一、環境對生物的限制作用
環境的生物的影響存在最小因子、限制因子、受限性及生態幅等定律。
- 最小因子定律(Liebig)
低於某種生物需要的最小量的任何特定因子,是決定該種生物生存和分佈的根本因素。
- 限制因子定律(Blackman)
任何生態因子,只要接近或超過某種生物的耐受性極限,就會影響生物的生存、生長、繁殖或擴散。
生態因子低於最低狀態時,生理現象完全停止;在最適狀態下,顯示生理狀態的最大觀測值;在最大狀態之上,生理現象又停止了。
- 耐受性定律(Shelford)
任何一個生態因子在數量上和質量上的不足或過多,都會導致該生物的衰退和不能生存。
每一種生物對不同生態因子的耐受範圍存在差異。生物在整個個體發育過程中,對環境因子耐受限度不同。不同生物種對同一生態因子的耐受性是不同的。
影響生物的各因子之間,存在明顯的相互關聯。
- 生態幅(ecological amplitude)
一種生物對一種生態因子耐受性的上下限之間的範圍,為生態幅。
生態幅是生物進化的結果,是由生物的遺傳特性決定的,在生態幅最適區,生物的生理狀態最佳,繁殖率最高,數量最多。
二、生物對環境的適應
生物通過生態因子的調節可以適應環境的變化,但對環境的適應是有一定限度的。
下圖仿哈迪在1984年對駱駝做的實驗,在得不到飲水時肛溫可出現高達5~6℃的晝夜波動;在飲水情況下,體溫的晝夜波動小得多。
- 內穩態適應模式
生物對環境的適應主要機理是內穩態模式,是生物適應環境的基礎,是一種內穩態機制的進化方式。
生物控制自身的體內環境使其保持相對穩定,從而增加生態因子的耐受幅度,提高對環境的適應力。
內穩態有其生理和行為基礎,如,動物體溫調節和滲透壓調節體內鹽分濃度適應環境和生態因子的變化。
- 內穩態生物和非內穩態生物適應模式
根據生物對非生物因子的反應或依據外部條件變化對生物體內狀態的影響劃分內穩態或非內穩態適應模式。
內穩態與非內穩態生物的耐受限度如下下圖,內穩態型在一定程度內生物因子梯度變化時生物因子維持相對穩定;而非穩態型隨著環境因子梯度的變化,生物因子發生相應變化。
兩類生物的基本差異是:決定其耐受限度的根據不同,對內穩態生物來說,其耐受限度只簡單地決定於其特定的酶系統能在什麼溫度範圍內起作用;對非內穩態生物來說,其內穩態機制能發揮作用的範圍就是他的耐受限度。
揭示生物適應環境的機理:
一是馴化,可以通過耐受限度的調整來實現對生物的馴化目的。生物能借助馴化過程可以稍微調整它們對某個或某些生態因子的耐受範圍。
二是形態改變適應環境。如,絲柏樹通過生長通氣根適應了在水環境的生存,熊通過冬眠適應冬季食物不足的環境,蜥蜴通過顏色的變化調節體溫適應環境,等。