第五章 生物与环境

许多生态学者对耐性定律做了补充： （ 1 ）生物可能对一个因子的耐性范围广， 而对另一个因子的耐性范围窄； （ 2 ）对所有因子的耐性范围都很广的生 物，一般都分布很广。 （ 3 ）当某种生物的某一个生态因子不是 处于最适状况时，对另一些生态因子的耐 性会下降。 （ 4 ）由于生物种群的相互作用经常妨碍 生物对最适环境条件的利用。 （ 5 ）生物的不同发育阶段耐性范围不同。
5.人为因子：把人为因子从生物因子中分离出来是为了强 调人的作用的特殊性和重要性。人类的活动对自然界和其 它生物的影响已越来越大和越来越带有全球性，分布在地 球各地的生物都有直接或间接受到人类活动的巨大影响。 6.火因子：影响动、植物的分布与更新
除了上述分法以外，Simth(1935)曾把生态因 子分成密度制约因子(density dependent factors) 和非密度制约因子(density independent factors) 两大类,前者的作用强度随种群密度的变化而变化， 因此有调节种群数量、维持种群平衡的作用；后者 的作用强度不随种群密度的变化而变化，因此对调 节种群密度不能起调节作用。 前苏联学者则根据生态因子的稳定程度将其分 为稳定因子和变动因子两大类。稳定因子是指终年 恒定的因子，作用主要是决定生物的分布。变动因 子又可分为又可分为周期变动因子和非周期变动因 子，主要是影响生物的数量。这种分类法具有一定 的独创性，为了解生态因子的性质有很大帮助。
适应：adaptation or adaption 指生物 受到环境的影响而产生的生理或遗传的 反应。这种反应使生物保持与环境的动 态平衡。 习惯：habit 用同一条件进行反复影 响，则该生物对这种影响的反应就会逐 渐减弱，甚至完全不反应。 生理适应：physiological adaptation是 指生物在短期内生长在一定的环境条件 下，通过生理活动的变化来适应环境变 化的现象。
（一）最小因子定律（Law o家Justus Von Liebig在 《有机化学及其在农业和生理学中的应用》一书 中指出，作物的增产与减产是与作物从土壤中获 得的矿物营养多少成正相关的，“植物的生长取 决于数量最不足的营养物质的量”，即处于或接 近临界最小量的物质为限制因子，它将限制其它 处于良好状态因子的效率的发挥。 限制因子并不限于环境中的化学物质，还应 包括其它各种环境因子；最小因子定律只能在稳 定的状态下，即能量的流入和流出处于平衡状态 时适用；在波动情况下，难以确定限制因子。没 有考虑生态因子的交互作用。如：木桶原理、反
第五章 生物与环境
生物与环境的关系是生态系统中 的基本关系，二者是不可分割的统一 体。生态学不仅要探讨生物自身的生 物特征与生态特性，还要研究环境变 化对生物的作用及其生物对环境的影 响。了解生物与环境之间的关系及其 规律，对提高系统生产力和改善环境 质量都有重要意义。(仙人掌、珊瑚)
农业生产实质上是农业劳动者开发 利用农业生物和非生物的过程。
• 除主导因子以外的其他因子称为辅助因子。 辅助因子的改变虽然不表现质的变化，但 同样会引起生物和环境性质在数量上的变 化。如果变化范围超过了生物的耐性范围， 辅助因子也就变成主导因子。 • 主导与辅助是相对的。不同的生物或相同 生物的不同生育时期以及在不同的地区， 其环境的主导因子都是可能不同的。
（三）限制因子的概念（limiting factors）
虽然 Shelford 提出的耐受性定 律基本上是正确的，但大多数生态学 家认为，只有把这个法则与 Liebig 的 最小因子定律结合起来才有更大的实 用意义。这两个法则的结合便产生了 限制因子的概念。
限制因子定律
生物的生存和繁殖依赖于各种生态 因子的综合作用，但其中必有一种和 几种因子是限制生物生存和繁殖的关 键性因子，这些关键性因子就是所谓 的限制因子。任何一种生态因子只要 接近或超过生物的耐受范围，它就会 成为这种生物的限制因子。
一、环境与生态因子
（一）环境（Environment）：是指
作用于某一特定生物个体或群体以外的 外界条件的总和。包括生存空间以及维 持生命活动所需的物质和能量。
环境总是针对某一特定主体或中心 而言的，是一个相对的概念，离开了这 个主体或中心也就无所谓环境，因此环 境只具有相对的意义。
1.自然环境：是指由大气圈、水圈、岩石圈、土
绿色植物的光 合作用，将无 机物转化为有 机物，太阳能 转化为生物化 学能。
植物作为动 物的食物， 能量转送到 动物体中；
动植物残体及其 排泄物被微生物 分解，生产出沼 气能和有机腐解 产物、无机养分， 养分又被植物吸 收利用，再循环、 再生产。
在能量转化、物质循环、信息传递过 程中实现价值增值。物质循环、能量 流动和价值增值是农业生物 —环境系 统的三大功能。现代意义上的农业生 产，在追求价值增值的同时，要保证 农业生物 —环境系统的整体优化。也 就是说既要考虑经济效益，又要考虑 社会效益和环境效益。
（五）生态因子作用的阶段性
生物不同生长发育阶段要求不 同的生态环境。同一生态因子在生 物发育的不同阶段，其作用不同， 需求量不同。即生态因子对生物的 作用具有阶段性。
三、限制因子原理
阈：(threshold)任何一种生态因子对生
物产生可见作用的最低量称为阈。如土壤 中某种植物某种植物能够生长的最低湿度， 生物能够生长的最低温度，植物能够进行 光合作用的最低照度等。
生态因子构成生物的生态环境。
1.气候因子：如温度、水分、光、降水、风和雷电等 2.土壤因子：包括土壤结构、土壤有机物和无机物成分的 理化性质及土壤微生物等。 3.地形因子：如地面的起伏、山脉的坡度和阴阳坡等。这些 因子对植物的生长和分布有明显影响。
4.生物因子：包括生物之间的各种联系，如捕食、寄生、竞 争和互惠共生等。
二、生态因子对生物作 用一般特征
（一）综合作用
环境中的各种生态因子不是孤立 存在的，而是彼此联系、互相促进、 互相制约，任何一个单因子的变化， 都必将引起其他因子的变化。各种生 态因子密切联系在一起构成了生物的 生态环境，并综合作用于生活其间的 生物，使生物的生长发育、形态结构、 生理功能发生了相应的变化。
（二）生态因子的非等价性
对生物起作用的诸多因子是非等价的，在诸多环境因 子中，常常有一、二个因子起着决定性的作用，称为 主导因子。对环境来说，主导因子的改变会使环境的 全部生态关系发生改变，综合环境发生质的变化；对 生物来说，主导因子的存在与否和数量的变化会使生 物的生长发育发生发生明显的改变。
如光周期现象中的日照长度和植物春化阶段得低温因子就是主 导因子。短日照处理。短日照花卉，如一品红，可通过用黑布、 黑纸等遮光，减少光照时间、延长暗期来促使其提前开花。如 要在国庆节开花，可在8月上旬遮光，每天日照时间缩短为8～ 10小时，即可开花。昼夜颠倒，改变开花习性。昙花原本在夜 间开花，选择健壮有花蕾的昙花植株，在花蕾10厘米时移入暗 室，晚上7点至次日早上6点用60瓦日光灯处理4～5天，可使昙 花在白天开花。
（四）生态因子对生物具有同等重要性、 不可替代性和互补性
生态因子具有各自的特殊功能与作用，每个 因子对生物的作用是同等重要、缺一不可的。 生态因子在局部是可以补偿的。也就是说某 一因子数量不足，有时可靠另一因子而得到补偿， 即所谓的互补性。 生态因子的补偿作用是有限的和有条件的。 只能在一定范围内部分补偿，而不能完全代替； 生态因子间的补偿作用不是经常存在的。
壤圈和生物圈在不同地区相互组合所构成的环境， 又称原生环境。
2.人工环境：指由于人为因素的作用使自然环境
的某些因素发生了局部变化，以扩大生物与环境的 相互适应性，又称次生环境。 狭义的人工环境是指由在人工控制下的生物环 境，即人类根据生物生长发育规律所需要的环境， 进行人工模拟或单个因子的改造。广义的人工环境 是指用人的力量使自然环境发生局部变化，以适应 生物的生长。
（二）生态因子（Ecological Factors）：
是指环境中对生物生长、发育、生殖、行为和分布 有直接或间接影响的环境要素。
生存因子：生态因子中生物存在所不可缺少的环境
条件。
自然资源因子：在生态因子中，可作为原料和能量
输入系统并能在系统中转换为生物产品的因子。
生态环境（Ecological Environment）：所有
限制因子概念的主要价值是使人们掌 握了一把研究生物与环境复杂关系的钥匙， 因为各种生态因子对生物来说并非同等重 要，人们一旦找到了限制因子，就意味着 找到了影响生物生存和发展的关键性因子， 并可集中力量研究它。
四、生物的生态适应性
• 海螺沟红石滩 • 此处为亚洲最大的红石滩。石头上布满的红色物 质，是一种微生物，在高山特有的生态环境内得 以繁衍，构成生命与历史相融共存的奇特景观。 因为沙滩里的石头都长了一层红色的地衣，就好 象沙滩里的石头都穿上了喜庆的红衣。据说只有 在空气质量很好的情况下，这种地衣才能够生存， 曾经有研究院的科学家为将这种石头带出去研究， 结果刚下飞机，发现石头上的红色退了，因为空 气质量不好，导致石头上的苔藓无法生存。
（三）生态因子的直接作用与间接作用
直接影响或参与生物新陈代谢的因子称为 直接因子，如光、温、水、气和土壤养分等。 不直接影响生物，而是通过影响直接因子 而影响生物的生态因子称为间接因子。如地势 起伏、地质结构等是通过影响光、温、水气和 土壤因子。间接因子对生物的作用虽然是间接 的，但往往支配着直接因子，作用范围广，作 用强度大，有时甚至构成地区性影响及小气候 环境的差异。
农业生物 环境是由 自然环境 和人工环 境复合而 成的
气候因素
土地因素
生物因素（一切非 农业生产的目的生 物）
人 工 环 境
所有作物栽培、家畜与家禽的饲 养、引种驯化、人工管理的森林、 草地及自然保护区的一些控制、 防护措施等。
设施农业环境就是在人为营造和调控最 佳的综合环境条件中，能够获得速生、优 质、稳产、高产、低消耗和最大经济效益 的人工环境 。如现代化的集约式“畜禽 舍” 、“塑料大棚”、“温室”等。