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是生物适应了环境,还是环境改变了生物,还是生物在适应环境中相互改变? 第1页

  

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生物对环境的适应和改造是同时存在的,你可以从最基本的“细胞内化学反应速率随环境温度改变而改变、合成的物质种类与比例会有所改变”和“细胞新陈代谢导致环境中的分子浓度出现些微变化”开始入手。

  • 从细菌到人,各种生物会在细胞承受高温等压力时增加热休克蛋白的表达,这类蛋白质可以协助其它蛋白质在高温下正常折叠,还可以调节细胞膜的形变。

人们谈论生物学时所称的“适应”,往往关系到自然选择:

  • 种群中的个体,在跟无机环境(例如温度、水、阳光、空气)和生物因子(例如掠食者、共生物种、同种的其它个体、作为食物的物种、病原体)互动的时候,有概率受伤、失去繁殖能力或死亡;
  • 遗传变异和后天经历造成个体间的差异,可体现在保护色、感官灵敏度、奔跑速度、耐力、捕食手法、愈伤能力、生殖细胞活性、对特定病原体的免疫力等各个方面;
  • 个体差异在面对无机环境和生物因子时带来不同的优势或劣势,让个体长期存活并保持繁殖能力的概率出现差异,进而有概率让不同个体产生的可育后代的数量出现差异;
  • 个体差异如果可以遗传,具有特定优势或劣势的遗传特征便可影响一代代的后代,让这些遗传特征在种群中所占的比例增加、保持不变、减少乃至消失。

自然选择是演化的主要机制,经自然选择生存下来就称为适应。这可以是“生物承受环境的能力增强”,也可以是“生物改造环境的能力增强”,也可以二者兼而有之。

不同物种改造环境的能力可以有极大的差异,同一物种的不同个体、不同规模群体在这方面也可以有巨大区别,例如一些黄蜂可以单独繁衍也可以形成真社会性群体,后者可以建造巢穴、调节巢穴内的温度·湿度并安排若干个体进行防御,结果前者后代成活率约10%、后者后代成活率约90%,这可是同一个物种。

你可以对比一下最不发达国家的婴幼儿死亡率与你身边的婴幼儿死亡率。

许多蚯蚓可以作为“不擅长承受环境但擅长改造环境的物种”的范例。

  • 蚯蚓在解剖学上保持着淡水蠕虫的基本构造,产生高含水量的尿液,但它们在陆地上建造了湿润的隧道与洞穴,降低土壤保持水分的能力来吸水到自己体内。
  • 蚯蚓洞穴增加了土壤的通气性与排水性。蚯蚓瓦解枯枝落叶,改变碳、氮循环速度,让表层土变得更加干燥且温度升高。
  • 蚯蚓洞穴促进其共生细菌的繁殖,并帮助多种灌木扩张。蚯蚓改造的土壤适合草的生长。许多无脊椎动物和一些蜥蜴依靠蚯蚓洞穴隐蔽自己。
  • 蚯蚓洞穴会随着时间变成坚固的、有分支的垂直构造,有时超过1米深,能被一代代蚯蚓长期使用。新出生的蚯蚓倾向于使用现存的洞穴——无论是继承的还是在野外找到的“空房子”。
  • 数百年前,欧洲蚯蚓跟随人类轰入北美,对阔叶林造成深远影响,大规模击破当地动植物,并增加了北美的二氧化碳排放量。

许多嗜极微生物可以作为“擅长承受环境但不擅长改造环境的物种”的范例。可以参照:有哪些不同寻常的原核生物?

许多蚂蚁可以作为“既擅长承受环境也擅长改造环境的物种”的范例。

在开阔水面游泳的蚂蚁:

生活在澳大利亚等地的蚂蚁物种 Polyrhachis sokolova 可以游过潮间带上的海水。

Polyrhachis sokolova 工蚁身长约7毫米,蚁后身长约12毫米,身体和腿上长有比一般的多刺蚁更多的刚毛,可以更好地利用水的表面张力,在水面跑动的速度可以达到0.5米每秒,也可以将腿伸到水面下游泳。它们可以在水下步行,靠体毛携带一些空气来呼吸。如果涨潮时来不及返回巢穴,工蚁还可以进入蛰伏状态,等待数小时后海水退去再开始活动。Polyrhachis sokolova 经常吃些鱼虾螃蟹,不过在游泳状态它的工蚁也会被鱼和螃蟹捕食。

Polyrhachis sokolova 在红树林里的巢穴在涨潮时经常被淹没,它们会封堵通道并退进保有大量空气的舱室内,食物、幼虫等也保存在这些场所。在退潮之前,底部舱室的二氧化碳浓度可以达到2.5~11%(主要来自泥土里细菌的呼吸作用,蚂蚁的呼吸只制造了这些二氧化碳里的十分之一到七分之一),是昆虫巢穴里二氧化碳浓度的最高纪录之一,而并不会造成 Polyrhachis sokolova 的任何阶段个体的异常伤亡。如果巢穴被水流破坏而大量进水,其可以进入蛰伏状态。尽管如此,水退之后还是要花大把时间修理巢穴,目前认为它们跑到潮间带生活是为了躲避斗牛犬蚁——在澳大利亚和塔斯马尼亚生活的凶猛蚂蚁物种,工蚁可以长到25~37毫米长,腹部带有毒针


在游泳池里游泳的蚂蚁:

Camponotus schmitzi 能潜入食虫植物二齿猪笼草的消化液里,将植物诱捕到的一部分昆虫捞出来吃。二齿猪笼草会从 Camponotus schmitzi 的排泄物中获取其所需要的大部分氮(根据法国科学家研究,可达42~76%)。Camponotus schmitzi 会清理笼口边缘的真菌菌丝等污染物以保证捕虫笼正常运行,并会攻击长足象鼻虫等危害二齿猪笼草的昆虫。




  

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