相似的环境造成相似的形态我们都知道,青蛙是两栖动物,鳄是爬行动物,而河马是哺乳动物。它们之间会有什么联系的地方呢?
青蛙、鳄、河马尽管在分类上血缘关系很远,它们的内部解剖及生理机制也不尽相同,生殖方式更是相差甚远。然而,它们都有着用肺呼吸,这样相同的与外界交换气体的方式,又都过着可以栖息水陆的生活习性,因此,它们的生活环境很是相近。如果画出它们的侧面图,我们可以看到,它们的鼻孔和眼睛都生长在头部上方的同一个水平。这样的特点,可以使它们将身体最大程度地浸在水中,而使鼻、眼突出水面,从而保证了呼吸,和对水面环境的观察。这些相同形态特征的形成,是由于它们生活在相似的环境中并逐步适应环境的结果。
很多生物,尽管它们的分类地位不同,但由于生活环境相同,可以产生相似的形态结构,这是生物对相同生态条件产生相近的适应的结果。因此,把这种现象称为“趋同适应”。
在生物界中,趋同适应的例子很多。
如鱼纲中的鲨,爬行纲的鱼龙,哺乳纲的海豚,由于都生活在海洋中,因此,它们的形态都产生了对海洋生活的适应性,流线形的体形和适于划水的器官——鳍或鳍状附肢。生活在极地的海豹和企鹅,体内都有一层厚厚的脂肪来抵御严寒。这些都是趋同适应的结果。
植物中的趋同适应也是显见的。如,水生植物莲、狐尾藻、金鱼藻,虽然在分类地位上亲缘关系很远,但是由于都受水中的环境影响,因此,它们有着相似的特点:都有发达的通气组织,根系发育较弱等等。
白色的北极熊,黑色的狗熊北极熊和狗熊都是哺乳动物纲熊科的动物。生活在东北山林里的狗熊,身着黑色的“礼服”,一副“绅士”风度,经常“光顾”守林员的小木屋,但生活在地球北极圈内冰天雪地的北极熊,却身裹厚厚的白色皮袄,对刺骨的寒风无所畏惧。
为什么都是熊,而颜色上有这样大的差别?
为了说明这个问题,我们先做一个小游戏。在一片绿色的草坪中,分散着很多黄、绿两色的小草棍,现在你们分头去寻找它们。几分钟以后,看看你们找的草棍大多是什么颜色的?这个道理很简单,在绿色的草地上,绿色的草棍被掩盖了,而黄色的草棍更容易暴露。因此,你找到的草棍大多数是黄色的。如果你留心一下你的周围,就会发现,大多数动物的体色与它所栖息的环境是相近的:菜青虫的颜色与青菜相同;青草里的蚱蜢为青色;枯草里的蚱蜢为黄褐色。
动物所有的与它栖息环境相似的颜色叫保护色。动物的保护色既可以保护自己免受敌害,又可以伪装自己偷袭猎物。
现在,你该知道为什么终年生活在冰雪覆盖环境下的北极熊的身体是白色的,而生活在遮天蔽日的深山老林里的狗熊的身体是黑色的了。
绝大多数动物都有自己的保护色:生活在水中的鱼,背部是黑灰色的,而向腹部逐渐变为白色,这是适应水中环境的一种保护色。有一种被称为“变色龙”的爬行动物,学名避役。它的真皮内有多种色素细胞,能随时增减,并根据周围的环境变化体色。当它爬在树干上时,身体呈现树皮色,而爬到树叶上时,马上变成绿色。乌贼的“变色术”也不亚于避役,它的基本体色是无色或半透明的,以至体内的墨囊隐隐可见。但它在海洋游泳时,身体可出现斑马身体上的斑条纹,随着海水的波澜而使自己被淹没在其中;可是当它在阳光照耀的砾石上时,背部则显现灰棕色斑点,好似阳光下的砾石闪闪发光;当它在沙滩上栖息,体色又变为沙黄色;如果将它放到白色的大理石上,其体色很快又变为乳白色,这千姿百态的体色变化,才称得上是真正的“变色龙”。
动物的保护色,也是适应错综复杂的生态环境的结果。
从过度繁殖到生存竞争
鳕鱼是一种生活在海洋中的大头鱼。体长约50厘米,平时栖息底层,生殖季节向沿岸洄游。鳕鱼的年产卵量是500万粒。有人计算过,如果鳕鱼所产的卵全部能孵化长大成鱼,那么不出6年,整个大西洋就会被鳕鱼塞满。
其实,不仅鳕鱼,大多数动物、植物都有强大的生育能力。如,每条雌鲫鱼一年所产的卵可以受精的,大约有3000个可以孵化成小鱼,照此计算,一对鲫鱼经过3年,可以繁殖出67.5亿条鲫鱼。即使是繁殖力很弱的大象,如果一对一年只生6头小象,那么经过750年,这对象的后代可达1900头,至于繁殖力更强的生物,其后代数量之巨大就可想而知了。
面对生物这样强大的生殖能力,不仅大西洋、太平洋、印度洋以至于整个地球的水域,就连大陆都算上,恐怕也得塞得满满的,排得紧紧的。然而,你不必担心,每一种动物都不会无节制地繁殖、发育、生长。自然中的生存竞争使一种动物以其他植物或动物为食,而自己又会成为另外的动物的食物,比如鳕鱼,它以海洋中的中小型鱼类的无脊椎动物为食,同时,它自己以及它所产的卵也大量地被其他海洋动物所吞食。事实上,只有极少一部分鳕鱼卵能够孵化发育并长成大鱼。因此,鳕鱼永远也不会塞满大西洋。
在自然界,从肉眼看不见的单细胞生物,到生活在海洋中巨大的鲸,其种类繁多,分布之广是难以想象的。每一种生物都需要食物来维持自身的生存,因此,无论是浩瀚的大海,茂密的森林,还是辽阔的草原,以至高山、深谷,捕食者与捕食者之间都存在着激烈的斗争。当你们在溪边散步时,当你们在林中嬉戏时,你是否注意到,在你的周围时时都在进行着一些生死存亡的斗争?瓢虫专吃蚜虫,食量惊人,螳螂静静地窥视前方,它会突然用长长的利刀般的前肢抓住猎物。
物种间的竞争不仅仅表现在“吃”与“被吃”上,生活在某一区域的不同动物时常为争取有限的食物、生存空间或其他需要发生的竞争,往往优胜者生存,失败者被淘汰。
一位生态学家高斯曾做过这样的实验:选取两种草履虫,一种是金草履虫,一种是尾草履虫。这两种草履虫分别在同等的条件下培养,生活的都很正常,如果将两种草履虫混放在一起,并且给予食物限量,半个月后,只有金草履虫生活下来,并生长良好,而尾草履虫则由于得不到足够的食物而死亡。实验表明,两种草履虫为了争取食物而发生了竞争。
“在同一环境中,不同物种如果要求的生态环境相近的话,则一定发生种间斗争,终有一个物种被排斥。”这就是生态学中的“高斯法则”。
自然界中的生存竞争是极其强烈的,也是千变万化的,甚至是巧妙的。
这种竞争是自然界的普遍现象,它对于维持个体生存,种族的繁衍,生物进化和生态平衡都是十分有意义的。
益鸟维持生态平衡
鸟类生活过程中需要不断地摄取食物,从食物中取得能源进行各种生理活动。
碳水化合物是鸟类的主要热源,鸟类的体温比人类高,而且鸟类不停地飞翔、跳跃、捕食,也要消耗大量的热量,所以需要补充大量的饲料,否则影响鸟类的生长与育雏。
鸟类需要脂肪,如各种油料作物的种子:菜籽、葵花籽、芝麻、松子等。
脂肪可以维持鸟类的体温,保护内脏及保持羽毛的光泽等。
一些鸟类是杂食性的,也有的鸟专吃虫子,它们对保护生产及人类健康起着很大的作用。一窝大山雀在半个月的育雏期间约可吃2000个昆虫;一窝燕子,一个月可吃1200个蝗虫;一只啄木鸟一天可以消灭上百条藏在树干中的害虫,还可以保护它周围90亩森林免遭虫害。燕鸟、大山雀和杜鹃也能消灭大量的鼠类。
鸟类资源是国家的巨大自然财富,它对保持生态平衡有重要作用。如果农林益鸟减少,就会造成虫害与鼠害,就会危害农业林业,给人类的生活、生产带来严重的危害,所以爱护益鸟,人人有责。
种群的整体相对稳定
整体稳定是与其特征分不开的。
种群密度:指单位面积或容积内的个体数量。种群密度会导致生存条件的剧烈竞争及疾病的暴发。
年龄结构:种群内各种年龄个体的比例称年龄结构。一般指幼体、成体及老年个体三种成分的分布,由于各种年龄结构组所具有的繁殖力和死亡率有很大差异,了解种群的年龄结构可以预测其数量动态。
出生率:出生率是指在单位时间内一种群所产后代个体的平均数。出生率的大小与性成熟的速度、胚胎发育所需的日期、每窝卵或幼仔的数目以及每年繁殖的次数有关。
死亡率:指单位时间内种群内的个体死亡的平均数。影响动物种群死亡的主要原因有气候、食物条件,疾病及人类的经济活动的影响等因素。
种群内的个体不断地繁殖、死亡、移入和迁出,但作为种群整体却是相对稳定的,这是借助出生率、死亡率、年龄比、密度等加以调节的。如种群密度增大而引起食物不足,又影响生殖力下降及传染病的流行,从而使密度下降,抑制了种群的增长。