三、生物与环境

地球上的任何生物有机体一刻也不能脱离周围环境而生存。所谓环境，就是生物生存空间所存在的一切作用因素和条件的综合。生物在生长过程中要不断地从环境中摄取水、光、热、O₂、CO₂及无机营养元素，经过一系列生理和物理化学过程，把这些能量与养分同化成自身的一部分，并贮存在生物体内，这个过程称为同化作用。另外，生物又不断地经过异化作用，把自身分解的废物及贮藏的能量排放到周围环境中去。因此，生物与环境之间的关系是非常密切的，生物的生长发育过程就是生物与环境之间不断地进行物质与能量的交换过程。

生物离不开环境，环境也影响着生物。不仅构成生物有机体的物质来源于环境，而且生物的全部生理过程、形态、结构和地理分布也都受环境制约。生物体由简单到复杂、由低级到高级的不断进化，是与整个地理环境的演变和发展分不开的。在不断变化的环境中，生物必须适应环境，如果生物不能适应改变了的环境，就将被淘汰。当环境条件发生剧烈改变时，不少的植物种属受到致命的打击而消失。地质时期中许多古生物的灭绝，一个十分重要的原因首先应该归于自然环境的剧烈变化。生物本身抵抗自然环境条件“扰动”的能力是比较脆弱的。所谓“适者生存”、“自然选择”，主要是指生物与环境条件的统一。

在生物与环境的关系中，不仅环境影响着生物，同时生物有机体也对环境产生一定的作用。例如，植物的光合作用过程吸收了CO₂，放出了O₂，从而改变了大气的原始组分；生物死亡后的残体分解加入到土壤中，引起土壤微生物的活动，增加了土壤有机质，从而改变了土壤的理化性质。上述例子说明生物与环境是一个相互联系、彼此影响的整体。人们把研究生物与环境之间相互关系的学科，叫生态学。

但构成环境的一切因素，并不是全部都对生物起作用，如大气中的游离氧，对非共生的绝大多数高等植物是没有直接作用的。因此，人们常把对生物的生命活动起直接作用的环境元素叫做生态因子，例如光、热、水分、矿物盐类、空气以及其他生物等。具体的生物个体或群体居住地段的所有生态因素的总体称为生境。世界各地由于气候、土壤、岩性和地形等条件差异很大，形成了极其多样的生境类型，成为生物种类以及生物形态、生理特征等复杂多样的根本原因之一。根据生态因子的性质，通常可分为气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子和人为因子等类型，但各个生态因素不是各自孤立地、单独地对生物产生作用，它们总是共同综合地对生物起作用。因为一个生态因素不论对生物的生存有着多么重要的作用，往往要在其他因素适当配合下，才能表现出来。

虽然各个生态因子对生物是共同地、综合地发生作用，但生物在生长发育的某一阶段，在共同起作用的生态因子之中，总是有一种因子起主导的、决定性的作用，这种起决定性作用的因素，叫做主导因子，其他叫做次要因子。例如，以日照长度为主导因子，可将植物分为长日照植物、短日照植物和中日照植物，日照长度的变化将直接导致植物生境的明显改变。如果当一个或几个生态因子的质或量低于或高于生物所能忍受的临界线时，不管其他生态因子是否合适，生物的生长发育和繁衍都会受到影响。甚至引起死亡，这样的生态因子称做限制因子或限制因素。如在干旱和半干旱地区，水就是植物生长的限制因素。有些地方作物的产量常不是受环境中较充足的水、CO₂等大量需要的营养元素的限制，而受土壤中贮存数量很少、植物需要量很少的某些微量元素的限制。

世界上的生物是复杂多样的，但它们并不是到处都均匀分布着。由于每一种生物都需要一定的生存条件，都适应于某种自然环境，所以其分布都在一定的地理区域内。显然，生物在地球上的分布是受环境条件制约的。由于地表各处环境条件的差异，因此，相应地分布着不同的生物种类和生物类型，其中植物对周围环境的变化，哪怕是微小的变化，都显示出特别敏感的反应。因此，有些学者把植物对环境的反应比做自然环境的一面“镜子”。这说明了植物的地理分布与环境条件关系极为密切，现在气候带与自然带的名称都用植物名称来命名。由于大多数动物以植物为食或捕食以植物为食的动物，因此都直接或间接地与植物有关，因而动物的分布与植物的分布也有密切的关系。热带湿润地区，植物最为丰富，相应地动物种类也多；寒带地区，植物稀少，动物也贫乏。这说明环境条件影响着生物分布，其中尤以气候对生物生长和地理分布起着决定性的作用。