生理、行为等特征都要发生变化，一直变化到能够适应变化了的环境的情况下才能生存下来。换句话说，现今存在的生物及其特征是经过长期自然选择的结果，它们的生理、形态等是对一定环境长期适应和环境对它们塑造的结果，这样我们就可以通过认识生物特征来认识其周围环境的特征。但是，生物种类及其生态习性是千差万别的，它们的指示意义或可靠性也有较大差别。一般来说，植物比动物的移动性小，对环境的依赖性更强，因此植物比动物的指示意义大；生态幅窄的种类比生态幅宽的种类指示性可靠些；群体比个体的指示性可靠些。
生物对环境特征的指示作用主要包括对气候、土壤、地下水、地质、环境污染等几个方面的指示作用。植物种或植被类型能指示现代气候类型。如前所述的椰子和杉木等单一的植物种可分别指示热带气候和亚热带湿润气候。树木年轮变化是对过去气候变化的记录，干冷年份木质部生长减慢，湿暖年份生长加快，因而可根据年轮数目及宽度变化状况推测过去气候干湿、冷暖的变化特点。植物的物候可指示一年时序节令的变化，如华北地区流行的“枣发芽，种棉花”农谚是用植物的指示性对该区棉花播种的指示。
植物直接生长在土壤上，因此它对土壤肥力、酸碱性、机械组成和水分等都有很好的指示作用。如杜那草是土壤贫瘠的标志；铁芒箕是强酸性土的指示植物，蜈蚣草是钙质土的指示植物，盐角草、盐爪爪是盐土的指示植物；分布于内蒙古一带的油蒿是土壤沙性很强的指示植物等。
根据植物和植物群落与地下潜水的关系可判断地下潜水深浅及矿化度等状况。如木贼、灯心草、芦苇、香蒲、水芹生长的地方地下水埋深很浅，而针茅群落分布的地方地下水埋深大于5 m，泡泡刺、沙拐枣分布的地下水位离地表在8 m以上；柳、桑等中生潜水植物分布的地方地下水为淡水，骆驼刺、欧亚甘草常出现在潜水为微咸的地方，盐节木、盐穗木、里海盐爪爪主要分布在潜水为咸水的地区。
植物及其群落还具有地质指示作用。岩石的特殊化学成分直接影响到植物的化学组分或形态特征，借助这些特殊植物可认识岩石的化学成分。如戟叶堇菜可指示铀矿（其体内含铀量达296～2 909 ppm）的存在，长江中下游一带分布的海州香薷是铜矿的指示植物。一定的岩石常与一定性质的植被相联系，植被常沿断裂带呈线状展布，在断层错动地区因岩性不同，植被类型也随之发生变化，借此可判断断层的存在。
大气、地表水体被有害物质污染后，可使生存其中的生物在种类、数量、形态和生理等方面发生明显变化，据此我们可利用植物和水生生物监测大气、水体的污染状况。
（五）生物对环境的影响
生物受环境影响的同时，也对环境产生一定反作用，影响着周围的环境。首先，绿色植物的光合作用和呼吸作用不仅使大气中O2、CO2的含量成为现代的基本稳定状态，而且把太阳能转化为化学能储存起来，为自然地理环境引入了能量。其次，生物的生命活动把分散在岩石圈、水圈和大气圈中的营养元素向地表富集，促进了土壤的形成过程。第三，生物的生命活动及残体参与了岩石的风化和形成，如生物分泌的有机酸对岩石的生物风化作用，硅藻土、煤、石油、油页岩的形成等。第四，生物有机体对地表水分循环、热量平衡及物质迁移等过程也产生重要影响。
二、各生态因子与生物的关系
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（一）光与生物的关系
绿色植物直接利用太阳光能，其它生物间接利用太阳光能，所以太阳光能几乎是地球上一切生命活动的能量源泉。另外，光对生物的形态结构、生长发育、行为等特征也有重要影响。 1．光质
植物的生长发育是在日光的全光谱下进行的，但不同光质对植物的影响是不同的。绿色植物的光合作用是在可见光区的大部分波段中进行的，即从380～710 nm波长的辐射，称为光合有效辐射。其中红光、橙光主要被叶绿素吸收，对叶绿素的形成有促进作用并有利于生成碳水化合物，蓝紫光在光合作用中也能被很好的利用，但主要被叶绿素和类胡萝卜素所吸收。而绿光很少被吸收利用，称为生理无效辐射。实验研究表明，红光对糖的合成有利，蓝紫光有利于蛋白质的合成。
光质不同也影响植物的光合强度，例如，菜豆在橙、红光下光合速率最快，蓝、紫光下其次，而绿光下最差。不同植物的光合色素也有一定的差异，例如，陆生植物和分布在水表层的绿藻主要含叶绿素b和类胡萝卜素；深海中的红藻含藻红蛋白和藻蓝蛋白。光质不同对植物的形态建成、向光性及色素形成的影响也不同。例如，蓝紫光和青光能抑制植物伸长生长；青蓝紫光能使植物向光性更敏感，促进植物色素的形成。
可见光的强度及照射时间的变化对动物的生殖、生长、发育、行为、形态及体色等都有显著的影响。太阳鱼视力的灵敏峰值在波长500～530nm，这正是在湖泊和沿海较为透明的水层中的光波，有利于鱼在水中觅食。光质对于动物的分布和器官功能的影响目前还不十分清楚，但色觉在不同动物类群中的分布却很有趣。在节肢动物、鱼类、鸟类和哺乳动物中，有些种类色觉很发达，另一些种类则完全没有色觉。在哺乳动物中，只有灵长类才具有发达的色觉。 不可见光对生物也有多方面的影响，例如，昆虫对紫外光有趋光反应，而草履虫则为避光反应。波短的紫外光有杀菌作用，可杀死细菌、真菌、线虫的卵和病毒，也可引起人类皮肤产生红疹及皮肤癌，但它能促进体内维生素D的合成。紫外光又是昆虫新陈代谢所必需的。生长在高山上的植物的茎叶富含花青素，动物体色较暗，这是避免紫外光伤害的一种保护适应。另外，由于高山紫外光较多，植物生长受到抑制，茎粗短，叶面缩小，毛绒发达，加之土壤贫瘠、低温和大风，植物多呈垫状或匍匐状。高山动物种类稀少，为减少紫外光的照射，动物多 为洞穴和岩缝中栖息。 2．光强
光照强度对生物的生长发育和形态建成有重要作用。光可促进植物的器官的分化，同时也可制约器官的生长和发育速度，还可控制细胞分裂，促进细胞的增大和分化，因此，植物体积的增大、重量的增加都与光照强度有十分密切的关系。植物必须在一定的光照条件下才能形成叶绿素，在黑暗条件下则能形成胡萝卜素，导致叶子发黄，称为黄化现象，黄化现象是光对植物形态建成作用的典型例子。黄化现象表现为植物呈淡黄色，茎细长、软弱，节间距离拉长， 叶序小而不展开，植物长度延长而重量显著下降（图7.6）。
光照强度对植物生长发育的影响主要表现在植物开花结实上，例如，栽植过密的果树，常常仅在树冠顶部着生花芽结实，而在树冠内部的枝条上，因光照不足，同化量减少，常常发育不良而造成开花结实少或早期衰亡。因此，对果树的合理修剪，改善通风透光条件，有利于花
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芽分化良好，提高果实产量。另外，光照强度增加，对果实的成熟与品质也有密切的影响。在强光照下，能增加苹果、梨、桃等果实的含糖量和耐贮性。
图7.6 （A）菜豆在充分阳光下生长的正常幼 苗；（B）在黑暗条件下生长的黄化幼苗 （云南大学生物系编，1982）
由于各种植物对光照强度适应程度不同。因此，可将植物分为阳性植物、阴性植物和耐荫性植物三种生态类型。
（1）阳性植物 凡是在强光环境中生长健壮，而在弱光条件下发育不良的植物称为阳性植物。阳性植物要求全日照，一般不存在光照过强的问题。阳性植物一般枝叶稀疏、透光，多生长在旷野、路边。例如，刺菜、蒲公英等，乔木中的杨、柳、桦等都是阳性植物。草原、荒漠及先叶开花植物及一般的农作物都属阳性植物。 （2）阴性植物 指在较弱的光照条件下比在强光条件下生长良好的植物。阴性植物一般枝叶浓密，透光度小，多生长在密林下及潮湿背阴的地方。例如，林下的草本蕨、酢浆草、轮叶王孙、人参等，乔木中的铁杉、红豆杉等都属阴性植物。
（3）耐荫性植物 在自然界中绝对的阳性植物和阴性植物的数量并不多，大多数植物在较强的阳光下发育良好，但也能忍受一定的荫蔽条件，我们把这类植物称为耐荫性植物。这些植物既可在阳地生长，也能在阴地生长，只是耐荫程度不同。例如，林下的党参、银线草、黄精等，乔木中的云杉、金鸡纳树、肉桂等。
了解植物在光照强度方面的生态类型，对林业、农业等方面都是非常重要的。例如，在荒山造林时，首先要选择阳性树种，造混交林时要注意阳性树种和耐荫树种的搭配。
光照强度对动物生长发育也有重要的影响。例如，蛙卵、鲑鱼卵在有光情况下孵化快，发育也快，而贻贝和生活在海洋深处的浮游生物在黑暗中生长较快。光强对动物的体色、羽色也有一定影响。
3．光照持续时间
生物的活动性深受光照时间长短变化的制约，称为光周期现象。光周期随季节和纬度的不同而变化。现已证实光周期是生物活动的定时器或启动器。它可启动一系列导致许多植物生长和开花、鸟类和哺乳类换毛、脂肪沉淀、迁移和繁殖、昆虫开始滞育（静止期）等生理活动。光周期通过感觉接收器，如动物的眼睛或植物叶子的特殊色素而起作用。在高等植物中，有些
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种类在日照长、黑夜短时开花；另一些种类在日照短、黑夜长时开花。动物也同样对周期变化产生的反应，许多对光周期敏感的动物，可以通过在自然状态下人工控制光周期改变它们的定时作用。如在自然状态下雪兔春季和夏季毛色为棕黄，冬季则换成白色。将雪兔置于人工控制的冬季短日照条件下（每天光照9 h），尽管温度保持夏季的21℃，但毛色仍为白色。 根据植物对光照时间长短的不同，可分为长日照植物、短日照植物和中间性植物。 （1）长日照植物
每天的光照时数在14～17 h以上才能形成花芽。但光照时间愈长，则开花愈早。因此人工延长光照时间，可促进这类植物开花。温带和寒温带地区的植物，多数是长日照植物。常见的长日照植物如凤仙花、牛蒡、冬小麦、大麦、油菜、菠菜、甘蓝、萝卜等。 （2）短日照植物 每天日照8～12 h才能形成花芽。在一定范围内，暗期愈长，开花愈早。因此人工缩短光照可促进植物开花。许多热带、亚热带和温带在早春或秋季开花的植物大都属于此类。常见的短日照植物如牵牛花、早春开花的紫花地丁、报春花、福寿草，秋季开花的菊以及水稻、玉米、烟草等。
（3）中间性植物
这类植物对光照长短没有严格的要求，只要其他生态条件适宜，在不同长短的日照下都能开花。常见的中间性植物如蒲公英、番茄、黄瓜、番薯等。
植物开花要求不同的日照长度，这种特性主要与其原产地日照长短有关。这是植物在系统发育过程中，对于所处的生态环境长期适应的结果。短日照植物一般起源于低纬度地区，长日照植物一般起源于高纬度地区。了解植物的光周期现象，对植物的引种驯化工作十分重要。
（二）温度与生物的关系
1．不同生物对温度的适应范围
生物体内的各种生化生理过程都必须在一定的温度范围内才能进行，而生物的生命活动是以一系列的生化生理过程为基础的，所以生物也只能生活在一定的温度范围内。但不同种类的生物适应的温度范围是不同的，有的适应范围广，称广温性生物；有的适应范围窄称狭温性生物。在狭温性生物中，有的仅适生于热带，有的仅适生于寒冷地区。当温度超出了生物适应范围的上下限时，生命过程就会停止。在上下限之间有一最适温度，它往往偏向于上限一侧。但这并不说明生物对高温的忍耐能力强，而是恰恰相反。生物对高温的忍耐能力不如对低温的忍耐能力强。这是因为高温不但能加强呼吸作用，使代谢失调，而且能使细胞中的蛋白质凝固，使生命失去活力；低温虽然也能使生物体内溶液冻结而失去活力，但其破坏蛋白质性质的速度远比高温缓慢。
2．温度变化对生物的影响
植物在其适应的温度范围内，随着温度的升高，体内生化生理过程加快，因而生长发育速度也加快，当达到最适温度时，生长速度最快。之后，随着温度继续升高，因生物体内酶的活性降低，生化生理过程受到抑制，从而使生长发育速度下降，直至停止。据研究，植物的生长发育不仅在一天之内需要一定的温度值，而且在某个发育阶段甚至整个发育期还需要一定的温度总量，即一定的积温值。
温度的周期性变化对植物的生长发育也有显著的影响。一定的日温差有利于植物的生长发
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育，这是因为白天温度高有利于光合作用，夜间温度低可降低呼吸作用，有利于有机质在体内积累。对于许多温带一二年生植物来说，需要冬季低温刺激，之后才能开花结实，这就是所谓的春化作用。
动物对温度变化的适应分为三类：一类是体温随环境温度变化而变化的变温动物，如鱼类、两栖类、爬行类和昆虫类等；另一类是体温不随环境温度变化而变化，保持相对稳定的恒温动物，如鸟类和哺乳类。第三类是异温动物，这类动类活动时体温升高而且比较稳定，不活动时或休眠时体温下降，如黄鼠、刺猬、蝙蝠、獾、能等。一般来说，恒温动物在低温环境中代谢缓慢，性成熟延缓，生长时间长，个体大，具有保温特征。而在高温环境中正好相反。根据贝格曼定律，同类恒温动物分布于较冷地区的比分布在较暖地区的体型要大。按照阿伦定律，同类恒温动物其身体突出部分（如尾、耳等）分布在较暖地区的比分布在寒冷地区的大而长，如北极狐、赤狐和非洲大耳狐的耳朵都有明显的差别（图7.7）。温度变化对动物行为的影响主要表现在动物避开不利温度环境去选择适宜温度环境的生态习性。例如，青蛙、蛇、黄鼠等以冬眠的方式度过寒冬，草原和沙漠地区的鸟类在干热的夏季多是晨、昏外出活动，而正午则隐伏不动以避开酷热等。
图7.7 不同地区狐狸耳朵的差异 3．温度对生物地理分布的影响
温度影响生物的生长发育，决定着生物的地理分布。第一，极限温度限制了生物的分布。极限温度对广温性生物的作用意义不大，但在一定程度上，高、低温控制了它们分布的低纬和高纬的界限，这些生物在地球上分布的范围广泛。例如，世界性分布的车前、隼、狼和牡蛎。对喜热性生物来说，例如，棕榈、橡胶树及一些热带鱼类和鸟类，其分布范围常受低温的限制；对喜冷性生物来说，例如，一些苔草、地衣及企鹅、北极熊等，其分布范围常受高温的限制。第二，生物对热量条件都有一定的需求，许多生物在一定的温度条件下才能发育，因此生物学零度控制了这些生物分布的高纬界限。第三，某些生物的胚、卵需经过一定的“低温刺激”才能发育。这些生物分布的范围多受低温控制，如马铃薯、一些直翅目昆虫等。第四，积温体现了热量条件，对植物的生长、发育及分布影响较大。温度不仅仅影响到生物的水平分布，也影响到生物的垂直分布，例如，柑橘不能在北方栽种；长白山的红松主要分布在海拔800～1 200 m的高度，1 200 m以上则被云杉、冷杉所代替；长江流域和福建等地的马尾松，分布在海拔1 000～1 200 m以下，这个界线以上又被黄山松所代替。另外在水域的表层和深层及土壤的上层与下层生物种类也不同。
通常情况下，温度暖和的地区生物种类多，寒冷地区生物种类较少。例如，高等植物巴西
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