形形色色的生物適應現(xiàn)象

生物適應環(huán)境是生態(tài)平衡的一條重要的規(guī)律。有許多物種滅絕了，是因為它們不適應變化了的環(huán)境，只有適應性強的物種才生存下來。適應作為生物生存的重要因素，是生物生存的一種機制。面對環(huán)境的變化，生物需要不斷地調(diào)節(jié)自身的形態(tài)結構，甚至是生理功能和行為特征，以便有更多的生存機會。于是各種各樣的生物便呈現(xiàn)出形形色色的適應現(xiàn)象。

1 生物的形態(tài)結構對環(huán)境的適應

豐富多彩的各種生物在大自然中生存，無不打上生活的烙印。你是否觀察到，動植物的體形構造明顯地帶有與其生活環(huán)境相適應的標記。如，在黑暗的地下靠前肢挖洞的鼴鼠，其眼小，耳退化，前肢粗短，掌心向外翻轉，有著粗大的長爪；在草原上奔跑的羚羊，趾端特化為蹄，其余各指均退化；在密林中攀援的長臂猿，其拇指與其他四指相對，以利于緊握樹枝；魚類的流線形體和用鰓呼吸是適應水中生活的；陸地生活的動物用肺呼吸和有能行走或奔跑的四肢；海豹胸部的皮下脂肪很厚是對寒冷的適應；家兔小腸的長度是體長的近10倍，還有發(fā)達的盲腸，這是與其草食性相適應的；人的盲腸、闌尾逐漸變?yōu)楹圹E器官，是其長期得不到充分的利用，與環(huán)境關系不大相適應所致；樹葉的片狀結構和向上生長的枝條呈輻射狀展開是爭取陽光的表現(xiàn)；松的針葉葉面有一層厚厚的蠟質(zhì)，表皮角質(zhì)化，氣孔內(nèi)陷很深，還有抗寒的松脂，這是對嚴寒環(huán)境的適應；沙生植物為了減少植物水分的蒸發(fā)，大都是葉面很小，甚至完全退化，或具有特殊的肉質(zhì)器官，如仙人掌的葉子退化成針刺狀，霸王鞭的葉子長成肉質(zhì)狀，表層長一層白色光滑的蠟質(zhì)層，既能反射強烈的陽光，又可減少水分蒸發(fā)；紅柳、梭梭草和胡楊的葉子長成鱗狀等。

1.1 保護色

動物所具有的與它棲息環(huán)境相似的顏色叫保護色。動物的保護色既可以保護自己免受敵害，又可以偽裝自己偷襲獵物。留心觀察周圍環(huán)境，就會發(fā)現(xiàn)，大多數(shù)動物的體色與它所棲息的環(huán)境是相近的：菜青蟲的顏色與青菜相同；青草里的蚱蜢為青色，枯草里的蚱蜢為黃褐色；終年生活在冰雪覆蓋環(huán)境下的北極熊的身體是白色的，而生活在遮天蔽日的深山老林里的狗熊的身體是黑色；生活在水中的魚，背部是黑灰色的，而向腹部逐漸變?yōu)榘咨@是適應水中環(huán)境的一種保護色。

1.1.1 工業(yè)區(qū)樺尺蛾“黑化”

樺尺蛾是生活在歐洲的一種蛾類。正常樺尺蛾的體色是灰白色，夜晚活動，白天棲息在樹干上，體色與樹干上的地衣顏色十分相似，不易被它的天敵鳥類發(fā)現(xiàn)。19世紀英國工業(yè)化造成嚴重污染，煙囪排出的大量煤煙，殺死了樹干上淺灰色的地衣，把原先密被地衣的樹干變?yōu)楹谏?，從而改變了樺尺蛾的棲息環(huán)境，它們原本具有的保護色，在新的環(huán)境中變?yōu)轱@露的。于是，灰白色的樺尺蛾變得容易被鳥發(fā)現(xiàn)并捕食，而原來容易被發(fā)現(xiàn)的黑色品種卻得到了掩護。在自然選擇的作用下，黑色類型逐漸代替了淺色類型。在工業(yè)黑化的作用下，黑色的樺尺蛾適應了新的環(huán)境而被保留下來。自從1850年人們發(fā)現(xiàn)了第一只黑色樺尺蛾，到19世紀末，黑色類型占95％以上，而淺灰色類型從99％降到5％以下。由此可見，生物對環(huán)境的適應，是使其生存的重要保證。

1.1.2 斑馬的條紋

斑馬的全身，從頭到腳，甚至在尾巴上都有黑色的條紋，不僅好看、有趣，而且也很有用。人們普遍認為，這種條紋是一種隱身術。那就怪了，有這種條紋不是很顯眼更容易被發(fā)現(xiàn)嗎？是的，對于同類來說，這是一種顏色語言。斑馬和其他動物混在一起吃草，黑白相間的條紋容易引起注意，一旦出現(xiàn)危險，例如狼、獅或虎出現(xiàn)，只要頭馬一動，所有斑馬很快能夠一起逃跑。也就是說，這種條紋對同類來說有引起注意的作用。但是，它對于獵食者來說，能起隱身作用?？茖W家發(fā)現(xiàn)，眼睛對黑白兩種顏色的感光程度有差異。正是由于有這種差異，斑馬奔跑的速度又很快，捕食者很難迅速地測定它的距離。當捕食者測定距離時，它早就逃之夭夭了。研究表明，斑馬的條紋具有防止刺刺蠅的叮咬的作用。例如，刺刺蠅常常叮咬羚羊等顏色單一的動物，并傳播一種睡眠病。

1.1.3 變色術

“變色龍”又名避役。它的真皮內(nèi)有多種色素細胞，能隨時增減，并根據(jù)周圍的環(huán)境變化體色。當它爬在樹干上時，身體呈現(xiàn)樹皮色，而爬到樹葉上時，馬上變成綠色。烏賊的“變色術”絕不亞于避役，它的基本體色是無色或半透明，體內(nèi)的墨囊隱隱可見。當它在海洋游泳時，身體可出現(xiàn)斑馬身體上的斑條紋，隨著海水的波瀾而使自己被淹沒在其中；當它在陽光照耀的礫石上時，背部則顯現(xiàn)灰棕色斑點，好似陽光下的礫石閃閃發(fā)光；當它在沙灘上棲息時，體色又變?yōu)樯滁S色；如果將它放到白色的大理石上，其體色很快又變?yōu)槿榘咨Ｉ钤诤畮У睦坐B，在白雪皚皚的冬天，體色是純白色的，一到夏天就換上棕褐色的羽毛，與夏季苔原的斑駁色彩很相近，從而保護自己。

1.2 警戒色

某些有惡臭或毒刺的動物具有鮮艷的色彩或醒目的斑紋，稱為警戒色。有些昆蟲的體色不僅與其生活環(huán)境不同，而且披著絢麗的“外衣”，這使得它們更加顯眼醒目，而這樣的昆蟲卻偏偏不易受到敵害的攻擊。比如，披著紅底黑點艷麗袍衣的瓢蟲，偏偏愛在青色的菜地里吞食蚜蟲，而自己卻不怕被敵害發(fā)現(xiàn)。這是為什么呢？原來，這種瓢蟲有一種難聞的味道，它們大概曾經(jīng)使吞食過它的敵人大倒胃口。于是，它那件艷麗的外衣就成為一種象征，好像在警告敵人：“別吃我，否則叫你惡心！”有一種毒蛾的幼蟲，具有鮮艷的色彩和花紋，身上長著毒毛。如果哪只鳥吞食它，它的毒毛就會刺傷鳥的口腔黏膜。捕食這種蟲的鳥類嘗過苦頭后，就再也不敢吞食這種蟲子了。于是毒蛾幼蟲的這種鮮艷色彩對鳥類就構成了一種警告。黃蜂腹部黑黃相間的條紋也是一種警戒色，被黃蜂螫過的鳥可以記憶幾個月，從此再見到黃蜂會立即躲開。

1.3 擬態(tài)

某些動物在進化過程中形成外表、形態(tài)、色澤斑紋或行為等特征與其他生物或非生物環(huán)境異常相似的本領，以混淆敵害視覺，避免遭受敵害捕食，這種現(xiàn)象在生態(tài)學上稱為擬態(tài)。擬態(tài)在昆蟲中最常見。有一種“枯葉蝶”能成功地模擬樹葉的樣子，它翅膀的正面顏色鮮艷美麗，而反面的顏色暗淡無光，就像一片枯萎的葉片，翅膀上的條紋又極像葉脈，當它靜止在樹枝上時，兩翅合攏，酷似一片枯葉，即使就在敵害的眼前，也難辨別。南方竹林中生活著一種竹節(jié)蟲，它不僅在顏色上，而且在組織細節(jié)上都極像竹節(jié)。尺蠖是尺蛾的幼蟲，它棲息在樹枝上一動不動，就像“釘”在那里一樣，那樣子簡直就是樹干上長出的一個小樹杈，以致食蟲鳥對它連看都不看一眼，從而得到了極大的安全。某些魚也有擬態(tài)的本領，有一種生活在美洲的鱸魚，體形和顏色都極像漂落在河水上的腐葉。它生活在綠蔭掩映下的河流中，當遇到敵害時，它就“裝扮”成落入水中的腐葉，隨那些枯枝敗葉一起順河水漂流，而保持身體一動不動，以此來逃脫捕殺者的目光。非洲一種雌麗魚在產(chǎn)卵后未容卵受精即將卵吞入口中哺育，雄麗魚尾鰭根處有橙黃色斑，酷似魚卵，雄魚排精時顯示此色斑，雌魚欲吞此假卵卻將精子吸入，受精作用即在雌魚口內(nèi)進行。蠅類和蛾類模仿蜜蜂和黃蜂，可逃避鳥類的捕食；一種適合捕食者口味的蝴蝶模仿另一種不適口或不可食的蝴蝶亦能逃生；寄生鳥類(如杜鵑)的卵精確模擬寄主鳥類的卵，可大大增加寄生的成功率……

植物中也不乏擬態(tài)現(xiàn)象。例如，某些蘭科植物(蠅蘭、蜘蛛蘭、蜂蘭)的唇瓣形狀酷似雌蠅、蛛、蜂，誘使有關的蠅、蛛、蜂雄體來“交配”，有利于為其授粉的結果。

1.4 輻射適應

不同的環(huán)境塑造不同類型的生物。有著血緣關系的生物，由于生活在各種不同的環(huán)境中，因而在形態(tài)及生活習性上有著完全不同的適應性，這種現(xiàn)象稱為輻射適應。鯨魚體形象魚，其實不是魚，而是生活在海洋中的一種哺乳動物。它的外形是海洋的環(huán)境塑造出來的，內(nèi)部器官和生殖行為仍然保持著哺乳動物的特點：胎生、哺乳、用肺呼吸、心臟有四個腔室等等。哺乳動物大都生活在陸地上，如兔、鼠、猴、人等。但是，在長期的進化中，它們逐漸朝向占領自然界各種環(huán)境分化，鯨長期適應水中生活，因而身體有著魚一般適于游泳的線形，后肢特化為鰭狀。較為熟悉的生活在海洋中的哺乳動物，還有海豚、海豹、海獅，它們都有著鰭狀附肢。哺乳動物不僅有水中游的，還有空中飛的。蝙蝠就是能夠飛翔的哺乳動物，適于它飛翔生活特征的是，它的前肢及尾間生有薄而柔韌的皮膜，形成了能夠飛翔的兩翼。輻射適應在鳥類中也是十分顯著的：善于飛翔的信天翁其翼可超過3.4 m；善于在沙地上奔跑的鴕鳥身體巨大，雙翼衰退，兩腿剛勁有力，它的足幾乎特化為適于奔跑的“蹄”。輻射適應導致同一類生物產(chǎn)生多樣化的生態(tài)類型，因此有利于這類生物占領不同的生態(tài)環(huán)境，從而充分利用環(huán)境中的自然資源及能量。

1.5 趨同適應

相似的環(huán)境造成相似的形態(tài)。很多生物，盡管它們的分類地位不同，但由于生活環(huán)境相同，可以產(chǎn)生相似的形態(tài)結構，這是生物對相同生態(tài)條件產(chǎn)生相近的適應的結果，這種現(xiàn)象稱為趨同適應。青蛙是兩棲動物，鱷魚是爬行動物，而河馬是哺乳動物。盡管青蛙、鱷魚、河馬盡管在分類上血緣關系很遠，它們的內(nèi)部解剖及生理機制也不盡相同，生殖方式更是相差甚遠。然而，它們都用肺呼吸，有著相同的與外界交換氣體的方式，都過著可以棲息水陸的生活習性。觀察它們的頭部側面會發(fā)現(xiàn)，它們的鼻孔和眼睛都生長在頭部上方的同一個水平。這樣的特點，可以使它們將身體最大程度地浸在水中，而使鼻、眼突出水面，從而保證了呼吸和對水面環(huán)境的觀察。這些相同形態(tài)特征的形成，是由于它們生活在相似的環(huán)境中并逐步適應環(huán)境的結果。在生物界中，趨同適應的例子很多。如：魚綱中的鯊、爬行綱的魚龍、哺乳綱的海豚，由于都生活在海洋中，因此，它們的形態(tài)都產(chǎn)生了對海洋生活的適應性：流線形的體形和適于劃水的器官——鰭或鰭狀附肢；生活在極地的海豹和企鵝，體內(nèi)都有一層厚厚的脂肪來抵御嚴寒。

植物中也有趨同適應現(xiàn)象。如，水生植物蓮、狐尾藻、金魚藻，雖然在分類地位上親緣關系很遠，但是由于都受水中的環(huán)境影響，因此，它們有著相似的特點：都有發(fā)達的通氣組織，根系發(fā)育較弱等。

2 生物的生理及行為特征對環(huán)境的適應

生物對環(huán)境的適應不僅表現(xiàn)在形態(tài)結構方面，還表現(xiàn)在生理和行為等方面。草原上動物或以穴居為主，或長于奔跑；森林中動物則以樹棲為主或善于攀援；水中的動物則以游泳見長；松鼠、鼠、螞蟻等都具有貯食行為，這對于它們度過食物缺乏的季節(jié)有著重要意義。

2.1 水

駱駝被稱為“沙漠之舟”，它適應干旱的能力是非常強的。駱駝之所以耐渴能力強，不僅是由于它的胃部具有能貯藏大量水分的水囊，還因為它的血液中有一種特殊的蛋白質(zhì)，這種蛋白質(zhì)特殊的功用在于當駱駝體內(nèi)水分明顯耗盡時，它能保持住血液內(nèi)的水分，即使肌肉內(nèi)水分明顯降低時，血液內(nèi)的水分還基本正常，血液不會變稠，從而使血液循環(huán)暢通無阻。它的腎臟對水分的重吸收能力也很強，能夠濃縮尿液，以減少水分的消耗。這樣，駱駝可以連續(xù)17 d不喝水，甚至在干熱的情況下，脫水達27％時，仍然能奇跡般地繼續(xù)前進在戈壁灘上。除了駱駝，還有野驢，它們以駱駝刺、梭梭草、紅柳枝葉等沙漠植物為生，是沙漠里的大型哺乳動物。此外，還有許多小型哺乳動物、爬行動物和昆蟲，如鼠類、野兔和蜥蜴等。它們?yōu)榱硕惚苎谉岣邷?，大多?shù)穴居，并在夜間活動，白天躲在洞穴內(nèi)，夜間天氣涼快了才到處覓食。

沙生植物經(jīng)過同風沙干旱作斗爭，產(chǎn)生特殊的適應性。仙人掌不僅從外部形態(tài)上形成了一副適應干旱的模樣，而且在生理上也具備了干旱環(huán)境的生活本領：它的氣孔，一反正常植物的生物鐘，偏偏在不能進行光合作用的晚上開放，這是為了盡量減少水份的蒸騰，而利用夜晚使足夠的二氧化碳進入體內(nèi)，以便“關起門來”自己制造養(yǎng)料。許多一年生的沙漠植物，以種子階段度過干旱期。有的發(fā)展成“短命植物”，它只有在偶然下雨的時候，迅速發(fā)芽、長葉、開花、結果，能夠在10多天時間里完成它的生命周期，并在結籽以后，以種子或地下塊根、根莖的形式休眠，度過漫長的干旱期。

2.2 陽光

光照強度與很多動物的行為有著密切的關系。有些動物適應于在白天的強光下活動，如靈長類、有蹄類和蝴蝶等，稱為晝行性動物；另一些動物則適應于在夜晚或早晨黃昏的弱光下活動，如蝙蝠、家鼠和蛾類等，稱為夜行性動物或晨昏性動物；還有一些動物既能適應于弱光也能適應于強光，白天黑夜都能活動，如田鼠等。晝行性動物（夜行性動物）只有當光照強度上升到一定水平（下降到一定水平）時，才開始一天的活動，因此這些動物將隨著每天日出日落時間的季節(jié)性變化而改變其開始活動的時間。

陽光對綠色植物在地球上的分布可說起著決定性作用。在海洋里，陽光透過海水，隨著深度的增加，光量越來越少，到２００ m以下的黑暗帶，需進行光合作用的植物就難以生存；在陸地上，強光照射下的植物和陰暗處生長的植物也有很大的區(qū)別；植物在日照強烈時，光合作用和蒸騰作用都很旺盛，以制造有機物和散熱，在夜晚則停止光合作用，氣孔關閉，以減弱蒸騰作用；在冬季來臨時光照減少，許多落葉植物都落葉，以減少能量的消耗和低溫少雨的不良季節(jié)。

2.3 溫度

動物的冬眠和夏蟄是動物對溫度的典型適應現(xiàn)象。對于低溫，有些動物可以通過降低代謝活動來應付，這就是我們所說的冬眠，蛙就是這樣的一種動物。當外界溫度降至19 ℃以下，蛙就潛伏在稻田溝渠，池塘深處的淤泥里，進行冬眠。很多哺動物也有冬眠的現(xiàn)象，如：一種地松鼠，在冬眠時心臟跳動每分鐘只有20~30次，其體溫也降至4.2 ℃。松鼠不僅有冬眠的習性，當酷暑到來時，將身體蜷縮起來，鉆進用葉鋪成的窩中酣然大睡，它們的體溫可隨著代謝的降低而變得冰涼，直至酷暑消退，氣溫漸涼的時候才醒過來活動。魚的季節(jié)洄游和鳥的遷徙也是動物對溫度的適應。海洋的水溫隨季節(jié)的變化，魚類隨不同季節(jié)水溫的變化成群地向著適合它們生活的區(qū)域游去。如，鱈魚在春季向北方游，深秋向南方游。

植物對低溫和高溫也有其生態(tài)適應性。大多數(shù)植物春天發(fā)芽，夏季開花，秋天結實，冬季休眠。植物的休眠主要是種子的休眠。植物可以通過強大的蒸騰作用降低體溫或以休眠狀態(tài)度過高溫盛夏；大多數(shù)一年生植物在越冬時自己死亡，僅留下繁衍后代的種子；熱帶雨林、常綠闊葉林、落葉闊葉林、落葉針葉林是植物隨地球水平溫度和垂直溫度的變化而不同分布。

2.4 氧氣

科學家發(fā)現(xiàn)，人到了高山地區(qū)，例如在青藏高原，呼吸、心血管造血系統(tǒng)等的活動，會發(fā)生數(shù)十種變化，包括血液系統(tǒng)的成分、生理化學和功能的變化。如造血功能增強，紅細胞生成增多，血紅蛋白分子改變形狀，血液中的氧容量增加，肺通氣增強，心率輸出增加等。人身體內(nèi)的這些變化是適應高海拔低氣壓而產(chǎn)生的。當回到低海拔的地區(qū)后，又會恢復到原來的狀態(tài)。

2.5 土壤

在巖石地面和堅硬而開闊的土地上生活的動物，如虎、羚羊、駝鳥等具有細長而健壯的足，足趾數(shù)目減少，奔跑能力強；在松軟的沙地上生活的駱駝，足趾末端有跖狀，胼胝增厚，防止蹄足陷入沙中。含豐富腐殖質(zhì)并呈弱堿性的草原黑鈣土中，土壤動物的種類和數(shù)量比灰鈣土和沙土中豐富得多。

粘土堅實，多生長淺根系植物；沙土疏松，多生長深根系植物；流動性大的沙土，多生長不定根、不定芽植物。植物對土壤的pH、溶鹽量、水分都長期形成了適應性。泥炭蘚、油茶、橡膠生活在酸性土壤；糧食作物、蔬菜生活在中性土壤；荒漠植物生活在堿性土壤；紅薯、鹽角草、鹽爪爪生活在含鹽量高的土壤中。

2.6 風

動物的行為活動受到風的影響，隨風帶來的氣味常是許多嗅覺靈敏的哺乳動物尋找食物和回避敵害時定位的重要因素。肉食動物在搜索捕獲物時常迎風而動，這是對風的適應。海洋沿岸、島嶼和高山風力強的地方，有翅昆蟲少而無翅昆蟲占絕大多數(shù)。

沙漠植物大多矮小，高大灌木無法生存，這是對沙漠上風沙大的適應。干風使植物變形，植物體向風一側蒸騰大量的水分，使體內(nèi)的水分平衡受到破壞，葉片枯萎，枝條枯死，形成不對稱的“旗形樹冠”。風是植物孢子、花粉、種子和果實傳播的動力。大多數(shù)植物有大量的種子，而且許多植物的種子很小很輕。如山楊樹的種子1萬粒還不到1 g重。有一種蘭科植物，50萬顆種子才重1 g。

3 生物適應的普遍性與相對性

生物的適應現(xiàn)象是普遍存在的，但是都是相對的適應，而不是絕對的適應。

首先，適應是針對一定條件而言的。例如，棉紅鈴蟲靠結繭來保護自身，這對于大多數(shù)敵害是有效的，但是，金小蜂正是借助棉紅鈴蟲繭的束縛作用，將卵產(chǎn)在棉紅鈴蟲的體內(nèi)。雷鳥冬天換上白色羽毛，大大減少了被捕食的機會，有的時候冬季少雪，或遲下雪，這種情況下，雷鳥換上白色的羽毛反而容易被捕食。愛爾蘭鹿的雄性個體長著非常寬大的角，這對于吸引異性是有利的，但在其他方面卻弊多利少，如行動遲緩、目標明顯、容易被敵害發(fā)現(xiàn)等，這種鹿正是由于過分發(fā)達的鹿角而滅絕了。

其次，適應的相對性還表現(xiàn)在它是一種暫時的現(xiàn)象，而不是永久性的。當環(huán)境條件出現(xiàn)較大的變化時，適應就變成了不適應，有時還成為有害的甚至致死的因素。在生物進化史上，許多曾經(jīng)繁盛一時的生物種類絕滅了，就是由于環(huán)境條件發(fā)生變化，這些生物由適應變成不適應的結果。

生物適應之所以具有相對性，是由于遺傳基礎的穩(wěn)定性、基因的多效性和環(huán)境條件的變化相互作用的結果。

生物的適應性特征的遺傳基礎具有穩(wěn)定性，它是不能隨著環(huán)境條件的變化而迅速改變的，這就導致已經(jīng)形成的適應一般要落后于環(huán)境條件的變化，這可以說是適應的相對性的主要原因。例如，家兔是由野生的穴兔馴化成的。野兔具有挖洞穴居的生活習性，這種習性有利于逃避敵害。家兔盡管有人工建造的居住場所，但是，由于遺傳物質(zhì)的穩(wěn)定性，它仍然有挖洞的行為。家兔的這種行為已經(jīng)沒有防御敵害的意義，因此，并不是對環(huán)境的適應。

基因的多效性也是造成適應相對性的原因之一。一種基因往往有多種效應，在自然選擇的作用下，往往因為其中一種效應而增加這種基因的頻率，這樣就使生物在獲得某種適應性時，這種基因的其他效應可能會導致其他方面的不適應。

適應的生理基礎是生物的變異。生物體廣泛存在變異現(xiàn)象。

環(huán)境資源可以養(yǎng)活很多各種各樣的生物，但是，當環(huán)境發(fā)生激烈的變化時，那些不適應環(huán)境變化的生物被淘汰，只有適應環(huán)境變化的生物生存下來。因為它以自身的變異去適應變化了的環(huán)境，而且，它能把變化的基因傳遞給后代，從而促成了生物的進化。

生命經(jīng)歷這樣的適應走上進化的路線，達到生物體與環(huán)境的協(xié)調(diào)，達到生態(tài)平衡。這是生命生存的路線或生命的價值。