试析生物与环境之间的依赖关系

2020-07-15 670 上传者：管理员

摘要：生物与环境的协同进化,使生物与环境之间形成多种复杂的依赖关系。在自然选择的作用下,不同种生物之间、生物与无机环境之间相互影响和相互制约,和谐发展共同进化。

关键词：
协同进化
环境
环境生物学
生物
自然选择
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生物的协同进化是发生在不同种生物之间和生物与无机环境之间的一个相互依赖的历程,是长期自然选择的结果,从而使生物不断得到进化并形成了生物的多样性。

1、概念

1964年Ehrhich和Raven在Evolution期刊上首次提出协同进化,用以阐述昆虫与植物(蝴蝶及其采食植物之间)进化历程中的相互关系,现在多个学科中用以描述生物与环境之间的进化模式[1]。Biology(Starr主编,1994年第2版)描述,协同进化是指自然环境中两个或多个物种,由于生态上的密切联系,其进化历程相互依赖,当一个物种进化时,其他物种的选择压力发生改变,将发生与之相适应的进化事件,结果形成物种间高度适应的现象[1]。李难在《生态学教程》中阐述,协同进化是指在进化过程中,不同物种间、生物与无机环境间形成的某种依存关系,是生物进化论和生态学的重要研究热点[2]。自然选择决定生物与环境的和谐统一,生物的生命活动不断改变着周围环境,而环境的变化又会影响着生物的进化。

2、类型

2.1不同种生物之间的共同进化

物种间通过自然选择相互影响和制约,使之共同进化,形成了捕食、共生、寄生和竞争等复杂的种间关系,从而使生物间得以和谐生存和共同发展。

Nilsson(1988)在实验条件下证实:传粉昆虫吻长的提高,使具有较深花管变异的植物个体适合度提高,从而使植物向长花管进化;反过来,植物花管深度的增加影响了昆虫的觅食效率,长吻的传粉者将获得更大的生存机会,从而使得昆虫的吻向长长的方向进化[1]。

过去,禽流感病毒是寄生在禽类体内的,而禽类又是人类的美味佳肴,使得禽流感病毒随时可侵入人体内,但由于生存环境的不适应,还是被人体的免疫系统予以消灭。人流感病毒和禽流感病毒都属于甲型流感病毒,人流感病毒在宿主细胞表面的受体分子结构多为Neu5Acα-2,6Gal,禽流感病毒的受体分子结构多为Neu5Acα-2,3Gal,它们能识别不同受体在于病毒表面HA(血凝素蛋白)的受体结合位点第226位氨基酸,如是Gln就与Neu5Acα-2,3Gal特异性结合,如是Leu就与Neu5Acα-2,6Gal特异性结合,如是Met则同时对Neu5Acα-2,3Gal和Neu5Acα-2,6Gal都有一定的结合能力。有些病毒发生了基因突变,或和人类流感病毒发生了基因重组,对受体的识别就会改变,可能突破宿主的屏障,逐渐地通过自然选择,适应人体内的生存环境而寄生,从1997年开始多次发现人类感染禽流感病毒的病例,从而影响了人类的正常生活,也证明了病毒变异会导致病毒宿主的改变和进化。其实,鼠疫、狂犬病、霍乱、SARS和口蹄疫等,大多都是这样被人体感染的。

19世纪末,挪威为保护好雷鸟,曾大力捕杀雷鸟的天敌——猛禽和兽类,结果不仅没有保护好雷鸟,反而引起了球虫病和其他疾病的蔓延,致使雷鸟大量死去。原来捕食者吃掉的大多是传播疾病老弱病残的个体,如果不被天敌吃掉,反而对雷鸟种群不利,说明捕食者和被捕食者间存在双向选择的依赖关系,从而才能维持两者在数量上的动态平衡,促使他们共同进化。

2.2生物与无机环境的协同进化

生物圈的形成就是地球的理化环境与生物长期相互作用的结果,地球的气候变化和地壳变迁对生物的生存和进化有着巨大影响,而生物生命活动的变化,进而又不断改变无机环境。

在原始大气中并没有氧气,地球上最初出现的生物都是厌氧型生物,后来海洋中营光合作用生物的出现,大气圈中氧气的增多,使需氧型生物的出现成为可能,导致生物的生命活动更趋活跃,进化速度也随之加快,进而发展出高等动植物。随着氧气的增加,出现了吸收紫外线的臭氧层,使得生物由水生进化为陆生。可见生物圈是地球上生物与环境共同进化的产物,是生物与无机环境相互作用的结果[3]。

5亿年前,地球上到处都是释放CO2的节肢动物,使气候极其温暖;4.5亿年前,含有木质素植物的出现和壮大,使CO2大大减少,气温下降;接着恐龙和白蚁等的出现和发展,使地球又恢复了温室效应;恐龙的灭绝和大量草地的形成,致使CO2含量降低,终于在200万年前又进入冰川期;约在1万年前,由于人类活动的显著增强,使空气中CO2含量再度升高,尤其是近百年来,温室效应愈来愈明显,以至于大量动植物灭绝消失[4]。

20世纪40年代，当青霉素用于临床时，有人预言人类征服病菌已不远了，谁知青霉素的应用却使致病菌产生了抗药性，在抗生素和病菌的相互选择下，使之向前发展进化。

3、意义

通过不同物种间、生物与无机环境间在相互影响中不断进化和发展，才使得生物能更好地适应复杂多变的环境，形成生物体对环境的适应性;通过漫长的协同进化过程，经过长期的自然选择，使得地球上不仅出现了千姿百态的物种，而且形成了多种多样的生态系统，从而产生了生物的多样性。由此可见，只有生物与环境保持和谐统一，才能使生物和环境共同发展、协同进化，才能形成丰富多彩的生物世界。

参考文献：

[1]陈敏.浅谈“协同进化”[J].生物学通报,2003,38(4):31.

[2]李难.进化论教程[M].北京:高等教育出版社,1990:377-378.

[3]人民教育出版社生物室.全日制普通高级中学教科书生物[M].北京:人民教育出版社,2004:100.

[4]林道之.生命与气候共同进化[J].大科技,2002(2):1.

王守民.略谈生物与环境的协同进化[J].生物学教学,2020,45(07):68-69.