索引:
四、有机体;
五、种群;种群的性质;种群的特征
六、群落;生物群落的基本特征;生态系统
四、有机体
生物有机体(organism),又称为个体。除非是在实验条件下,器官是不能脱离其母体而长期单独生存的。个体由器官组成,而个体却是能在较长时期内单独生存的最小单位。毫无疑问,个体是生物谱系中的基本结构层次之一。
尽管生物有机体大小差异甚大,但是,一棵树、一只鸟、一个人……表面上对个体的区分是轻而易举的,实际上克隆繁殖(clonalreproduction)的存在给个体的界定带来极大的困难。克隆就是用无性繁殖方法得到遗传上完全一致的生物学单位,基因可以被克隆,细胞可以被克隆,有机体也可以被克隆。如果说哺乳动物的克隆在当今还是生命科学领域的一项引人注目的高新技术,那么,在自然条件下高等植物中本来就普遍存在克隆繁殖现象,正如一株草莓可以通过其匍匐茎繁殖出一株甚至数株新的草莓植株,一株百合可以利用其珠芽通过无性方式繁殖产生多个新的百合植株,这类繁殖方式通常也称为营养繁殖”。由于克隆繁殖的新个体所携带的所有基因与其母体是完全一致的,那么,到底应该将形态上相对独立的单位看做是一个个体,还是应该将遗传上一致的所有生物学单位都看做一个个体?区分形态学的“个体”相对容易,但要真正识别每一个遗传学上的个体却是十分困难的。就像区分一株一株的百合相对容易,但如果把遗传基因完全一致的单位全部看做一个个体,要确定哪些百合植株是由同一母株无性繁殖而来,则是比较困难的。
五、种群
种群(population)也被系统和进化生物学家称为“居群”,或被遗传学家称为“群体”。它是指一定时间、一定区域内某一生物物种的所有个体的总和。
种群虽然是有不同的个体组成的,但它本身也是一个有机的整体。种群不单是一般意义上的群体的含义,而是一个具有空间和时间性的实体,它具有五个方面的性质:
首先,种群具有一定的结构和组成;
其次,种群有其自身的“个体”发育,表现出生长、分化和分工、生存、衰老及死亡等过程;
其三,种群有其遗传属性;
其四,种群是由作用成相互依存机制的遗传和生态两方面因素整合起来的;
其五,种群也像一个有机体一样,作为一个整体单位而受到环境的影响,这种影响导致其自身发生变化,而最终又会对其生境产生影响。
种群有其数量特征、空间特征和遗传特征。
种群的数量特征包括三个层次,最基本的参数是种群大小和密度,影响种群大小的参数有出生率、死亡率、迁入率和迁出率这四个次级种群特征,而影响次级种群特征的因素又有种群的年龄结构、性比、增长率、遗传组成和分布式样等。
种群的空间特征,是指组成种群的个体在空间上的分布及其动态。任何一个个体都有一个最小的空间需求,而任何一个种群所能占据的空间又总是有限的,因此种群的数量特征与空间特征是密切相关的。种群内个体的分布格局可以粗分为随机的、均匀的和聚集的三种类型。所谓随机分布,就是每一个体在种群内的各个点上分布的机会是均等的,同时,某一个体的存在并不影响另一个体的分布均匀分布是指种群内的各个个体基本呈等距离的分布,这种式样往往在由于个体间竞争导致产生相等的空间间隔的地方可以观察到。聚集分布是指种群内个体成群或成团分布,绝大多数情况下种群都是呈现出这种分布型,因为这种分布格局对个体的生长和繁殖都较为有利。
种群的遗传特性。种群是由同种的个体组成的,但这些个体在遗传上却不一定是一致的,它们可能都有自己特定的基因型。种群具有一定的遗传组成,构成一个基因库,其中的每一种基因都有一定的比例,即基因频率,由基因组合成的基因型在种群中也有一定的出现频率,即基因型频率。
此外,种群还有其繁育特征。同一种群内的个体生活在一起,有着更多的相互交配的机会,个体与个体之间有较多的基因交流,它们彼此依靠血缘纽带紧密地联系着。
种群还与进化过程直接相关。进化,就是亲代种群与子代种群之间相异性的发展。个体可能发生变异,个体的变异却与进化无关,变异如果发展到了种群水平就有可能导致进化。种群作为一个整体来接受外界环境的影响,使自身的数量结构、空间结构或遗传结构发生变化,在一定的时间和空间内,或是走向兴盛,或是走向衰亡,更多的是在不同的交配机制的控制下基因型频率向着特定的方向变化。如果把个体理解为生存的最小单位,那么种群就是进化的最小单位。
六、群落
地球上的生物并非是以一个个种群而独立存在的,也就是说,并非每个区域只生活着一个种群。只要具备适宜的条件,地球上表面的每一个空间都会挤满生物,而且常常是许多种生物共同生活在一起。虽然由于自然条件不同,生活在各处的生物种类也不尽相同,但在任何一个特定的区域内,只要那里的气候、地形及其他自然条件都基本相同,那里就会出现一定的生物组合,即由一定的生物种类所组成的生态功能单位,这种功能单位就是群落(community)。
群落是一定空间和时间内的各种生物个体的总和,换句话说,群落就是一定空间和时间内的多种生物种群的复合体。群落可以是指某一时间某一空间中所有生物种群的集合,包括所有的植物、动物和微生物种群,也可以是特指某一时间某一空间某一类生物种群的集合,如植物群落、动物群落和微生物群落。
自然界中的生物群落并不是任意物种的随意组合,生活在同一群落中的各个物种都是通过长期的历史发展和自然选择而保存下来的。生活在同一群体中的物种也不是独立的、互不相干的,这些生物彼此之间存在着一定的相互关系或相互作用,如竞争、捕食和共生等,这种相互依存和相互制约的关系使群落内的各物种处于一种动态的稳定之中。群落中的生物彼此之间的相互作用不仅有利于它们各自的生存和繁殖,而且也有利于保持群落的稳定性。
实际上,群落就是各种物种适应环境及彼此相互适应的产物。因此,群落的性质是由组成群落的各种生物对环境条件(如土壤、温度、湿度、光照和营养物质或食物等)的适应性,以及这些生物彼此之间的相互关系(如竞争、捕食和共生等)所决定的。生物群落的基本特征主要有以下几个方面:
第一,生物组成的多样性。一个群落总是包含着多种生物物种,其中有植物、动物及微生物,但组成不同群落的物种成分及其多样性水平往往有较大的差异。
第二,群落的层次性。不同群落常常具有极不相同的外貌,群落中个体的物种总是占据不同的空间位置、利用不同的空间资源,这就决定了群落结构的层次性。
第三,优势现象。在组成群落的许多物种中只有少数能凭借自己的大小、数量和活力等对群落产生重大影响,这些物种就是优势种,这些物种有高度的生态适应性,其存在往往影响着其他生物的存活和生长。
第四,相对数量。群落中各种生物的数量各不相同,表现出在多度、密度、盖度、频度、体积和重量等多个指标上的差异。
第五,营养结构。群落中的各种生物在取食关系上各有其特定的位置,而这种取食关系决定着物种和能量的流动方向。
就像有机体的生长和发育一样,生物群落也会发生演替。群落演替是指群落中的一些生物种类逐渐取代另一些生物种类,使得一种类型的群落逐渐演变为另一种群落的过程,这一过程直到出现一个顶极群落才会终止。群落的演替是一个有规律、有方向性和可以被预测的自然过程。
群落与其所处的环境就构成了生态系统(ecosystem)。生态系统是指在一定空间内生物成分和非生物成分通过物质循环能量流动和信息传递而互相作用、互相依存所构成的一个有自组能力和自我调控能力的生态学功能单位。地球上存在许多大大小小的生态系统,大至整个生物圈,小至某个池塘……正是因为生态系统除生物成分外,还包含有非生物成分,因此通常不把它作为生物世界的一个基本结构层次来理解。
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