① 生物集群與哪些因素有關
一 集群效應的形成
物種的集群,是指在同一期間內生存在沒有任何隔離屏障的同一地域內的同種系生物的個體集合,簡稱種群。
由眾多個體組成的生物種群,因其內個體相互之間的影響作用,很容易產生出由此種影響作用所引起的自發效應以及對策性行為,這就是物種的集群效應。
由其生理機制在運作時所引起的自發集群效應,一般有遺傳DNA的變異緩沖效應,以及由外激素——中樞行為機制直接建構的生理協同行為機制。這些由其生理性的機制所引發的集群效應,稱為生理性集群效應。
當然,個體間的影響作用,還可以使之產生針對性的應答對策行為。由此而形成的集群效應,一般都帶有明顯的解析性,因而可稱其為解析性集群效應,如群落的集群對策效應,社會協同效應等,都屬此類。
還有一些集群效應,它既有生理機制的直接參與,又需通過知覺解析。在這里,可稱此為雙重性集群效應,如集群信息傳遞效應,就屬此類。
一般來說,集群效應的產生,都可以一定程度地提高其整體的適存能力,進而對其種系的演進起明顯的促進作用。尤其是在演進的後期,甚至必須依賴於集群效應,種系才得以繼續演進。
一個物種的集群,可用如下的一些參量來表示其狀況:
理想活動范圍(Sl)
指的是生物個體在自發狀態下,其活動可以到達的最大地域范圍,一般一個物種必須是在其理想活動范圍內有兩個以上的生物個體時,才具有相應的集群效應。
最大集群密度(dC)
指一個物種可以在單位地域內共同活動的最大個體數,顯然,此密度越大,其集群效應就越明顯。
自然狀態種群
一個物種的現狀,如果不是由其解析性集群效應來維持的,就屬自然狀態的種群,此類種群一般沒有社會現象。
社會狀態種群
解析性集群效應是可以改變一個種群的現狀的,並且這種改變一般都是向著有益其種群的方向發展(因為有害的集群效應將不會被其大多數個體所接受)。這就使得此種群的現狀將一定程度地依賴相應的集群效應來維持,此時的種群,則稱其為社會狀態種群。
大群落的生物集群活動,值得一提的自發現象還有寄生物種的易成效應。
流行疾病學方面早就發現,當人們過度地集中在一起生活,而又不注意環境衛生,或頻繁地進行某方面接觸時,各種流行病的突然爆發的可能性就會增大。
生物過程動力學的理論認為,大數量的生物個體的高密度集中活動,由此而形成的某一易誕生物種的均質地段就會足夠的大。具體來講,例如人類,當其餐飲、垃圾、以及屍體的堆積數量過大或集中度過高時,適宜於人體內環境的物種就較易於誕生,並以最快的速度在其適存場域漫延。由於此類物種大多數都是對人體有害的致病生物,所以一般都會引起人類群落的疾病大流行。
突爆的某種疾病的大流行,通常都不是已有的致病病毒或細菌的傳染,而只是某一同種病毒或菌類的再誕生,諸如在公共的飯店、垃圾堆積場、屍體陳放區等地方的不衛生狀況,甚至群婚部落的性器官的交叉接觸,使得致病物種在誕生之前可以有一個很大的迴旋活動場,這樣就大幅提高了其內可能生成新物種的幾率。在這里,我們稱此現象為生物集群的易染指效應。
二 種群的信息傳遞效應
生物個體的機體狀況,有時可以通過某種物理現象向體外輻射。這些輻射如若能被同類感知,即可實現其相互間的信息傳遞,如通過體味、體態、肢體動作或發出聲響等等,都可實現這種傳遞。
體味一般是生物機體內易揮發物質經體表散發到空間而產生的。通常,生物處在不同的生理狀態下,其機體所散發的體味也隨之變化。這些成份各異的體味被同類的嗅覺器官感覺到以後,即可成為其它個體的知覺內容。
與體味的變化關系最大的要首推激素分泌系統,由於激素分泌系統是機體運作狀況的主要表徵,而如果內激素腺體的分布是在機體的表層位置,則其激素物質就可直接散發到體外,並且可通過同類相應的感受器官,作用在其知覺中樞上,形成一信息勾通通道。
上述現象大量存在於各物種的增殖機制上,用於同類異性求偶信息的遞送。有些則可產生所謂的生理性協同效應,而使之形成一自然的社會集團,如一些蟻類、蜂類等,便是如此。
生物機體的狀況也可以由其體態表現出來。由中樞系統所支配的肢體形態,當它不是由意識活動,而是由與中樞系統有關的內激素系統及相應的模式化情緒機制的影響引起的,則此類體態被同類感知到後,由於它自己也是如此,因而通過簡單的解析,可以很容易地判斷出此體態意味著什麼。
通過此一途徑,顯然可以達到同類之間信息傳遞的目的。
一些具有發聲器官的物種,其信息內容還可通過聲響傳遞。當然,在自發狀態下,發出聲響也是其不隨意性行為。並且,同類也須進行簡單的解析,才可知其含意。
對於那些具有較高思維分析能力的智能生物,它們常常有意識地向同類發出自己的信息,以達到某一目的。此情形屬於一種文化現象,它必須是在個體間相互接觸頻繁的群落中,以制定契約、約定俗成等途徑,將自己所要發出的信息轉換成可向外發送的物理現象(如聲響、體態或其它符號),再由同類接收並「轉譯」成信息內容。
此一文化現象,就是所謂的符號現象,它是生物為了有意識的傳遞信息而建構起來的一種契約系統。並且,同類物種的不同群落的這種契約的方案通常也不盡相同。
關於人類的符號文化,諸參閱本書第六章、第二節中的有關內容。
三 種群的協同效應
為達到某一目的,同類的多個生物個體在行為上相互合作的現象,即稱之為協同。
很多生理性的中樞機制都可以構造出種群的協同行為,如增殖機制可構造出兩性協同哺子行為,外激素——中樞運作機制可構造出許多昆蟲類的協同生活方式,等等。
當然,生理性中樞機制所構造的協同行為,一般都有固定的樣式,並且其協同活動也不是應答性行為活動的結果。
一些具有較高思維、解析能力的種群,常常可以通過解析,有意識地為完成某一目的而進行協同活動。顯然,此類解析性協同行為可以有無數多的樣式,從而產生出任意的集群效應。
解析性協同活動是產生文化現象的主要方式,其形成初期常常是生物群落聚集時的自發性活動,並且由於協同可以明顯提高其目的性行為活動的作業效率,因而其方案很容易在種群中推廣。
從純理論的角度上講,種群的協同行為具有如下的一些性徵。
先討論種群中個體之間的沖突作用。一般來說,沖突將使得協同活動受到某種程度的干擾。現令:種群中可以相遇的兩個體之間的干擾度為1,則此種群可能出現的最大幹擾度 Imax可以表示為:
式中Nmax為此物種在理想活動范圍內可以容納個體數目的最大極限
Nmax = Sl · dC
因而,對於理想活動范圍內有N個體時的干擾度I,則由下式表示:
I與Imax 的比值,就是某一個體數目為N的群落所具有的干擾率Ri。
現討論群落的協同度。
協同是一個十分復雜的行為現象,任何一種目的性的活動都可通過協同方式來進行。而通過協同方式能使其活動效率增加多少,和參與協同的個體數、參與者的主觀意向以及活動本身具有怎樣的特徵等都有關系。在這里,我們先只考慮參與協同的個體數目與協同度的關系。
又令:理想活動范圍Sl 內有Nmax個體參與協同活動時的協同度為100,則有N體參與協同活動時的協同度Sy為:
Sy = 100N/Nmax
考慮到由個體之間的沖突所產生的干擾,上式可變為:
將Sy的值打上百分號,就是某一群落在自發狀態下進
行協同活動的協同效率Es:
由於當上式的導數Es ′= 0 時,Es有最大值,因此在這里,我們對上式)求導,即得:(以下Nmax略簡為n)
解方程:Es ′= 0 ,得:
考慮到N為正整數,所以只取:
(對於有小數的N值,可取最接近的整數。)
這也就是說,種群在理想活動范圍Sl內的個體數目N在滿足上式時,其協同率Es的值最大。
Nmax:的值(即n的值)取決於生物個體對自己活動范圍內的同類可以容忍的程度。如果Nmax的值為1,從式(1)中可以看出,此時的Es值無意義,物種沒有協同活動。
由計算可得知,當Nmax為3、4、6、9, N為2、2、3、5時,Es有最大值,其值分別為44%、41.7%、40%、40.1%,而當Nmax取其它值時,可得到的最大Es值都小於40%。當Nmax>2000時,可得到的最大Es值就會穩定在38.49%。
在實際上,對於Nmax較大的種群,要想保證
是很困難的,而一旦N值滿足不了此條件,Es的值就會跌落。從這點上看,Nmax的值在稍小一些時,更能保持Es在較高水平。
總的來說,自然狀態下的生物群體,能使其協同效率提高不了多少,無論如何,Es最大也只能達到44%。必須運用其它方式來解決個體間的沖突因素,才有可能使種群有良好的協同效率。
以上所述,只是在種群處於自然狀態下時才成立的,對於具有由文化現象構造的社會體制的群落,其協同效率也就不能由式(1)給出了,但可以將這些群落看成一個整體的活動集團,多個社會體制相互獨立的活動集團之間的協同,則仍然滿足式(1),此時的Nmax 可以看成是集團的最大活動范圍內可以出現獨立活動集團的個數。這樣,它們之間的協同效率Es則可由式(1)給出,並且當Nmax的值滿足式(2)時,Es有最大值。
地球上絕大多數物種的分布范圍,都遠比其理想活動范圍大,有些物種甚至遍布世界各地,但其個體的最大活動范圍顯然是沒這么大的。
對於沒有文化現象的物種來說,其各方面集群效應都無法超出Sl,。這樣,某一種群常常都是以Sl 為單位劃分為多個互不相乾的群落,這些群落的密度特徵一般都是自發構成的。
大部分協同活動,一般都具有提高整個種群的適存能力的效應。並且,它還是促成其產生文化現象的動因之一,而文化現象又反過來使種群的協同效率超出44%的最大極限。比如說:一群狼在獵食活動方面進行協同,參與協同的個體數目越大,獵捕的效率也越高。然而在另一方面,捕獵後的爭食又使得其個體間相互干擾,從而使整個獵食過程的總效率仍然處於較低水平。
然而,如果此狼群具備了由文化現象建立起來的社會階層,那麼處在高階層的個體就會根據大家默認了的分配方案,在稍有些不公平的情形下將獵物分給大家,從而使整個協同活動的效率得以提高。
四 集群對策效應
當某一物種的分布密度足夠大時,同類之間的相互影響就會佔主導位置,從而使得其內的每一個體都處在由同類所構造的環境之中。
這種個體間互為環境因素的架構是互補的,其情形可以比喻為一塊分割成多個小塊的平面,當某一小塊占據的面積擴大一些,在它周圍的小塊就會被擠小一些。生物群落個體間的關系也是如此,當某一個體占據了更大利益時,周圍其它的個體則只能擁有較小的利益。
分布密集的生物種群的這種關系結構,屬於一種社會現象,它使得種群內的每一個體都處在不同的社會環境中,從而形成某種社會性的體制。此體制的運作所產生的效應,一般都具有使種群中的個體間沖突得到某種方式的平衡的作用。
當然,由於一般的社會體制還具有引發社會性矛盾的效應,所以常常是社會體制解決了一些問題,卻又構造了另一些新問題,而新的問題又要使用新的社會體制來解決。這樣,其相應的社會機構就在發現矛盾--解決矛盾的交錯循環過程中不斷龐大起來,如圖17所示:
直至新出現的社會問題無法被解決掉,社會機構便不再增大了。建立和發展社會機構的主要動因是群落中個體之間的相互作用。一般來說,密度較大的群落,都可自發地形成一套社會體制。群落一散,社會體制就隨之消失。當然,這是指含有解析性集群效應的群落。
初始的社會體制只能解決個體間爭斗這類簡單的問題,其社會機構較為簡單,它通常是既可以有效地解決問題,而又不會帶來太嚴重的社會性矛盾。因而其穩定性較強,發展速度也較緩慢。
結構復雜,秩序嚴謹的社會架構是一種文化現象。它必須是種群的平均思維分析能力達到足夠高的水平時,才會出現的一種現象。並且如果其文化產生災變,則種群將無法維持現狀。人類,就是這種需要由文化現象來維持現狀的種群。
② 生物富集的原因
有機、天敵,微生物等。無機、陽光,水,空氣,無機鹽等。還有人為因素!
③ 生物積累的影響因素
環境中物質濃度的大小對生物積累的影響不大。在生物積累過程中,不同種生物,同一種生物的不同器官和組織,對同一種元素或物質的平衡濃縮系數的數值,以及達到平衡所需要的時間,可以有很大的差別,如表。
有些情況下,生物在污染環境中經歷很長時間,濃縮系數也達不到平衡。例如黑鯛在每升含7微居里銫的海水中經160天後,對銫的濃縮系數尚未達到平衡。
實驗表明,生物體對物質分子的攝取和保持,不僅取決於被動擴散,而且取決於主動運輸、代謝和排泄,這些過程對生物積累的影響都是隨生物種的不同而異。
水生態系統中,單細胞的浮游植物能從水中很快地積累重金屬和有機鹵素化合物。其攝取主要是通過吸附作用。因此,攝取量是表面積的函數,而不是生物量的函數。同等生物量的生物,其細胞較小者所積累的物質多於細胞較大者。在生態系統的水生食物鏈中,對重金屬和有機鹵素化合物積累得最多的通常是單細胞植物,其次是植食性動物。魚類既能從水中,也能從食物中進行生物積累。魚積累DDT等殺蟲劑的試驗表明,水中無孑孓時魚體內積累的DDT比有孑孓時要多,這說明從水中直接積累的重要性。陸地環境中的生物積累速度通常不如水環境中高。就生物積累的速率而言,土壤無脊椎動物傳遞系統較高。人們之所以更重視植物傳遞系統,是因為植物的生物量比土壤無脊椎動物大得多。在大型野生動物中,生物積累的水平相對說是較低的。
④ 富集作用是怎樣形成的呢
生物富集作用又叫生物濃縮,是指生物體通過對環境中某些元素或難以分解的化合物的積累,使這些物質在生物體內的濃度超過環境中濃度的現象.生物體吸收環境中物質的情況有三種:一種是藻類植物、原生動物和多種微生物等,它們主要靠體表直接吸收;另一種是高等植物,它們主要靠根系吸收;再一種是大多數動物,它們主要靠吞食進行吸收.在上述三種情況中,前兩種屬於直接從環境中攝取,後一種則需要通過食物鏈進行攝取.環境中的各種物質進入生物體後,立即參加到新陳代謝的各項活動中.其中,一部分生命必需的物質參加到生物體的組成中,多餘的以及非生命必需的物質則很快地分解掉並且排出體外,只有少數不容易分解的物質(如DDT)長期殘留在生物體內.
⑤ 為什麼生物富集營養級越高富級集的越多
這是因為某種有機物無法或者難以代謝,導致其沿著食物鏈富集於高級捕食者體內。
生物富集(bio-concentration)。
生物富集與食物鏈相聯系,各種生物通過一系列吃與被吃的關系,把生物與生物緊密地聯系起來,如自然界中一種有害的化學物質被草吸收,雖然濃度很低,但以吃草為生的兔子吃了這種草,而這種有害物質很難排出體外,便逐漸在它體內積累。而老鷹以吃兔子為生,於是有害的化學物質便會在老鷹體內進一步積累。
生物的富集作用指的是:生物個體或處於同一營養級的許多生物種群,從周圍環境中吸收並積累某種元素或難分解的化合物,導致生物體內該物質的平衡濃度超過環境中濃度的現象。
⑥ 生物富集作用有何影響
富集一般指的是生物富集,生物富集作用又叫生物濃縮,是指生物體通過對環境中某些元素或難以分解的化合物的積累,使這些物質在生物體內的濃度超過環境中濃度的現象。
生物體吸收環境中物質的情況有三種:一種是藻類植物、原生動物和多種微生物等,它們主要靠體表直接吸收;另一種是高等植物,它們主要靠根系吸收;再一種是大多數動物,它們主要靠吞食進行吸收。在上述三種情況中,前兩種屬於直接從環境中攝取,後一種則需要通過食物鏈進行攝取。
⑦ 什麼是生物富集形成的原因
生物富集
生物個體或處於同一營養級的許多生物種群,從周圍環境中吸收並積累某種元素或難分解的化合物,導致生物體內該物質的平衡濃度超過環境中濃度的現象,叫生物富集,又叫生物濃縮(bio-concentration)。
生物富集 概述
許多污染物在生物體內的濃度遠遠大於其在環境中的濃度,並且只要環境中這種污染物繼續存在,生物體內污染物的濃度就會隨著生長發育時間的延長而增加。對於一個受污染的生態系統而言,處於不同營養級上的生物體內的污染物濃度,不僅高於環境中污染物的濃度,而且具有明顯的隨營養級升高而增加的現象。
生物富集 富集系數
生物富集現象
生物富集常用富集系數或濃縮系數(即生物體內污染物的平衡濃度與其生存環境中該污染物濃度的比值)來表示。此外還有人用生物累計、生物放大等術語來描述生物富集現象。前者是指同一生物個體在生長發育的不同階段生物富集系數不斷增加的現象;後者指在同一事物鏈上,生物富集系數從低位營養級到高位營養級逐級增大的現象。
⑧ 什麼是生物富集。
生物富集與食物鏈相聯系,各種生物通過一系列吃與被吃的關系,把生物與生物緊密地聯系起來。最典型的是有害物質的積累,比如自然界中一種有害的化學物質被草吸收,雖然濃度很低,但以吃草為生的兔子吃了這種草,而這種有害物質很難排出體外,便逐漸在它體內積累。而老鷹以吃兔子為生,於是有害的化學物質便會在老鷹體內進一步積累。土壤→草→兔子→鷹,在這一食物鏈中,有害物質的含量逐級變大,這樣食物鏈對有害的化學物質有累積和放大的效應,這是生物富集直觀表達。污染物是否沿著食物鏈積累,決定於以下三個條件:即污染物在環境中必須是比較穩定的,污染物必須是生物能夠吸收的,污染物是不易被生物代謝過程中所分解的。