影响生物分布的主要因素有哪些（影响生物的环境因素分为哪两大类）

生态学:研究生物、人类和环境之间这种错综复杂关系的科学。

34.1环境与生态因子

1、环境与生态因子是两个重要的概念

环境(environment)是指某一特定生物体以外的空间及直接、间接影响该生物体生存的一切事物的总和。

环境总是针对某一特定主体或中心而言的,离开了这个主体或中心也就无所谓环境,因此环境只有相对的意义。
在环境科学中,一般以人类为主体,环境是指围绕着人群的空间以及其中可以直接或间接影响人类生存和发展的各种因素的总和。
在生物科学中,一般以生物为主体,环境是指围绕着生物体或者群体的一切事物的总和。

生态因子( ecological factor)是指环境中对生物的生长、发育、生殖、行为和分布有着直接影响的环境要素，如温度、湿度、食物、氧气和其他相关生物等。

生态因子是生物生存所不可缺少的环境条件,也称生物的生存条件。
生态因子也可认为是环境因子中对生物起作用的因子,
而环境因子则是指生物体外部的全部环境要素。

生态因子的种类虽然很多,但可根据其性质归纳为5类,即气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子。

2、生物对生态因子的耐受性是有限度的

德国化学家李比希认识到了生态因子对生物生存的限制作用,他认为,作物的增产与减产是与作物从土壤中所能获得的营养物的多少呈正相关的。这就是说，

每一种植物都需要一定种类和一定数量的营养物，
如果其中一种营养物完全缺失，植物就不能生存,
如果这种营养物少于一定的量而其他营养物又都足够的话,那么植物的生长发育就决定于这种营养物的数量,
这就是李比希的最小因子法则( law of the minimum)。
最小因子法则实际上对温度和光等其他生态因子都是适用的。

1913年,美国生态学家谢尔福德在最小因子法则的基础上又提出了耐受性法则(law of tolerance)的概念,就是说生物对每一种生态因子都有其耐受的上限和下限，上、下限之间就是生物对这种生态因子的耐受范围。

对同一生态因子，不同种类的生物耐受范围是很不相同的。

根据生物对生态因子耐受范围的宽窄,可将生物区分为：

广温性和狭温性、广湿性和狭湿性、广食性和狭食性、广栖性和狭栖性等。

影响生物分布的主要因素有哪些,影响生物的环境因素分为哪两大类(1)

34.2生物与非生物环境之间的关系

1、没有水就没有生物

水的重要性首先表现在水是任何生物体都不可缺少的组成成分。生物体的含水量一般为60% ~80% ,从这个意义上讲,没有水就没有生物。这是由于生物的一切代谢活动都必须以水为介质,生物体内营养的运输、废物的排除、激素的传递以及各种生化过程都必须在水溶液中才能进行。

其次,各种生物之所以能够生存至今,都有赖于水的一种特性,即水在3.98℃时密度最大,这对生物的生存和延续来说是至关重要的。

此外,水的热容量很大,因此水体温度不像大气温度那样变化剧烈,这样,水就为生物创造了一个非常稳定的温度环境。

依据植物对水的依赖程度可把

陆生植物分为湿生植物、中生植物和旱生植物,
而把水生植物分为沉水植物、浮水植物和挺水植物。

水的溶氧量是水生生物最重要的限制因素之一，要想从水中摄取氧气,水生动物所需要的能量要比陆生动物多得多。氧气在水中的分布是极不均匀的,因此水生生物的呼吸常会把局部水域的氧气耗尽,造成缺氧环境并可减缓或中止生命过程。

2、阳光是生命的能量源泉

阳光不仅为生物创造着适于生存的温度条件,而且也为一切生命活动提供了取之不尽的能源。

绿色植物只有借助于光合作用才能在叶绿体中把从外界吸收的二氧化碳、水和无机物结合成有机物质,
一切其他生物,包括所有的动物和人都必须依赖这些有机物质为生,从中获得它们生长和活动所需要的能量。

自然光是由不同波长的光组合而成的,不同波长的光对生物的意义也不相同。

380 ~760 nm波长的光对生物是最重要的( 1 nm = m),
因为这不仅是一般动物视觉器官所能感受的光波范围,
而且也是绿色植物光合作用能够吸收的光波范围,
波长为760 ~620 nm的红光和波长为490 ~435 nm的蓝光对植物的光合作用最为重要。

光在水中的穿透性限制着植物在海洋中的分布，

只有在海洋表层的透光带内,植物的光合作用量才能大于呼吸消耗。
在透光带的下部，植物光合作用量刚好与植物呼吸相平衡之处就是所谓的补偿点,
如果海洋中的浮游藻类沉降到补偿点以下而又不能很快回升到表层时,这些藻类便会死亡。

由于动物、植物长期生活在具有一定昼夜变化格局的环境中而形成了各类生物所特有的对日照长度变化的反应方式,这就是生物的光周期现象( photoperiodism),

如植物在一定光照条件下的开花、落叶和休眠,以及动物的迁移、生殖、冬眠和换毛换羽等。
光的季节变化和昼夜变化是地球上最严格、最稳定的周期变化，因此也是生物节律最可靠的信号系统,对很多生物的生活史和生殖周期起着重要的调控作用。

为什么每年春季迁飞鸟类都能按时到达营巢区,而秋季又能在大体相同的日期飞回越冬地?
为什么这些鸟类在不同年份迁来和飞走的时间都不会相差几天?

这一切都是由日照长度的周期变化所决定的。在日照长度周期变化的长期作用下,各种生物都形成了自己所固有的活动节律,以便使它们的活动与环境条件的周期变化保持同步,从而有利于生物的生存。

3 、温度限制着生物的分布

温度是一种无时无处不起作用的重要生态因子，任何生物都是生活在具有一定温度的外界环境中并受着温度变化的影响。

地球表面的温度条件总是不断变化的,
在空间上它随纬度、海拔高度和各种小生境而变化；
在时间上它有一年四季的变化和一天的昼夜变化。
温度的这些变化都能给生物带来多方面的深刻影响。

地球表面的温度可以相差几千度,但生物所能耐受的温度范围大约在-272~300 ℃之间。

轮虫和线虫如果是在脱水干燥的情况下,它们甚至能够在–272℃的极低温度下保存生命,此时它们会完全中止新陈代谢,但仍保存着复苏的可能性。
相比之下,生物对高温的耐受能力就很有限了,尤其特殊的是生活在深海热裂口附近的细菌竟能耐受300℃以上的高温。
以上提到的生物所能耐受的最高和最低温度极限是对整个生物界而言的,但对大多数生物来说却只能在一个窄小的温度范围内生存,通常是在0~45 ℃之间。

冰点以下的低温会使生物体内形成冰晶而造成冻害,冰晶的形成会使细胞质膜破裂并使蛋白质失活与变性。

高温可减弱光合作用,增强呼吸作用,使植物的这两个重要生理过程失调,还可破坏植物的水分平衡,促使蛋白质凝固和有害代谢产物在体内的积累。高温对动物的有害影响主要是破坏酶的活性和蛋白质凝固变性等。

极端温度常常成为限制生物分布的重要因素,

例如,由于高温的限制,白桦、云杉不能在华北平原生长;苹果、梨、桃不能在热带地区栽培;
低温对生物分布的限制作用更为明显,对植物和变温动物来说,决定其水平分布的北界和垂直分布上限的主要因素就是低温,例如，东亚飞蝗分布的北界是年等温线为13.6℃的地方。

温度和降水这两个生态因子的共同作用决定着生物群落在地球表面分布的总格局。

34.3生物与生物之间的相互关系

1、食植和捕食是群落中最常见的种间关系

食植现象( herbivory)是指动物吃植物,几乎找不到一种植物是不被动物所取食的,而在动物中,从低等动物到高等动物,都有许多专门以吃植物为生的种类。

动物吃植物是自然界食物链的基础,也是食物链的基础环节,而食物链的其他环节都有赖于这一环节的存在,可见一切动物都直接或间接地依赖植物为食。
食植动物的数量对植物的数量有显著影响,而后者反过来又限制着动物的数量,在长期进化过程中,这种相互关系已经形成了一种微妙的平衡。
植物的生产量足够养活所有动物,而被动物吃掉的往往只是植物生产量中“过剩”的那一部分。

捕食现象( predation)是指动物吃动物,也是物种间最基本的相互关系之一。

前者称捕食者,后者称被食者或猎物。

捕食者的作用：

捕食者是构成复杂食物链的必要环节，它通常位于食物链和营养级的较高位置或顶位。
捕食者的存在使生态系统中的营养物和能量流通渠道变得多样化,并且提高了生态系统中能量的利用率,使生物之间的关系变得更加错综复杂。

由于捕食现象是在长期进化过程中形成的，所以捕食者和被食者在形态、行为和生理上都有着多方面的适应性，这种适应的形成常常表现为协同进化(coevolution)的性质。

如被食者在捕食的压力下
在形态上常利用毒丝、毒腺、墨囊、坚硬的外壳、隐蔽色、警戒色和拟态等进行自卫;
在行为上利用变色、恐吓、发出可怕的声音、排放恶臭气味、穴居、集群和迅速移动等方式进行防卫,
但一切防卫都只有相对的意义,只能减少捕食而不能完全避免捕食。

2、两个物种因利用同一有限资源而发生竞争

物种间的竞争关系( competition)是高斯在1934年首先用实验方法观察到的。

当两个物种利用同一有限资源时,便会发生种间竞争。
两个物种越相似,它们共同的生态要求就越多,竞争也就越激烈。
因此生态要求完全相同的两个物种在同一环境中就无法共存,这就称为竞争排除原理。

虽然竞争常常导致一个物种排除另一个物种,但如果两个物种在其共同的分布区内发生分化,使其在食物、居住地和筑巢地的选择上略有不同,那么这两个物种就有可能在重叠分布区内长期共存。
生态上的分化常常又导致形态上的分化,但形态上的种间差异只在两物种的重叠分布区内才存在，而在各自独占的分布区内则消失。
例如黄土蚁及其近缘种在它们共存的分布区内至少有8点形态上的差异，但在它们各自独占的分布区内,这些形态差异便变得模糊起来，这种现象称为特征替代，特征替代是相似物种对种间竞争在进化上表现出的一种适应。

物种之间通过竞争所发生的分化,有时是极其微小的,不一定总能被人们的眼睛所觉察到,但是从竞争原理出发,它们之间肯定会存在形态上、生理上或行为上的微小差异,而且这些差异足以保证它们的生态要求不会完全相同。竞争使大自然充满活力,生机盎然。

3 、互惠共生是对双方都有利的一种种间关系

互惠是指对双方都有利的一种种间关系,但这种关系并没有发展到彼此相依为命的程度,如果解除这种关系双方都能正常生存。

蚜虫和蚂蚁是互惠的著名事例；
海葵和寄居蟹是海洋中最常见的互惠关系；
鳄鱼和小鸟之间也存在着这样的互惠关系。

而共生是物种之间不能分开的一种互利关系,这种互利已经达到了如此密切的程度,以致如果失去一方,另一方也就不能生存。

地球上最顽强的生物莫过于地衣了。

地衣是单细胞藻类和真菌的共生体,真菌的菌丝已深深长入单细胞藻的原生质内,使二者密切结合为一体,以致生物学家已无法把它们区分开来而只能把它看成是一种奇妙的生物。
组成地衣的真菌和单细胞藻彼此交换养料，共同维持水分和无机盐的平衡,共同抵抗干燥和极端的温度条件,这种密切合作使地衣比任何单一的生物更能适应恶劣的环境,因而能够占有其他生物不能占有的生境。
地衣是生物界著名的开拓者,当生物征服火山岩坡、高寒山地和极端干旱的不毛之地的时候,地衣总是充当开路先锋,一旦开拓成功,它就会逐渐被其他植物(如苔藓)所取代,看来它们只适合扮演先锋生物的角色。

共生的另一著名实例是白蚁和多鞭毛虫，

白蚁本身并没有消化纤维素的能力,它之所以能靠吃木材为生全靠生活在它肠内多鞭毛虫的帮助,因为只有靠多鞭毛虫所分泌的纤维素酶才能把最难水解的木材消化为营养素供白蚁利用。白蚁的生存离不开多鞭毛虫,同样多鞭毛虫离开白蚁的消化管也会很快死亡。

4、寄生与拟寄生虽然都是寄生但存在本质差异

生活在一起的两种生物,如果一方获利并对另一方造成损害但并不把对方*死,就称为寄生( parasitism)。

而拟寄生( parasitoidism)的特点则总是导致寄主死亡,这一点又使拟寄生更接近捕食现象。

寄生物通常以寄主的体液、组织或已消化好的食物为食,常常会阻碍寄主的生长、降低寄主的生殖力,但一般不引起寄主的死亡。