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【今日讀書(shū)】書(shū)名：自然地理學(xué)（第四版）
【作者】伍光和等編著
【用時(shí)】30分
【讀書(shū)摘抄】
（四）空氣與生物
空氣對(duì)生物的影響可從空氣的化學(xué)成分和空氣運(yùn)動(dòng)兩個(gè)方面考察，而且前者尤其重要?？諝獾幕瘜W(xué)成分比較復(fù)雜，其中氧和二氧化碳對(duì)生物的影響頗為顯著。氧是動(dòng)植物呼吸作用所必需的物質(zhì)，生物正是借助于吸收氧氣分解體內(nèi)儲(chǔ)存的有機(jī)化合物，取得維持生命活動(dòng)所需要的能量。因此除厭氧微生物外，在缺氧的環(huán)境條件下動(dòng)植物正常的代謝作用會(huì)受到抑制或因窒息而死亡。生活在水中的植物常以伸出水面的呼吸根或莖中具有發(fā)達(dá)的通氣組織從空氣或水中吸取氧氣。
二氧化碳是植物光合作用的原料之一，其濃度高低直接影響光合作用的強(qiáng)度。在一定范圍內(nèi)光合作用的強(qiáng)度隨CO?濃度的增加而增強(qiáng)。夏季植物生長(zhǎng)旺盛期，葉層周?chē)３霈F(xiàn) CO?不足現(xiàn)象，必須由土壤有機(jī)物質(zhì)的分解獲得補(bǔ)充。
當(dāng)前空氣的化學(xué)成分受人類(lèi)活動(dòng)影響很大。人類(lèi)在生產(chǎn)和生活過(guò)程中排放到大氣中的有害物質(zhì)，如硫化物（SO?、H2S）、氟化物（HF）、氯化物（CI3、HCI）、氮氧化物（NOx）等，造成大氣污染。當(dāng)污染物的濃度超過(guò)一定限度時(shí)，便對(duì)生物有機(jī)體產(chǎn)生危害，使樹(shù)木、農(nóng)作物生長(zhǎng)發(fā)育不良，葉片出現(xiàn)傷斑、褪綠、枯菱以至死亡，或使作物產(chǎn)量下降，品質(zhì)變劣。
植物受大氣污染危害的程度不僅與污染物的種類(lèi)、濃度和持續(xù)時(shí)間有關(guān)，而且因植物種類(lèi)的不同而有區(qū)別。紫花苜獵對(duì)SO?，特別敏感而易受害，刺槐、側(cè)柏、國(guó)槐則具有較強(qiáng)的抵抗力；氟化氫對(duì)唐菖蒲、杏、李、松的危害大，而對(duì)紫花苜蓿、玫瑰、棉花等危害小。
綠色植物對(duì)大氣污染具有凈化作用，在城市和工礦區(qū)大力進(jìn)行綠化建設(shè)是綜合防治大氣污染的主要對(duì)策之一。
① 綠色植物對(duì)有害氣體的吸收作用。植物的葉是吸收有害污染物的主要器官。非污染區(qū)一般葉中硫含量為葉干重的0.1%~0.3%左右，在SO?污染區(qū)有些植物吸收的硫?yàn)檎Ｖ档?～10倍。垂柳、加楊、刺槐等都是吸收SO?較強(qiáng)的樹(shù)種。
②綠色植物的減塵作用。植物的莖葉以其粗糙的表面、絨毛或分泌的樹(shù)脂、黏液等滯留空氣中的塵換，凈化大氣?；瑝m量與樹(shù)種、林帶、草坪面積、種植情況及氣象條件均有關(guān)系。我國(guó)一些工業(yè)區(qū)，綠化帶比非綠化地帶空氣中的飄塵量平均減少21%~60%。
③綠色植物的殺菌作用。綠色植物的減塵作用和植物分泌的殺菌素都可減少大氣中的細(xì)菌數(shù)量。據(jù)有關(guān)部門(mén)測(cè)定，在人流少的綠化帶和森林公園中，空氣中細(xì)菌量一般為1000~5000個(gè)/m2，而在繁華的公共場(chǎng)所如車(chē)站、百貨商店可達(dá)20000~50000個(gè)/m2。
④綠色植物還有減弱噪聲、吸滯放射性物質(zhì)和CO2的作用。
（五）土壤與生物
土壤是陸地生物生存的重要基地，其物理、化學(xué)性質(zhì)對(duì)生物的生存產(chǎn)生強(qiáng)烈的影響。
作為陸生植物生長(zhǎng)發(fā)育的營(yíng)養(yǎng)庫(kù)，土壤具有供應(yīng)和調(diào)節(jié)植物生活中所需水分、養(yǎng)料和空氣的雙重作用。從土壤機(jī)械組成來(lái)看，緊實(shí)的黏土通氣透水性能差，不利于根系發(fā)育，多生長(zhǎng)淺根系植物。壤土結(jié)構(gòu)良好，土壤空氣與水分適中，發(fā)育以深根系為主的植物。而基質(zhì)流動(dòng)性大的沙地，一般由于光照強(qiáng)烈、溫度變化劇烈、干燥少雨、風(fēng)力大、養(yǎng)分不足等條件限制，只有種類(lèi)不多的沙生植物能夠生存，因此沙生植物是防風(fēng)固沙的良好材料。
土壤和植物之間以極大的接觸面積進(jìn)行著頻繁的物質(zhì)交換。土壤供應(yīng)植物的水分和礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素，植物的代謝產(chǎn)物和枯枝落葉又促使土壤的形成并影響其理化性質(zhì)。植物在生活過(guò)程中需從土壤中吸收多種營(yíng)養(yǎng)元素，以保證其生存，其中N、P、K、S、Ca、Mg等礦質(zhì)元素被吸收得最多，稱(chēng)為大量元素，F(xiàn)e、Cu、Zn、B、Cl、Mo、Co等屬微量元素。氮是構(gòu)成蛋白質(zhì)和核酸等有機(jī)物的重要成分，氮素營(yíng)養(yǎng)充足有利于蛋白質(zhì)、各種酶、葉綠素、生長(zhǎng)素等的合成，會(huì)使植株高大，葉片多、色暗，光合作用強(qiáng)，有機(jī)物產(chǎn)量高。磷也參與蛋白質(zhì)、核酸和酶的形成，植物缺磷時(shí)出現(xiàn)生長(zhǎng)緩慢、蛋白質(zhì)減少、落花落果等現(xiàn)象。其他元素也都各有其特殊作用。
土壤的酸堿度（pH）影響礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)鹽類(lèi)的溶解度，從而影響礦質(zhì)營(yíng)養(yǎng)元素被植物吸收利用的有效性。例如磷在堿性土壤中易于和鈣結(jié)合，在酸性土壤中易與鐵、鋁結(jié)合，降低其有效性，而在PH為6~7.5的弱酸性至中性土壤中有效磷較多。氮、鎂和鈣等也是在中性土壤中有效性較高。根據(jù)植物對(duì)土壤pH 的適應(yīng)范圍不同，可將植物劃分為酸性士植物（pH小于6.5），中性土植物（pH 6.5~7:5）和堿性土植物（pH大于7.5）三類(lèi)。
土壤中易溶性鹽類(lèi)（NaCI、Na?SO?、NaHCO3、Na2CO3）含量過(guò)高時(shí)將引發(fā)鹽漬化現(xiàn)象，使土壤溶液濃度高，滲透壓增大，植物吸收水分困難，出現(xiàn)生理性干旱，種子發(fā)芽和植株生長(zhǎng)不良，限制一般植物的生存。只有鹽生植物如紅樹(shù)、鹽角草、堿蓬等，才能以很高的細(xì)胞滲透壓、莖葉肉質(zhì)化或分泌體內(nèi)過(guò)多鹽分等特征適應(yīng)這類(lèi)環(huán)境。
對(duì)動(dòng)物而言，土壤是比大氣更穩(wěn)定的生活環(huán)境，其溫度和濕度的變幅小得多，因此動(dòng)物常在土壤中躲避高溫、干燥、大風(fēng)和陽(yáng)光直射等不利因素的影響。棲居在土壤中的動(dòng)物種類(lèi)很多，數(shù)量也十分巨大。
土壤溫度和濕度發(fā)生變化，包括季節(jié)性變化和臨時(shí)變化都可導(dǎo)致土棲無(wú)脊椎動(dòng)物在土內(nèi)進(jìn)行明顯的垂直遷移活動(dòng)，以獲得適宜的生活環(huán)境，這是土壤對(duì)動(dòng)物行為的影響。
現(xiàn)代由于污水灌溉、施用城市和工礦區(qū)的固體廢棄物作肥料，酸雨及農(nóng)藥的使用，使土壤受到污染，影響作物生長(zhǎng)發(fā)育，造成減產(chǎn)和品質(zhì)降低，并通過(guò)食物鏈對(duì)人類(lèi)和其他動(dòng)物產(chǎn)生危害。
（六）生物之間的關(guān)系
地球上沒(méi)有一種生物單獨(dú)生存于非生物環(huán)境中，一種生物總不同程度受到其他生物的影響。對(duì)某一特定生物而言，周?chē)鷮?duì)它產(chǎn)生影響的動(dòng)物、植物和微生物便成為很重要的生態(tài)因子。生物間的關(guān)系十分復(fù)雜，有種內(nèi)關(guān)系和種間關(guān)系，有直接影響和間接影響，還有不利與有利的作用。這里主要介紹生物種間關(guān)系的幾個(gè)基本類(lèi)型。
（1）競(jìng)爭(zhēng)。對(duì)食物、生存空間和其他條件具有相似或相同要求的不同物種，為自身生存力求抑制對(duì)方，從而給雙方帶來(lái)不利影響，謂之競(jìng)爭(zhēng)。競(jìng)爭(zhēng)多發(fā)生在共同需要的資源和空間有限而物種個(gè)體密度過(guò)大的情況下。
有的種間競(jìng)爭(zhēng)是一方對(duì)另一方發(fā)生間接影響，如草原上的鼠類(lèi)、牛羊和其他食草動(dòng)物為飼草而發(fā)生的資源利用型競(jìng)爭(zhēng)；有的則是一方對(duì)另一方通過(guò)資源利用的直接干擾型競(jìng)爭(zhēng)，如雜擬谷盜和鋸谷盜同在面粉中飼養(yǎng)時(shí)，不僅競(jìng)爭(zhēng)食物而且相互吃卵。種間競(jìng)爭(zhēng)的結(jié)果出現(xiàn)一個(gè)種被另一個(gè)種完全排擠掉或一個(gè)種迫使另一個(gè)種占據(jù)不同的空間位置和利用不同的食物資源等，即發(fā)生生態(tài)分離，在生態(tài)學(xué)上稱(chēng)作高斯的競(jìng)爭(zhēng)排斥原理，即生態(tài)位相同的兩個(gè)物種不可能在同一地區(qū)內(nèi)共存。如果生活在同一地區(qū)內(nèi)，由于激烈競(jìng)爭(zhēng)，兩者之間必然出現(xiàn)棲息地、食性、活動(dòng)時(shí)間或其他特性的分化。
（2）寄生作用。一個(gè)物種的個(gè)體（寄生物）生活在另一個(gè)物種個(gè)體（寄主）的體內(nèi)或體表，并從其體液或組織中吸取營(yíng)養(yǎng)以維持生存，雖常常降低寄主生物的抵抗力但并不一定導(dǎo)致寄主死亡；寄主死亡則會(huì)引起寄生物的死亡，這是不同于捕食作用的。例如菟絲子或列當(dāng)常寄生在其他植物體上吸取所需要的水分和。營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)。產(chǎn)于我國(guó)西部山地的冬蟲(chóng)夏草，則是一種真菌寄生在蟲(chóng)草蝠蛾幼蟲(chóng)體內(nèi)的現(xiàn)象。
（3）捕食作用。
捕食作用是捕食生物襲擊并捕殺被捕食者生物作為食物的一種現(xiàn)象。捕食者因獲得食物而受益，被捕食者則受到抑制（植物）或死亡（植物）。例如牛羊吃草、獅子捕食羚羊等。自然界中除一種捕食者吃一種獵物的簡(jiǎn)單系統(tǒng)外，更多的是多種捕食者吃同種獵物和同一種捕食者吃多種獵物的復(fù)雜現(xiàn)象，構(gòu)成生態(tài)系統(tǒng)中的食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)。
捕食作用并不總是有害的，一方面捕食者作為一種自然選擇力量淘汰了有病、衰老或其他方面不理想的被捕食者的個(gè)體，在一定程度上提高了后者種群的質(zhì)量，可以說(shuō)是一種天然的質(zhì)量控制法；另一方面捕食作用還可以調(diào)節(jié)生物種群的數(shù)量，維持生物種群間和生物與環(huán)境負(fù)荷間的平衡。利用害蟲(chóng)的天敵以蟲(chóng)治蟲(chóng)，是捕食作用在農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用。
（4）原始合作與互利共生。原始合作又稱(chēng)互助，是指一起生活的兩個(gè)物種彼此從對(duì)方受益，但它們并不互相依賴(lài)，而是可以單獨(dú)生存。例如非洲稀樹(shù)草原上，放牧動(dòng)物群與野生植食動(dòng)物群羚羊、長(zhǎng)頸鹿、狒狒等常混牧，每一種動(dòng)物都為該組合提供其獨(dú)特的警報(bào)，防止敵害，每一種動(dòng)物又都可脫離該組合而獨(dú)立生活，這是動(dòng)物種間互助現(xiàn)象。昆蟲(chóng)和鳥(niǎo)類(lèi)采食植物花蜜又傳播植物孢子或花粉則是動(dòng)物和植物間的互助。
互利共生則是兩個(gè)不同物種的有機(jī)體密切結(jié)合，雙方在共同生活中均獲得利益，但彼此不能分開(kāi)單獨(dú)生存。固氮的根瘤菌與豆科植物，白蟻與其腸內(nèi)的鞭毛蟲(chóng)之間的關(guān)系都是典型的互利共生實(shí)例。
三、生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)
生物的適應(yīng)是指生物的形態(tài)構(gòu)造、生理機(jī)能、個(gè)體發(fā)育和行為等特征與其長(zhǎng)期生存的環(huán)境條件相互統(tǒng)一、彼此適合的現(xiàn)象。生物與環(huán)境間的這種協(xié)調(diào)在一定程度上保證了生物的生長(zhǎng)、發(fā)育與繁殖。
生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)有趨同適應(yīng)和趨異適應(yīng)兩類(lèi)。所謂趨同適應(yīng)是指親緣關(guān)系相當(dāng)疏遠(yuǎn)的不同種類(lèi)的生物長(zhǎng)期生活在相同或相似環(huán)境中，通過(guò)變異和選擇形成相同或相似的適應(yīng)特征和適應(yīng)方式的現(xiàn)象。如哺乳類(lèi)的鯨、海豚、海象、海獅、海豹，爬行類(lèi)的魚(yú)龍，魚(yú)類(lèi)的鯊魚(yú)，親緣上相距甚遠(yuǎn)但都長(zhǎng)期生活在海洋中，整個(gè)身軀形成為適于游泳的紡錘形，前肢發(fā)育成適于劃水的胸鰭、附肢及其他相似特征。趨異適應(yīng)或稱(chēng)輻射適應(yīng)是指同一種生物的若干個(gè)體長(zhǎng)期在不同環(huán)境條件下生活，形成了不同的適應(yīng)特征和適應(yīng)方式。例如蘆葦在淺水、沼澤中莖桿直立，高達(dá)2m以上；而在鹽堿地上分枝較多，匍匐生長(zhǎng)，莖稈長(zhǎng)約20~30cm。生態(tài)學(xué)上將這種具有不同生態(tài)特征的同種個(gè)體群稱(chēng)生態(tài)型。
趨同適應(yīng)和趨異適應(yīng)都是通過(guò)改變生物的形態(tài)構(gòu)造、生理生態(tài)機(jī)能或行為等特征而實(shí)現(xiàn)的。例如陸生高等植物深入土壤的根系、直立于地面上的莖枝系統(tǒng)和形狀扁平、面積闊大并呈綠色的葉子都是植物分別適宜于吸收、固著、輸導(dǎo)和光合作用等機(jī)能以保證進(jìn)行正常的營(yíng)養(yǎng)生活而形成的器官；而色彩艷麗的花冠、芬芳的氣味和花蜜是蟲(chóng)媒花植物借以招引蜂蝶傳播花粉，完成繁殖后代的適應(yīng)特征。仙人掌葉子退化成針刺狀以減少水分蒸騰，肥厚的肉質(zhì)莖儲(chǔ)存大量水分，這些早生化的特征是它們對(duì)干熱氣候條件的適應(yīng)特征。又如許多動(dòng)物借助保護(hù)色、警戒色和擬態(tài)躲避捕食者而獲得生存的機(jī)會(huì)。水中的魚(yú)一般體扁如梭，具鰭無(wú)頸，眼睛位于兩側(cè)，體色上深下淺，體內(nèi)有鰓和鰾等，這些特征使魚(yú)適于水中生活。候鳥(niǎo)依季節(jié)變換而進(jìn)行長(zhǎng)途遷徙也是一種適應(yīng)方式。
生態(tài)學(xué)家按照生物棲息環(huán)境和生物在進(jìn)化過(guò)程中對(duì)其棲息環(huán)境所采取的生態(tài)對(duì)策（即適應(yīng)特征，將生物劃分為k對(duì)策者和r對(duì)策者。k對(duì)策者的棲息生境較穩(wěn)定，很少發(fā)生難以預(yù)測(cè)的災(zāi)害。這類(lèi)生物一般出生率低，發(fā)育慢，成熟晚，壽命長(zhǎng)，個(gè)體大，能進(jìn)行多次繁殖，具有較完善的保護(hù)后代機(jī)制；擴(kuò)散能力較弱但競(jìng)爭(zhēng)能力強(qiáng)；死亡率一般與種群密度有關(guān)；種群數(shù)量常常穩(wěn)定地保持在環(huán)境負(fù)荷量k值附近。因此這樣的適應(yīng)選擇稱(chēng)為k選擇，這類(lèi)生物便稱(chēng)為k對(duì)策者。相反，r對(duì)策者棲息的生境多變而不穩(wěn)定，災(zāi)害比較頻繁。這類(lèi)生物通常出生率高，個(gè)體小，發(fā)育快，早熟，壽命短，只繁殖一次，子代數(shù)量多但缺乏親代的保護(hù)；死亡多由環(huán)境變化與災(zāi)害引起；競(jìng)爭(zhēng)力弱但般具有很強(qiáng)的擴(kuò)散能力，一有機(jī)會(huì)就會(huì)入侵新的棲息地。因其種群數(shù)量變動(dòng)較大，經(jīng)常處于k值以下羅杰斯諦曲線(xiàn)的增長(zhǎng)階段，故稱(chēng)r選擇和r對(duì)策者。昆蟲(chóng)和一年生植物多屬r對(duì)策者，它們的能量主要用來(lái)提高增殖能力和遷移擴(kuò)散能力。自然環(huán)境是一個(gè)連續(xù)變化序列，因此在r對(duì)策者和k對(duì)策者兩個(gè)極端生物群之間還有很多過(guò)渡類(lèi)型，它們共同構(gòu)成十個(gè)r-k連續(xù)體。
生物的適應(yīng)現(xiàn)象不是固定不變的，有節(jié)奏的季節(jié)變化和晝夜變化使適應(yīng)性具有動(dòng)態(tài)特征。在溫帶地區(qū)，許多樹(shù)木春夏展葉、開(kāi)花，秋冬落葉、休眠，就是植物適應(yīng)環(huán)境變化的現(xiàn)象。
不同的適應(yīng)方式同樣具有生態(tài)上的合理性。它們或幫助生物充分有效地利用環(huán)境空間和資源，或防御某些不利因素的危害保證其正常生活及有利于物種分化和新種的形成。所以適應(yīng)在生命自然界是極為普遍的現(xiàn)象。
生物能夠產(chǎn)生某些生態(tài)適應(yīng)特征而與環(huán)境保持協(xié)調(diào)關(guān)系，是生物與生物間以及生物與無(wú)機(jī)環(huán)境間通過(guò)遺傳變異和自然選擇逐漸產(chǎn)生與形成的。正如達(dá)爾文在《物種起源》一書(shū)中所說(shuō)“自然選擇在世界上每日每時(shí)都在精密地檢查著（生物）最微細(xì)的變異，排斥壞的，保存好的，并把它積累起來(lái)；無(wú)論什么時(shí)候，無(wú)論什么地方，只要有機(jī)會(huì)，它就靜靜地不知不覺(jué)地工作，改進(jìn)各種生物與有機(jī)和無(wú)機(jī)生活條件的關(guān)系?！?/p>
生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)雖然保證了生物的生存與發(fā)展，然而由于環(huán)境條件經(jīng)變化，使原來(lái)適應(yīng)于某一特定環(huán)境的特征不適應(yīng)新的環(huán)境，生物的基因發(fā)生變也可改變其本身原來(lái)的某些適應(yīng)特征。因此生物的適應(yīng)性?xún)H在特定的生活境中有意義，一旦環(huán)境發(fā)生變化。以前的適應(yīng)便失去作用。此外，當(dāng)生物的適應(yīng)性朝著一個(gè)固定不變的方向發(fā)展時(shí)，可能導(dǎo)致高度特化現(xiàn)象，使生物絕對(duì)依賴(lài)于某種已經(jīng)適應(yīng)的環(huán)境，生態(tài)適應(yīng)范圍變得很狹窄而易遭到毀滅。
【讀書(shū)思考】
