无机环境与有机环境的关系在自然科学基础书中的探讨

2023-08-11 理论教育版权反馈

【摘要】：环境可分为无机环境和有机环境，前者包括大气、水、土壤等，后者主要指生物。生物与无机环境密切相关。无机环境影响生物的生活、繁殖和数量变化，生物则通过自己的生命活动经常影响无机环境。（二）生物影响无机环境无机环境与生物的相互关系，也表现在生物对无机环境的作用上。

环境是指围绕着人类的外部世界，是人类赖以生存和发展的物质条件的综合体。环境可分为无机环境和有机环境，前者包括大气、水、土壤等，后者主要指生物。生物是环境的组成部分，无机环境则是生物的生存环境。生物与无机环境密切相关。无机环境影响生物的生活、繁殖和数量变化，生物则通过自己的生命活动经常影响无机环境。生物与无机环境之间不是简单的平衡，而是一种动态平衡，两者之间相互调节、相互适应，从而达到新的相对平衡。

（一）无机环境对生物的作用

生物个体在发育的全部过程中不断地与无机环境进行着物质和能量的交换，它从无机环境中取得必要的能量和营养物质，同时又把代谢产物排放到无机环境中。无机环境对生物的生理、形态和分布影响很大。生物在一个地区的生存是该地区的各种环境要素综合作用的结果，其中对生物的生命活动起直接作用的环境要素称作生态因子，如光、温度、水分、空气、土壤等。

1.光对生物的作用

光是生物的基本能源，它提供光能使绿色植物进行光合作用合成有机物，动物则直接或间接地依赖植物而生存。光的性质、强度和周期直接影响生物的生长发育和形态结构，如植物的开花、动物的繁殖和迁移都与光照的季节变化有关。例如，鸟类的迁徙现象，候鸟能准确无误地感知季节变化，春季北飞繁殖，秋季南迁越冬，这是由于光照长短起了重要的信号作用。

2.温度对生物的作用

温度与生物的发育分布和生活习性更有直接的关系。随着气温上升，植物生长速度加快。热带和亚热带有利于各种生物生存，种类丰富；而极地或高山寒冷地区生物的种属和个体都大大减少。热带白天高温，许多动物具有明显的夜行性或在晨昏活动，而在寒带，动物则有冬眠习性或用较厚的皮毛和羽毛来抵御寒冷。

3.水对生物的作用

生命起源于水域环境，水是生物有机体的重要组成成分，没有水就没有生命。不同的水分环境造就了不同的生物生态特征。水生生物可直接生活在水中，海洋中的动物具备适应盐分的调节机能。陆上潮湿环境中植物叶一般大而薄，根系浅而弱，如水浮莲就是如此；相反，干炎热环境中植物叶面往往缩小成针状、鳞片状，或以干季落叶来减少水分蒸发，并且根系发达，如沙漠中骆驼刺的地上茎仅有5～60 cm高，主根却长达5～6 m。

4.空气对生物的作用

空气的供氧量和空气的运动也对生物产生影响。沼泽地区土壤含氧不足，植物形成特殊的呼吸根伸出地面吸收大气中的氧；热带海岸红树林的呼吸根也很发达，用这些特殊形态来增大吸氧量。空气的运动产生风，风不仅能传播植物的花粉和种子，也能增大植物的蒸腾作用，造成植物的形态变异，甚至折断倒伏。

5.土壤对生物的作用

植物生长在土壤上，从土壤中吸取其生长发育的养分，因此土壤的性质对植物的作用极大。土壤营养充足，植物生长旺盛，反之，则植物生长差；酸性土宜栽茶、橡胶等，中性土可栽培蔬菜粮食等，碱性土上则多为草原和荒漠植物。陆栖动物在土壤上活动，长期在开阔土地上行走的动物如羚羊、鸵鸟等适应了细长而健壮的腿，骆驼则以特殊的足趾适于在沙漠中生活。

此外，生物作为环境的一个组成部分，对其他生物产生影响，它们既有共生的一面，也是竞争的对手，关系复杂。

（二）生物影响无机环境

无机环境与生物的相互关系，也表现在生物对无机环境的作用上。生物参与了无机环境中能量交换和物质循环过程，影响到地球各个圈层的物理化学变化。

1.生物改变大气成分

原始大气中不含游离氧，绿色植物出现后，通过光合作用产生氧使原始大气从无氧大气变为有氧大气。同样，原始大气中氮的含量原本也不多，由于土壤微生物的固氮作用将火山喷发时带出的少量氮留在大气中，使氮成为现代大气的主要成分。而现代人类的经济活动造成大气中CO2含量的增加，森林遭破坏使植物覆盖面积大规模缩小，也改变了大气的成分。

2.生物影响水循环

森林对水循环的作用是巨大的。森林通过树冠枝叶有截留雨量的作用，增加了林中湿度，减少了地表径流，能延长地表水的流动时间，调节局部地区的水循环，也改善了大气中的水分状况和含氧量，有利于水土保持。

3.生物参与岩石和土壤的形成

组成地壳的部分岩石是生物作用形成的，珊瑚礁、硅藻土是海洋生物死亡后的残骸堆积而成的，石油、天然气和煤层都是有机生物体大量堆积掩埋后的产物。土壤发育的关键也是生物过程，通过植物进行养分循环造就了土壤。土壤有机质是植物利用土壤中矿物营养构成有机分子，植物死亡后又经微生物分解形成的。

（三）生物对无机环境的适应

在生物进化过程中，不同无机环境中的生物对其生存条件有明显的适应性，表现在生物的形态结构、生理机能和行为特征上。即使无机环境变化，生物也会产生新的适应性。这是自然选择和适者生存的自然规律的作用，有利于生物的生存与繁衍。

1.形态适应

许多动物借助保护色、警戒色和拟态等躲避捕食者而得以生存。生活在草地、池塘里的青蛙为绿色，活动在农田土丘一带的泽蛙是灰褐色。有些有毒生物体的体色非常艳丽，称为警戒色，作为对捕食动物的一种预先警告。例如，颜色鲜艳的毒蘑菇，作为对一些捕食动物的预先警告。有些昆虫的体色及体形与其所栖息的植物的某个部位或器官极为相似，使自身得到保护，这称为拟态，如枯叶蝶和竹节虫。

2.生理适应

生物往往能适应特殊条件。如骆驼极为耐干旱，有“沙漠之舟”的称号，十多天不喝水还能在沙漠中行走，其原因在于它的血液中有一种特殊的蛋白质能维持血液中的水分，同时在脂肪代谢过程中产生大量的水分，供其生理活动的需要。此外，骆驼多毛的外皮有隔绝温度的作用。这些都是在长期进化中适应环境的结果。

3.行为适应

生物体具有在生理行为上与无机环境相协调、与时间相呼应的节律。生物具备高度精确的测定时间的能力，称为“生物钟”，如植物开花的时间，许多鸟类、兽类的起居、归巢都有严格的时间节律。麻雀早晨鸣叫时间会有季节性变化，因不同的季节日出时间不同，黎明时间也不同。

无机环境与有机环境的关系在自然科学基础书中的探讨

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