生物和种群
学习目标:
- 生物及其环境
- 人口
生态:研究生物之间以及生物与其物理环境之间相互作用的学科叫做生态学。生态学涉及生物组织的四个层次，即有机体、种群、群落和生物群系。
生物及其环境
主要非生物因素
温度:温度对生物的新陈代谢有重要影响。物种的热耐受水平决定了各物种的地理分布。
广温性的:能在很大的温度范围内耐受并茁壮成长的生物被称为暖生生物。很少有有机体属于这一类。
Stentothermal:能在很窄的温度范围内生长的生物被称为耐热生物。大多数生物都属于这一类。
水:没有水，生命无法维持。植物的生产力和分布很大程度上依赖于水。对于水生生物来说，水的质量非常重要。化学成分和pH值是决定水质的标准。
广盐性的:能在很大盐度范围内生长的生物被称为泛盐生物。很少有有机体属于这一类。
Stentohaline:能在很窄的盐度范围内生长的生物被称为窄盐生物。大多数生物都属于这一类。
光:你已经读过光对光合作用的重要性。因此，光对自养生物的重要性是很容易理解的。植物也依赖阳光来满足它们开花的光周期要求。许多动物利用光照强度和持续时间的昼夜和季节变化作为觅食、繁殖和迁徙活动的时间安排的线索。对于生活在深海的生物来说，能量的来源不是光，而是依靠化学合成来获得能量。太阳辐射的光谱质量对生物也很重要。你知道紫外线辐射对大多数生物都是有害的。对于生活在海洋不同深度的海洋植物来说，并非所有可见光谱的颜色成分都是可用的。
土壤:土壤的重要特征是;土壤组成，粒度和团聚。这些特性决定了土壤的渗滤和持水能力。除了这些特征，pH值、矿物成分和地形等其他参数也决定了任何地区的植被。植被反过来又决定了该地区可以生存的动物类型。水生环境的沉积物特征决定了能在该环境中生存的底栖动物类型。
对非生物因子的反应
规范:有些生物能够通过生理(有时也包括行为)手段来维持体内平衡，如保持恒定的体温、恒定的渗透浓度等。所有的鸟类和哺乳动物，以及极少数低等脊椎动物和无脊椎动物物种都有这种调节能力。因此，哺乳动物和鸟类在地球上几乎所有的地方都能找到。
符合:几乎99%的动物和几乎所有的植物都不能维持恒定的内部环境。水生动物体液的渗透浓度随环境水的渗透浓度而变化。这些生物被称为构象体，因为它们适应周围的环境条件。这些生物遵循着经典的“成本效益比”原则。对许多生物来说，调节体温需要耗费大量能量。热损失或热获得是表面积的函数。小动物的表面积相对体积更大。因此，当外面很冷的时候，这些动物往往会很快失去身体的热量。在这种情况下，他们需要消耗太多的能量才能通过新陈代谢产生体温。这就是为什么在极地地区很少发现非常小的动物。
一些物种进化出了调节的能力。但它们只能在有限的环境条件下这样做。超过这个范围，这些物种就变成了构象。为了在短时间内逃离环境压力，这些生物采取以下两种选择中的一种:
迁移:这种生物可以暂时离开有压力的栖息地，到一个更适合居住的地方，并在压力期结束后返回。北半球的冬天，许多种类的鸟类从西伯利亚迁徙到印度。这些鸟在这几个月迁徙以躲避恶劣的气候。一旦冬季结束，它们就会回到原来的栖息地。
暂停:许多生物暂停代谢活动以渡过不利条件。细菌、真菌和低等植物形成厚壁孢子以度过不利的环境。当条件变得有利时，孢子开始发芽。在高等植物中，种子休眠是克服不利条件的一种手段。高等植物的一些营养结构也有助于达到同样的目的。熊在冬季进入冬眠。青蛙进入夏眠期是为了躲避严酷的夏天。湖泊和池塘中的许多浮游动物种类进入滞育，即暂停发育的阶段。
适应性:任何能使生物体在其栖息地生存和繁殖的属性都被称为适应性。适应可以是形态的、生理的和行为的。例如;北美沙漠中的袋鼠鼠能够通过体内脂肪氧化来满足所有的水需求，而水是其副产品。
艾伦的规则:这条规则是由Joel Asaph Allen在1877年提出的。这一规律指出，适应寒冷气候的动物比适应温暖气候的动物四肢和身体附属物更短。这一规律指出，恒温动物的体积与体表面积之比与栖息地的平均温度成反比。这一比例在寒冷气候下较高，在炎热气候下较低。例如;来自寒冷气候的哺乳动物通常有较短的耳朵和四肢，以减少热量损失。
生理上的适应使机体能够对压力环境做出快速反应。高原反应常见于住在平原地区而去山区的人。几天之内，人就适应了环境，高原反应的症状就消失了。这是因为红细胞的增加。这是生理适应的一个例子。
沙漠蜥蜴表现出良好的行为适应能力。当它们的体温下降到一定水平以下时，这些蜥蜴就会晒太阳来吸收热量。当环境温度升高时，这些蜥蜴就会躲到阴凉处。