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地質學
第一章 概論
第十二章 河流與河流的地質作用
第十三章 地下水
第十四章 風的地質作用
第十五章 冰川與冰川的地質作用
第十六章 湖泊和沼澤的地質作用
第十七章 海洋
第十八章 海水的地質作用 - 海水的剝蝕和搬運作用
第十九章 板塊構造學說
第十一章 地質圖與地質圖的判讀
第十章 地層與地質時間
第二章 我們居住的地球
第三章 礦物
第四章 岩石概論
第五章 火山與火山作用
第六章 風化和土壤
第七章 地質作用、地殼變動與構造運動
第八章 化石與古生物學
第九章 地殼與生物進化的歷程概述
第二十章 環境地質學
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8-3 古生物與古環境
研究古生物的另一個目的是重建古環境。古環境的瞭解是建築在古代生物與環境之間的相互關係的瞭解上的。這也是另一個新的研究領域稱為古生態學(Palaeoecology)。它的目的是探討各地質時代的居主者的歷史與環境,生物從出生到死亡,終生受著環境的影響與控制,直到死後,被保存成為化石的整個過程,全與環境有關。所以我們必須有現生生物與環境間的關係的知識。
 
生物與環境
 
現代生活在地球上150萬種動植物,是由古生物演化而來的。然而,關於古生物的進化過程,古生物生活時與環境的關係,人們無法直接了解,人類迄今只能借助現代生物學的如識,去推測古生物生活時發的類似過程,只能從古生物化石本身的特性、保存特點以及周圍岩石的性質等方面的研究,去恢復重建古生物的生活環境以及相互間的關係。所以在本節中,我們將介紹一些現代生物的生活環境、生活方式,目的是“將今論古”。使大家以後作更深入研究時有所幫助。
 
生物與環境的關係
 
所謂“環境”(environment),是指生物有機體周圍的一切因素。這些因素可分為物理化學因素和生物因素兩大類。在物理化學因素中,主要包括溫度、濕度、水分、光線、氣體、水的鹽分和化學性質等。在生物因素中,對於生物體影響最 大的是養料條件,以及各類生物之間的關係等。地球自從出現人類以來,隨著人類社會的發展,隨著人類科學技術的發達,人的因素對環境的影響越來越大。
 
生物與環境,生物與生物之間的關係,是受對立統一規律支配的。在自然界中沒有單獨起作用的因素,各環境因素之間總是相互影響、相互聯繫又相互制約的。一方面,生物體從環境中獲得營養和食物,並把它同化為自身的物質,促進生物體自身的發育和繁殖;另一方面,生物體則通過新陳代謝作用,把自身內部的物質分解異化,放出能供給其他生物活動所需要的物質。例加,植物通過根從土壤中吸收水分和營養物質,輸送到葉部,吸收空氣中的CO2,在太陽光照射下進行光合作用,製造出植物體本身所需要的碳水化合物和醣類,同時植物體在新陳代謝過程中,放出氧氣和水分供給大氣圈,為動物提供新鮮的空氣。昆蟲從植物花粉中取得了食料,但是昆蟲又為有花植物的繁殖起了媒介作用。植物是動物的食料,草食性動物把植物吃掉,化為營養,促進了動物的繁育,同時他們又為植物提供肥料和碳酸氣。

從上述實例中可以清楚地看出生物與環境之間的關係是非常密切的,它們之間既互相利用,互為依存,又互相排斥,生存鬥爭,它們共處於對立統一的大自然界中,進行世代繁衍,構成生態循環(Ecological circulation)。這種有機界和無機界在自然環境內的相互作用,形成了一個綜合的物質與能量循環系統,我們稱之為生態系統(Ecosystem)。

生態系統是生態學中最大的單位。但是,生態系統的界線並不十分嚴格,凡是具有相對獨立的物質與能量循環的綜合體系,大到整個海洋,小到一個湖泊、池塘,都可以看作獨立的生態系統。在一個生態系統中,生物之間的互為依存關係,我們稱之為食物鏈(Food chain)。所謂“大魚吃小魚,小魚吃蝦”正是食物鏈的生動比喻。

在生態系統中,能量轉換總是由下面三個環節組成的,生產者(Producer)、消費者(Consumer)和分解者(Decomposer)。生產者主要是植物,它們是有機物的製造者,是自養生物(Autotroph),通過光合作用,將無機物轉化為有機物,將太陽能轉化為化學能。消費者主要是動物界,他們以植物或其他動物為生,是異養生物(Heterotroph),是能量的消費者,是物質轉化的中間環節。分解者是微生物(細菌類),死亡的動、植物體,通過微生物的分解,最後被轉變者
(Transformer),主要是細菌,轉化變成各種簡單的無機物,還原於自然界中。
 
各種環境因素,對於每一種生物體,並不是同等重要的。人們把那些直接或間接起作用的因素稱為生態因素(Ecological factor),把那些對生物生存關係重大的生態因素稱為生存因素(Existence factor),例如,光對於自養的植來說是極為重要的生存因素,沒有光,光合作用就停止,於是植物體便死亡。但是光對於那些夜間生活的動物來說,僅僅是間接因素,並不顯得特別重要;對於那些深海底棲動物,光就成為完全無關的因素了。一般說來,食物、溫度、水、空氣等是一切動物的生存因素,對於高等植物來說,生存因素則有光、溫度、水分、礦物鹽類、空氣等。
 
不同種類生物對環境的適應是有限度的,每一個生態因素對於生物來說,都有一個最低適度和最高適度的問題,低於或超過這兩個限度,生物體就不能生存。在最低和最高適度之間範圍內,這類生物的分布也不是均勻的,因為愈接近上下極限,生活條件愈惡劣,即使生物個體可以在那些區域內生存,其數量也是稀少的,並且往往可以看到在這裡生活的生物不能進行交配繁育,它們是從中心區遷移來的。只有在上下極限之間某個範圍內最適合這類生物的生存,並獲得極大的繁榮,我們把這一範圍叫做最適度(Optimum)。
 
生物對各生態因素的適度範圍有寬有窄,能夠在較寬適度範圍內生活的,稱為廣適性生物(Eurybiontoic organism),只能在狹窄範圍內生活的叫狹適性生物(Stenobiontic organism)。狹適性生物在地理上只能分布在一個狹窄地帶內,而廣適性生物在地理空間上的分布是相當寬廣的。

各種生物對環境因素的適應能力各不相同,因此有廣棲(Eurytope)、狹棲(Stenotope)、廣深(Eurybathy)、狹深(Stenobathy)、廣鹽(Euryhaline)、狹鹽(Stenohalien)、廣溫(Eurytherm)、狹溫(Stenotherm),等名詞。廣適性生物具有很強的適應能力,空間分布廣,在古生物學中,這類生物化石可作為大區域性的生物地層劃分和對比。狹適性生物只能在特定的環境中生活,它們的化石有助於研究古代生活環境(古生態)。
 
我們可以水的含鹽度作為例子。所謂“含鹽度”(salinity),是在一公斤水中含鹽數的總量,用克/千克單位(?)表示。根據水的含鹽度,一般可分為四大類(見表8-2)。

                                                       

 
 一定生物適應於一定的生活環境。環境的變化,必然會影響於生物。當環境因素急劇變化時,生物體要麼發生變化,迅速調理生理結構以適應記劇變化了環境,而得以生存下去;要麼不能適應而死亡。當這種環境持續發展下去,這類生物因不能適應而導致被消滅,即整個地被自然界淘汰。這種現象不論是現代還是古代都是屢見不鮮的。所謂“環境控制”“自然選擇”就是這個道理。 


 
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