书城科普读物认识海洋系列丛书:海洋中环环相扣的食物链
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第2章 海洋生态系统与食物链(2)

分解者也是异养生物,主要是各种细菌和真菌,也包括某些原生动物及腐食性动物如食枯木的甲虫、白蚁,以及蚯蚓和一些软体动物等。它们把复杂的动植物残体分解为简单的化合物,最后分解成无机物归还到环境中去,被生产者再利用。分解者在物质循环和能量流动中具有重要的意义,因为大约有90%的陆地初级生产量都必须经过分解者的作用而归还给大地,再经过传递作用输送给绿色植物进行光合作用。所以分解者又可称为还原者。

食物链是不能根据自己的愿望来改变的,如果改变不当,则会对生物产生极大的影响。

食物链又称为“营养链”。指生态系统中各种生物以食物联系起来的链锁关系。例如池塘中的藻类是水蚤的食物,水蚤又是鱼类的食物,鱼类又是人类和水鸟的食物。于是,藻类→水蚤→鱼类→人或水鸟之间便形成了一种食物链。根据生物间的食物关系,可将食物链分为三类:

(1)捕食性食物链。它是以植物为基础,后者捕食前者。如青草→野兔→狐狸→狼。

(2)碎食性食物链。指以碎食物为基础形成的食物链。如树叶碎片及小藻类→虾(蟹)→鱼→食鱼的鸟类。

(3)寄生性食物链。以大动物为基础,小动物寄生到大动物上形成的食物链。如哺乳类→跳蚤→原生动物→原生动物→细菌→过滤性病毒。

水稻→稻螟虫→青蛙→蛇

水稻→稻螟虫→麻雀

水稻→麻雀(麻雀是杂食性的,既吃水稻种子又吃昆虫)。

2.植物→秧鸡→鹰

浮游植物→浮游动物→小鱼→白鹭。

海洋生物与食物链

在海洋生物群落中,从植物、细菌或有机物开始,经植食性动物至各级肉食性动物,依次形成被食者与摄食者的营养关系称为食物链,亦称为“营养链”。食物网是食物链的扩大与复杂化,它表示在各种生物的营养层次多变的情况下,形成的错综复杂的网络状营养关系。物质和能量经过海洋食物链和食物网的各个环节所进行的转换与流动,是海洋生态系统中物质循环和能量流动的一个基本过程。

营养层次

海洋浮游植物和底栖植物是最主要的初级生产者。它们为植食性动物,如钩虾、哲水蚤等浮游甲壳动物,蛤仔、鲍等软体动物,鲻、遮目海洋中的食物链鱼等鱼类,提供食料。植食性动物为一级肉食性动物所食,如海蜇、箭虫、海星、对虾、许多鱼类、须鲸等。一级肉食性动物又为二级肉食性动物(大型鱼类和大型无脊椎动物)所食。随后,它们再被三级肉食性动物(凶猛鱼类和哺乳动物)所食。依此构成食物链,食物链中的各个生物类群层次,叫做营养层次。

类别

海洋中的初级生产者──海洋植物,很大部分不是直接被植食性动物所食用,而是死亡后被细菌分解为碎屑,然后再为某些动物所利用。因此,如同在陆地上和淡水中的情况一样,在海洋生态系中也存在着相互平行、相互转化的两类基本食物链:一类是以浮游植物和底栖植物为起点的植食食物链,另一类是以碎屑为起点的碎屑食物链。

海洋植物

海洋中无生命的有机物质除以碎屑形式存在外,还有大量的溶解有机物,其数量比碎屑有机物还要多好几倍。它们在一定条件下可形成聚集物,成为碎屑有机物,而为某些动物所利用。所以,在海洋生态系统的物质循环和能量流动中,碎屑食物链的作用不一定低于植食食物链。

此外,在海域中还存在一条腐食食物链。它以营腐生生活的细菌和以化学能合成的细菌为起点,在海洋生态系中也有一定的作用。

特点

海洋食物链较长,经常达到4~5级。而陆生食物链通常仅有2~3级,很少达到4~5级。海洋食物链的许多环节是可逆的、多分枝的,加上碎屑食物链、植食食物链和腐食食物链相互交错,网络状的营养关系比陆地的更多样、更复杂。因此,在海洋中用食物网更能确切表达海洋生物之间的营养关系。

食物链和食物网是物质和能量流动的渠道

物质和能量的传递

食物链只表示有机物质和能量从一种生物传递到另一种生物中的转移与流动方向,而不表示每一营养层次所需的有机物和能量的数量(即生物量和热量)。这些量的大小须视不同摄食者对所摄食食物的实际利用效率,或者说依被食者向摄食者的转换效率而定。从中可以看出磷虾为鳀所食时转换效率接近10%,为鲹所食时为7%左右,而为鲐所食时则为4%左右。这说明同一种饵料由于摄食者不同,转换效率也不同。其次,鲐摄食磷虾的效率为4%左右,若中间经过鳀的环节,按磷虾→鳀→鲐这一条食物链流动的情形几乎约低半个以上的数量级。

可见食物链每升高一个层次,有机物质和能量就会有很大的损失。食物链的层次越多,总体效率就越低。因此,从初级生产者浮游植物、底栖植物或碎屑算起,处于食物链层次越高的动物,其相对数量越少;相反,处于食物链层次越低的动物,其相对数量越多。这便构成了生物量金字塔和能量金字塔。

食物网

在自然界中,一种生物往往摄食多种生物,而它本身也为多种生物所食。因而每种生物在一个海域中是处于不同食物链的不同环节,或者说处于不同的营养层次之中。这样,整个海域中各种生物彼此之间的食物关系就成了一个错综复杂的网络结构。事实上,同一种鱼也依其发育生长阶段、季节和所在海域的不同,其饵料也各异,因而食物网的结构是可变的。

海洋中的生命“金字塔”

对于海洋生物,无论是种群类型,还是它们各自种群的数量,都是非常之大的。到目前为止,谁也无法用确切的数字阐明海洋有多少个体的生物。不难看出,海洋生物之间的关系是何等复杂。那么,有没有什么方法来表达海洋生物种群的关系呢?生物学家经过多年观察研究,选择了用海洋食物链的方式来表达海洋生物间的互为依赖关系。具体的表达方式是,通过一系列生物的摄食方式,使得生物之间能量依次进行转移;同时,在每级能量转化过程中,一部分的潜在能量在进入生物体内后变为热量而消失。

构成海洋生物量的金字塔

非常有趣的是,在海洋中,各种生物种群的食物关系呈食物金字塔的形式排列。海洋生物学家曾做过这样的研究报告:处在这座食物金字塔最低部的,是各种硅藻类。它们是海洋中的单细胞植物,其数量非常之巨大。我们假定,生物金字塔最低部的硅藻类是454千克。在这一层的上边是微小的海洋食草类动物,或者叫浮游动物。这些动物是以硅藻为食而获取热量。这一层的动物要维持其正常生活,需食用45.4千克硅藻。那么,再上一层是鲱鱼类,鲱鱼为获取热量,维持生命,需食用4.54千克的浮游动物。当然,鲱鱼的存在又为鳕鱼提供食物,显然,鳕鱼又是更上一层动物的食物了。鳕鱼为获取热量和正常生活,需要食用0.454克的鲱鱼为食。不难看出,每上升一级,食物以10%的几何级数减少;相反,每下降一级,其食物量又以10%的几何数而增加,呈一个下大上小的金字塔形。通过海洋食物链建起的金字塔,经过四至五级的能量依次转移,维持各生命群体之间的平衡。当接近海洋食物金字塔的顶端时,生物的数量比起底部的来说,变得非常之少。在海洋中,处在顶部的是海洋哺乳类,如海兽等。

生物能量金字塔

我们所说的海洋食物链,就其存在方式有两种:一种是放牧食物链。这种食物链是从绿色植物,例如浮游植物类等,转换到放牧的食草动物中,并以食活的植物为生,顶端是以食肉生物为最后的终点。这个过程,就是我们时常说的“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米,虾米吃泥土(浮游生物)”。第二种方式是腐败或腐质食物链。这一食物链的转移方式是:从死亡的有机物开始,得到微生物,并以摄食腐质的生物为生的捕食者为最终点。实际上,在海洋中,这两种类型的食物链是相互连接的;有时也不是非按某种特定的方式来进行,而是有交叉,有连接,多种方式混合进行的。

在海洋中生活着数10万种动物,在这些动物中,除虎鲸和鲨鱼等凶猛的食肉动物之外,绝大多数的鱼类都是“和平共处”,相安无事,因此,海洋动物实际上是地球上种类和数量最多的动物。说起来令人难以置信,地球上最大的动物——鲸类(须鲸),是以海洋中几乎是最小的动物——小鱼和磷虾为食。这看上去似乎有些不合情理,但是,细细研究一下它们之间的特殊关系,又觉得这是情理之中的事。在海洋中,磷虾不仅数量巨大,而且聚集在一起密度也很高。它们似乎是按照某种“指令”聚集成一团又一团,专等须鲸来食用。否则的话,身躯庞大的须鲸整日在茫茫海洋中疲于奔命,寻找捕获食物,无论如何都是无法填饱肚子的。同样,磷虾以其顽强的生命力,特有的繁殖力,建立起最为庞大的密集群体,源源不断地为须鲸提供食物。这一切,似乎是经过上帝精心设计安排好的。亿万年来,这种奇特的金字塔式的生物种群间的关系,维系着海洋生物种群间的生命存在方式。这种生命维系关系,称为海洋食物链,或称海洋食物网。

与陆地食物链相比,海洋中各种生物建立起的食物链是非常有效的。在通常情况下,海洋食物链比陆地食物链具有更多环节。实际上,无论是陆地,还是海洋,生物之间的食物链并非是那么单纯,而是极为复杂的。正是出于这一点,生物学家赞成使用海洋食物网的概念。海洋食物链所表达的是在各个营养级发生转变的摄食关系,然而,海洋食物链的营养级在许多时候产生逆转和分枝,而用食物网的概念去描述,能将复杂的海洋生物摄食模式准确地反映出来。

海洋食物网

在自然界中,一个单纯的食物链几乎是不存在的,而总是由许多长短不同的食物链相互交错,形成一个复杂的食物网。不止如此,即使是食物网之间也经常有交错,相互联系。例如北极熊不只捕食海豹一种生物,还捕食鱼类;再比如大虾有时也摄食尚未长大的小鱼。此外,很多动物在生长过程中的不同阶段,会发生食性的改变,例如有些种类的海龟在小的时候只吃植物,而长大之后则主要捕食动物,因此,其在食物链中经常处于不同的营养层次。现在应用食物链这一概念时,已经概括了食物网的含义。

科学家为了研究方便起见,提出了“简化食物网”的概念,即将取食同样的被食者并具有同样的捕食者的不同物种,例如都捕食虾的鱼类和乌贼,而这些鱼和乌贼都被海鸟捕食,或相同物种的不同发育阶段,归并在一起作为一个“营养物种”。以“营养物种”来描绘食物网结构就是“简化食物网”。

海洋食物链的分级

海洋是地球生物圈的重要组成部分,也是最大的一个生态系统。海洋生态系统与陆地生态系统的主要生物组成有着很大的不同,食物链和食物网也有着自身独有的特性。

海洋食物链营养级海洋生物营养层次

在自然界中,一个单纯的食物链几乎是不存在的,而总是由许多长短不同的食物链相互交错,形成一个复杂的食物网。不止如此,即使是食物网之间也经常有交错,相互联系。

与陆地上食物链相比,海洋中各种生物建立起的食物链是非常有效的。海洋食物链在通常情况下,比陆地食物链具有更多环节。实际上,无论是陆地,还是海洋里,生物之间的食物链并非是那么单纯,而是极为复杂的,例如北极熊不仅捕食海豹一种生物,还捕食鱼类;大虾有时也会摄食没长大的小鱼等。

正是基于这一点,生物学家赞成使用“海洋食物网”这一概念。海洋食物链所表达的是在各个营养级发生转变的摄食关系,然而,海洋食物链的营养级在许多时候会产生逆转和分枝,所以用食物网的概念去描述,能将复杂的海洋生物摄食模式准确反映出来。

海洋食物链的存在方式

海洋生物的种类和数量是非常巨大的,而且海洋生物之间关系也是非常复杂的。

海洋食物链主要有两种基本的存在方式:一种是“牧食食物链”。这种食物链是从绿色植物开始,例如小型浮游微藻转换到浮游动物或者较大的植食性动物中,食物链的顶端主要是肉食性鱼类。第二种形式是“碎屑食物链”,即以碎屑为起点的食物链。食物的转移方式是:从碎屑,包括死亡的有机物、动物粪便、小型原生动物和细菌等,到取食碎屑的小螃蟹、小鱼,以较大的食肉动物如大鱼、海鸟等为最终点。

“海洋牧食食物链”又可分细分为三种类型:大洋食物链、沿岸食物链和上升流食物链。由于这三种水域的环境特点、生活的海洋生物种类不同,其食物链的长短,也就是营养级的数量也不一样。大洋区的生物种类食物链的营养级最多,其次是沿岸食物链,上升流食物链的营养级最少。