表型可塑性是指同一基因型的生物在不同环境条件下表现出不同的表型，这些表型差异涵盖了环境引起的所有变化类型，如形态、生理、行为、物候等多方面的变化。这些变化可能是永久性的，也可能是暂时性的。表型可塑性最初用于描述发育对形态特性的影响，但现在已广泛用于描述对环境变化产生的表型差异，如适应和学习。表型可塑性中环境差异诱导产生非连续表型的现象，也被称为非遗传多型性。

基本介绍

表型的改变包括行为上的，生理上的，形态上的，生长上的，生活史上的等等，可以在单独的植物上，也可以跨越世代。直到上世纪80年代以前，表型可塑性才被生物学家所接受，以前的观点一直认为可塑性是违背格雷戈尔·孟德尔遗传法则而被人们所忽视。现在，通过一系列简单而精确的实验证实，可塑性是确实存在的，并且表型可塑性反映了生物与环境之间的关系，正受到生态学家和遗传学家的青睐。

对于植物等较为静态的生物，表型可塑性尤为重要。植物的表型可塑性涵盖了从生长阶段过渡到生殖阶段的时间调控，对不同营养程度的土壤的根系养料分配，以及环境对种子大小、叶子形状、大小和厚度的影响。例如，植物的叶子在不同光照条件下会表现出不同的厚度和面积，以最大化光合作用效率或捕获有限的光线。此外，拟南芥、小盐芥等植物的根系中的运输蛋白会随着土壤盐分和养分浓度的变化而发生改变。一些植物在水分或盐分短缺时能够改变光合作用途径，从而减少用水量。

动物也表现出表型可塑性，尽管它们可以通过迁移来逃避不利环境。例如，豌豆蚜（Acyrthosiphon 豌豆属）在群落过于密集时会长出翅膀，并且其生殖方式可以在无性和有性生殖之间转换。动物的表型可塑性还包括对温度、营养、寄生昆虫和捕食者的反应。温度变化会影响变温动物的细胞膜流动性，以及爬行纲的性别决定。饮食变化会引起消化系统和特定消化酶活性的可塑性。寄生虫感染会引发宿主的生理和行为上的表型差异，以补偿寄生虫引起的有害影响。捕食者的威胁会导致如红眼树蛙（Agalychnis callidryas）等动物的表型可塑性，如提前孵化以逃避捕食。

表型可塑性通常被认为是一种对环境变化的进化适应，它允许个体在不同的环境中“较为适应”。然而，可塑性对适应性的好处可能受到能量成本的制约，例如合成新蛋白质、调整同工酶变异体的表达比例、维持感官机制以检测变化都需要能量。环境因素的可预测性和可靠性也限制了表型可塑性。选择实验和进化实验的结果表明，可塑性既可以是一种在直接选择条件下可以进化的性状，也可以是对特定性状平均值选择的相关反应。

表型可塑性既可以是适应环境的，也可以在某些情况下转变为不适应环境的。例如，淡水蜗牛（Physa virgata）在捕食者蓝鳃太阳鱼存在下，会使壳变得更圆以减少生长，增强抗压能力。但这种反应在非食肉太阳鱼存在时是不适当的，因为它限制了繁殖力并使蜗牛容易受到其他捕食者的影响。气候变异假说（Climatic variability hypothesis，CVH）认为，温度变化的幅度与塑性能力成正比，因此在恒定温暖气候中进化的物种，其塑性能力低于生活在天气多变的温带气候中的物种。然而，这一假说可能不适用于所有分类族群或所有特征。

由于人类活动导致的气候变化，表型可塑性成为生物应对气候变化的关键机制。例如，北美红松鼠（Tamiasciurus hudsonicus）在气温上升的情况下，其繁殖期提前了18天，显示出表型可塑性。

参考资料