論生物對環境的適應性

【摘要】：為了更深入了解生物對環境的適應性，填補文獻資料對此方面綜合性回答的空缺，在查閱前人對特定物種研究的相關文獻的基礎上，結合生活實際現象，發現生物對環境的適應具有普遍規律和針對性。

【關鍵詞】：適應;動物;植物;微生物;環境

適應性是指通過長期的自然選擇使生物體與環境表現相適合的現象。達爾文在《物種起源》一書中指出適者生存是自然選擇學說的主要內容。達爾文認為，在生存斗爭中，具有有利變異的個體，容易在生存斗爭中獲勝而生存下去。也是說，凡是生存下來的生物都是適應環境的，而被淘汰的生物都是對目前環境不適應的，這就是適者生存。

不管是植物、動物、還是微生物，生物對環境的適應性在多個方面均有表現。

生物的多樣性

環境對生物有選擇的作用，因而生物具有該環境下的適應性特點。值得注意的是，適應是相對的。

達爾文提出生物對環境的適應既有普遍性，又有相對性，由于適應究是由基因決定的，當環境條件變化較大時，遺傳物質不能立刻改變，適應就成了不適應，有時還成為有害的甚至致死的因素。但由于生物體自我調節機制，在環境變化不大，或者環境中的某一因素變化對生物的影響不是很大，生物能適應新的環境。很簡單的如候鳥季節性而非日復一日的遷徙、人體血管的收縮與舒張。所以每種生物都具有適應特定環境生活的特性，而整個生態圈地形地貌氣候等條件復雜多樣，大大小小的生態圈為各類生物體的生存奠定了基礎。

另外，適應不是一成不變的，換句話說，自然界中存在新品種的出現和物種的更替。弱光下，澤瀉在栽培初期適應能力較低，栽植一定時期后適應能力有所提高。這指出了植物有不斷朝著適應環境的方向發展的趨勢。這種趨勢在細菌中體現的尤其顯著，由于其繁殖周期短，增殖能力強，突變基因的產生為選擇提供了條件，因此抗生素的濫用使病原微生物不斷進化。現在超級細菌問題日益突出。

植物對環境的適應性表現

以風媒花和蟲媒花為例，在周凌瑜等對兩種花花粉的的形狀、大小、表面雕文的比較發現[1]：蟲媒花花粉較風媒花花粉大，更傾向于長球形，多深刻而清晰的網狀紋飾，網狀雕紋的網眼中還有微小的顆粒狀次級雕紋。綜上分析，球形花粉可能更易漂浮在空中，從而能傳播到更遠的地方授粉。較小的花粉利于在一定的空間上布滿更多，保證了風媒花傳粉所需花粉的數量。蟲媒花花粉表面粗糙富有粘性，易于昆蟲的足器等粘附;而風媒花花粉紋飾不明顯，外壁光滑干燥，利于花粉逸散，另外其波浪形的輪廓線增加了漂浮時間從而提高了授粉概率。

賴家業等指出蟲媒花花冠頂端均呈半合攏狀，不利于風散播花粉和接收花粉，花藥內側向著生且縱長開裂使得大量花粉散播需要借助昆蟲實現;并且花被片均具芳香氣味，易吸引昆蟲。這些特點與汪小凡的研究結果相一致。Cook根據對水生植物的研究總結風媒花適應風媒傳粉有以下特征：花粉粒易隨氣流擴散又有特化的柱頭捕獲，因傳粉效率較低而要求花粉量大，無須吸引昆蟲的機制。

不僅有花植物在傳粉上有上述特征來適應各自的傳粉方式，自然界中還存在著不少實例表明植物因其自身的生存和發展對環境作出適應。

豬籠草通過“偽裝”成鮮花誘捕采蜜的小蟲;蘋果等植物的果實剛成熟時會存在抑制種子萌發的物質防止在溫濕條件差的秋季萌發以提高其存活率;而北極的植物具有很強的耐寒性和抵抗紫外線B的能力，盡管低溫限制了微生物對有機質的分解和礦化速率，北極植物采取了不同的養分吸收策略，利用不同的氮源維持自身的生長。

水生植物同樣具有一套為自己量身定制的適應體系。張衛明等在研究中發現了幾個奇妙的現象：①葉綠體能隨著原生質體的流動而流向迎光面②開放和封閉兩種類型的通氣系統使之適應缺氧的水環境。③輸導組織的維管束表現出不同程度的退化，根系一般不發達但排水能力強。④細胞間隙呈蜂巢狀，不具有陸生植物發達的機械組織和支持結構。⑤無性生殖普遍;有性生殖植物的種子、果實通過流水傳播。

動物對環境的適應性表現

魚適合潛游，鳥適合飛翔。不同的物種適應不同的生活環境。

魚類流線型的外觀極大的減小了身體所受阻力，魚鰾大小的改變或者骨骼礦化和脂質沉淀的降低調節魚體密度，使魚能自如地上下浮動。絕大部分魚通過鰓進行水呼吸，但一些缺溶氧水域中的硬骨魚類還能通過皮膚、等輔助呼吸器官進行氣呼吸。大部分魚類鰓非常發達，相鄰鰓絲間的鰓小片嵌合交錯，加上水流與血流方向相反形成逆流系統，鰓吸收溶解氧的能力大大提高;鰓小片上布滿小坑等使鰓的有效呼吸呈幾何級數倍增。鰓絲和鰓小片的這些特點使氣體、離子和滲透物質的交換最大化，血液和外部環境之間物質交換距離最小化[2]。大部分硬骨魚類鰓形態和結構基本相同，但不同種類魚的鰓細微結構有所區別，與各自生活模式密切相關。

高空大氣含氧量同樣稀薄，鳥類通過多個氣囊儲存空氣，進行雙重呼吸保證了充足的供氧量。為了適應長時間的飛行，鳥類體被光滑的羽毛搭配流線型的身軀，帶羽的翼具有完善的結構[3]：當翼向上、向下捕動時，羽上的羽小枝能像百葉窗一樣開放、閉合。不僅如此，鳥類把主要肌肉團安排在身體下方改善空氣動力的穩定性。特化的骨骼輕而堅固，退化的排泄系統和循環系統在減輕身體重力發揮了巨大的作用;強大的消化能力和快速的心跳頻率滿足了鳥類飛行所需的能量消耗。

不同于鳥類和魚類，陸地小動物擅長用保護色，擬態，警戒色保護自己。

變色龍更是將這種技巧運用到了極致，它的體色可以根據光線和溫度而改變。箭毒蛙、珊瑚蛇等習慣用鮮艷的顏色恫嚇捕食者，枯葉蝶喜歡偽裝成落葉躲避天敵的追捕。兩棲動物和哺乳動物雖然沒有變色的技巧，但是它們能盡量讓自己的體色與環境保持一致，不論是樹蛙綠色的皮膚還是犀牛灰色的身軀。

牛等大型哺乳類通過特化的器官適應生存。牛有4個胃以滿足對飼料消化的特殊需要，瘤胃內的微生物能分解纖維素為牛的生命活動提供能量。駱駝的駝峰聚集脂肪組織為機體供應能量和水，體內有特殊的蛋白鎖住血液的水分，其汗腺遍布全身增大了散熱的面積，這些特點完美地適應了沙漠中長途跋涉的需要。高原土著動物在體內合成并貯存了許多抵抗低氧的活性物質，在生理、生化和形態學上已獲得穩定的適應高原低氧的遺傳學特征。

微生物對環境的適應性表現

細菌的適應性體現在為了生存與繁殖而調節自身代謝以適應環境條件（如溫度、pH、滲透壓、抗生素等）的能力。研究指出許多菌斑細菌除了固有耐酸性之外，許多菌斑細菌還可通過發生耐酸反應而產生適應性耐酸能力。

將微生物按照自養和異養分類。自養型微生物通常能自己合成有機物，例如，硝化細菌能氧化氨氣釋放能量，藍藻能以二氧化碳為底物進行光合作用釋放氧氣，光合細菌能利用化合物中的氫進行不產生氧的光合作用，在某些極端環境中甚至也存在著微生物，耐熱硫細菌能在萬米深的海底營自養生活。

異養微生物主要營腐生和寄生生活，從外界攝取現成的有機物轉變成自身的組成物質。大腸桿菌能吸收宿主腸道內的有機質，真菌通過將有機物分解成植物可以利用吸收的簡單物質，以攝取維持生命活動所必需的營養。

種種現象表明微生物能適應和改變環境，對外界環境變化做出反應，但是當這種反應超出自身調節限度時就會因難以適應環境而死亡，破傷風桿菌在有氧條件下失活，高溫改變病原體蛋白質的空間結構而滅活，青霉菌只能通過有氧呼吸分解有機物因而無法在真空中生存。

注釋：

[1]周凌瑜，劉群錄，邵鄰相. 蟲媒花與風媒花花粉形態的比較[J].上海交通大學學報（農業科學版），2008，26（3）：177-182.

[2]李加兒，許曉娟，區又君.淺色黃姑魚鰓結構及其呼吸面積的研究[J] .南方水產，2008，4 （1） ： 22-27 .

[3]虞蔚巖. 鳥類飛行的起源和適應特點[J] . 中學生物學，2000（3）：27-29.