【打卡人】钅一司
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【日精进打卡第17天】2023年12月19日
【今日读书】书名：自然地理学（第四版）
【作者】伍光和等编著
【用时】30分
【读书摘抄】
（四）空气与生物
空气对生物的影响可从空气的化学成分和空气运动两个方面考察，而且前者尤其重要。空气的化学成分比较复杂，其中氧和二氧化碳对生物的影响颇为显著。氧是动植物呼吸作用所必需的物质，生物正是借助于吸收氧气分解体内储存的有机化合物，取得维持生命活动所需要的能量。因此除厌氧微生物外，在缺氧的环境条件下动植物正常的代谢作用会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茎中具有发达的通气组织从空气或水中吸取氧气。
二氧化碳是植物光合作用的原料之一，其浓度高低直接影响光合作用的强度。在一定范围内光合作用的强度随CO₂浓度的增加而增强。夏季植物生长旺盛期，叶层周围常出现 CO₂不足现象，必须由土壤有机物质的分解获得补充。
当前空气的化学成分受人类活动影响很大。人类在生产和生活过程中排放到大气中的有害物质，如硫化物（SO₂、H2S）、氟化物（HF）、氯化物（CI3、HCI）、氮氧化物（NOx）等，造成大气污染。当污染物的浓度超过一定限度时，便对生物有机体产生危害，使树木、农作物生长发育不良，叶片出现伤斑、褪绿、枯菱以至死亡，或使作物产量下降，品质变劣。
植物受大气污染危害的程度不仅与污染物的种类、浓度和持续时间有关，而且因植物种类的不同而有区别。紫花苜猎对SO₂，特别敏感而易受害，刺槐、侧柏、国槐则具有较强的抵抗力；氟化氢对唐菖蒲、杏、李、松的危害大，而对紫花苜蓿、玫瑰、棉花等危害小。
绿色植物对大气污染具有净化作用，在城市和工矿区大力进行绿化建设是综合防治大气污染的主要对策之一。
① 绿色植物对有害气体的吸收作用。植物的叶是吸收有害污染物的主要器官。非污染区一般叶中硫含量为叶干重的0.1%~0.3%左右，在SO₂污染区有些植物吸收的硫为正常值的5～10倍。垂柳、加杨、刺槐等都是吸收SO₂较强的树种。
②绿色植物的减尘作用。植物的茎叶以其粗糙的表面、绒毛或分泌的树脂、黏液等滞留空气中的尘换，净化大气。滑尘量与树种、林带、草坪面积、种植情况及气象条件均有关系。我国一些工业区，绿化带比非绿化地带空气中的飘尘量平均減少21%~60%。
③绿色植物的杀菌作用。绿色植物的减尘作用和植物分泌的杀菌素都可减少大气中的细菌数量。据有关部门测定，在人流少的绿化带和森林公园中，空气中细菌量一般为1000~5000个/m2，而在繁华的公共场所如车站、百货商店可达20000~50000个/m2。
④绿色植物还有减弱噪声、吸滞放射性物质和CO2的作用。
（五）土壤与生物
土壤是陆地生物生存的重要基地，其物理、化学性质对生物的生存产生强烈的影响。
作为陆生植物生长发育的营养库，土壤具有供应和调节植物生活中所需水分、养料和空气的双重作用。从土壤机械组成来看，紧实的黏土通气透水性能差，不利于根系发育，多生长浅根系植物。壤土结构良好，土壤空气与水分适中，发育以深根系为主的植物。而基质流动性大的沙地，一般由于光照强烈、温度变化剧烈、干燥少雨、风力大、养分不足等条件限制，只有种类不多的沙生植物能够生存，因此沙生植物是防风固沙的良好材料。
土壤和植物之间以极大的接触面积进行着频繁的物质交换。土壤供应植物的水分和矿质营养元素，植物的代谢产物和枯枝落叶又促使土壤的形成并影响其理化性质。植物在生活过程中需从土壤中吸收多种营养元素，以保证其生存，其中N、P、K、S、Ca、Mg等矿质元素被吸收得最多，称为大量元素，Fe、Cu、Zn、B、Cl、Mo、Co等属微量元素。氮是构成蛋白质和核酸等有机物的重要成分，氮素营养充足有利于蛋白质、各种酶、叶绿素、生长素等的合成，会使植株高大，叶片多、色暗，光合作用强，有机物产量高。磷也参与蛋白质、核酸和酶的形成，植物缺磷时出现生长缓慢、蛋白质减少、落花落果等现象。其他元素也都各有其特殊作用。
土壤的酸碱度（pH）影响矿质营养盐类的溶解度，从而影响矿质营养元素被植物吸收利用的有效性。例如磷在碱性土壤中易于和钙结合，在酸性土壤中易与铁、铝结合，降低其有效性，而在PH为6~7.5的弱酸性至中性土壤中有效磷较多。氮、镁和钙等也是在中性土壤中有效性较高。根据植物对土壤pH 的适应范围不同，可将植物划分为酸性士植物（pH小于6.5），中性土植物（pH 6.5~7:5）和碱性土植物（pH大于7.5）三类。
土壤中易溶性盐类（NaCI、Na₂SO₄、NaHCO3、Na2CO3）含量过高时将引发盐渍化现象，使土壤溶液浓度高，渗透压增大，植物吸收水分困难，出现生理性干旱，种子发芽和植株生长不良，限制一般植物的生存。只有盐生植物如红树、盐角草、碱蓬等，才能以很高的细胞渗透压、茎叶肉质化或分泌体内过多盐分等特征适应这类环境。
对动物而言，土壤是比大气更稳定的生活环境，其温度和湿度的变幅小得多，因此动物常在土壤中躲避高温、干燥、大风和阳光直射等不利因素的影响。栖居在土壤中的动物种类很多，数量也十分巨大。
土壤温度和湿度发生变化，包括季节性变化和临时变化都可导致土栖无脊椎动物在土内进行明显的垂直迁移活动，以获得适宜的生活环境，这是土壤对动物行为的影响。
现代由于污水灌溉、施用城市和工矿区的固体废弃物作肥料，酸雨及农药的使用，使土壤受到污染，影响作物生长发育，造成减产和品质降低，并通过食物链对人类和其他动物产生危害。
（六）生物之间的关系
地球上没有一种生物单独生存于非生物环境中，一种生物总不同程度受到其他生物的影响。对某一特定生物而言，周围对它产生影响的动物、植物和微生物便成为很重要的生态因子。生物间的关系十分复杂，有种内关系和种间关系，有直接影响和间接影响，还有不利与有利的作用。这里主要介绍生物种间关系的几个基本类型。
（1）竞争。对食物、生存空间和其他条件具有相似或相同要求的不同物种，为自身生存力求抑制对方，从而给双方带来不利影响，谓之竞争。竞争多发生在共同需要的资源和空间有限而物种个体密度过大的情况下。
有的种间竞争是一方对另一方发生间接影响，如草原上的鼠类、牛羊和其他食草动物为饲草而发生的资源利用型竞争；有的则是一方对另一方通过资源利用的直接干扰型竞争，如杂拟谷盗和锯谷盗同在面粉中饲养时，不仅竞争食物而且相互吃卵。种间竞争的结果出现一个种被另一个种完全排挤掉或一个种迫使另一个种占据不同的空间位置和利用不同的食物资源等，即发生生态分离，在生态学上称作高斯的竞争排斥原理，即生态位相同的两个物种不可能在同一地区内共存。如果生活在同一地区内，由于激烈竞争，两者之间必然出现栖息地、食性、活动时间或其他特性的分化。
（2）寄生作用。一个物种的个体（寄生物）生活在另一个物种个体（寄主）的体内或体表，并从其体液或组织中吸取营养以维持生存，虽常常降低寄主生物的抵抗力但并不一定导致寄主死亡；寄主死亡则会引起寄生物的死亡，这是不同于捕食作用的。例如菟丝子或列当常寄生在其他植物体上吸取所需要的水分和。营养物质。产于我国西部山地的冬虫夏草，则是一种真菌寄生在虫草蝠蛾幼虫体内的现象。
（3）捕食作用。
捕食作用是捕食生物袭击并捕杀被捕食者生物作为食物的一种现象。捕食者因获得食物而受益，被捕食者则受到抑制（植物）或死亡（植物）。例如牛羊吃草、狮子捕食羚羊等。自然界中除一种捕食者吃一种猎物的简单系统外，更多的是多种捕食者吃同种猎物和同一种捕食者吃多种猎物的复杂现象，构成生态系统中的食物网结构。
捕食作用并不总是有害的，一方面捕食者作为一种自然选择力量淘汰了有病、衰老或其他方面不理想的被捕食者的个体，在一定程度上提高了后者种群的质量，可以说是一种天然的质量控制法；另一方面捕食作用还可以调节生物种群的数量，维持生物种群间和生物与环境负荷间的平衡。利用害虫的天敌以虫治虫，是捕食作用在农业生产上的应用。
（4）原始合作与互利共生。原始合作又称互助，是指一起生活的两个物种彼此从对方受益，但它们并不互相依赖，而是可以单独生存。例如非洲稀树草原上，放牧动物群与野生植食动物群羚羊、长颈鹿、狒狒等常混牧，每一种动物都为该组合提供其独特的警报，防止敌害，每一种动物又都可脱离该组合而独立生活，这是动物种间互助现象。昆虫和鸟类采食植物花蜜又传播植物孢子或花粉则是动物和植物间的互助。
互利共生则是两个不同物种的有机体密切结合，双方在共同生活中均获得利益，但彼此不能分开单独生存。固氮的根瘤菌与豆科植物，白蚁与其肠内的鞭毛虫之间的关系都是典型的互利共生实例。
三、生物对环境的适应
生物的适应是指生物的形态构造、生理机能、个体发育和行为等特征与其长期生存的环境条件相互统一、彼此适合的现象。生物与环境间的这种协调在一定程度上保证了生物的生长、发育与繁殖。
生物对环境的适应有趋同适应和趋异适应两类。所谓趋同适应是指亲缘关系相当疏远的不同种类的生物长期生活在相同或相似环境中，通过变异和选择形成相同或相似的适应特征和适应方式的现象。如哺乳类的鲸、海豚、海象、海狮、海豹，爬行类的鱼龙，鱼类的鲨鱼，亲缘上相距甚远但都长期生活在海洋中，整个身躯形成为适于游泳的纺锤形，前肢发育成适于划水的胸鳍、附肢及其他相似特征。趋异适应或称辐射适应是指同一种生物的若干个体长期在不同环境条件下生活，形成了不同的适应特征和适应方式。例如芦苇在浅水、沼泽中茎杆直立，高达2m以上；而在盐碱地上分枝较多，匍匐生长，茎秆长约20~30cm。生态学上将这种具有不同生态特征的同种个体群称生态型。
趋同适应和趋异适应都是通过改变生物的形态构造、生理生态机能或行为等特征而实现的。例如陆生高等植物深入土壤的根系、直立于地面上的茎枝系统和形状扁平、面积阔大并呈绿色的叶子都是植物分别适宜于吸收、固着、输导和光合作用等机能以保证进行正常的营养生活而形成的器官；而色彩艳丽的花冠、芬芳的气味和花蜜是虫媒花植物借以招引蜂蝶传播花粉，完成繁殖后代的适应特征。仙人掌叶子退化成针刺状以减少水分蒸腾，肥厚的肉质茎储存大量水分，这些早生化的特征是它们对干热气候条件的适应特征。又如许多动物借助保护色、警戒色和拟态躲避捕食者而获得生存的机会。水中的鱼一般体扁如梭，具鳍无颈，眼睛位于两侧，体色上深下浅，体内有鳃和鳔等，这些特征使鱼适于水中生活。候鸟依季节变换而进行长途迁徙也是一种适应方式。
生态学家按照生物栖息环境和生物在进化过程中对其栖息环境所采取的生态对策（即适应特征，将生物划分为k对策者和r对策者。k对策者的栖息生境较稳定，很少发生难以预测的灾害。这类生物一般出生率低，发育慢，成熟晚，寿命长，个体大，能进行多次繁殖，具有较完善的保护后代机制；扩散能力较弱但竞争能力强；死亡率一般与种群密度有关；种群数量常常稳定地保持在环境负荷量k值附近。因此这样的适应选择称为k选择，这类生物便称为k对策者。相反，r对策者栖息的生境多变而不稳定，灾害比较频繁。这类生物通常出生率高，个体小，发育快，早熟，寿命短，只繁殖一次，子代数量多但缺乏亲代的保护；死亡多由环境变化与灾害引起；竞争力弱但般具有很强的扩散能力，一有机会就会入侵新的栖息地。因其种群数量变动较大，经常处于k值以下罗杰斯谛曲线的增长阶段，故称r选择和r对策者。昆虫和一年生植物多属r对策者，它们的能量主要用来提高增殖能力和迁移扩散能力。自然环境是一个连续变化序列，因此在r对策者和k对策者两个极端生物群之间还有很多过渡类型，它们共同构成十个r-k连续体。
生物的适应现象不是固定不变的，有节奏的季节变化和昼夜变化使适应性具有动态特征。在温带地区，许多树木春夏展叶、开花，秋冬落叶、休眠，就是植物适应环境变化的现象。
不同的适应方式同样具有生态上的合理性。它们或帮助生物充分有效地利用环境空间和资源，或防御某些不利因素的危害保证其正常生活及有利于物种分化和新种的形成。所以适应在生命自然界是极为普遍的现象。
生物能够产生某些生态适应特征而与环境保持协调关系，是生物与生物间以及生物与无机环境间通过遗传变异和自然选择逐渐产生与形成的。正如达尔文在《物种起源》一书中所说“自然选择在世界上每日每时都在精密地检查着（生物）最微细的变异，排斥坏的，保存好的，并把它积累起来；无论什么时候，无论什么地方，只要有机会，它就静静地不知不觉地工作，改进各种生物与有机和无机生活条件的关系。”
生物对环境的适应虽然保证了生物的生存与发展，然而由于环境条件经变化，使原来适应于某一特定环境的特征不适应新的环境，生物的基因发生变也可改变其本身原来的某些适应特征。因此生物的适应性仅在特定的生活境中有意义，一旦环境发生变化。以前的适应便失去作用。此外，当生物的适应性朝着一个固定不变的方向发展时，可能导致高度特化现象，使生物绝对依赖于某种已经适应的环境，生态适应范围变得很狹窄而易遭到毁灭。
【读书思考】
