生物的多维度适应策略

（宁波市鄞州中学 浙江宁波 315104）

生物在长期的进化过程中，逐渐形成了多形态、多维度的保全自身的方式，以适应复杂多变的环境，进而保持种族的延续及基因型的存在。

1 互惠互利

两种生物生活在一起，彼此有利和平相处的共居关系，二者间存在着营养互存和安全照应。生态学上的共生和共栖关系均能够体现生物的互惠互利。

在营养方面，通常以双方获取能量和营养物质所特有的互补性为基础。典型实例是藻菌共生体的地衣。藻类进行光合作用，菌丝吸收水分和无机盐，二者相互补充相互利用，形成了生活在耐旱环境中的共生体。菌根是真菌和高等植物根系的共生体，包括内生菌根和外生菌根两种类型。内生菌根是真菌菌丝穿入到高等植物的根部细胞内共生，如兰科、石南科的帚石楠。外生菌根是真菌丝不伸入根部细胞内部，只是紧紧包围在根外进行共生。外生菌根的功能在于增加根系的吸收面积，大多数乔木、灌木树中都具有外生菌根，如松树、云杉、橡树、山杨、榛树。很多菌根植物在无根菌时往往不能正常生长或发芽，如松树在没有与它共生的真菌土壤里，吸收的养分减少，导致生长缓慢甚至死亡。

在安全方面，一种生物从另一种生物那里获得食物或蔽所，同时回报以对方安全，使其免受捕食或寄生物的袭击。海葵和寄居蟹是一种共同生活关系，海葵依附在寄居蟹的螺壳上，当寄居蟹长大迁入另一个较大的新螺壳时，海葵会主动移到新壳上，使海葵和寄居蟹双方都能得到好处。由于寄居蟹喜好在海水中四处游荡，使得不移动的海葵伴随寄居蟹而走动，从而扩大了觅食领域。对寄居蟹来说，既可用海葵来伪装，又由于海葵分泌毒液，可杀死寄居蟹的天敌，因此保证了寄居蟹的安全。

2 兼容保护

兼容保护是指在基因表达过程中，通过密码子的兼并作用而产生的同义突变，避免了由于基因突变而造成生物体的伤害，从而起着保护自身的作用。

基因突变的本质是基因分子中脱氧核苷酸的序列发生了改变。基因中脱氧核苷酸序列的改变存在不同形式，主要有碱基置换、移码突变和重排。碱基的置换是指DNA分子中脱氧核苷酸中的一个碱基被另一个碱基所替代。一个嘌呤碱基被另一个嘌呤碱基取代，或一个嘧啶碱基被另一个嘧啶碱基所取代，这是转换。而嘌呤碱基和嘧啶碱基之间置换是颠换。但是无论哪种情况，一次碱基替换只改变一个密码子，密码子改变后会产生不同的结果，一般有无义突变、同义突变和错义突变三种形式。在上述情形中，同义突变对于生物体来说是无害的，这是因为密码子具有兼并作用。虽然，密码子中的一个碱基被置换后产生了新密码子，但该新密码子所决定的氨基酸和原密码子所决定的氨基酸的种类是一致的。例如，一个DNA分子中的GCG第三位的碱基G被A所置换，转变成GCA，则mRNA分子中相应的密码子CGC变成了CGU。但CGC和CGU同属精氨酸的密码子，翻译出来的蛋白质是相同的，因此无突变表现，对生物体不会造成伤害。

3 彼此竞争

生物由于争夺食物、空间等生活条件而发生竞争，使得一种生物受到抑制甚至被消灭，从而使该生物的种族得以延续和发展。前苏联生态学家高斯在1934年做过的一个经典实验，他以草履虫作为实验材料，研究了两个物种之间直接竞争的结果。选择了两种在分类上和生态习性上很接近的双小核草履虫和大草履虫进行试验。取两个物种相等数目的个体，用一种杆菌为饲料，放在基本恒定的环境中培养。开始时两个物种都增长；随后，双核草履虫的个体数增加，而大草履虫的个体数量下降；16 d后，只有双核草履虫生存，而大草履虫最终灭亡。这两种草履虫之间并没有分泌有毒物质，主要是其中的一种增长得快，而另一种增长得慢，因竞争食物的结果，增长快的种排挤了增长慢的种，使得增长快的种群得到延续，得以生存和发展。

4 趋利避害

趋利避害指生物为生存与发展，躲避有害刺激而藏身于安全环境中，以免遭种群的灭绝，如某些昆虫、鱼类趋向于有光刺激，臭虫趋向于热刺激而背离暗刺激和低温刺激。例如，有人做过这样的实验：以生理盐水作为刺激物，将其滴在载玻片的一侧；然后，在载玻片的两侧同时滴入带有草履虫的培养液。一段时间后，在滴有生理盐水一侧的草履虫就会躲避生理盐水，向着远离生理盐水的方向移动。又如，达尔文在环球旅行途中发现的马德拉群岛上大约存在着550种甲虫。这些甲虫翅膀分为两类：①翅膀特别发达的，能够迎风斗浪；②翅膀已经退化成为平衡棒的。而翅膀退化的甲虫无力迎风斗浪，只能栖息在石头下面，从而避免了大风的袭击而保存下来。

5 掩人耳目和望而生畏

掩人耳目是指蒙蔽过关；望而生畏指动物的形态、颜色等使得其他动物感到恐惧。从生物对环境的适应角度看，掩人耳目主要指保护色和拟态，望而生畏主要指警戒色。保护色中较明显的例子是雷鸟，当冬天地面完全被白雪覆盖时，雷鸟就换上了白色的羽毛。在拟态和警戒色中，有一种叫做枭蝴蝶的鸟类，它的翅上带有大斑点，其斑点的颜色和形状与猫头鹰的眼睛十分相似。当枭蝴蝶突然展示它翅下的斑点时，即可恐吓赶走捕食者这种相似不仅是拟态，而且也是一种警戒色。华莱士认为，保护色和拟态对动物的生存有着重大意义。

6 随机应变

随机应变指动物的体色随着环境的变化而发生变化，使得生物的体表颜色与环境色彩相协调，起到蒙蔽天敌的作用。例如，非洲有一种爬行动物避役在不同环境中身体发生相应颜色变化以求得保护。动物体色的变化是对环境的适应，可逃避敌人的伤害和保护自身，也有利于捕捉食物。动物的体色之所以会随环境的变化而变化，是由于皮肤中含有色素细胞，当这些色素细胞接受神经或激素信息时，在三磷酸腺苷的参与下，使得色素分散在细胞质中，造成动物体色变深；色素也可以收缩在细胞的中央，造成动物体色变淡。头足类动物的色素细胞与肌纤维相连，当肌纤维收缩时，色素细胞中的色素移动布满细胞质中；肌纤维松弛时，色素收缩集中于中央。乌贼和枪乌贼的体色也是多变的.这种变化是受神经系统控制的，颜色变化的速率非常快，乌贼只需1s就可以使身体颜色发生变化。

7 密度控制

密度控制是指在生态系统中，通过动物控制个体数量来调节生态系统自身平衡的生态现象。例如，在塞伦盖蒂草原上迁徙的角马种群数量限制就是明显的一例。当种群数量达到100万头时，其增长率开始减缓最终变成负增长。研究人员查阅了角马的数量以及这些动物死因的40年记录发现，除了捕食者因素约占死亡原因的25%～30%外，大多数的角马都死于营养不良。这正是种群过大所带来的风险。而营养不良与旱季中个体的食物获得量表现为高度的相关性。在干旱季节里，塞伦盖蒂草场上缺乏高质量的草料，动物都面临着死亡的威胁。在1993年，一场35年以来最恶劣的旱季袭击了塞伦盖蒂生态系统，在这场漫长的旱季时间里，食物的供给量只有正常年份的几分之一。当进入11月后，每天都有3 000只角马被饿死。通过这场罕见的自然灾害大约有30%的角马死去，造成整个种群数量下降到100万头以下。由于种群数量降低，一方面使得单位个体既能得到更多的食物，另一方面又稳定了种群的数量。这种密度制约具有一定的缓冲作用，既减缓了种群数量的迅速扩增，又减轻了种群缩减的颓势。当然，食物并非是密度制约模式的唯一锐器，捕食者也能起到限制猎物的种群数量的作用。当种群数量降低且捕食行为日渐稀少时，捕食者会倾向数量更丰富的物种作为新的捕食对象，从而使得主要捕食对象有时间和空间得以恢复以避免种群的灭绝。另外，对空间的争夺也是密度制约的一种方式，如捕食者之间因巢穴或领地也会发生冲突，从而使物种的种群维持在一定数量。