生物指示现象

根据生物某些特征的存在来确定其它因素的现象,叫生物的指示现象,或指示作用.它们具有指示意义的某些特征,称为指示特征(包括形态的、生理的、生物化学的等).有气候指示特征的(如热带植物、寒带植物)；有水指示现象的(人们在干旱地区常借助植物来找水源)；有土壤指示现象的(铁芒箕是强酸性土壤的指示植物,碱蓬指示碱性土壤)；有地质指示现象的(湖北省黄石市就有一种草能指示地下有铜和铁矿)；还有些植物对环境污染有指示作用,如矮牵牛花.
生物的指示作用表明,各个自然地理要素之间处于紧密相互联系、相互依赖的关系之中.掌握了它们之间有规律的联系,就有可能利用一个要素的特征去认识另一个要素的存在.
从理论上讲,地球上最初产生地壳,之后形成大气圈、水圈,最后出现植被、土壤和动物界.因而,愈是年老的(即先产生的)要素对其它年青的(即后产生的)要素影响愈大；愈是年青的的要素对其它年老的要素依赖性愈大.正是这些独立性最小而依赖性最大的要素具有最大指示意义.所以,后出现的植物对其它要素的影响具有很大的表现能力.
地球上的生命界可以划分成不同的层次或组织水平.从大分子有机物开始直到生物圈,复杂程度逐级增加.当从一个层次过渡到另一个较高层次时,生命组织便会出现前一级所不具有的新性质和特征.
生物存在于地理环境之中的,它们在个体发育的全部过程中,经常不断地与环境间进行着物质与能量的交换.它从环境中取得必需的能源和营养物质,建造自己的躯体,同时又把不需要的代谢产物排放到外界环境中,以此维持其正常的生命活动和种族的繁续.因此,任何生物有机体都不能脱离环境而生存.环境控制和塑造着生物的生理过程、形态构造和地理分布.
在环境对生物发生影响的同时,生物有机体,特别是它们的群体也对环境产生相当明显的改造作用.针叶林下土壤的酸度往往比同一地区阔叶林下的要高些.湖泊中浮游生物大量繁殖时,导致水体透明度下降,从而改变水中的光照条件.从更长远的时间尺度看,生物还参与岩石的风化,地形的改变和土壤的形成,以及某些岩石和矿床的建造.水土流失可以用植物来防治,流动的沙丘可以用乔木、灌木和草本植物来固定.
在环境中对生物的生命活动起直接作用的那些环境要素叫做生态因素,如日光、热、水、风、矿物盐类和其他生物等.地形、海拔高度等则属于间接起作用的因素,它们通过改变气候、土壤等条件而对生物产生影响.
各个生态因素并不是孤立地、单独地对生物发生作用,而是共同综合在一起对生物产生影响,一个生态因素不管它对生物的生存有多么重要,也只能在有其他因素的适当配合下才能发挥其作用.
生物或其群体具体居住地段的所有生态因素的总体叫做生境.由于地表各地气候、土壤、岩性和地形等条件不同,形成极其多种多样的生境类型,这正是地球上生物种类和其群体类型复杂多变的主要原因之一.
地球上各种生态因素的变动幅度非常广阔,每种生物所能适应的范围却有一定的限度.如果当一个或几个生态因素的量或质低于或高于生物所能忍受的临界限时,不管其他因素是否适合,生物的生长发育和繁殖都会受到影响,甚至引起死亡.这样的生态因素称作限制因素,它是最易阻挠和限制生物生存的因素.限制因素随时间地点而变,也因生物种类而异.在干旱和半干旱地区,水分条件往往是植物生存的限制因素.在严重污染的水域中,有毒的污染物常常是水生生物生存的限制因素.在研究环境对生物的生态作用时,既要注意生态因素的综合作用,又要找出在一定条件下影响生物生存的限制因素,为采取相应管理措施提供科学依据.
生物在其生存过程中,对生态因素的忍耐不仅有一个生态上限和下限,同时在它的耐性限度内还有一个比较小的生态上的最适范围,在这里生物生长发育得最好.在自然界,生物种并非经常处于其最适生境条件下,因为生物间的相互作用和外界自然条件的变化,妨碍生物去利用最适宜的环境.不同的生物种对生态因素和环境的适应能力有差异.一般来说,对环境适应能力较强种类,其分布范围较广.
(2)生物的适应性和指示现象
① 生物的适应性
生物的适应性是指生物的形态结构、生理机能、个体发育和行为等与其生存的一定环境条件互相统一、彼此适合的现象.生物与环境之间所表现出的这种协调与适合,在一定程度上保证了生物的生长、发育和传留后代.
生物适应环境的方式多种多样,高等植物的各种器官都明显地表现出对于生活条件的适应.深入土壤的根系,直立于地面上的茎枝和形状扁平、面积广阔、呈现绿色的叶子,都是植物加强吸收、固着、输导和进行光合作用等机能,以保证进行正常的营养生活.色彩鲜丽的花冠,芬芳的气味和甘甜的花蜜,是虫媒花借以招蜂引蝶,进行传粉,完成繁殖后代的适应特征.仙人掌叶子退化成针刺,减少水分蒸腾；肥厚的肉质茎贮存大量水分；这些旱生化的特征是它们对干热气候条件的适应. 动物对环境的适应方式更是形形色色.例如许多动物借助于保护色、警戒色和拟态躲避捕食者而获得生存的机会.水中的鱼,一般体扁如梭,具鳍无颈,眼睛位于两侧,体色上深下淡,体内有鳃和鳔等,这些性状使鱼适于水中生活.
生物所以能够产生某些适应性状而与环境间保持协调关系,是生物与生物之间以及生物与无机环境之间在长期的生存斗争中通过自然选择逐渐产生与形成的.生物的适应现象并非固定不变,出于有节奏的季节和昼夜变化,使适应性具有动态特征.在温带地区,许多树木春夏展叶、开花,秋冬落叶、休眠就是植物适应环境变化的现象.
生物对环境的适应虽是非常巧妙与合理,保证了生物的生存与发展,然而适应是相对的、暂时的.这主要是因为环境条件的经常变化与生物遗传上的稳定性发生矛盾所致.因此,生物的适应性仅在特定的生活环境中具有意义.环境一旦变化,以前的适应性便会失去作用或不甚适应了.此外,当生物的适应性状沿着一个不变的方向继续发展,可能会导致出现高度特化的现象,使生物绝对依赖于这种适应的环境,结果可能使生物的生态适应范围变得很狭窄而易遭毁灭.
② 生物的指示现象
根据生物种或它们的群体、或生物的某些特征来确定地理环境中其他成分的现象,叫做生物的指示现象.生物能够指示环境或环境的某些组成成分,是由于地理环境的全部成分或要素处于紧密的相互依赖和相互联系之中,它们中每一个成分的发展不是独立的而是共轭地进行的,即一个要素的改变会引起一系列其他要素的改变.由于全部成分的这种发生上的和有规律的联系,才有可能利用一个成分来认识其他成分,根据自然环境中的一个环节确定其余的环节.在各种自然要素中,生物,特别是植物及其群体对于其他要素所施加的影响反应最灵敏并具有最大的表现能力.植物在颇大程度上是地理环境的一面镜子,并且是集中而明晰地表现这种环节的焦点.一般认为,生态幅比较狭窄的生物比生态幅宽广的指示意义大；生物群落的指示性要比一个种或其个体的指示性更为可靠.
植物对于气候的指示作用早已被人们所熟知.椰子（Cacao nucifera）正常开花结果是热带气候的标志.铁芒萁（Dcranopteris dichotoma）占优势的群落是我国亚热带气候的指示体.此外,还可利用树木的年轮推测过去气候的状况,例如气温和降水量的年际变化和11年的太阳黑子周期等.
生物的水指示现象一直受到重视,特别是利用生物指示水质变化早已为生物学家、防疫工作者所熟悉,可借此对水质污染程度作出评价. 植物和植物群落还能够指示土壤水分和地下潜水状况.香蒲生长的地方,土壤水分过剩,针茅大量出现的地方,土壤干旱.植物或植被还可判断土壤类型、分布和土壤的酸碱度、机械组成等.铁芒萁是我国热带和亚热带强酸性土壤中（pH值约4-5）的指示植物,而蜈蚣草是钙质土的指示体.大气受到有毒气体污染后,生存在这种环境中的某些植物表现出明显的变化,据此可利用植物监测大气污染的程度、污染物和其相对浓度.
植物和它们的群落还具有指示岩石、矿体的所谓地质指示现象.在表示地质构造方面,最简单的联系是植被常沿断裂带呈线性分布.在断层错动地区因岩性不同,植被类型也因之发生变化,借此可判断断层的存在.土壤及其下垫岩石中某种元素或化合物的过剩对植物有非常明显的影响,它或者表现在植物的化学成分上,或者表现在植物的种类或形态、生理特点上,因此生长在环绕矿体的任何元素或化合物的分散晕范围内的植物,常常表现出不同一般的特点,例如,安徽钼官山铜矿分布区地表生长特殊的“铜草”（海州香糯）.利用这些特点可以判断土壤中某种元素或化合物的存在,根据这种线索可能找到某种矿床.借助于植物指示现象可以寻找的矿藏,金属有锌、铜、镍、铬、银、金、锡、铝、铀、钍等；非金属有硫、硒、硼、石油和天然气等.在古生物学中利用生物化石确定地层的地质时代,根据古生物的生态学特性和共生沉积物情况重建古地理环境演变史等,也是生物地质指示作用的应用.
参考资料：http://academy2003.cpst.net.cn/popul/foliage/disquisition/artic/50118102325.html