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1、非生物因素对动物的影响引语：对于正常生态系统来说，每一个非生物因子的变化都可能对该地区生物正常的繁衍生息造成重大的影响，所以， 要尽可能的维持生态系统中各非生物因子的稳定存在。动物作为可见的最直观表现环境中生命现象的代表，是极其具有研究价值的。对某些特殊环境下的动物生存状态的研究可以使科学家们在明白其生命机理的同时，将之研究并运用于实际生产或改善人类生存质量等活动。因此，对非生物因子及其环境状态下的生物（主要是动物） 的研究是非常必要而有意义的。非生物因素主要包括光、温度、 水分、大气等。 每一种因素都对动物的生存和发育有很大的影响。【光】只有在光照条件下，植物才能进行光合作用，制造有机物并储
2、存能量。动物则直接或间接依赖植物生存。光照影响动物的繁殖、季节性节律以及昼夜节律。绝大部分猫头鹰是夜行性的。猫头鹰的视力很强。猫头鹰的眼睛构造特殊，与一般白天活动的各种鸟类不同。在猫头鹰的视网膜上，分布着两种感觉细胞 视杆细胞和视锥细胞。视杆细胞对光线有很大的敏感性；视锥细胞有感觉颜色的能力。猫头鹰眼睛的特点，就是视杆细胞特别多，视锥细胞特别少。所以，每当夜幕降临或晨光曦微的时候，它能够看到我们所能看到的一切，从而进行捕食和避敌等活动。科学家曾对长耳鸮作过试验，发现其能够在全黑的环境里捉到活的老鼠，也能够在只有微弱的光线时发现死老鼠，若换作人类， 就必须增加10 100 倍的光线才能看到。曾有
3、这样一种假说，认为猫头鹰的眼睛有高灵敏度的感光和感热器官，能在冷土地的背景上发现老鼠的热身体。但实际上猫头鹰的眼睛不仅看不见红外线，而且不能感受红光。换句话说，猫头鹰不仅看不见暗室中的老鼠，而且看不见红光照射下的老鼠。事实上， 它是靠着听觉来捕捉猎物的。在光照比较强烈的白天，猫头鹰如果正常活动的话，就如同人在正午凝视火热的太阳一样，非常痛苦。因此，猫头鹰在夜间光线较弱的时候，才出来进行捕猎活动。2008 年日本科学家在英国自然杂志上报告说，鹌鹑等在春天繁殖的动物，其体内腺体会根据春天光照时间延长的特点，向大脑传递春天来临的消息，促使生殖腺为生殖做好准备。日本名古屋大学副教授吉村崇等人在实验中，
4、调整对鹌鹑的光照时间，先是光照时间较短， 相当于冬天的状态，然后逐渐延长光照时间到相当于春天的状态。在此过程中，科学家密切观察鹌鹑下丘脑的变化。下丘脑是大脑皮层下调节内脏活动和内分泌活动的较高级神经中枢。 研究发现， 当光照时间延长到春天的状态时，下丘脑下方的下垂体隆起部分就开始分泌甲状腺刺激激素，激素向大脑特定区域传递信息后，可促使一种能让生殖腺发育的基因活跃起来。 吉村崇说， 感知春天来临的机制在脊椎动物身上是有共性的，如果能调节甲状腺刺激激素进而控制繁殖时间，就有可能提高家畜和鱼类的繁殖能力。光可以影响动物迁徙途中对方向感的把握。这是一种极其准确的导航模式。科学家发现，帝王蝶的生物钟对于
5、确定它们的飞行方向发挥了至关重要的作用。换言之， 帝王蝶的生物钟使它们天生知道如何根据太阳的运行方向时刻调整自己的飞行路线和方向，从而按照它们所希望的正确方向飞行。科学家还发现， 帝王蝶到达墨西哥后其生物钟开始旋转，每天旋转 1 度， 180天后就是180 度，而它们在墨西哥的停留时间恰好是180 天。它们的生物钟决定了它们在秋季飞向南方，在春季飞向北方。为了进一步弄清北美帝王蝶的生物钟的工作机制，科学家对其进行了一系列测试。他们将帝王蝶分成三组，在三个不同的时间段内使用人造阳光照射这三组帝王蝶，结果发现这三组帝王蝶分别飞向了三个不同的方向。研究人员认为， 帝王蝶在早晨醒来后做的第一件事就是根
6、据太阳所处的位置来确定飞行方向，如果将它们的生物钟弄乱，让它们推迟数小时醒过来，那么它们就会将中午的太阳当作早晨的太阳，从而发生判断错误，以至于使它们飞向错误的方向。 事实上， 所有动物都有生物钟，而迁徙动物则将其精确的时间感觉与太阳提供的信息线索结合起来，从而确定它们迁移的精确位置和方向。以北半球动物为例，当它们感觉到此刻是正午， 它们就会将太阳当作正南方，以此确定它们的行走路线。某些动物则更进了一步，利用太阳位置和特定的阳光反射模式来确定方向和方位。这种光线反射模式使得动物几乎不用直接观察太阳就能确定行走方向，例如某些鱼类就是利用这种导航模式来到其出生地的。【温度】温度是一种经常起作用到处
7、存在的生态因子，任何生物都生活在具有一定温度的外界环境中， 并受温度空间变化及时间变化的影响。地球表面的温度条件总是在不断变化的，在空间上它随纬度、海拔高度、 生态系统的垂直高度和各种小生境而变化；在时间上它有一年四季的变化和一天的昼夜变化。温度的这些变化都会给生物带来多方面的影响。外界环境温度在动物生命活动中起着尤为重要的作用，它直接或间接的影响着动物的生长、发育、繁殖、形态、生活状态、行为、数量及分布状况。同时，动物对环境温度及其变化又有着很好的适应性， 从而确立了温度与动物的辩证关系。总体来讲， 要从温度对动物的生态作用和动物对温度的适应性两方面来看待问题。一、 温度对动物的生态作用11
8、 温度与动物生态类型温度常常随不同地理位置、不同纬度、不同栖息环境、不同季节等条件而变化。根据动物所需要的热量和热能代谢特征，可分为恒温动物和变温动物两大类。与恒温动物相比，变温动物新陈代谢水平低，体温不定并且缺乏体温调节机制，因而其体温与外界环境温度相差无几，并且随环境温度的变化而变化。外温动物的适应温度与它们的生活方式和栖息地的季节性温度变化相关联，生活于大陆性气候条件(即环境温度变化较大)的生物比生活于比较稳定气候条件下的狭温生物具有较大的广温性。12温度对动物生理活动的影响121 温度对动物生长发育的影响动物的生长发育要求一定的温度范围，低于某一温度， 动物会停止生长发育，高于这一温度
9、， 动物才开始生长发育，这一温度阈值称发育起点温度或生物学零度。温度与动物发育关系的最普遍规律是有效积温法则。有效积温是指生物为了完成某一发育期所需要的一定的总热量，也称热常数或总积温。计算公式为：K=N(T T0)，式中 K 为热常数， N 为发育历期（ d） ，T 为发育期的平均温度（），T0 为发育起点温度（） 。有效积温法则可应用于以下几个方面：（1）预测动物发生的世代数（2）预测动物的地理分布根据有效积温法则，一种动物分布区的全年有效总积温必须满足其完成一个世代所需要的K 值，否则该动物就不会分布于此。（ 3）预测害虫来年发生程度例如，东亚飞蝗只能以卵越冬，如果某年因气温偏高使东亚飞
10、蝗在秋季又多发生了一代（第三代），但该代在冬天到来之前难发育到成熟，于是越冬卵的基数就会大大减少，来年飞蝗发生程度必然偏轻。在一定的温度范围内， 动物的生长发育速度与温度成正比。例如， 供试温度在18.9-30.7之间时， 桔小实蝇各虫态发育历期随着温度的升高而缩短。在适温范围内， 水温与鱼类的胚胎发育速度成正相关。温度越高， 胚胎发育全过程历时以及各个发育阶段所需的时间均相对缩短， 但不同的发育阶段对温度的敏感程度有差异。一般来说， 胚胎发育后期比前期对温度要敏感一些，温度升高，后期所需时间缩短的幅度比前期要大。在耐性限度内，超出适温范围，温度升高将不再加速发育，甚至起抑制作用。如多刺裸腹蚤
11、从出生到产出第一胎所需日数在 16-28内，随水温上升而缩短，但到30-32发育速度就不在加快，甚至反而减慢。温度影响动物的生长发育与动物体内的生理过程密切相关。酶催化反应的速度是随温度而增加的， 但每一种酶的活性都有其适宜温度、最低温度与最高温度，相应的则是动物生长的“ 三基点 ” 。当环境温度在最低和最适温度之间时，动物体内的生理生化反应会随着温度的升高而加快，代谢活动加强，从而加快生长发育速度；当温度高于最适温度后，参与生理生化反应的酶系统受到影响，代谢活动受阻， 势必影响到动物正常的生长发育。当环境温度低于最低温度或高于最高温度，生物将受到严重危害，甚至死亡。就变温动物而言，外界温度的
12、高低直接决定机体的温度，在一定范围内，温度每升高10，其生理过程的速度就加快2-3 倍，这称为范托夫定律或Q10 定律。值得注意的是，温度对恒温动物的心呼吸和代谢频率等的影响比变温动物复杂。与变温动物相比，在10-30范围内，这些生理过程随温度的下降而加快。当超过适温区时，其变化更复杂，而且不同的类群间也有差别。122 温度对动物繁殖和寿命的影响温度对动物的繁殖活动有制约作用，如草履虫在14-16时 ,每 20h 分裂一次 ,而在18-20时可分裂两次。 动物生殖要求的适温范围较窄,如大型蚤和蚤状蚤一般12以上方开始进行单性生殖；鱼类必须在一定温度以上开始产卵,如鲤鱼 18；轮虫、枝角类在温度
13、过低过高时为有性生殖，温度适宜时为孤雌生殖。对变温动物而言，温度除影响其性产物的成熟和交配活动外，还影响其产卵数目、速率以及卵的孵化率等。例如苜蓿象虫的产卵数与平均温度有密切关系，当温度较高时， 日产卵数就会有所增加，但卵的总数却是不变的。又如，孵化时的温度决定鳄鱼“ 新生儿 ” 的性别：孵化温度 30 时，鳄鱼新生儿全为雌性；孵化温度34 时，鳄鱼新生儿全为雄性；孵化温度为 32时，鳄鱼新生儿雌、 雄都有， 但雌多雄少， 比例为 5:1；孵化温度 26或 36时，卵全部死亡。对恒温动物而言，温度对其影响也不容忽视，温度常与光照同时起作用。如鸟类生殖腺体积和精子形成过程随环境温度增高和白昼的延
14、长而变得更旺盛。若六月上旬平均气温低于5、平均最低温低于1，松鸡就不能繁殖；而在六月平均气温为8-10，平均最低温为3-5的年份里，松鸡的繁殖量最大。温带和寒带兽类的繁殖都有严格的季节性，在冬季，即使积极活动的动物也停止了繁殖。例如， 松鼠在南方开始交配的早，而北方则较晚， 这是由于北方春天的晚到延后了交配开始的期限，而南方春天的早到则提前了交配期。温度对变温动物寿命影响的一般规律是：较低温度下生活的动物寿命较长，而且经低温驯化过的动物其寿命更长；随着温度的升高，动物的平均寿命缩短。温度对恒温动物寿命影响的一般规律是：适宜温度条件下的动物寿命较长，偏离最适温度，无论是升高还是降低，都会使寿命缩
15、短。如饥饿麻雀在36时能活48h，而在10和39时，只能活10.5h 和 13.6h。123 极端温度对动物的影响1231 低温对动物的影响温度低于一定的数值，生物便会因低温而受害，这个数值称为临界温度。在临界温度以下，温度越低生物受害越重。低温对动物的伤害可分为冷害、霜害和冻害三种。冷害是指喜温动物在零度以上的温度条件下受害或死亡。冷害对喜温动物的伤害作用主要是由于在低温条件下ATP 减少，酶活性降低所致。酶系统紊乱导致动物各种生理功能的降低，彼此之间的协调关系受到破坏。热带鱼，如魟鳉，在水温10时就会死亡，原因是呼吸中枢受到冷抑制而缺氧。霜害并非霜本身对动物造成伤害，而是伴随霜而来的低温使
16、动物受害，因此霜害可归在冻害范畴。冻害是指冰点以下的低温使生物体内（细胞内和细胞间隙）形成冰晶而造成的损害。冰晶的形成会使原生质膜发生破裂和使蛋白质失活与变性。极端低温对动物的致死作用主要是体液的冰冻和结晶，使原生质受到机械损伤、蛋白质脱水变性。对于低温的忍受，不同的动物有着很大的差别。某些原生动物可忍受15的低温； 陆生软体动物和昆虫对低温的忍受通常在8-15；鱼类为 3；两栖类 1.4；爬行类 5.3- 7.8。1232 高温对动物的影响温度超过动物适宜温区的上限后就会对动物产生有害影响，温度越高对动物的伤害作用越大。 高温对动物的有害影响主要表现在破坏动物体内的酶活性，使蛋白质凝固变性，氧供应不足，排泄器官功能失调以及神经系统麻痹等。动物对高温的忍受能力依种类而异。大多数海产无脊椎动物能忍受的最高温是30，少数种类达48；淡水动物能忍受到41-44；多数昆虫体温高于45-50就死亡；爬行动物的耐受上限为45左右；鸟类为46-48；哺乳类一般在4
