有4×104多种，我国有3×104多种，前苏联国土面积居世界第一位，但由于温度低，只有1.6×104多种。我国两栖类动物，广西有57种，福建有41种，江苏有21种，山东、河北各有9种，而内蒙古只有8种。爬行动物也有类似的情况。
（三）水与生物的关系
生命起源于水环境。水是所有生物生存不可缺少的重要因素。首先，水是生物有机体的重要组成成分，植物体的含水量一般为60％～80％，动物体的含水量更多，如鸟类为70％，鱼类80％～85％，蝌蚪93％，水母则高达95％；其次，生物的一切代谢活动都必须以水为介质，营养物质的吸收和运输、食物的消化、废液的排除、激素的传递以及其他各种生物化学过程都必须在水溶液中进行；第三，水是植物进行光合作用的重要原料；第四，水的热容量大，而且吸热和放热的过程比较缓慢，这便为水生生物创造了一个非常稳定的温度环境；第五，通过蒸发水分而散热可降低陆
生生物的体温，对于生物的热量调节和热能代谢具有重
图7.8 骆驼刺地下部分（根）和地上要意义。因此，任何生物缺少水都不可能生存在活跃状
部分（茎叶）比（曲仲湘等，1 983） 态中，没有水就没有生命。
在荒漠、热带稀树草原和其他炎热、干燥地区，很多深根系植物依靠地下水供应水分。有些植物根系可达到地下水面或毛管边缘地带直接利用地下水。这类植物叫做“潜水植物”。例如，沙漠中的骆驼刺，根深达15m，而地上部分只有几厘米（图7.8）。 1．陆生植物对水分条件的适应类型
水分在地理环境中的分配是很不均匀的，长期的适应使不同植物对水分的依赖程度出现了很大差异，据此将植物划分为四个生态类型：
（1）湿生植物 是生长在过度潮湿地区的植物，也是抗旱能力最低的陆生植物。主要特点是叶子大而薄、光滑、角质层很薄；根系不发达，渗透压不高。有两种类型：一类是分布在阴湿森林下的阴性湿生植物，例如，热带雨林下的翠云草、海芋、附生的兰科植物等；另一类是阳性湿生植物，主要生长在阳光充足和土壤水分经常饱和的环境中，例如，半边莲、灯心草、沼针蔺等。
（2）中生植物 是生长在中等湿度地方的植物，通常所见到的森林和草甸植物及绝大多数栽培植物都是中生植物。中生植物种类和数量最多，分布也最广。
中生植物的特点是它们的形态解剖和生理特征介于旱生植物和湿生植物之间。植物叶扁平、宽阔，机械组织、栅栏组织发育中等，表皮薄、角质层发育微弱、气孔主要出现在叶的下表面，细胞内渗透压比湿生植物高，比旱生植物低。
（3）旱生植物 是生长在干旱环境的植物。例如，草原、荒漠以及气候干燥、炎热地区的植物。旱生植物能忍受较长时间的干旱，而不降低生命活动。
旱生植物分硬叶旱生植物和肉质旱生植物。硬叶旱生植物是典型的旱生植物，它们没有贮水组织，但具有一系列的耐干旱结构。例如，叶面积缩小，有的植物叶呈狭叶或线形并卷成筒；有的植物叶退化成针刺状或鳞片状。叶表有角质层和蜡层，气孔深陷，根系发达，主根很深并
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分枝很多；细胞内渗透压较高，以加强植物的吸水作用。肉质旱生植物是一类特殊的旱生植物，它具有良好的贮水组织，由于生境中有充足的光照和温度，能在极端干旱的荒漠地带长成高大乔木，如仙人掌树高达15～20m，可贮水达2 t。肉质植物与硬叶旱生植物的主要区别是肉质植物遇降雨时能贮藏大量水分，留在干旱期缓慢的消耗。有人把一株37.5kg的仙人掌放在室内，在不浇水的情况下，6年内才减少10.2kg。
动物和植物一样必须保持体内的水分平衡。动物失水的主要途径是皮肤蒸发、呼吸失水和排泄失水，失去的水分则由食物、饮水和代谢水得到补充。动物对干旱环境的适应方式是多种多样的。许多鸟类和兽类当干旱季节来临之前，常成群结队迁移到气候比较湿润或有水草的地方去，例如在非洲大草原旱季到来时，非洲斑马、汤姆逊羚羊等大型食草动物便开始大规模迁徙。陆生动物皮肤的含水量总是比其他组织少，可以减缓水穿过皮肤而蒸发。鸟类和哺乳类中减少呼吸失水的途径是将由肺呼出的水蒸气，在扩大的鼻道内通过冷凝而回收，许多荒漠鸟兽则减少排泄失水，保持体内水分，例如骆驼等。
2．水生生物对水分条件的适应类型
生活在水中的植物，通气组织发达，叶常呈带状、丝状或大而薄，根系发育微弱，有的甚至没有根。水生动物类型复杂多样，但均受水中气体、溶解盐类和酸碱度的影响。根据水生生物对水的适应特征可分为三类。
（1）沉水生物 该类是生物体全部沉没于水中的生物，如植物中的眼子菜、狐尾藻、金鱼藻、苦草等以及各种水生动物。水生动物又可进一步分为底栖动物(如珊瑚、海绵、蟹等)，自游动物(如鱼类等)和浮游动物(如甲壳类等)三类。
（2）浮水植物 植物体或叶片漂浮在水面上的植物叫浮水植物。其中有些植物根着生在水底泥中，如萍蓬草、菱等；有些植物的根不着生在水底而完全漂浮，如浮萍、满江红等。 （3）挺水植物 上部挺立于水面以上而根部着生在水底的植物叫挺水植物，如芦苇、香蒲、水稻等。挺水植物实际上是湿生植物与水生植物之间的过渡类型，有时又称为沼生植物。 水生生物受水质影响较大。当排放到水体中的废物增多超过水体自净能力时便造成水污染，直接影响水体中生物的种类、数量、形态、生长状况及体内有毒物质的含量等。有的种类会因此而死亡；有的可能会大量繁殖，使水体中的种类组成发生变化；有的种类体内有害物质含量增高，有时可通过食物链进入人体。 （四）空气与生物
1．空气的组成对生物的作用
空气中CO2和O2的浓度对许多高等植物起一定的限制作用，CO2浓度适度增加可以提高许多植物的光合作用。有人试验：把作物放在全光1/5光强的实验室里，当CO2浓度增加三倍时，光合作用也相应地增加三倍。如果CO2浓度不变，把光强增加三倍，光合作用仅增加一倍。因此，在强光下，植物生长盛期，CO2浓度就能直接增加光合作用的强度。当前在作物种植中，主要是通过合理密植，高矮秆、疏密叶等间套作，以及多施有机肥等措施，加强作物周围的气体交换，提高CO2浓度，以达到高产的目的。白天树冠层周围空气中CO2的数量剧减，在0～50 m高度范围内的CO2，在白天可被森林耗费20 %～25%，但CO2的浓度过高会对植物呼吸起抑制作用，而使植物的光合能力下降。
CO2的浓度增加，可阻止和吸收地面的长波辐射，使近地面层的气温增加，形成“温室效
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应”，从而间接影响到生物的生活。
绿色植物在光合作用中，不仅吸收CO2，同时还放出O2。根据计算，植物每吸收44g CO2就能产生32g O2。植物在白天光合作用释放出的O2，要比呼吸作用消耗的O2大二十倍左右。所以绿色植物既是CO2的吸收者，又是产生O2的“工厂”。世界上的森林是CO2的主要消耗者，通常1hm。阔叶林每天可吸收1tCO2，放出0.73t O2。每年被地球上全部植物所吸收的CO2为9．36×1010t。
CO2对需氧微生物起限制作用，在土壤的较深层由于CO2含量的增加，使得物质的分解速率下降。O2也对一些动物起限制作用。如在地下洞穴等环境中生活的动物，到达地面以后反而不能生存。
绿色植物对大气污染具有净化作用，在城市和工矿区大力进行绿化建设是综合防治大气污染的主要对策之一。
（1）绿色植物对有害气体的吸收作用 植物具有巨大的叶面积，它是吸收有害污染物的主要器官。例如在非污染区，一般叶中硫含量为叶干重的0.1％～0.3％左右，在SO2污染区有些植物吸收的硫为正常值的5～10倍。垂柳、加杨、刺槐等都是吸收S02较强的树种。
（2）绿色植物的减尘作用 植物的茎叶以其粗糙的表面、绒毛或分泌的树脂、粘液等滞留空气中的尘埃，净化大气。滞尘量的大小与树种、林带、草坪面积、种植情况以及气象条件均有关系。据在我国一些工业区测定，绿化地带比非绿化地带空气中的飘尘量平均减少21％～60％。
（3）绿色植物的杀菌作用 通过绿色植物的减尘作用和植物分泌的杀菌素都可减少大气中的细菌数量。据有关部门测定，在人流少的绿化地带和森林公园中，空气中细菌量一般为1 000～5 000个/m3，而在热闹的公共场所，如车站、百货公司可达20 000～50 000个/m3。
（4）绿色植物还有减弱噪声、吸滞放射性物质和CO2
的作用。
2．风对生物的影响
风对陆生生物的影响是多方面的，它可直接或间接地影响生物的形态、生活方式、迁移和地理分布。
风可促使植物蒸腾加剧，在风向较稳定而风力强劲的地方，乔木迎风面的树叶和枝条逐渐萎蔫死亡，可形成旗形树冠（图7.9）。 7.9 旗形树冠 不大的风力可以补充CO2，降低植物叶温，传播花粉。
此外，一些植物的果实、种子以及小型不善于活动的动物和微生物也常借风力传播。 在热带和亚热带为抵抗台风的侵袭，高大的乔木多形成板状根和支柱根。在海洋沿岸和岛屿，在草原、荒漠和苔原地带及高山高原等风力很强的地区，无翅的昆虫较多，而有翅的昆虫很少。
风在动物的主动迁移上也有作用，如鸟类可借助风来定向，许多昆虫的飞行有赖于风的性质和天气的一般情况，许多哺乳动物是利用风带来的气味鉴别方位，如驯鹿是迎风觅食，鸟类
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一般将巢建在背风处。
（五）土壤与生物的关系
1．土壤的生态意义
土壤是陆生植物生长和陆生动物生活的基地。除了寄生、附生以外，大多数植物都是固着在土壤中生长的。土壤不仅为植物提供和协调水、肥、气、热，而且还起着固着作用。土壤也是土壤动物赖依生存的栖息场所，土壤中总含有多种多样的生物。在植物与土壤之间进行着频繁的物质交换和能量转化，因此土壤理化性质及肥力高低直接影响着植物的生长和产量。对动物来说，土壤是比大气更为稳定的生活环境，其温度和湿度的变化幅度要比大气小得多，因此土壤常常成为某些动物的极好隐蔽所，可以躲避高温、干燥、大风和阳光直射。 2．土壤质地对植物的影响
土壤质地直接影响着土壤的水分、温度、空气和养分状况，因此它也直接或间接地影响着植物的生活。质地黏重的土壤，透水通气性差，所以水分多时易积水，造成缺氧的环境，使植物根系呼吸作用及生长受阻；过干时则又易板结成块，不利于植物根系发育。因此，质地黏重的土壤只适于浅根系植物生长。质地疏松的沙质土，透水通气性好，利于根系发育，所以生长在这类土壤上的植物多为深根系种类。 3．土壤养分对生物的影响
植物正常生长发育不可缺少的元素中有13种是从土壤中吸收的。其中植物需要量较大的有7种元素（N、P、K、S、Ca、Mg、Fe）称之为大量元素；另外植物需要量较少的6种元素（Mn、Zn、Cu、M0、B、Cl）称之为微量元素。还有一些元素仅为某些植物所必需，如豆科植物必需Co，藜科植物必需Na，蕨类植物必需Al，硅藻必需Si等。这些元素主要来自土壤中矿物质和有机质的分解。土壤必须含有这些元素并且比例适当，植物才能正常生长发育，否则，缺少任何一种植物将生长发育不良。例如，若土壤中缺Fe和Mn，植物的叶绿素不能形成，影响植物正常生长发育。
土壤中的养分对动物的分布、形态和数量也有一定影响。例如，Ca对蜗牛壳的形成很重要，所以石灰岩地区的蜗牛数量往往比其它地区多，而且壳重在体重中的比例也较大；生活在石灰岩地区的鹿，其角坚硬，体重也大。含NaCl丰富的土壤往往吸引大量的食草有蹄类动物，因为这些动物出于生理需要必须摄入大量的盐。 4．土壤酸碱度、盐分含量对生物的影响
土壤酸碱度可直接影响植物的生长发育，如小麦种子的萌发率随土壤酸性减小而递增，以中性为最好。土壤酸碱度还可通过影响养分的有效性、微生物活动等而间接影响植物的营养状况（图6.9）。不同植物对土壤pH的要求不同，据此可将植物分为酸性土植物（pH<6.5，如泥炭藓、铁芒箕、油茶）、中性土植物（pH为6.5～7.5，如大多数栽培作物）和碱性土植物（pH>7.5，如荒漠和草原中的许多植物）三类。土壤动物依其对酸碱性的适应范围也可区分为嗜酸性（如金针虫）和嗜碱性（如麦红吸浆虫、蚯蚓等）两类。
土壤中易溶性盐类含量过高时，土壤溶液浓度升高，植物不能正常从土壤中吸收水分而出现枯萎甚至死亡，并且这些盐类过多时对植物也有直接的毒害作用。因此，一般植物不能在此生长，只有那些在结构和生理上具有较高渗透压、并具有泌盐和耐盐特性的盐生植物才能在盐溃土中生存，如盐角草、盐爪爪、红树类植物等。
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(六)生物与生物的关系
任何生物都不是孤立地存在于自然界，而是和其它生物生活在一起。对于某一生物来说，周围的其它生物就成为一种生态因素，它们彼此之间通过多种方式相互影响。它们之间的关系十分复杂，有种内和种间关系，有直接和间接关系，有有利和不利影响等，但这些关系归纳起来主要有以下几种。
1．竞争
生活在同一地段内的不同物种或同物种的不同个体为了争取有限的资源和生存空间等，相互抑制对方，从而给双方带来不利影响的生物关系称为竞争。例如，农田中作物与杂草为争夺养分、水分的竞争关系，草原上蚱蜢、鼠类、羊和其它野生植食动物为争夺饲草的竞争关系，以及同种雄性动物个体间为求偶而发生的争斗等。前苏联生物学家高斯（1930年）认为，由于生物竞争，两个相似的物种不能占据同一生态位，所以它们之间必然出现栖息地、食性、活动时间或其它特征上的分化，这种现象常称为“竞争互斥原理”或“高斯原理。”
2．捕食与被食
生物捕食与被食关系包括动物对植物的摄食和一种动物对另一种动物的捕食。植物是动物的食物来源，一切动物都直接或间接地依靠植物而生存，因此植物的生长、分布和丰缺程度影响着动物的分布和数量变动等状况。另一方面，动物对植物的摄食也会对植物产生种种影响。如鸟、昆虫适量的采食活动有利于植物花粉和种子的传播，食草动物适度的食草有利于(因植物具有补偿作用)植物的更新和生长。但是动物过度采食会给植物带来危害，如草原过度放牧，会导致草原退化，植食性昆虫大量繁殖会给森林、农作物等带来灾难性影响。动物捕食者袭击并捕杀被捕食者的现象也是普遍存在的，如狮子捕食羚羊、鸟捕食昆虫等。捕食与被食的关系是在漫长的历史过程中双方协同进化的结果，双方都有一系列的适应，二者保持一定的动态平衡，在数量上具有复杂的相互制约关系，因此捕食作用并不都是有害的。对于一种捕食者与一
种被食者这样简单的系统来说，在不考虑其它因素的情况下，二者的数量动态可用LotaK—Volterra捕食者与被食者模型来描述，该模型揭示了捕食者与被食者种群增长具有周期性波动的特点(图7.10)，其振幅大小取决于二者的初始种群数量。具体来说，随着时间的变化，猎物数量增加，捕食者数量随之增加，但在时间上落后一步；由于捕食者的增加，导致猎物减少，后来又由于猎物减小，捕食者也随之减少。这样重复循环出现周期性振荡，使捕食者和被捕食者的种群数量稳定在一定范围之内。该模型是假定一对一的条件下建立起来的。实际上，在自然界中往往有多种捕食者吃同一种猎物，同一种捕食者也能吃多种猎物，所以实际情况要比这种模型描述的复杂得多。 图6.11 捕食者与被捕食者种群的周期性波动图示 图7.10 捕食者与被捕食者种群的周期性波动图示
3．互利共生 321