中國有句諺語:“大魚吃小魚,,小魚吃蝦子,,蝦子吃泥巴?!焙芎玫孛枋隽顺靥辽鷳B(tài)系統中生物吃與被吃的關系,。成語“螳螂捕蟬,黃雀在后”,,也反映了叢林生態(tài)系統內動物世界的弱肉強食,。在自然界生存斗爭中,一切動植物彼此之間都存在吃與被吃的復雜關系。正是這種吃與被吃的關系,,構成一條鏈條,,人們把它稱為食物鏈。
從植物和動物的最初出現到今天,,這種提供食物和取得食物的連鎖關系,,基本上沒有改變,營養(yǎng)物質通過食物鏈在不同的生物之間流動,。農田里,,蝗蟲吃莊稼、青蛙吃蝗蟲,、蛇吃青蛙,、老鷹吃蛇就是食物鏈的一個典型例子。在人們生活的空間里,,有許多這樣的食物鏈,。
按照生物之間的相互關系,食物鏈主要有以下三種類型:
一是捕食性食物鏈,,以植物為起點,,由植物到小動物,再到大動物,,后者捕食前者,。植物→昆蟲→青蛙→蛇→鷹,就屬于這種類型,。
二是寄生性食物鏈,,以大動物為基礎,小動物寄生在大動物身上,。如跳蚤寄生在動物身體上,,跳蚤體內有原生動物寄生,原生動物又成為細菌的宿主,,而細菌上又可能寄生病毒,。大動物→寄生動物→原生動物→細菌→病毒,就屬于這種類型,。
三是腐生性食物鏈,,動植物死亡之后被細菌和真菌分解,,能量直接從生產者或各級死亡的動植物殘體流向分解者,。腐爛碎屑被消耗分解,最終釋放出二氧化碳,、礦物鹽類等,,也稱為分解鏈。植物殘體→蚯蚓→線蟲類→節(jié)肢動物,就屬于這種類型,。
在自然界每個生態(tài)系統中,,都存在有這樣的食物鏈,它們構成生態(tài)系統中能量輸入和流動的“命脈”,。食物鏈上的每一個環(huán)節(jié),,叫營養(yǎng)級,任何一種生物都屬于一定的營養(yǎng)級,。
太陽能是以光能的形式進入生態(tài)系統的,,被綠色植物(屬生產者)吸收轉化為化學能后,貯存在植物體內,,以有機質形式供植物自身和其他生物利用,。所以,綠色植物是一切生物的食物基礎,,位于食物鏈的開端,,是第一營養(yǎng)級;草食動物屬第二營養(yǎng)級,,盡管蝗蟲和田鼠很不相同,,但它們都是草食者,處于同一營養(yǎng)級,;青蛙吃蝗蟲,,貓頭鷹捕食田鼠,它們是第二級消費者,,占據第三營養(yǎng)級,;蛇吃蛙是第三級消費者,占據第四營養(yǎng)級,;吃蛇的鷹是第四級消費者,,占據第五營養(yǎng)級。由此可見在生態(tài)系統中,,通過食物的關系,,能量由植物→草食動物→肉食動物,有次序地一步步流動,,每一步或每一環(huán)節(jié)就是一個營養(yǎng)級,,因此,食物鏈也稱營養(yǎng)鏈,。最后,,由細菌和真菌等分解者把動植物尸體分解為簡單的化合物,在分解過程中,,把能量釋放到環(huán)境中,。
在生態(tài)系統中,,食物鏈并不限于簡單的直線形式,許多動物在食物鏈上不只占有一個位置,,有的既吃植物,,也吃動物,而它們又能被不同的消費者所食用,。因此,,食物鏈不是孤立存在的,它們相互交織,、相互連結,,形成復雜的多方向的食物網結構。有些鏈甚至能從一個洲伸延到另一個洲,,例如通過飛鳥,,就能構成這種洲際食物鏈。DDT是一種殺蟲劑,,原在溫帶和熱帶國家中使用的,,但科學家卻在南極企鵝的脂肪組織中發(fā)現了DDT。雖然其傳播方式還不太清楚,,但這一事實突出地表明,,在全球范圍內,生物圈系統已被連成一個巨大“網絡”,。
食物鏈網是生態(tài)系統的重要結構,,它是生態(tài)系統長期發(fā)展形成的。生物種類越多,,食物鏈網也越復雜,,生態(tài)系統也越穩(wěn)定。
研究食物鏈網各營養(yǎng)級的能量流動,,利用天敵來捕食,、制約、消滅有害生物的繁殖和危害,,對人類社會具有重要意義,。
當然,在生態(tài)系統中,,營養(yǎng)級和食物鏈的環(huán)節(jié)并不是無限制地增多的,。從生產者到頂部消費者的食物鏈長度,已知尚沒有超過五級的,。這種情況主要是由生態(tài)系統中的能量流動規(guī)律所決定的,。
生態(tài)系統運動的重要能源是太陽能。據分析,,進入大氣層的太陽能只有1%左右被綠色植物所利用,。太陽能進入生態(tài)系統后,又通過食物鏈,、食物鏈網,,在生態(tài)系統中開始流動起來。
綠色植物所獲得的能量,,不可能全部被草食動物利用,。因為綠色植物的根系、莖桿和果殼,,以及枯枝落葉等部分組織,,往往不能被草食動物所采用,即使已被草食動物采食的食物,,也有不能被消化而作為糞便排出體外的部分,。由于這些原因,草食動物利用的能量,,一般僅為綠色植物所含總量的1/10左右,。同樣道理,肉食動物所利用的能量,,一般為草食動物總能量的1/10左右,。
這就不難看出,能量在生態(tài)系統中的流動是越來越細,,所能供養(yǎng)的動物數量也應該越來越少,。一般來說,能量沿著綠色植物→草食動物→一級肉食動物→二級肉食動物逐級流動,,而后者所獲得的能量大體等于前者所含能量的1/10,,這就是說,在能量流動過程中,,約有9/10的能量被損失掉,。關于這種數量關系,人們稱為“1/10定律”,。這一定律是由美國耶魯大學的學者林德曼于1942年創(chuàng)立的,。
有趣的是,人們在研究生態(tài)系統的食物鏈和食物鏈網的結構時,,把每個營養(yǎng)級有機體的生物量,、能量及個體數量,按營養(yǎng)級的順序排列起來,,繪制成圖,,竟與埃及金字塔的形狀相似。于是,,人們把“1/10定律”也稱做“能量金字塔”定律,。
1/10遞減律的意義不僅向人們提示了能量在生態(tài)系統流動中存在著嚴格的數量關系,,而且它又向人們提示,生態(tài)系統中各營養(yǎng)級的有機體之間,,必須保持嚴格的數量關系才能保持生態(tài)平衡,,尤其是居于能量金字塔頂部的捕食者的個體數量不能很大,而且個體數量必須保持動態(tài)恒定,。這對整個生態(tài)系統的穩(wěn)定至關重要,。
所謂生態(tài)平衡,首先是生物數量上的相對平衡,,因此,,為了保持生態(tài)系統的穩(wěn)定,必須保持各生物物種的相對數量,。
人類居于能量金字塔的最頂端,,按理個體數量不應該很大。然而世界人口還在快速增長,,使得地球生態(tài)系統面臨崩潰的危險,。
人類又是最典型的雜食動物,幾乎能從每一個營養(yǎng)級中攝取食物,,因此,,食物鏈與人類休戚相關。如果食物鏈受污染,,那么就要危及人類的生存,,這就是各國關注農藥化學污染的重要原因。
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