生物的多維度適應策略

（寧波市鄞州中學 浙江寧波 315104）

生物在長期的進化過程中，逐漸形成了多形態、多維度的保全自身的方式，以適應復雜多變的環境，進而保持種族的延續及基因型的存在。

1 互惠互利

兩種生物生活在一起，彼此有利和平相處的共居關系，二者間存在著營養互存和安全照應。生態學上的共生和共棲關系均能夠體現生物的互惠互利。

在營養方面，通常以雙方獲取能量和營養物質所特有的互補性為基礎。典型實例是藻菌共生體的地衣。藻類進行光合作用，菌絲吸收水分和無機鹽，二者相互補充相互利用，形成了生活在耐旱環境中的共生體。菌根是真菌和高等植物根系的共生體，包括內生菌根和外生菌根兩種類型。內生菌根是真菌菌絲穿入到高等植物的根部細胞內共生，如蘭科、石南科的帚石楠。外生菌根是真菌絲不伸入根部細胞內部，只是緊緊包圍在根外進行共生。外生菌根的功能在于增加根系的吸收面積，大多數喬木、灌木樹中都具有外生菌根，如松樹、云杉、橡樹、山楊、榛樹。很多菌根植物在無根菌時往往不能正常生長或發芽，如松樹在沒有與它共生的真菌土壤里，吸收的養分減少，導致生長緩慢甚至死亡。

在安全方面，一種生物從另一種生物那里獲得食物或蔽所，同時回報以對方安全，使其免受捕食或寄生物的襲擊。?？图木有肥且环N共同生活關系，海葵依附在寄居蟹的螺殼上，當寄居蟹長大遷入另一個較大的新螺殼時，海葵會主動移到新殼上，使?？图木有冯p方都能得到好處。由于寄居蟹喜好在海水中四處游蕩，使得不移動的?？殡S寄居蟹而走動，從而擴大了覓食領域。對寄居蟹來說，既可用?？麃韨窝b，又由于?？置诙疽海蓺⑺兰木有返奶鞌?，因此保證了寄居蟹的安全。

2 兼容保護

兼容保護是指在基因表達過程中，通過密碼子的兼并作用而產生的同義突變，避免了由于基因突變而造成生物體的傷害，從而起著保護自身的作用。

基因突變的本質是基因分子中脫氧核苷酸的序列發生了改變。基因中脫氧核苷酸序列的改變存在不同形式，主要有堿基置換、移碼突變和重排。堿基的置換是指DNA分子中脫氧核苷酸中的一個堿基被另一個堿基所替代。一個嘌呤堿基被另一個嘌呤堿基取代，或一個嘧啶堿基被另一個嘧啶堿基所取代，這是轉換。而嘌呤堿基和嘧啶堿基之間置換是顛換。但是無論哪種情況，一次堿基替換只改變一個密碼子，密碼子改變后會產生不同的結果，一般有無義突變、同義突變和錯義突變三種形式。在上述情形中，同義突變對于生物體來說是無害的，這是因為密碼子具有兼并作用。雖然，密碼子中的一個堿基被置換后產生了新密碼子，但該新密碼子所決定的氨基酸和原密碼子所決定的氨基酸的種類是一致的。例如，一個DNA分子中的GCG第三位的堿基G被A所置換，轉變成GCA，則mRNA分子中相應的密碼子CGC變成了CGU。但CGC和CGU同屬精氨酸的密碼子，翻譯出來的蛋白質是相同的，因此無突變表現，對生物體不會造成傷害。

3 彼此競爭

生物由于爭奪食物、空間等生活條件而發生競爭，使得一種生物受到抑制甚至被消滅，從而使該生物的種族得以延續和發展。前蘇聯生態學家高斯在1934年做過的一個經典實驗，他以草履蟲作為實驗材料，研究了兩個物種之間直接競爭的結果。選擇了兩種在分類上和生態習性上很接近的雙小核草履蟲和大草履蟲進行試驗。取兩個物種相等數目的個體，用一種桿菌為飼料，放在基本恒定的環境中培養。開始時兩個物種都增長；隨后，雙核草履蟲的個體數增加，而大草履蟲的個體數量下降；16 d后，只有雙核草履蟲生存，而大草履蟲最終滅亡。這兩種草履蟲之間并沒有分泌有毒物質，主要是其中的一種增長得快，而另一種增長得慢，因競爭食物的結果，增長快的種排擠了增長慢的種，使得增長快的種群得到延續，得以生存和發展。

4 趨利避害

趨利避害指生物為生存與發展，躲避有害刺激而藏身于安全環境中，以免遭種群的滅絕，如某些昆蟲、魚類趨向于有光刺激，臭蟲趨向于熱刺激而背離暗刺激和低溫刺激。例如，有人做過這樣的實驗：以生理鹽水作為刺激物，將其滴在載玻片的一側；然后，在載玻片的兩側同時滴入帶有草履蟲的培養液。一段時間后，在滴有生理鹽水一側的草履蟲就會躲避生理鹽水，向著遠離生理鹽水的方向移動。又如，達爾文在環球旅行途中發現的馬德拉群島上大約存在著550種甲蟲。這些甲蟲翅膀分為兩類：①翅膀特別發達的，能夠迎風斗浪；②翅膀已經退化成為平衡棒的。而翅膀退化的甲蟲無力迎風斗浪，只能棲息在石頭下面，從而避免了大風的襲擊而保存下來。

5 掩人耳目和望而生畏

掩人耳目是指蒙蔽過關；望而生畏指動物的形態、顏色等使得其他動物感到恐懼。從生物對環境的適應角度看，掩人耳目主要指保護色和擬態，望而生畏主要指警戒色。保護色中較明顯的例子是雷鳥，當冬天地面完全被白雪覆蓋時，雷鳥就換上了白色的羽毛。在擬態和警戒色中，有一種叫做梟蝴蝶的鳥類，它的翅上帶有大斑點，其斑點的顏色和形狀與貓頭鷹的眼睛十分相似。當梟蝴蝶突然展示它翅下的斑點時，即可恐嚇趕走捕食者這種相似不僅是擬態，而且也是一種警戒色。華萊士認為，保護色和擬態對動物的生存有著重大意義。

6 隨機應變

隨機應變指動物的體色隨著環境的變化而發生變化，使得生物的體表顏色與環境色彩相協調，起到蒙蔽天敵的作用。例如，非洲有一種爬行動物避役在不同環境中身體發生相應顏色變化以求得保護。動物體色的變化是對環境的適應，可逃避敵人的傷害和保護自身，也有利于捕捉食物。動物的體色之所以會隨環境的變化而變化，是由于皮膚中含有色素細胞，當這些色素細胞接受神經或激素信息時，在三磷酸腺苷的參與下，使得色素分散在細胞質中，造成動物體色變深；色素也可以收縮在細胞的中央，造成動物體色變淡。頭足類動物的色素細胞與肌纖維相連，當肌纖維收縮時，色素細胞中的色素移動布滿細胞質中；肌纖維松弛時，色素收縮集中于中央。烏賊和槍烏賊的體色也是多變的.這種變化是受神經系統控制的，顏色變化的速率非?？?，烏賊只需1s就可以使身體顏色發生變化。

7 密度控制

密度控制是指在生態系統中，通過動物控制個體數量來調節生態系統自身平衡的生態現象。例如，在塞倫蓋蒂草原上遷徙的角馬種群數量限制就是明顯的一例。當種群數量達到100萬頭時，其增長率開始減緩最終變成負增長。研究人員查閱了角馬的數量以及這些動物死因的40年記錄發現，除了捕食者因素約占死亡原因的25%～30%外，大多數的角馬都死于營養不良。這正是種群過大所帶來的風險。而營養不良與旱季中個體的食物獲得量表現為高度的相關性。在干旱季節里，塞倫蓋蒂草場上缺乏高質量的草料，動物都面臨著死亡的威脅。在1993年，一場35年以來最惡劣的旱季襲擊了塞倫蓋蒂生態系統，在這場漫長的旱季時間里，食物的供給量只有正常年份的幾分之一。當進入11月后，每天都有3 000只角馬被餓死。通過這場罕見的自然災害大約有30%的角馬死去，造成整個種群數量下降到100萬頭以下。由于種群數量降低，一方面使得單位個體既能得到更多的食物，另一方面又穩定了種群的數量。這種密度制約具有一定的緩沖作用，既減緩了種群數量的迅速擴增，又減輕了種群縮減的頹勢。當然，食物并非是密度制約模式的唯一銳器，捕食者也能起到限制獵物的種群數量的作用。當種群數量降低且捕食行為日漸稀少時，捕食者會傾向數量更豐富的物種作為新的捕食對象，從而使得主要捕食對象有時間和空間得以恢復以避免種群的滅絕。另外，對空間的爭奪也是密度制約的一種方式，如捕食者之間因巢穴或領地也會發生沖突，從而使物種的種群維持在一定數量。