书城童书青少年应该知道的生态学
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第6章 湿度和水

1.湿度、水的重要意义

生命起源于水,生物的生存离不开水。水是环境中最活跃的自然要素之一,也是地表的主要组成物质。科学家形象地把“水”称为地球生命的催化剂和万物之源。地壳表面上的海洋、湖泊、沼泽和河流里的水,以及地表以下的地下水共同组成了水圈,约占地球表面积的70.8%。假如把陆地全部削平填入海洋中,那么整个地球就会被3000米左右深的水圈包围起来。

水是生物体内最多的化合物,如人体中水占70%,水母中则98%都是水。在生物体中,水的存在形式有两种,即自由水和结合水。其中,结合水是生物细胞的组成部分,对维持生物大分子物质的空间结构有着非常重要的作用。如果细胞中失去了结合水,生物大分子的空间结构就不能维持,原生质遭到破坏,代谢就不能正常进行而导致死亡。自由水是细胞内进行各种生物化学反应的介质,是细胞内的溶剂和运输物质的媒介。自由水在细胞内的含量与生命活动的旺盛程度呈正比,生命活动越旺盛,自由水的含量就越高。

2.水在生物体内的循环——水分代谢

水分代谢是指植物对水分的吸收、运输、利用和散失的过程。水是植物维持生存所必需的最重要的物质,植物从水中进化而来。植物的生长发育、新陈代谢和光合作用等一切生命过程,都必须在水环境中才能进行。没有了水,植物的生命活动就会停滞,植株则干枯死亡。地球上水分的供应量不仅决定了植物的生态分布,而且显著影响了植物的生理生化特性。对于一株植物来说,一方面,它要不断地从环境中吸收水分,以满足其正常生长发育的需要;另一方面,由于植株地上部分(主要是叶片)的蒸腾作用,植物体内的一部分水分不断散失到大气中,以维持生物体内外的水分循环和适宜的体温。根系吸收的水分,除极少部分参与体内的生化代谢过程外,绝大部分通过蒸腾作用散失到周围环境中。

而哺乳动物在天热时为了维持体温的恒定,会通过出汗的方式来散出体内的热量。

3.温度和湿度的综合作用

温度和湿度两个生态因子相互影响,构成了气候最重要的部分。在自然界中,温度与湿度总是同时存在,相互影响,并综合作用于生物,而生物对温湿度的反应也总是综合要求的。

在一定的温湿度范围内,不同温湿度组合可以产生相似的生物效应。在相同温度下,湿度不同时产生的效应不同;反过来也是这样。

为了更好地说明温湿度对生物的综合作用,常常采用温湿系数和气候图来说明。温湿系数,即湿度与温度的比值。公式为:温湿系数=平均相对湿度/平均温度。

根据一年或数年中各月的温湿度组合,可以绘制成气候图,用来分析生物的地理分布及数量动态。绘制时,纵轴表示每月平均温度、横轴表示每月平均相对湿度或每月总降水量。

需要指出的是,用气候图存在着一定的局限性,它只考虑了温度和湿度两个生态因子。在分析生物的种群数量动态和分布时,还应结合其他因子来综合考虑。