第一节　环境的概念及其类型

一、地球的环境圈层

地球表面的生物不断地进行着运动和相互交流，从而形成整个地球表面生物的能量转化和物质循环系统。在这个系统中，不同的生物要适应不同的生存环境，即不同的自然圈，如大气圈、水圈、岩石圈和土壤圈，生活在其中的生物构成了一个有机的生物圈。不同的自然圈具有各自不同的特征，在地球表面的生物圈环境中发挥着不同的作用。

（一）大气圈

大气圈是由多种不同气体混合而成的，成膜状覆盖在地球的表面。大气圈下限为海陆表面（而实际上空气一直可以渗透到地壳的内部）；上限约离海陆表面1000km以上（实际并无明显界限，而是逐渐过渡到宇宙空间）。大气圈可以分为平流层和对流层两个圈层。

大气最下层的对流层直接构成植物气体环境，平均高度为10km，在极地为8km，赤道上为16km，其密度最大，含大气全部质量的70%～75%。

对流层内会发生云、雨和气团的水平与垂直移动，这些运动对植物的生长发育有重要意义。在对流层的全部厚度中，组成空气的主要成分是保持不变的，其中包含了植物生活所必需的物质，如光合作用需要的CO2和呼吸作用所需的O2等。

对流层中还含有水气、粉尘等，它们在气温的作用下形成的风、雨、霜、雪、露、雾和冰雹等，一方面调节着地球环境的水分平衡，有利于植物的生长发育；另一方面，当平衡失调时，也会给植物带来破坏和损害。平流层离地面距20～50km，臭氧在平流层上部形成臭氧层，它对高能紫外线辐射有吸收作用，可以保护生物体免遭紫外线的伤害，是地球生命系统最重要的一个保护层。

（二）水圈

水圈是由地球表面71%的海洋，以及冰川、湖泊、河流、土壤和大气中共含有约15亿km³的水构成。水圈是植物赖以生存的重要的物质基础，水在活的植物组织中重量达70%以上。

水体中溶有各种化学物质、溶盐、矿质营养及有机营养物质等，提供了植物生活的需要。由于各个地区的水质不同，构成了植物环境的生态差异，如海水和淡水、碱水和酸水等。水体不断地进行着物理和化学变化、生物和地质变化，这些变化又影响水体溶液总浓度的变化，特别是大气中水热条件差异，促进水热的重新分配，影响着地区性气候变化。这些变化都影响着植物的生态和分布。

水分一般通过大气环流、洋流和河流排水三种方式进行流动及再分配，从而维持地球上的水分平衡。

（三）岩石圈

岩石圈是指地球表面30～40km厚的地壳层，生物体的各种化学元素均来源于此。岩石圈通过火山活动和放射衰变产物影响大气圈的组成，并和水圈进行物质交换，同时是形成土壤的主要物质基础。植物生长发育所需的矿质养料也贮藏在岩石圈中。由于各种岩石的组成成分不同，风化后形成的土壤成分也就不同，从而给植物的生存创造了不同的土壤类型。

（四）土壤圈

土壤圈位于岩石圈的表层，是以岩石圈为母质，在生物体的参与下形成的。岩石圈在物理风化和化学风化的作用下不断地释放无机物质，微生物不断分解植物残体和死的有机体，这种分解产物与土壤动物的排泄物逐渐变为腐殖质，它与无机风化物形成了土壤，从而给植物生长发育提供了场所。因此，土壤圈和植物之间具有密切的关系。

二、环境的概念

植物的生长、分布与环境密切相关。同一种植物会由于环境的变化而导致形态、结构、生理、生化等特性的不同。同种药用植物在不同水土条件下生长，可以得到外形和药性差别很大的两种结果。例如，生长在黑龙江、吉林、辽宁、江苏、安徽、浙江、湖北的一叶萩（Flueggea suffruticosa）含有左旋一叶萩碱（L-Securinine，L-Sec），生长在北京近郊的多为右旋一叶萩碱（D-secutinine），河北承德附近6个县的一叶萩碱具有左、右两种旋光性。又如，薄荷在溪流湿地生长时，叶肉海绵组织发达，栅栏组织不明显，茎带赤色，含薄荷油成分0.17%；移植到肥沃台地，叶肉栅栏组织明显，海绵组织减缩，茎呈深绿色，薄荷油含量增加至1%。这些例子说明植物和环境的关系甚为密切。然而这个“环境”的概念是广义的，有必要进一步明确有关环境的基本概念。

（一）环境

环境（environment）是指植物生存空间所存在的一切客观因素的总和，包括需要的、不需要的，甚至是有害的各种因素。

环境因子（environmental factor）是指环境中与植物生长相关的条件单位，如气候因子、土壤因子、地形因子、生物因子等。在环境因子中，对于植物起直接或间接影响的因子称为生态因子（ecological factor），如对植物的形态、结构、生长、发育、生理、生化等有影响的环境因子。生态因子是环境中对植物起作用的因子，而环境因子则是指植物体外部的全部要素。

（二）生境

各个生态因子在自然界中并不是单独、孤立地对植物发生作用，而是综合在一起作用于植物。它们之间相互作用，共同对植物产生影响，其中个别因子只有在各因子综合作用下才能显现其作用。因此，把所有生态因子的综合称为生态环境（ecological environment）。

当我们要描述某个植物体或其群体所处的具体环境时，就有必要引入“生境”（habitat）这一概念。生境，又称为栖息地，是指一个植物体或其群落所居住的环境，是指具体特定地段对植物起作用的生态因子总和。也就是说，什么样的生境条件决定了生长什么样的植物种群或植物群落，如荒漠生境、草原生境、沼泽生境等。因此，相对一般“环境”而言，生境对植物具有更实际的意义。

三、环境的类型

环境是非常复杂的体系，可按性质和范围大小等进行分类。

（一）按性质划分

按性质划分，可分成自然环境、半自然环境和社会环境。自然环境是未受破坏的天然环境，如原始森林中植物生活的环境。半自然环境是人类作用于自然界后发生变化了的环境。社会环境指人类在自然环境基础上，通过长期有意识的社会活动，加工、改造自然物质创造出的环境，是人类生存及活动范围内的社会物质、精神条件的总和。

（二）按范围划分

按环境的范围从大到小，可分为宇宙环境、地球环境、区域环境、微环境和内环境。

1.宇宙环境（universal environment）　指大气层以外的宇宙空间。宇宙环境由广阔的空间和存在其中的各种天体和弥漫物质组成，对地球产生了深远的影响，如太阳能量、太阳黑子、太阳和月球对地球的引力所产生的潮汐等。

2.地球环境（global environment）　指大气圈中的对流层、水圈、土壤圈、岩石圈和生物圈，又称全球环境，也有人称为地理环境（geoenvironment）。地球环境与人类及生物的关系尤为密切，其中生物圈中生物把地球上各个圈层的关系密切地联系在一起，并推动各种物质循环和能量转换。

3.区域环境（regional environment）　指占有某一特定地域空间的自然环境，它是由地球表面不同地区的5个自然圈层相互配合而形成的。不同地区，形成各不相同的区域环境特点，分布着不同的生物群落。

4.微环境（micro-environment）　指区域环境中，由于某一个（或几个）圈层的细微变化而产生的环境差异所形成的小环境，是接近植物个体表面或个体表面不同部位的物理环境。例如，植物根系附近的土壤环境、叶片表面附近的大气环境（如温度、湿度的变化所形成的小气候或微气候）。

5.内环境（internal environment）　是指植物体内部的环境。例如，叶片内部直接和叶肉细胞接触的气腔、气室都是体内环境。叶肉细胞对光能的转化，进行光合作用和呼吸作用的生理功能等，都是在体内环境中进行的。内环境中的温度、水分条件、CO2和O2的供应状况，都直接影响植物的功能，对细胞的生命活动非常重要，且不能为外环境所替代。