生物个体、种群或群落生存空间自然条件的总称。环境由环境因子组成,具体包括:气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子五类;也可分为气候因子、土壤因子和生物因子三类或非生物因子和生物因子两类。环境因子中,除了由地球本身所提供的无机物质外
生物个体、种群或群落生存空间自然条件的总称。环境由环境因子组成,具体包括:气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子五类;也可分为气候因子、土壤因子和生物因子三类或非生物因子和生物因子两类。环境因子中,除了由地球本身所提供的无机物质外,最重要的是太阳辐射所提供的能源动力。自养生物(绿色植物)通过光合作用合成有机化合物,同时把太阳能转换为化学能贮藏在体内,并释放出氧气,为异养生物(非绿色植物、动物和人类)提供有机营养和呼吸所需的氧气。最后,各种生物的尸体和排泄物,通过微生物的分解,成为无机物,归还到环境中。因此,生物的生存一刻也离不开环境,反过来,生物对其生存的环境又无时不产生着影响。生物与环境之间,经常进行着的能量转化、物质循环是地球上生命活动的表征。
根据范围大小不同,环境可分为区域环境、生态环境、小环境和体内环境。区域环境是指大范围的地区环境,如江、河、湖、海、高山、高原、丘陵、平原、热带、温带、寒带等。生态环境是指生物生长发育的具体地段,对生物起作用的环境,如沙丘、海底、河滩、农田、森林等。小环境是指直接接触生物个体或局部器官表面的环境,如植物的根际、叶面,动物的巢穴等。体内环境是指生物体组织内部的环境,如叶气孔内细胞间的气腔、气室、呼吸根中的通气道等。
根据人为影响的有无,环境又可分为原生环境和次生环境(或称人为环境)两类。原生环境指从未受人为干扰的自然环境。原生环境中的生物群落,均为原生生物群落,如原始森林等。随着人类社会的出现和生产力的不断发展,原生环境逐渐缩小,真正的原生环境,存在于交通闭塞、人迹罕至、非常偏远的地区。次生环境(人为环境)指人类生产和生活的各种活动所干扰的环境。有广义和狭义之分。广义的人为环境,如砍伐过的森林,放牧或开垦过的荒山草地,狭义的人为环境,是指在人工控制下的小范围的环境,如塑料大棚、温室、人工气候室,及组织培养的培养箱、培养瓶,甚至培育婴儿的试管等。
不同的环境因子具有不同的生态作用:①温度。在一定温度范围内,生物的生理生化反应和生长发育随温度升高而加快,当温度低于或高于某种生物所能忍受的温度极限时,则生长发育停止,甚至受害死亡。②光照。光是绿色植物光合作用的能源。光照长短对植物开花、鸟类迁移、鱼类产卵、鸟类和哺乳动物季节性颜色变化都有影响。③水。水是一切生物生理活动所必需的环境因子,又是一个限制因素。总降水量、降水的季节分布、湿度及地面水的供应,是限制动植物分布的重要因素。④空气。空气成分非常复杂,其中氧是生命活动必不可少的因子,二氧化碳是光合作用的主要原料。在受污染的大气中,含有各种有毒物质,如二氧化硫、氟化氢、一氧化碳等。它们的含量仅十万分之几,甚至十亿分之几,就能使生物受害。⑤土壤。土壤是陆生植物和土壤微生物的生活基质,其物理化学性质和结构对植物、土壤微生物和穴居与冬眠动物,都有重要影响。⑥生物。生物种间有对抗性的竞争关系和寄生关系;有互助性的共生关系和单方面依附的附生关系等。
环境因子随着时间和空间的不同而不断变化。如北半球的中国,由于太阳高度角的变化,一年中春、夏、秋、冬四季分明,季节的变化相应引起各个环境因子的变化。日照长度,春分与秋分昼夜等长。自春分到秋分为夏半年,昼长夜短,以夏至日昼最长,夜最短;自秋分到春分为冬半年,昼短夜长,以冬至日昼最短,夜最长。随着日照变化,气温也相应变化,春季温暖,夏季炎热,秋季凉爽,冬季寒冷。夏季因受湿热的海洋气流影响,降雨量最多,冬季则受干燥大陆性气流控制,降雨量最少。一天中,以日出前温度最低,湿度最大,午后13~14时,日照最强,温度最高,湿度最低。在空间上,随着纬度的增加,光照强度减弱,温度降低,雨量减少;随着海拔的升高,日照强度增大,温度降低,雨量加大。
环境因子的时空变化相应地引起了生物群落的时空变化。在温带落叶阔叶林区,季相演替十分明显。早春,乔木层片尚未展叶,林下出现春季开花的草本层片;入夏,乔木展叶,林冠荫蔽,林下草本层片逐渐消失;秋季叶色由绿变红黄;冬季呈现一片枯黄景象,在草原上,由于物候变化,在不同季节依次更替出现不同的群落外貌。中国生物群落的空间变化,从南到北,依次为热带雨林区、亚热带常绿阔叶林区、温带落叶阔叶林区和寒温带针叶林区的纬度地带性植被。从东到西,以水为主导因子,依次出现湿润森林区、半干旱草原区、干旱荒漠区的经度地带性植被。
环境因子作用于生物,有以下规律:①生物对环境因子的适应性:每种生物都具有与环境因子相适应的形态结构、生理机能和生活习性,这是生物长期演化过程中自然选择的结果。不同生物要求不同的环境,不同环境中生长着不同的生物。如抗旱性特强的沙生植物,适应沙漠环境;抗寒性特强的北极熊和北极狐,适应极其寒冷的北极环境。②环境因子的不可代替性和互补性:各种环境因子,对生物所起的作用都是同等重要而不可取代的。但在一定的条件下,某些环境因子之间,却可以互相补偿,如通过提高二氧化碳的浓度,可以补偿植物光照的不足。③环境中主导因子的意义:在一定条件下,所有环境因子中,只有一两个因子起主导作用,如温度对喜温植物的北移,水对鱼类的生存和生长等。④环境因子作用的阶段性:某一环境因子,在同种生物不同发育阶段所起的生态作用不相同。如低温对某些作物春化阶段是必需的,但在以后的生长阶段则是有害的。种子萌发时,一般不需要光照,而在营养生长阶段,却是必不可少的。青蛙的卵和幼体——蝌蚪,必须生活在水中,而青蛙则可水陆两栖。
在生物与环境的相互关系中,一方面,环境对生物具有选择和制约的作用;另一方面,生物在长期生存竞争中对环境也产生着各种生态适应。如各类生物在形状、大小、寿命长短等外貌上反映出来的生活型和同种生物在不同环境中在形态、生理、生态上产生变异的生态型,都是生物长期适应环境的结果。
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