三、生物與環(huán)境

地球上的任何生物有機(jī)體一刻也不能脫離周?chē)h(huán)境而生存。所謂環(huán)境，就是生物生存空間所存在的一切作用因素和條件的綜合。生物在生長(zhǎng)過(guò)程中要不斷地從環(huán)境中攝取水、光、熱、O₂、CO₂及無(wú)機(jī)營(yíng)養(yǎng)元素，經(jīng)過(guò)一系列生理和物理化學(xué)過(guò)程，把這些能量與養(yǎng)分同化成自身的一部分，并貯存在生物體內(nèi)，這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為同化作用。另外，生物又不斷地經(jīng)過(guò)異化作用，把自身分解的廢物及貯藏的能量排放到周?chē)h(huán)境中去。因此，生物與環(huán)境之間的關(guān)系是非常密切的，生物的生長(zhǎng)發(fā)育過(guò)程就是生物與環(huán)境之間不斷地進(jìn)行物質(zhì)與能量的交換過(guò)程。

生物離不開(kāi)環(huán)境，環(huán)境也影響著生物。不僅構(gòu)成生物有機(jī)體的物質(zhì)來(lái)源于環(huán)境，而且生物的全部生理過(guò)程、形態(tài)、結(jié)構(gòu)和地理分布也都受環(huán)境制約。生物體由簡(jiǎn)單到復(fù)雜、由低級(jí)到高級(jí)的不斷進(jìn)化，是與整個(gè)地理環(huán)境的演變和發(fā)展分不開(kāi)的。在不斷變化的環(huán)境中，生物必須適應(yīng)環(huán)境，如果生物不能適應(yīng)改變了的環(huán)境，就將被淘汰。當(dāng)環(huán)境條件發(fā)生劇烈改變時(shí)，不少的植物種屬受到致命的打擊而消失。地質(zhì)時(shí)期中許多古生物的滅絕，一個(gè)十分重要的原因首先應(yīng)該歸于自然環(huán)境的劇烈變化。生物本身抵抗自然環(huán)境條件“擾動(dòng)”的能力是比較脆弱的。所謂“適者生存”、“自然選擇”，主要是指生物與環(huán)境條件的統(tǒng)一。

在生物與環(huán)境的關(guān)系中，不僅環(huán)境影響著生物，同時(shí)生物有機(jī)體也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生一定的作用。例如，植物的光合作用過(guò)程吸收了CO₂，放出了O₂，從而改變了大氣的原始組分；生物死亡后的殘?bào)w分解加入到土壤中，引起土壤微生物的活動(dòng)，增加了土壤有機(jī)質(zhì)，從而改變了土壤的理化性質(zhì)。上述例子說(shuō)明生物與環(huán)境是一個(gè)相互聯(lián)系、彼此影響的整體。人們把研究生物與環(huán)境之間相互關(guān)系的學(xué)科，叫生態(tài)學(xué)。

但構(gòu)成環(huán)境的一切因素，并不是全部都對(duì)生物起作用，如大氣中的游離氧，對(duì)非共生的絕大多數(shù)高等植物是沒(méi)有直接作用的。因此，人們常把對(duì)生物的生命活動(dòng)起直接作用的環(huán)境元素叫做生態(tài)因子，例如光、熱、水分、礦物鹽類(lèi)、空氣以及其他生物等。具體的生物個(gè)體或群體居住地段的所有生態(tài)因素的總體稱(chēng)為生境。世界各地由于氣候、土壤、巖性和地形等條件差異很大，形成了極其多樣的生境類(lèi)型，成為生物種類(lèi)以及生物形態(tài)、生理特征等復(fù)雜多樣的根本原因之一。根據(jù)生態(tài)因子的性質(zhì)，通?？煞譃闅夂蛞蜃印⑼寥酪蜃印⒌匦我蜃?、生物因子和人為因子等類(lèi)型，但各個(gè)生態(tài)因素不是各自孤立地、單獨(dú)地對(duì)生物產(chǎn)生作用，它們總是共同綜合地對(duì)生物起作用。因?yàn)橐粋€(gè)生態(tài)因素不論對(duì)生物的生存有著多么重要的作用，往往要在其他因素適當(dāng)配合下，才能表現(xiàn)出來(lái)。

雖然各個(gè)生態(tài)因子對(duì)生物是共同地、綜合地發(fā)生作用，但生物在生長(zhǎng)發(fā)育的某一階段，在共同起作用的生態(tài)因子之中，總是有一種因子起主導(dǎo)的、決定性的作用，這種起決定性作用的因素，叫做主導(dǎo)因子，其他叫做次要因子。例如，以日照長(zhǎng)度為主導(dǎo)因子，可將植物分為長(zhǎng)日照植物、短日照植物和中日照植物，日照長(zhǎng)度的變化將直接導(dǎo)致植物生境的明顯改變。如果當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)生態(tài)因子的質(zhì)或量低于或高于生物所能忍受的臨界線(xiàn)時(shí)，不管其他生態(tài)因子是否合適，生物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁衍都會(huì)受到影響。甚至引起死亡，這樣的生態(tài)因子稱(chēng)做限制因子或限制因素。如在干旱和半干旱地區(qū)，水就是植物生長(zhǎng)的限制因素。有些地方作物的產(chǎn)量常不是受環(huán)境中較充足的水、CO₂等大量需要的營(yíng)養(yǎng)元素的限制，而受土壤中貯存數(shù)量很少、植物需要量很少的某些微量元素的限制。

世界上的生物是復(fù)雜多樣的，但它們并不是到處都均勻分布著。由于每一種生物都需要一定的生存條件，都適應(yīng)于某種自然環(huán)境，所以其分布都在一定的地理區(qū)域內(nèi)。顯然，生物在地球上的分布是受環(huán)境條件制約的。由于地表各處環(huán)境條件的差異，因此，相應(yīng)地分布著不同的生物種類(lèi)和生物類(lèi)型，其中植物對(duì)周?chē)h(huán)境的變化，哪怕是微小的變化，都顯示出特別敏感的反應(yīng)。因此，有些學(xué)者把植物對(duì)環(huán)境的反應(yīng)比做自然環(huán)境的一面“鏡子”。這說(shuō)明了植物的地理分布與環(huán)境條件關(guān)系極為密切，現(xiàn)在氣候帶與自然帶的名稱(chēng)都用植物名稱(chēng)來(lái)命名。由于大多數(shù)動(dòng)物以植物為食或捕食以植物為食的動(dòng)物，因此都直接或間接地與植物有關(guān)，因而動(dòng)物的分布與植物的分布也有密切的關(guān)系。熱帶濕潤(rùn)地區(qū)，植物最為豐富，相應(yīng)地動(dòng)物種類(lèi)也多；寒帶地區(qū)，植物稀少，動(dòng)物也貧乏。這說(shuō)明環(huán)境條件影響著生物分布，其中尤以氣候?qū)ι锷L(zhǎng)和地理分布起著決定性的作用。