虎鲸

注册

 

发新话题 回复该主题

地球上为什么大型猛兽非常稀少 [复制链接]

1#

9月21日,很多人可能注意到这个新闻,大约头鲸鱼在澳大利亚塔斯马尼亚岛浅海滩搁浅,其中至少25头鲸鱼已经死亡。海洋生物学家正在进行救援。据悉,这25头鲸鱼是领航鲸。领航鲸属于海豚科,身长可达7米,重达3吨。

(搁浅的领航鲸)

领航鲸还不算特别大的动物。鲸鱼中的蓝鲸是世界上目前已知的体积最大的动物,长可达33米,重达吨。最大的食肉哺乳动物是虎鲸,身长为8~10米,体重9吨左右。

现存最大的陆生食肉哺乳动物是北极熊,体重~公斤,体长2.4米,比东北虎大约重一倍,科迪亚克棕熊是公斤。最大的猫科食肉动物是东北虎,体长可达3米左右,体重大约公斤,比非洲狮更重更长。

(巨大的蓝鲸)

历史上最大的陆生食肉哺乳动物是新生代的安氏兽和裂肉兽。它们究竟谁更大一点,因为都已经灭绝,所以目前还有争议。其中,安氏兽体长5米多,肩高1.9米,体重达1吨,拥有巨大的脑袋和嘴、强力的下颚;裂肉兽体长5米多,肩高2.1米,体重达1吨,具有强壮的肌肉和尖锐的牙齿。

(安氏兽)

除了已经灭绝的大型食肉猛兽,大家可能都注意到,不管是虎鲸、北极熊还是东北虎、非洲狮,它们的数量相比其他动物都要少得多,有的还处于濒危的边缘。这是为什么呢?地球上为什么大型猛兽非常稀少呢?

(裂肉兽)

这可以从食物链的能量传递效率中找到答案。

能量传递效率,即能量通过食物链和食物网逐级传递。太阳能是所有生命活动的能量来源,通过绿色植物的光合作用进入生态系统,然后从绿色植物转移到各种消费者。能量流动的起点是生产者通过光合作用所固定的太阳能。流入生态系统的总能量就是生产者通过光合作用所固定的太阳能的总量。

能量流动的特点是单向流动和逐级递减。(1)单向流动是指生态系统的能量流动只能从第一营养级流向第二营养级,再依次流向后面的各个营养级,一般不能逆向流动。这是由于动物之间的捕食关系确定的。如狼捕食羊,但羊不能捕食狼。(2)逐级递减是指输入到一个营养级的能量不可能百分之百地流入后一个营养级,能量在沿食物链流动的过程中是逐级减少的。能量在沿食物链传递的平均效率为10%~20%,即一个营养级中的能量只有10%~20%的能量被下一个营养级所利用。

那为什么能量沿食物链或食物网传递的效率会这么低呢?

(1)各营养级消费者不可能百分之百地利用前一营养级的生物量,总有一部分会自然死亡和被分解者所利用(这里的粪便量,不属于生物所摄入的量);

(2)各营养级的同化率也不是百分之百的,总有一部分变成排泄物而留于环境中,为分解者生物所利用;

(3)各营养级生物要维持自身的生命活动,总要消耗一部分能量,这部分能量变成热能而耗散掉,这一点很重要。生物群落及在其中的各种生物之所以能维持有序的状态,就得依赖于这些能量的消耗。这就是说,生态系统要维持正常的功能,就必须有永恒不断的太阳能的输入,用以平衡各营养级生物维持生命活动的消耗,只要这个输入中断,生态系统便会丧失功能。

(能量金字塔)

由于能流在通过各营养级时会急剧地减少,所以食物链就不可能太长。

能量通过营养级逐级减少,如果把通过各营养级的能流量,由低到高画成图,就成为一个金字塔,称为能量锥体或金字塔(pyramidofenergy)。同样如果以生物量或个体数目来表示,就能得到生物量锥体和数量锥体。这三类锥体合称为生态锥体(ecologicalpyramid)。

问题的答案来了,一般说来,能量锥体一定是金字塔形,生物量锥体有时有倒置的情况。

(生物量金字塔)

例如,海洋生态系统中,生产者(浮游植物)的个体很小,生活史很短,根据某一时刻调查的生物量,常低于浮游动物的生物量。这时,生物量锥体就倒置过来。当然,这并不是说在生产者环节流过的能量要比在消费者环节流过的少,而是由于浮游植物个体小,代谢快,生命短,某一时刻的现存量反而要比浮游动物少,但一年中的总能量还是较浮游动物多。

数量锥体倒置的情况就更多一些,如果消费者个体小而生产者个体大,如昆虫和树木,昆虫的个体数量就多于树木。同样,对于寄生者来说,寄生者的数量也往往多于宿主,这样就会使锥体的这些环节倒置过来。

能量锥体则不可能出现倒置的情形。大型猛兽之所以非常稀少,原因就在于大型猛兽个体大,而且处在营养级的最上端。在生态系统中,营养级越多,在能量流动过程中损耗的能量也就越多;营养级越高,得到的能量也就越少,导致该层级的大型猛兽数量也不会太多。在食物链中营养级一般不超过5个,这是由能量流动规律决定的。

我们为什么会发现生物量金字塔?

每个营养级都需要下一级大量的生物,因为生长、加热、呼吸和运动都要损失能量。这种低效率符合热力学第二定律,即能量通过生态系统运动时会有损失和降级。

一般经验法则是一个营养级的能量只有大约10%重现在下一营养级中。例如,大约需要千克苜蓿喂养10千克兔子,而大约10千克兔子喂养1千克狐狸。

本例中数字表示传递到下一营养级生物中能量的百分数。图中分解者归入生产者。如果金字塔被破坏会发生什么?生态系统经受到种种干扰与破坏,但通常都能恢复,有时也会转变为一种新的系统结构类型。林火是在短时间内消灭初级生产力的一种干扰,火灾却加速养分通过系统的运动,因此过去存储在树木中的养分可以用于支持爆发性的新增长。

其他营养级的消失会干扰生态系统。如果捕食者太多,被捕食物种就会减少或消失。例如,狐狸过多就可能使兔子种群灭绝。兔子太少,狐狸就会相继死亡,或转而寻找替代的猎物,进一步加剧系统不稳定。

另一方面,较高营养级的消失也会使系统不稳定:如果狐狸灭绝,兔子就可能繁殖过多,而对初级生产者(植物)啃食过度。

有时金字塔可能暂时倒置。比如,生物量金字塔可能因生产者种群的周期性波动而倒置,再比如,冬季温带水生生态系统植物和藻类生物量会变低。不要忽略小生物

每1克土壤中都含有成千上万的细菌、藻类、真菌和昆虫。

推荐阅读

更多科学的解释可阅读《环境的科学》一书第2章“环境系统:联系、循环、环流与反馈环路”。

(点击书封即可购买哦!)

《环境的科学:全彩插图第6版》

[美]威廉·坎宁安、

[美]玛丽·安·坎宁安著

*润华、

孙颖译

后浪

浙江教育出版社

应对棘手环境危机的实用读本

紧扣人类命运走向的环保指南

预览时标签不可点收录于话题#个上一篇下一篇
分享 转发
TOP
发新话题 回复该主题