2.个体的生活机能
生物体内的各机官,各具有机能,营种种作用,以维持其个体的生命。
生物体内的各机官,各具有机能,营种种作用,以维持其个体的生命。最重要的为营养作用,即摄取体外的物质于体内,吸收其一部分,变为体质;又将体质的一部,变为老废物,排出体外,这种营养作用,使体质起新陈代谢,所以又称代谢作用。若更为详细的说明,则吸收体外的物质变为体质,这个作用,在植物体内,称为同化作用。植物赖同化作用,将单简的无机物,即化学能较少的化合物,变为繁复的有机物,即化学能较多的化合物。绿色植物在日光中,摄取光热,变为化学能,将自叶面吸收的炭气,分离养气,所余碳素,和水分化合,变为含水碳质(淀粉、葡萄糖等)及脂肪,称为碳素同化作用。又将自根吸收的含有硇精或硝酸的氮素化合物,形成种种硇基酸,再和自根吸收的磷酸化合物或硫酸化合物作用,形成蛋白质,称为蛋白同化作用。动物和其他非绿色植物,不能营同化作用,仅直接或间接摄取绿色植物体内的含水碳质、脂肪、蛋白质等,借自己体内分泌的酵素,变化其性质,由消化机官吸入体内,变为体质,称为消化作用。这消化作用,不能增加物质的化学能,所以和同化作用不同。至把体质的一部分,变为老废物,排出体外,这个称为异化作用。植物的异化作用很微,虽然也须吸收养气,和体内的含水碳质化合,变为炭气,排出体外,但较之同化作用,为量极少;唯在暗处或夜间同化作用停止时,方能显出。反之,动物的异化作用,很为旺盛;时时吸入养气,使体内化学能较多的含水碳质、脂肪、蛋白质等氧化,成为化学能较少的炭气和尿质,排出体外。就生物界的营养作用统合观察,则植物是营同化作用的,动物是营异化作用的;植物是积贮化学能的,动物是消耗化学能的。没有植物的积贮,动物就没得消耗;但没有动物的消耗,空气中炭气缺乏,植物也就不能营同化作用了。可见动植物是相依为命的。
这消化作用,不能增加物质的化学能,所以和同化作用不同。
上述的营养作用,为生物所同具。
上述的营养作用,为生物所同具。至消耗营养物,以营知觉运动的机能,则为神经系统所司,称为神经作用;唯具有神经系统的动物,这作用始能显著。高等动物,具有五官器的,对于外界的刺戟,起视、听、嗅、味、触的特种感觉。触觉为接触固体时所起的感觉(液体气体因温度的温觉和压力的压觉而起的感觉,亦为触觉),没有专司触觉的感官,但皮肤柔软或裸出的部分,较为锐敏;皮肤上角皮质坚厚或具有甲壳质的,触觉自然消失;仅于口旁肢端具此作用。嗅味二觉,一因受气体的刺戟而起,一因受液体的刺戟而起,皆须接触实物,和触觉相同。嗅觉为陆上动物所特具,在水中的概无嗅觉;鱼类的鼻,形态虽和嗅官相当,实无嗅觉作用。陆上动物,以昆虫类和哺乳类为最发达。昆虫类的嗅官,为在触肢或触须上的嗅毛;哺乳动物则为鼻腔内的黏膜。味觉以脊椎动物为最发达,其感官为舌面黏膜;在陆上的有唾液以助物体的溶解,较在水中的为精密。节肢动物的味官,在口器上,构造和嗅毛相似。其他动物,嗅味两官殆难区别,且与触官亦同;不过皮肤的一部陷入,内有分布的神经,和呼吸机官相近的即认为嗅官;和消化管前端相近的即认为味官。听觉在感音波的振动。陆上动物,概具鼓膜以感受空气中的音波;有中耳的,鼓膜即在中耳表面。昆虫类的鼓膜,或在第一腹环节的两侧如蝗;或在第一肢的基部如蟋蟀。水中动物的听官,概为一囊状体,埋没于表皮下。鱼类及水中的两栖类,其囊状体略与内耳相当;瓣鳃类的囊状体在足部;水母类的囊状体在钟状部缘边。囊内常有耳液,和皮肤分泌的石灰质所成的小圆粒,称为听石。当水中声浪振动时,身体微微动摇;囊内的耳液和听石,即微微振动而成听觉。所以水中动物所谓听觉,不过能感自己身体的位置,常以听官兼司平均身体的作用。若听官破坏,身体的前后左右,即不能保持平衡。视觉的作用为感光线,辨色彩和识别物体。光线的强弱,虽没有视官的也能起感觉;蚯蚓无目,但昼伏夜出,其能感明暗可知。若辨别色彩,则必须具有视官。简单的眼,仅于表皮上起红色或黑色斑点,神经分布于皮下,即成网膜,具辨色彩的作用。至识别物体,则网膜上必须有水晶体、玻璃体等,屈折光线,使物体的写像,落于网膜上。且须能随物体的远近,调节其水晶体的凹凸;随光线的强弱,调节其瞳孔的大小,使写像清晰。这种调节作用,唯脊椎动物最为发达。鸟兽在夜中能识别物体的颇多,其视觉的锐敏可知;但如鱼类的水晶体,虽也具调节作用,然凸成球形,因而近视,常不逾十公尺内外。头足类的目,略与鱼类相同;其他动物,具有水晶体、玻璃体,虽具写像作用,概无调节作用,大都宜于近视,不能远见。节肢动物的单眼,仅具写像作用,所见不过七尺,近的不过二三厘。复眼则并无写像作用,不过以多数眼点,凑成物像,殊不明了。其他下等构造的眼,概无识别物体的机能。下等动物,五官器既不发达,对于外界的刺戟,其性质概不明了,仅于机体的全部或一部上,起苦快的感觉,称为一般感觉。以上均为对于外界刺戟的感觉,总称为外感觉。至身体内部生理上所起感觉,称为内感觉。其主要的有二:一为机体运动的感觉,称运动感觉。一为生活机能的感觉,如饥感、渴感、闷感、疲劳、眩晕等感,统称为有机感觉,这种有机感觉,概因生理上的刺戟而起,其性质不明晰,类乎一般感觉的居多。
视觉的作用为感光线,辨色彩和识别物体。
由上述种种的知觉机官,感受外来的刺戟,由知觉神经传达于神经中枢,中枢即起运动的意志,由运动神经传达于运动机官,如手、足、头、目及其他各部的筋肉内,使伸张或收缩,起相当的运动,以应付外来的刺戟。
由上述种种的知觉机官,感受外来的刺戟,由知觉神经传达于神经中枢,中枢即起运动的意志,由运动神经传达于运动机官,如手、足、头、目及其他各部的筋肉内,使伸张或收缩,起相当的运动,以应付外来的刺戟。例如家犬闻吾人怒叱的声音,见举棒欲击的形状,即起逃避的运动;鸡雏闻母鸡唤食的声音,或见食物的形状,闻食物的臭气,即起奔走就食的运动。总之,运动是对于刺戟的感应。刺戟和运动的中间,若经过大脑的,则成为有意识的运动,亦称随意运动。吾人平时一切运动,皆属随意运动。但有时不经过大脑,仅由脊髓或其他中枢器官,为刺戟和运动间的联络,这时所起的运动,全不自觉,称为无意识运动。吾人于睡眠中被蚊蚤螫啮,辄举手搔爬;在强烈的光线下,瞳孔自然收缩;又灰砂触目则瞬,纤毛刺鼻则嚏,这种无意识运动,都因受外来的刺戟而起,称为反射运动。但睡眠中的搔爬和瞳孔的张缩,是完全无意识的。其他反射运动,大都于运动经过时,其运动才现于意识。如瞬目、喷嚏等,则在某程度以内,也可以由意识主持。又心脏的搏动,消化管的蠕动,肺脏的呼吸运动等,亦为无意识运动;但非因外来的刺戟而起,称为自主运动。高等动物,营自主运动的筋肉,除心脏外,概为无横纹的,称为平滑筋,和营随意运动的横纹筋不同。但下等动物,没有横纹筋,就没有这个分别。通常的自主运动,起于自身生理上的刺戟,其性质亦和反射运动相类。且如呼吸运动,平时为无意识的,而在某程度以内,也可受意识支配。所以意识运动和无意识运动间,殆无严峻的区别。至没有神经的下等动物和植物,虽没有有意识的运动,但如单细胞生物的纤毛运动、伪足运动,精子游走子的走动,以及植物根茎叶各部的弯曲运动(茎的向日性运动、背地性运动,根的背日性运动、向地性运动、向水性运动,叶的横日性运动、横地性运动等),叶的就眠运动、花的开闭运动、腺毛的捕虫运动,皆和动物的反射运动或自主运动相同。不过有神经的动物,这作用由神经出发,较为明了;没有神经的,这作用散漫于全体,矇眬而不明了,二者仅为程度上的差异,并无根本上的区别。所以知觉运动,就普通动物言,称为神经作用;就生物界言,称为关系作用。植物只营低级的关系作用,消耗的化学能很少,所以成为积贮性的。动物因为营高等的关系作用,需要的化学能较多,所以成为消耗性的。从又一方面言,植物在地中或水中、空气中摄取无机物,得食较易,和外界的关系较少;动物以植物或其他动物为食料,非寻求追逐,不易获得,所以对外界的关系作用较为重要。总之,关系作用的发达与否,实与其营养作用相关。
上述的关系作用,为生物体受种种刺戟而起。
上述的关系作用,为生物体受种种刺戟而起。此外尚有因感受刺戟而起的形态和性质,借以适应外界、维持生活的,为适应形质。如水在生物上很为重要。生物学家概承认生物始现于水内,后乃移居陆上;既居陆上以后,体内水分时时蒸发,若水分缺乏,殊于生活有害。温带地方,冬季空气干燥,植物的叶片多枯萎脱落,常绿的植物,或叶面狭小,或表面生蜡膜、毛茸等,以防止蒸发。生在砂土上或高岩上的植物,根常深入土中,根茎叶上常有多肉多浆的部分,以贮藏水分;叶面亦狭小,生蜡膜、毛茸等,称为干生植物。生于含盐分水土中的植物,若蒸发过甚,则体内积聚盐分过多,于生活有害,其形质常和干生植物相同。陆栖动物,表面常被角皮质或甲壳质,除防御损伤外,对于干燥的保护,也大有效益。沙漠中的骆驼,不易得水,胃内特有贮水的囊,故能耐渴。虾蟹等鳃内,亦常贮水,故离水后尚能经长时间的生活。川池中的动物,和多数下等生物,于水涸时表面被厚皮以耐干燥,得水即复生活。又重力对于生物,亦有巨大影响。水中生物,受重力较少,植物的枝茎均纤细柔软,动物的肢上筋肉概不发达,唯移动时受水的阻力较大,常赖躯体和尾部的波动进行,所以躯体上筋肉较丰,尾部亦较发达。陆上植物,根干强固;藤蔓等概有卷须吸盘,以固着其体。动物的足部,概具筋肉;步行的,足部筋肉尤强,飞行的,概有强大筋肉以运动翅翼;各机官必尽力节约,以减少体重。至日光为生活的本源,在植物尤为需要。水中光线较弱,水生植物概多枝多叶,为吸收日光的准备;或叶片出水,或叶面浮水,概为圆形或椭圆形,少缺刻,和陆生植物不同。水中的动物,视官的水晶体很凸,亦为收集光线的缘故。深海中光线不能透过,所产的鱼类,往往盲目。空气中日光较强,植物概多含叶绿质,盛营同化作用。动物除潜伏地中的数种外,概有视官。唯光线过强,易于干燥,所以柔弱的植物,喜生阴地,在适度的日光下方能发育。动物亦有喜居阴湿地方,昼伏夜出的。又不论水中或陆地,温度变化,很影响于生活。植物成长的温度,最高为40℃~50℃,最低为0℃,最适为25℃~37℃,动物成长的温度,最高为45℃,最低和最适,随种类不同。大都一切生物,于高温概没有防御的装置;因为现代气候,渐次倾向低温,生物受高温的迫害较少。唯对于低温,概有保温的装置,如植物的鳞片、毛茸,动物的羽毛皆是。一年生草本及昆虫等,往往至冬期死灭。凉血动物于温度过高或过低时,其活动力衰减;在温带寒带中有冬眠的习性,热带亚热带的动物有夏眠的习性(肺鱼、蜘蛛、蜗牛等)。唯温血动物,有调节体温的作用,不论寒带热带,均能移住(蝙蝠、北极熊等也有冬眠习性);且移徙迅速,能随寒暑迁移住所(海狗及燕雁等),或营巢穴以庇风雨霜雪,不受气候的制限。至温度急激改变,概于生活有害;茶桑及农作物的霜害,即由于此。黑鱼在15℃及20℃的水中各五分时即死。所以气候剧变,常为吾人致病原因。至动物的机官,往往因食物改变。肉食性的动物,因捕食较难,其关系机官,常较草食性动物为发达。而草食性动物,因消化不易,其消化机官常较肉食性动物为发达。此等动物,于食物改变时,其机官亦显适应的形质。如鹅鸭等,在野生时,捕食水中动物,概能高飞;饲养的杂食谷物,砂囊坚厚,体内充积脂肪,遂失其飞翔能力。食谷的鸠,饲以肉类,砂囊渐薄,飞力矫健,与食肉鸟无异。总之一切生物,于其生活的环境,均有适应的形质。而此等形质,实因受环境的刺戟,逐渐改变而来;亦可认为对于刺戟的感应。唯其显现更为迟缓,刺戟和感应间的关系,更不易明了了。
陆上植物,根干强固;藤蔓等概有卷须吸盘,以固着其体。
一年生草本及昆虫等,往往至冬期死灭。
所以气候剧变,常为吾人致病原因。
生物虽有种种机能,以维持个体的生活;但个体的生活,概有一定的时期,而其结果,终不能免于老死。
生物虽有种种机能,以维持个体的生活;但个体的生活,概有一定的时期,而其结果,终不能免于老死。生物的生活时期,大别为四:第一期为胚期,即卵子盛行分裂,构成胚体,至卵壳破裂,胚体脱出卵外为止,胎生的至胎儿和母体分离时为止。在这时期内,不营同化作用或消化作用,所须的营养物,均由母体预放在卵内,由胚体吸收;动物的胎儿和植物的种子,均直接自母体吸收营养物质。至异化作用,在这时很为微弱;胎生的,营养作用全和母体相连。第二期为幼年期,即胚期后的发育,至成长为止。这时期的营养作用,最为旺盛;吸收的物质,多于排泄的物质。重量日增,形态亦多变异。有显呈变态的,如两栖类、昆虫类、甲壳类,其变态均为吾人所习见。这变态的原因,由于母体产卵较多,卵体较小,卵内所蓄的营养物质,不能使其胚体充分发育;所以发达至相当程度,即使自营生活,而在幼年期中,继续完成其工作;但高级动物中,没有变态的颇多。高等的植物,大都没有变态。这种生物,幼年期的形态,和成体也微有不同。如公孙树的幼植物,叶上的开裂较深;罗汉松幼时,叶为针状;雏鸟的形态,常与亲鸟不同;吾人产出时,口内无齿,手掌向外,足趾异向,头较大,足较短,其他解剖上形态,和成人不同的很多。第三期为壮年期。此时形体完成,增长绝少,在动物殆不复增长。吸收的营养物,除自体所消耗外,大部分用于生殖。第四期为衰老期。生殖机能渐衰,营养作用渐弱,形体枯槁,动作殊不活泼。本期的最后,则生活停止而为死。吾人的胚期为280日,生出后至25岁为幼年期,至55岁为壮年期,55岁以后为衰老期。
高级动物中,没有变态的颇多。
死有自然死和偶然死的区别。
死有自然死和偶然死的区别。自然死由衰老进化;偶然死乃生活中因遇疾病或灾害而死的。衰老因何而起,何以致死,现时不能为确实的说明。或谓由于原形质内石灰质的沉淀,如人类的血管变硬,弹性力减少,实为衰老的原因;或谓体内的新陈代谢,终不能将老废物充分排除,逐渐积聚,久则成为毒物,渐渐中毒;或谓卵内含有其种族的固有物质,不绝分解,分解过甚,乃起衰老,分解尽则死,各说皆未有充分的证据。死的状态,为构成个体的各细胞内,原形质活动的停止,代谢歇绝。若仅破坏其个体内一部分细胞,他部分尚能维持其营养作用时,则仍得生存。且其被破坏的部分,生长特盛,能复原形,称为再生。单细胞生物,若割为两部分,其有核的一部分,仍能增长。复细胞生物的再生力,植物最强,可割截其根茎的一部分,另成新植物;有宿根或地下茎的植物,地上部经冬枯死,地下部复于翌春发芽;间有折取一叶,插入土中,亦能发生新芽。动物的再生力,下等的较强,高等的次之。海绵可切分其体以播殖;星鱼切取一腕,亦能发生全体;沙蚕截分数节,各节均能生活;昆虫及虾蟹等失去一足,亦能再生。至脊椎动物,再生力较弱,轻微的创伤,尚能愈合,若失去一指一趾,即不能复原。大抵关系作用不甚发达的,容易受外界的危害,所以他的再生力特盛,以补充其缺点;而再生力较弱的,则神经作用必特别发达,以保全其躯体。至吾人通常所谓死,以脉搏和呼吸停止、全身冷却、肢体强直,为死的特征;但此时尚属假死,体内各细胞尚能暂时生活。印度婆罗门教徒,能停止呼吸和脉搏至六星期之久,仍复苏生;故仅仅生活现象的停止,不能称为真死。生物的种子或胞子,在生活不适当的条件下,几不现生命的征象;一旦置于适当的条件下,忽呈生活状态。所以生物的死,必其全体生机尽绝,无复苏生能力,然后可称为真死云。
动物的再生力,下等的较强,高等的次之。
所以生物的死,必其全体生机尽绝,无复苏生能力,然后可称为真死云。