生物課PPT：以生物與環(huán)境的相互作用案例講透生物與環(huán)境知識點
生物與環(huán)境是相互作用的關(guān)系，環(huán)境影響生物分布，生物也會慢慢的改變環(huán)境，兩者相輔相成。
環(huán)境對生物的作用是多方面的，可以影響生物的生長、發(fā)育、繁殖和行為，影響生物的生育力和死亡率，導致種群數(shù)量的改變。某些生態(tài)因子能夠限制生物的分布區(qū)域。比如企鵝只能分布南極大陸，主要是受溫度的限制；荒漠地帶物種稀少主要受水分的限制。當溫度劇烈變化時，會導致生物死亡或停止生殖。隨著自然的季節(jié)性變化，會導致動物的遷移、脫毛脫羽，動植物的休眠等。
生物與環(huán)境的相互作用：沙漠荒漠景觀
生物并不是消極被動地對待環(huán)境的作用，它可以從自身的形態(tài)、生理、行為等方面不斷進行調(diào)整，以適應環(huán)境中的生態(tài)因子變化，將其限制作用減小。因此，在不同的環(huán)境中，生物會產(chǎn)生不同的適應性變異。例如，溫度會影響海龜卵的孵化性別，如果將龜卵放置在20℃至27℃溫度下孵化，出生的小龜往往是雄性；如果放置在30℃至35℃溫度下，出生的小龜則以雌性為多。因此這樣的現(xiàn)象也被認為是環(huán)境因子影響下的結(jié)果。還有水溫是影響魚類繁殖的首要因素。生活在歐洲的一種淡水魚歐鳊，隨著氣溫由南到北逐漸變冷，它的繁殖也由南方的一年連續(xù)產(chǎn)卵逐級變成一年產(chǎn)一次卵，以適應環(huán)境的溫度，并形成遺傳固定性特征。高山低氧是哺乳類生存的限制因子，美洲鹿鼠從海平面到4000米海拔連續(xù)分布10個亞種，它們的血液氧結(jié)合能力隨著海拔升高而增加，既對低氧環(huán)境產(chǎn)生了適應性的遺傳變異。
生物與環(huán)境的相互作用：沙漠荒漠景觀
生物對自然環(huán)境的適應，還表現(xiàn)在生物能積極地利用某些生態(tài)因子的周期性變化，作為確定時間，調(diào)節(jié)其生理節(jié)律和生活史中的各種節(jié)律的線索。例如光照周期的變化作為季節(jié)變化的信號，對生物體的生物鐘起到板機作用，引起一系列的生理、形態(tài)和行為的變化。
生物與環(huán)境的相互作用：過度放牧破壞草場
生物對環(huán)境的影響，一般稱為反作用。生物對環(huán)境的反作用表現(xiàn)在改變了生態(tài)因子的狀況。如荒地上培育起樹林，樹林能吸收大量的太陽輻射，能保持水分、降低風速，形成新的小氣候環(huán)境；樹林的凋落物作為絕熱層，可防止土壤凍結(jié)。又如土壤微生物與土壤動物的活動，改變了土壤的結(jié)構(gòu)與理化性質(zhì)；動植物的殘體分解后加入土壤，使土壤養(yǎng)分發(fā)生很大變化。由于人類技術(shù)的發(fā)展和對土地運用方式的變化，而導致全球氣候的變化，是有機體如何影響環(huán)境的最突出的例子。又如草場的過度放牧導致的草場退化。
一、環(huán)境對生物的限制作用
環(huán)境的生物的影響存在最小因子、限制因子、受限性及生態(tài)幅等定律。
最小因子定律(Liebig)
低于某種生物需要的最小量的任何特定因子，是決定該種生物生存和分布的根本因素。
限制因子定律(Blackman)
任何生態(tài)因子，只要接近或超過某種生物的耐受性極限，就會影響生物的生存、生長、繁殖或擴散。
生態(tài)因子低于最低狀態(tài)時，生理現(xiàn)象完全停止;在最適狀態(tài)下，顯示生理狀態(tài)的最大觀測值;在最大狀態(tài)之上，生理現(xiàn)象又停止了。
耐受性定律(Shelford)
任何一個生態(tài)因子在數(shù)量上和質(zhì)量上的不足或過多，都會導致該生物的衰退和不能生存。
每一種生物對不同生態(tài)因子的耐受范圍存在差異。生物在整個個體發(fā)育過程中，對環(huán)境因子耐受限度不同。不同生物種對同一生態(tài)因子的耐受性是不同的。
影響生物的各因子之間，存在明顯的相互關(guān)聯(lián)。
不同生態(tài)因子的影響圖
生態(tài)幅(ecological amplitude)
一種生物對一種生態(tài)因子耐受性的上下限之間的范圍，為生態(tài)幅。
生態(tài)幅是生物進化的結(jié)果，是由生物的遺傳特性決定的，在生態(tài)幅最適區(qū)，生物的生理狀態(tài)最佳，繁殖率最高，數(shù)量最多。
生態(tài)幅與環(huán)境梯度關(guān)系圖
二、生物對環(huán)境的適應
生物通過生態(tài)因子的調(diào)節(jié)可以適應環(huán)境的變化，但對環(huán)境的適應是有一定限度的。
下圖仿哈迪在1984年對駱駝做的實驗，在得不到飲水時肛溫可出現(xiàn)高達5～6℃的晝夜波動;在飲水情況下，體溫的晝夜波動小得多。
駱駝在得不到飲水和得到飲水情況下肛溫變化圖
內(nèi)穩(wěn)態(tài)適應模式
生物對環(huán)境的適應主要機理是內(nèi)穩(wěn)態(tài)模式，是生物適應環(huán)境的基礎(chǔ)，是一種內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制的進化方式。
生物控制自身的體內(nèi)環(huán)境使其保持相對穩(wěn)定，從而增加生態(tài)因子的耐受幅度，提高對環(huán)境的適應力。
內(nèi)穩(wěn)態(tài)有其生理和行為基礎(chǔ)，如，動物體溫調(diào)節(jié)和滲透壓調(diào)節(jié)體內(nèi)鹽分濃度適應環(huán)境和生態(tài)因子的變化。
內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物適應模式
根據(jù)生物對非生物因子的反應或依據(jù)外部條件變化對生物體內(nèi)狀態(tài)的影響劃分內(nèi)穩(wěn)態(tài)或非內(nèi)穩(wěn)態(tài)適應模式。
內(nèi)穩(wěn)態(tài)與非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物的耐受限度如下下圖，內(nèi)穩(wěn)態(tài)型在一定程度內(nèi)生物因子梯度變化時生物因子維持相對穩(wěn)定;而非穩(wěn)態(tài)型隨著環(huán)境因子梯度的變化，生物因子發(fā)生相應變化。
內(nèi)穩(wěn)態(tài)和非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物環(huán)境梯度圖
兩類生物的基本差異是：決定其耐受限度的根據(jù)不同，對內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物來說，其耐受限度只簡單地決定于其特定的酶系統(tǒng)能在什么溫度范圍內(nèi)起作用;對非內(nèi)穩(wěn)態(tài)生物來說，其內(nèi)穩(wěn)態(tài)機制能發(fā)揮作用的范圍就是他的耐受限度。
揭示生物適應環(huán)境的機理：
一是馴化，可以通過耐受限度的調(diào)整來實現(xiàn)對生物的馴化目的。生物能借助馴化過程可以稍微調(diào)整它們對某個或某些生態(tài)因子的耐受范圍。
二是形態(tài)改變適應環(huán)境。如，絲柏樹通過生長通氣根適應了在水環(huán)境的生存，熊通過冬眠適應冬季食物不足的環(huán)境，蜥蜴通過顏色的變化調(diào)節(jié)體溫適應環(huán)境，等。
絲柏樹通過通氣根適應水環(huán)境的生存
熊冬眠、蜥蜴形態(tài)改變適應環(huán)境的方式
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