理密植可以充分利用单位土地面积的阳光、空间和地力，提高产量。栽种过密，作物相互遮光，争夺养料，通风性差使个体生长受阻，反而会降低群体产量。

　　同种动物个体间，由于食物、栖所、繁殖或其他因素的矛盾而斗争也时有发生。如乌鳢孵仔鱼时，成鱼保护仔鱼，营群体生活。待仔鱼稍大，成鱼常以自己的幼鱼为食。又如带鱼有时吞食自己的同类。不同种群间也常因食物发生竞争。如在缺少蜜源时，外来蜜蜂会窜入当地蜂巢盗蜜，发生蜂群之间搏斗。

　　种内竞争是种群数量调节的一个重要因素。大山雀在林区，每窝产卵数随密度大小而增减。面粉甲虫或太阳鱼遇到过多的卵或仔鱼就把它们吃掉。许多生物还通过分泌毒物来调节种群密度。蝌蚪能产毒物在它密度过大的池塘里，限制蝌蚪的生长发育，甚至增加蝌蚪的死亡率。

　　很多营个体生活或家族生活的动物，当食物不足时，它们会作迁移。迁移使动物能够充分利用适合于它们生活的区域，而且因种群混杂，促进杂交繁殖，消除长期近亲繁殖所带来的危害。这种迁移也消除地区性繁殖过剩的现象。所以，种内斗争对生物是有利也有弊的。我们可以把种内斗争视作为生物适应环境的一种方式。

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