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2018年1月24日 星期三

丁酉(鸡)年十二月初八

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  包围在生物四周的物质称为介质,如空气和水;支持生物的表面称为基底,如由土壤构成的地表。同一种物质对不同生物可起不同作用,如水对于大多数水生生物是介质,但对某些在水面上行动的小动物却成为基底。另一方面,土壤常被看作地下生物的介质,但实际上这些生物主要是生活在土质的缝隙中,如微生物生活在土壤颗粒的间隙里,而较大的动物则栖息于地穴中,它们的介质实为土内的空气(或水),土质仍为基底。基底并非必然位于最低部位,例如较小的生物可以固着或活动于树上或岩石的向地面,这时基底位于生物的侧方或上方。
  生物不能脱离介质和基底而生存,生物的能量和物质交换必然要通过介质和基底。以陆地植物为例,空气的透明度影响对阳光的吸收,气温的高低更直接关系到植物的生长以至生存。气态营养得自大气,而气态废物则还之大气。植物所需的水分和矿质营养均取自基底。而且不仅基底承重,介质也提供一定的浮力,当浮力足以抗衡重力时便可使生物悬浮于介质中而不复需要基底,例如水体中悬浮着大量浮游生物和游泳生物。介质的压力还是重要的生态因子,例如习惯于高水压的深海生物便不能耐受浅层水体中的较低压力。
  介质 大多为流体,包括气态的空气和液态的水、血液等。空气是多种气体的混合物,其中的氧是一切需氧生物生存的必需条件,而 CO2则为植物光合作用的原料。水是一种简单的化合物,但却是生物体的重要组成成分,体内各种生理过程,都需要在有水条件下才能进行。有些单细胞或多细胞的寄生虫如疟原虫、血吸虫常以脊椎动物和人类的血液为生存场所。固体的土壤、堆肥等,对于其中生存的生物来讲,也常被视为是一种介质,但其中生物实际是生存在固体颗粒的缝隙中。在一切介质中最基本的是空气和水。
  渗透压 水的含盐量决定它的渗透压,在渗透压不同的各种水环境中生存着不同的生物类群。一般说在淡水环境中生活的生物,体内的渗透压比其周围高,周围水有进入体内的趋势,必须能不断地将水排出体外。而海洋中则有两种情况:软骨鱼的血液中保留有一定量的尿素(由肾小管重新吸收),使血液浓度略高于海水浓度,所以情况类似于淡水生物;其他大部分鱼类的血液浓度低于海水,因而有失水的危险,它们大量饮海水,然后靠鳃部的特殊泌盐细胞,将过多的盐分排出体外。一些既能在淡水中生活,又能在海水中生活的洄游性鱼类,则具有适应环境变迁而调节渗透压的能力(见盐度生态)。
  压力 越接近地面,气压越大,在海平面上所测得的气压约为一个标准大气压(相当于760毫米水银柱的压力)。自海平面而上,大约每升高300米,气压便减少25毫米水银柱。这样在高度接近5000米的西藏高原上,大气压力只有400多一些毫米水银柱,更高的山上人便无法居住。相反,水体中每加深10米,其压力更增加一个大气压。但在 11000米的深海处(1000多大气压)仍存在生物。一般说来,在一定范围内,气压变化不是一个重要的生态因子。但水生生物的垂直分布却主要由压力的变化来决定。例如海洋鱼类对水压各有其忍耐的限度,将浅海的鱼放入深海处,则因水压增高而死亡;若将深海鱼移到浅海,它们也不能生存。
  浮力和阻力 介质给生物以浮力。某些大型海藻和高等水生植物便利用气囊漂浮在水面。介质还给生物的运动带来阻力,许多鱼类的流线形体型,就是用以减少行进中阻力的一种适应。
  风和水流 太阳辐射和地球运动是造成空气和水的大范围流动的主要因子,地球上营养物质循环完全是通过大范围的水气流来实现的。例如一切陆地生物所必需的水分便是通过蒸发-气流-降雨来供应的。对于不能移动的植物来说,营养的供应和废物的排除更是处处要依靠介质来运送。再一方面,不少植物的花粉和种子也是靠风和水来传播,如果没有介质的运动,植物将无法广布全世界,这样也会影响其他生物的生存。当然介质的运动(如暴风雨)有时也会给生物带来为害。
  基底 基底在许多生物的生活中起着支持(一般陆上和底栖生物)、屏蔽(如穴居生物)、提供固着点和营养来源(如植物)等作用。此外,不少生物因色彩和形状与基底相近而得到保护(见生物色现象)。在不同的基底上,分布着不同的生物类群。裸岩上也能生长地衣之类先驱生物,随后岩石在风化作用下逐渐分解,并形成土壤,同时也相继生长了各种适应能力不同的植物。由高等动物的足部结构也可看出对不同基底的适应。在岩面和开阔的土地上生活的动物如虎、羚羊、鸵鸟等,具有细长而健壮的足,足趾数目减少,奔跑能力强;但在松软的沙地、沼泽或雪地上生活的动物,如骆驼、涉禽和雪兔,则足面宽大以免陷入基底。
  基底的种类很多。在自然界中,几乎一切固体物体都可作为某种生物的基底。但是最常见的基底是岩石、土壤以及植物的表面。
  水域环境中的基底 水面的上表面及下表面均可当作基底,例如鼓虫可生活在水的上表面,而某些蚊虫的幼虫则附在下表面之下,利用水和空气的界面作为生长的场所。但是水域环境中最主要的基底还是岩石、泥底、沙底、水下建筑物,船的水下部分等。通常由岸边向外延伸,基底类型也在变化,随着水体深度的增加,基底由沙底过渡到泥底,而在深海带基底主要是颗粒细小的淤泥沉积物。基底的不同结构、组成物质的不同稳定程度,及其含有的营养物质的性质和数量等,都直接影响着水生生物的分布。此外,一定性质的基底,往往和一定的水体理化条件及一定的饵料生物的分布(生物之间的联系)有关。因此,不同的水体基底就形成不同的水生植物区系和动物区系。例如,海洋沿岸的岩石基底,主要附生着丰富的海藻(绿藻、褐藻、红藻)和各种各样的贝类、海葵等无脊椎动物。深海基底多为软淤泥,因而只有那些具有特殊适应性,能够移动而不至闷死的动物,如海参、海胆等。由于水底环境的多样性,不仅光线、温度、溶氧、水流等有差别,基底性质也不同,分布的生物类型极其复杂多样。
  生物不仅能选择和适应一定的基底,而且能够在一定程度上改变着周围的基底。例如珊瑚虫的外胚层细胞能分泌外骨骼,结果形成珊瑚礁。某些在岸(桩)或船木上营挖掘生活的水生动物(如船蛆),则在生命活动过程中,不断破坏基底,给人类带来很大的为害。
  陆地环境中的基底 陆地虽然只占到地表总面积的3/10,但是大部分高等生物都是栖居在陆地上。陆地基底通常包括岩石、碎石、沙砾、沙地和土壤,其中以土壤最为重要,因为所有的陆地动物的生存都直接或间接地同土壤相联系(见土壤生态)。土壤是陆生植物(除寄生和附生)的生长基地,是它们的营养和水分的来源。事实上,土壤本身便是生物与矿质交互作用的产物。在土壤的形成过程中,微生物起了很大的作用(见微生物生态)。一般说,气候决定着土壤的成分和结构。如降雨的强弱直接决定了土壤中可溶性矿质的分布,而雨量的多少和气温的高低又决定了地区中生物的分布,这又间接地影响了土壤中有机质的分布和土壤的团粒结构。因此,在一定的气候条件下,一定的土壤类型孕育着一定的生物组合;反过来说,一定的生物组合又促进一定土壤类型的发展。因此土壤同其上和其中生长的生物实际是在不断地协同进化中。

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更新时间 : 2009-07-31

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