根據(jù)生物某些特征的存在來(lái)確定其它因素的現(xiàn)象,叫生物的指示現(xiàn)象,或指示作用.它們具有指示意義的某些特征,稱為指示特征(包括形態(tài)的、生理的、生物化學(xué)的等).有氣候指示特征的(如熱帶植物、寒帶植物)；有水指示現(xiàn)象的(人們?cè)诟珊档貐^(qū)常借助植物來(lái)找水源)；有土壤指示現(xiàn)象的(鐵芒箕是強(qiáng)酸性土壤的指示植物,堿蓬指示堿性土壤)；有地質(zhì)指示現(xiàn)象的(湖北省黃石市就有一種草能指示地下有銅和鐵礦)；還有些植物對(duì)環(huán)境污染有指示作用,如矮牽牛花.
生物的指示作用表明,各個(gè)自然地理要素之間處于緊密相互聯(lián)系、相互依賴的關(guān)系之中.掌握了它們之間有規(guī)律的聯(lián)系,就有可能利用一個(gè)要素的特征去認(rèn)識(shí)另一個(gè)要素的存在.
從理論上講,地球上最初產(chǎn)生地殼,之后形成大氣圈、水圈,最后出現(xiàn)植被、土壤和動(dòng)物界.因而,愈是年老的(即先產(chǎn)生的)要素對(duì)其它年青的(即后產(chǎn)生的)要素影響愈大；愈是年青的的要素對(duì)其它年老的要素依賴性愈大.正是這些獨(dú)立性最小而依賴性最大的要素具有最大指示意義.所以,后出現(xiàn)的植物對(duì)其它要素的影響具有很大的表現(xiàn)能力.
地球上的生命界可以劃分成不同的層次或組織水平.從大分子有機(jī)物開始直到生物圈,復(fù)雜程度逐級(jí)增加.當(dāng)從一個(gè)層次過(guò)渡到另一個(gè)較高層次時(shí),生命組織便會(huì)出現(xiàn)前一級(jí)所不具有的新性質(zhì)和特征.
生物存在于地理環(huán)境之中的,它們?cè)趥€(gè)體發(fā)育的全部過(guò)程中,經(jīng)常不斷地與環(huán)境間進(jìn)行著物質(zhì)與能量的交換.它從環(huán)境中取得必需的能源和營(yíng)養(yǎng)物質(zhì),建造自己的軀體,同時(shí)又把不需要的代謝產(chǎn)物排放到外界環(huán)境中,以此維持其正常的生命活動(dòng)和種族的繁續(xù).因此,任何生物有機(jī)體都不能脫離環(huán)境而生存.環(huán)境控制和塑造著生物的生理過(guò)程、形態(tài)構(gòu)造和地理分布.
在環(huán)境對(duì)生物發(fā)生影響的同時(shí),生物有機(jī)體,特別是它們的群體也對(duì)環(huán)境產(chǎn)生相當(dāng)明顯的改造作用.針葉林下土壤的酸度往往比同一地區(qū)闊葉林下的要高些.湖泊中浮游生物大量繁殖時(shí),導(dǎo)致水體透明度下降,從而改變水中的光照條件.從更長(zhǎng)遠(yuǎn)的時(shí)間尺度看,生物還參與巖石的風(fēng)化,地形的改變和土壤的形成,以及某些巖石和礦床的建造.水土流失可以用植物來(lái)防治,流動(dòng)的沙丘可以用喬木、灌木和草本植物來(lái)固定.
在環(huán)境中對(duì)生物的生命活動(dòng)起直接作用的那些環(huán)境要素叫做生態(tài)因素,如日光、熱、水、風(fēng)、礦物鹽類和其他生物等.地形、海拔高度等則屬于間接起作用的因素,它們通過(guò)改變氣候、土壤等條件而對(duì)生物產(chǎn)生影響.
各個(gè)生態(tài)因素并不是孤立地、單獨(dú)地對(duì)生物發(fā)生作用,而是共同綜合在一起對(duì)生物產(chǎn)生影響,一個(gè)生態(tài)因素不管它對(duì)生物的生存有多么重要,也只能在有其他因素的適當(dāng)配合下才能發(fā)揮其作用.
生物或其群體具體居住地段的所有生態(tài)因素的總體叫做生境.由于地表各地氣候、土壤、巖性和地形等條件不同,形成極其多種多樣的生境類型,這正是地球上生物種類和其群體類型復(fù)雜多變的主要原因之一.
地球上各種生態(tài)因素的變動(dòng)幅度非常廣闊,每種生物所能適應(yīng)的范圍卻有一定的限度.如果當(dāng)一個(gè)或幾個(gè)生態(tài)因素的量或質(zhì)低于或高于生物所能忍受的臨界限時(shí),不管其他因素是否適合,生物的生長(zhǎng)發(fā)育和繁殖都會(huì)受到影響,甚至引起死亡.這樣的生態(tài)因素稱作限制因素,它是最易阻撓和限制生物生存的因素.限制因素隨時(shí)間地點(diǎn)而變,也因生物種類而異.在干旱和半干旱地區(qū),水分條件往往是植物生存的限制因素.在嚴(yán)重污染的水域中,有毒的污染物常常是水生生物生存的限制因素.在研究環(huán)境對(duì)生物的生態(tài)作用時(shí),既要注意生態(tài)因素的綜合作用,又要找出在一定條件下影響生物生存的限制因素,為采取相應(yīng)管理措施提供科學(xué)依據(jù).
生物在其生存過(guò)程中,對(duì)生態(tài)因素的忍耐不僅有一個(gè)生態(tài)上限和下限,同時(shí)在它的耐性限度內(nèi)還有一個(gè)比較小的生態(tài)上的最適范圍,在這里生物生長(zhǎng)發(fā)育得最好.在自然界,生物種并非經(jīng)常處于其最適生境條件下,因?yàn)樯镩g的相互作用和外界自然條件的變化,妨礙生物去利用最適宜的環(huán)境.不同的生物種對(duì)生態(tài)因素和環(huán)境的適應(yīng)能力有差異.一般來(lái)說(shuō),對(duì)環(huán)境適應(yīng)能力較強(qiáng)種類,其分布范圍較廣.
(2)生物的適應(yīng)性和指示現(xiàn)象
① 生物的適應(yīng)性
生物的適應(yīng)性是指生物的形態(tài)結(jié)構(gòu)、生理機(jī)能、個(gè)體發(fā)育和行為等與其生存的一定環(huán)境條件互相統(tǒng)一、彼此適合的現(xiàn)象.生物與環(huán)境之間所表現(xiàn)出的這種協(xié)調(diào)與適合,在一定程度上保證了生物的生長(zhǎng)、發(fā)育和傳留后代.
生物適應(yīng)環(huán)境的方式多種多樣,高等植物的各種器官都明顯地表現(xiàn)出對(duì)于生活條件的適應(yīng).深入土壤的根系,直立于地面上的莖枝和形狀扁平、面積廣闊、呈現(xiàn)綠色的葉子,都是植物加強(qiáng)吸收、固著、輸導(dǎo)和進(jìn)行光合作用等機(jī)能,以保證進(jìn)行正常的營(yíng)養(yǎng)生活.色彩鮮麗的花冠,芬芳的氣味和甘甜的花蜜,是蟲媒花借以招蜂引蝶,進(jìn)行傳粉,完成繁殖后代的適應(yīng)特征.仙人掌葉子退化成針刺,減少水分蒸騰；肥厚的肉質(zhì)莖貯存大量水分；這些旱生化的特征是它們對(duì)干熱氣候條件的適應(yīng). 動(dòng)物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)方式更是形形色色.例如許多動(dòng)物借助于保護(hù)色、警戒色和擬態(tài)躲避捕食者而獲得生存的機(jī)會(huì).水中的魚,一般體扁如梭,具鰭無(wú)頸,眼睛位于兩側(cè),體色上深下淡,體內(nèi)有鰓和鰾等,這些性狀使魚適于水中生活.
生物所以能夠產(chǎn)生某些適應(yīng)性狀而與環(huán)境間保持協(xié)調(diào)關(guān)系,是生物與生物之間以及生物與無(wú)機(jī)環(huán)境之間在長(zhǎng)期的生存斗爭(zhēng)中通過(guò)自然選擇逐漸產(chǎn)生與形成的.生物的適應(yīng)現(xiàn)象并非固定不變,出于有節(jié)奏的季節(jié)和晝夜變化,使適應(yīng)性具有動(dòng)態(tài)特征.在溫帶地區(qū),許多樹木春夏展葉、開花,秋冬落葉、休眠就是植物適應(yīng)環(huán)境變化的現(xiàn)象.
生物對(duì)環(huán)境的適應(yīng)雖是非常巧妙與合理,保證了生物的生存與發(fā)展,然而適應(yīng)是相對(duì)的、暫時(shí)的.這主要是因?yàn)榄h(huán)境條件的經(jīng)常變化與生物遺傳上的穩(wěn)定性發(fā)生矛盾所致.因此,生物的適應(yīng)性僅在特定的生活環(huán)境中具有意義.環(huán)境一旦變化,以前的適應(yīng)性便會(huì)失去作用或不甚適應(yīng)了.此外,當(dāng)生物的適應(yīng)性狀沿著一個(gè)不變的方向繼續(xù)發(fā)展,可能會(huì)導(dǎo)致出現(xiàn)高度特化的現(xiàn)象,使生物絕對(duì)依賴于這種適應(yīng)的環(huán)境,結(jié)果可能使生物的生態(tài)適應(yīng)范圍變得很狹窄而易遭毀滅.
② 生物的指示現(xiàn)象
根據(jù)生物種或它們的群體、或生物的某些特征來(lái)確定地理環(huán)境中其他成分的現(xiàn)象,叫做生物的指示現(xiàn)象.生物能夠指示環(huán)境或環(huán)境的某些組成成分,是由于地理環(huán)境的全部成分或要素處于緊密的相互依賴和相互聯(lián)系之中,它們中每一個(gè)成分的發(fā)展不是獨(dú)立的而是共軛地進(jìn)行的,即一個(gè)要素的改變會(huì)引起一系列其他要素的改變.由于全部成分的這種發(fā)生上的和有規(guī)律的聯(lián)系,才有可能利用一個(gè)成分來(lái)認(rèn)識(shí)其他成分,根據(jù)自然環(huán)境中的一個(gè)環(huán)節(jié)確定其余的環(huán)節(jié).在各種自然要素中,生物,特別是植物及其群體對(duì)于其他要素所施加的影響反應(yīng)最靈敏并具有最大的表現(xiàn)能力.植物在頗大程度上是地理環(huán)境的一面鏡子,并且是集中而明晰地表現(xiàn)這種環(huán)節(jié)的焦點(diǎn).一般認(rèn)為,生態(tài)幅比較狹窄的生物比生態(tài)幅寬廣的指示意義大；生物群落的指示性要比一個(gè)種或其個(gè)體的指示性更為可靠.
植物對(duì)于氣候的指示作用早已被人們所熟知.椰子（Cacao nucifera）正常開花結(jié)果是熱帶氣候的標(biāo)志.鐵芒萁（Dcranopteris dichotoma）占優(yōu)勢(shì)的群落是我國(guó)亞熱帶氣候的指示體.此外,還可利用樹木的年輪推測(cè)過(guò)去氣候的狀況,例如氣溫和降水量的年際變化和11年的太陽(yáng)黑子周期等.
生物的水指示現(xiàn)象一直受到重視,特別是利用生物指示水質(zhì)變化早已為生物學(xué)家、防疫工作者所熟悉,可借此對(duì)水質(zhì)污染程度作出評(píng)價(jià). 植物和植物群落還能夠指示土壤水分和地下潛水狀況.香蒲生長(zhǎng)的地方,土壤水分過(guò)剩,針茅大量出現(xiàn)的地方,土壤干旱.植物或植被還可判斷土壤類型、分布和土壤的酸堿度、機(jī)械組成等.鐵芒萁是我國(guó)熱帶和亞熱帶強(qiáng)酸性土壤中（pH值約4-5）的指示植物,而蜈蚣草是鈣質(zhì)土的指示體.大氣受到有毒氣體污染后,生存在這種環(huán)境中的某些植物表現(xiàn)出明顯的變化,據(jù)此可利用植物監(jiān)測(cè)大氣污染的程度、污染物和其相對(duì)濃度.
植物和它們的群落還具有指示巖石、礦體的所謂地質(zhì)指示現(xiàn)象.在表示地質(zhì)構(gòu)造方面,最簡(jiǎn)單的聯(lián)系是植被常沿?cái)嗔褞С示€性分布.在斷層錯(cuò)動(dòng)地區(qū)因巖性不同,植被類型也因之發(fā)生變化,借此可判斷斷層的存在.土壤及其下墊巖石中某種元素或化合物的過(guò)剩對(duì)植物有非常明顯的影響,它或者表現(xiàn)在植物的化學(xué)成分上,或者表現(xiàn)在植物的種類或形態(tài)、生理特點(diǎn)上,因此生長(zhǎng)在環(huán)繞礦體的任何元素或化合物的分散暈范圍內(nèi)的植物,常常表現(xiàn)出不同一般的特點(diǎn),例如,安徽鉬官山銅礦分布區(qū)地表生長(zhǎng)特殊的“銅草”（海州香糯）.利用這些特點(diǎn)可以判斷土壤中某種元素或化合物的存在,根據(jù)這種線索可能找到某種礦床.借助于植物指示現(xiàn)象可以尋找的礦藏,金屬有鋅、銅、鎳、鉻、銀、金、錫、鋁、鈾、釷等；非金屬有硫、硒、硼、石油和天然氣等.在古生物學(xué)中利用生物化石確定地層的地質(zhì)時(shí)代,根據(jù)古生物的生態(tài)學(xué)特性和共生沉積物情況重建古地理環(huán)境演變史等,也是生物地質(zhì)指示作用的應(yīng)用.
參考資料：http://academy2003.cpst.net.cn/popul/foliage/disquisition/artic/50118102325.html