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【今日读书】自然地理过程

【作者】许嘉崴著

【用时】20分

【读书摘抄】

（三）水质与生物

1. 海水、淡水与生物

水的平衡调节总是同各种溶质的平衡调节密切联系在一起的，动物与环境之间的水交换经常伴随着溶质的交换。生活在淡水中的鱼不仅要解决水大量渗透到体内的问题，而且还必须不断补充溶质的损失。排泄过程不仅会丢失水，同时也会丢失溶解在水里的许多溶质。

影响动物与环境之间进行水和溶质交换的环境因素很多，不同的动物也具有不同的调节机制，但各种调节机制都必须使动物能在各种情况下保持体内水和溶质交换的平衡，否则动物就无法生存。

（1） 海洋动物

海洋是一高渗透环境，生活在海洋内的动物大致有两种渗透压调节类型。一种是动物的血液或体液的渗透浓度与海水的总渗透浓度相等或相近；另一种类型是动物的血液或体液大大低于海水的渗透浓度。

与海水渗透浓度基本相同的动物，一般不会由于渗透作用而失水或得水，但随着代谢废物的排泄总会失去一部分水，因此这类动物摄取少量的水以补充。

由于等渗透动物所需要的水量很少，一般不需要饮用海水，代谢水的多余部分还要靠渗透作用排出体外。

有些动物的血液渗透浓度比海水略低一些，与等渗透动物相比，失水量会稍多一些，但它们也会从食物、代谢水中或直接饮用海水（伴随着排泄溶质）而摄入更多的水，还有一些动物的血液或体液的渗透浓度比海水略高一些，如海月水母、枪乌贼、海蛆、龙虾、矛尾鱼等。对这些动物来说，体外的水会渗透到体内来，渗透速率决定于体内外的渗透压差。这些动物不仅不需要饮水和从食物与代谢过程中摄取水，而且还需借助于排泄器官把体内过剩的水排出体外。

生活在海洋中的低渗动物，由于体内的渗透浓度与海水相差很大，如要保持体内水分平衡，就必须以食物、代谢过程或饮水来补充体内大量流失的水。

（2）低盐环境和淡水环境中的动物

生活在低盐环境和淡水环境中的动物，其渗透压调节是相似的，两种环境只是在含盐量和稳定性方面有所不同。低盐环境的滲透浓度波动按大，当生活在低盐环境中的等渗透动物游到河流人海口附近时，环境的滲透浓度下降，由于动物与环境之间的渗透浓度差进一步加大，所以动物必须对它们体内的渗透浓度进行调节。

淡水动物所面临的渗透压调节问题是最严重的，因为淡水的渗透浓度低。由于动物血液或体液渗透浓度比较高，所以水不断渗入动物体内，这些过剩的水必须不断地被排出体外才能保持体内的水平衡。此外，淡水动物还面临着丢失溶质的问题。有些溶质是随尿排出的，另一些则是由于扩散作用而丢失。丢失的溶质必须从两个方面得到弥补：一方面从食物中获得，另一方面，动物的腮或上皮组织的表面也能主动地把钠吸收到动物体内。钠在数量上是细胞内最重要的一种溶质，其他溶质只依靠从食物中摄取就足够了。

2.水体富营养化与生物

水体富营养化是指在人类活动的影响下，生物所需要的氮、磷等营养物质大量进人湖泊、河口、海湾等水体，引起藻类及其他浮游生物迅速繁殖，水体溶解氧下降，水质恶化，鱼类及其他生物大量死亡的现象。在自然条件下，湖泊也会从贫营养状态过渡到富营养状态，不过这种自然过程非常缓慢。而人为排放含营养物质的工业废水和生活污水所引起的水体富营养化则可以在短时间内出现。水体出现富营养化现象时，浮游藻类大量繁殖，形成水化。因占优势的浮游藻类的颜色不同，水面往往呈现蓝色、红色、棕色、乳白色等，这种现象在海洋中则叫做赤潮。

（1）生态平衡破坏与水体富营养化

在地表淡水系统中，磷酸盐通常是植物生长的限制因素，而在海水系统中是氮氨和硝酸盐限制了植物的生长以及总的生产量。导致富营养化的物质，通常是这些水域系统中，含量有限的营养物质。例如，在正常的淡水系统中磷通常是有限的，因此增加磷酸盐会导致植物的过度生长，在海水系统中磷是不缺的，而氮含量却是有限的，因而含氮污染物就会消除这一限制因素，从而导致植物的过度生长。生活污水和化肥、食品等工业废水以及农田排水都含有大量的氮、磷和其他无机盐。天然水体接纳这些废水后，水中营养物质增多，促使自养型生物生长，特别是蓝藻和红藻的个体数量迅速增加。藻类及其他浮游生物死亡后被需氧微生物分解，不断消耗水中的溶解氧，或被厌氧微生物分解，不断产生硫化氢等，从两个方面使水质恶化，造成鱼类和其他水生生物大量死亡。藻类及其他浮游生物残体在腐烂过程中，又把大量的氮、磷等营养物质释放到水中，供新一代的藻类等生物利用。因此，富营养化了的水体，即使切断外界营养物质的来源，水体也很难自净和恢复到正常状态。上述分析表明、水体富营养化是水体生态系统破坏的结果。

（2）水体富营养化对生物的危害

富营养化会影响水体的水质，造成水的透明度降低，使阳光难以穿透水层，从而影响水中植物的光合作用。某些自养生物的大量繁殖使溶解氧缺少，造成水生动物如鱼类的大量死亡。同时，因为水体富营养化，水体表面生长着以蓝藻、绿藻为优势种的大量水藻，形成一层“绿色浮渣”，致使底层堆积的有机物质在厌氧条件下，分解产生的有害物质和一些浮游生物产生的生物毒素也会伤害鱼类。因富营养化水中含有硝酸盐和亚硝酸盐，人畜长期饮用这样的水也会中毒致病。

（四）植被与水循环

植物对水的再分配作用是非常明显的，它可以改变局部或者区域的水分循环，影响局部或区域的大气降水，从而使水在时间与空间上重新分配。

1. 植物的蒸腾作用

植物体内的水经过体表向大气蒸发散失的过程，叫做蒸腾作用。植物的蒸腾作用是非常强烈的，有时甚至超过了植被分布区的蒸发作用。

一般而言，由于植被的蒸腾作用，年消耗和散失在大气中的水约为2000~3000t/hm’；某些需水特多的农作物，或某些常绿植被蒸腾的水则年达4000~6000t/hm’。一种生长有蓟属植物和驴蹄草的沼泽地上每年每公项地面植物的蒸腾作用量达11650t，这相当于1165mm的降雨盘。

生产单位质量的干物质所消耗于蒸发作用的水的质量，称为蒸腾系数。蒸发系数随植物不同而不同。此数值常在125~1000之间变化。蒸腾系数顾气候不同而不同，为了生产出同样数量的干物质，干早地区植物消耗的水将二倍于潮湿地区的植物耗水量。在没有植被的地方，水循环主要是蒸发、降水、径流、下渗几个环节，而在植被覆盖的地方，水分循环的环节增多，除了降水、径流、蒸发、下滲外，还有植物蒸腾。植物蒸腾的加入，必将对水循环产生重要的影响。

【读书思考】