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生态适应是生物随着环境生态因子变化而改变自身形态、结构和生理生化特性,以便与环境相适应的过程。生态适应是在长期自然选择过程中形成的。

中文名:生态

适应:隶 属生物学

定 义:生物与其生存环境的协调过程

类 型:过程

简介

生物与其生存环境的协调过程。生物多通过行为、生理或结构的改变来增加存活和繁殖机会。适应一词也可指协调过程的后果,例如说鳍足企鹅对海洋生活的一种适应。生物在适应环境的同时也改造了环境,例如土壤便是一些低等生物作用于岩石底质的产物。生物越进化,改造环境的本领越大。

适应性

  1. 进化适应:是指自然选择所保留的基因型改变。经选择而存留的生物,常伴有明显的形态变化,其变化幅度大而且巩固,是物种形成的基础。
  2. 生理适应:只有表型的改变,例如生物对地区气候的顺应以及食性改变等。人工引种驯化便属此类,生理性适应有许多是可逆的,也有某些在发育早期形成的适应难以逆转。
  3. 行为适应:也只有表型改变(包括学习过程)。学习是个不可逆过程,它在生物的高级神经系统中留下永久性痕迹,但生物却可以通过再学习而改变其行为。
  4. 感觉适应:指感官的可逆过程。例如闻带刺激性的气味时,感官所感觉的刺激强度随时间延长而迅速降低。广义的生态适应包括进化的、生理的和行为的3个层次,但不包括感觉适应。其中伴有基因型改变的进化适应是重点内容。当然,生理适应的幅度、学习能力以及感觉适应的机制等,也都有遗传基础,都是进化的产物。

进化适应的机制

综合进化论认为,进化是自然界对生物中广泛存在的变异进行选择的结果,而生物变异则是由基因突变和重组造成的。因此说,变异是随机的,而进化方向却是环境赋予的,由此出现生物与环境的互相协调。自然选择的直接对象是生物个体的表型。具有与环境相适应的表型的个体在自然选择中得以存留,故有可能把自己携带的基因遗传给后代。这些基因进一步增殖,使适应环境的种群[1] 扩大并巩固下来。综合进化论可以解释大量事实,只是由于亿万年的生物进化历程无法复制,这一学说难以得到全面验证。不过,20世纪以来的一些实验结果,可以看作是生物进化历程的一个片断。例如微生物繁殖迅速,世代短,便于遗传研究;在含有抗菌药物(作为选择因子)的培养基上,可以直接观察到突变株的出现和增殖。又如,在英国工业区,烟尘杀死树干上附生的地衣,树表颜色由浅变深,从而使栖于树表的桦尺蠖的黑色突变种数目超过原来的浅色种。原因是深色树干上的浅色种缺乏良好保护色,易被鸟类捕食。

交互适应

生物间的交互适应现象比较普遍,如开花植物与采蜜昆虫的关系:开花时间多与采蜜昆虫的活动同步,昆虫的形态也相吻合,这是异种间的互利关系。

同种生物的社群行为也是一种交互适应现象。交互适应使双方受益,可提高生存能力。

一方受益而他方受害的情况中也可见到高度适应的例子,特别是某些寄生物血吸虫,在其个体生活史中相继栖居几个不同寄主,其时间配合和形态特化都表现出高度的适应。但因只有一方受益,所以进化趋势常是寄生物增进寄生能力,而寄主却消极地提高排除寄生物或耐受其为害的能力。

拟态[2] 现象中也有类似情况:捕食者可能回避曾吃过却感不适口的某种昆虫,使与后者形态相似的昆虫增加了存活机会;但如果捕食者先吃到适口的种类,便可能将其形态作为适口的标志,从而增加了与其形态相似的种类被捕食的危险,其总的进化趋势常是拟态种数量远小于被模拟生态适应种。

形态适应

早期对进化适应的研究集中于生物的形态。古生物遗留下来的只是一些形态结构,只能参照现存于不同生境中的各种生物的解剖生理特点来进行研究。比较研究表明,每种生物只能在原有进化水平上适应新的生境,其过程常常是改造和利用原有器官。同在空中飞行,昆虫用革质的翅,鸟类则用以肢骨为支架的翼。

策略适应

是进化适应的另一重要方面。在热带,环境比较稳定,食源丰富,种间竞争剧烈;而在高纬度地区,环境随季节明显变化,冬季寒冷、食源稀少,竞争却弱得多。面对不同环境,各类生物发展出多种生态策略:有的早生、多生、体小、寿命短、种群数量波动大,一场气候灾害可导致大量死亡,但其繁殖力强,种群在短期内又可恢复到一定数量;有的则晚生、少生、体大、寿命长、种群数量稳定。有的能经受较异常的环境条件,如严寒、食物短缺等;有的则增强取用资源的能力,发展出各种竞争机制,包括攻击和防御的结构和行为。

视频

生物对环境的适应

参考文献

  1. [人民教育出版社课程教材研究中心,2007年:《普通高中课程标准实验教科书-生物 稳态与环境(必修)》,人民教育出版社,第60~68页]
  2. 汉典,引用日期2014-12-01