“大魚吃小魚,小魚吃蝦米,蝦米吃土泥”,這是水中生物一個簡單的食物鏈,仔細分析,也是并不十分準確的食物鏈結構。食物鏈就是指所有的動植物的食物之間相互產生一種關系,它好比一條鏈子,把不同的生物彼此聯系起來。
在海洋中,大量的海洋生物在這片遼闊的領域中生息繁衍,因此,這里的生物食物鏈關系也最為顯著:鯊魚、海豹、海豚、企鵝吃魚類;海象的主要食物是從海底挖掘甲殼類的動物吃;企鵝不僅以小魚為主食,它也喜歡甲殼類和軟體動物等;在鯨類中,抹香鯨則喜歡撲食烏賊、章魚等頭足類動物,須鯨因為它們沒有牙齒,不能咀嚼大塊的東西,所以它們只能吞食小魚、鱗蝦;鱗蝦吃的卻不是土泥,而是海水中微小的浮游生物。在北極的海域中,北極熊吃海豹等;海豹吃大魚、小魚等;而大魚、小魚則吃鱗蝦;而小魚則以鱗蝦或一些植物為食;甲殼類和軟體動物的主食是鱗蝦;鱗蝦的主要食物卻是海洋中的浮游生物。浮游生物和海洋中的植物是食物鏈中最低級的弱者,它們是靠吸收水中的養料與太陽輻射能進行光合作用,把太陽能轉化為化學能儲存在自己的體內來發展壯大自己的群體,完善它的生活方式。浮游生物雖然它們的個體非常小,但是它們的數量巨大,繁殖力驚人。如果海洋中沒有浮游生物、沒有海草等海洋植物,海洋中就不會有海洋動物,因為海洋動物就沒有食物的來源,整個海洋將不會有生命的存在,海洋將是一片死海。
在陸地的食物鏈中,山兔、野牛、玲羊、鹿等食草動物,又是獅子、老虎、獵豹、狐狼等食肉動物的食糧;昆蟲與鳥類,鳥食昆蟲及植物的莖、葉、根及種子,植物是最低級的弱者,它們靠的是吸收土壤中的水分和礦物質,再由葉綠素吸收太陽光和空氣中的二氧化碳,把太陽能轉化成化學能并儲存起來。在植物界中,也存在“弱肉強食”的法則,大草可以把小草欺死,它們的殘骸被微生物分解,又成為植物的養料;樹木則是植物界中最高尚的權威者,它依靠高大的身軀、長長的手臂、繁茂的枝葉,盡情地吸食土壤中的養料和太陽送來的光能,然后通過光合作用把太陽能轉化成化學能并且儲存起來。而且它的生存能力極強,由一棵樹很快就能繁衍為一片樹,再繁衍成好多片樹,最后成為森林。樹木是植物界中生命力最強者,也是儲存能量的最大勝利者。
食物鏈中最關鍵的環節是生物之間彼此存在著食物的關系,如果缺少了其中的某一種生物,又得不到別的食物來源,那么以它為食的那些生物就會被餓死,而且被餓死為食物的動物也會得到相同的境況,這樣,生物界原有的平衡規律就會被破壞,食物鏈中的生物的種群數量就會減少,鏈條之間的聯系關系也會因此而脫節。
由于人類的高度文明及快速發展,對大自然生態環境的破壞程度也呈現高速度。陸地上的植被覆蓋率快速下降,越來越多的食草動物失去了生存的棲息地,種群數量大幅度減少,特別是由于食草動物的數量的急劇減少,肉食動物缺少了食物的來源,出現嚴重饑荒,許多動物自覺地停止了繁育后代,有的甚至活活地被餓死。因此,自然界中的野生動物的種群數量減少的程度最顯著,很多動物已瀕臨滅絕,成為瀕危物種,受到法律保護。
地球自誕生動植物那天算起,總共出現過約5億-10億個物種,有98%因遇上自然災害,如地震、火山爆發、洪水泛濫、火災等而滅絕,只留下很少一部分幸存者。生活在6000萬年前的恐龍可能就是因為地殼運動,或突發性的自然災害以及氣候發生了巨大的變化,使之無法適應生存的條件,而后相繼滅絕的。
根據國際自然和自然資源保護同盟發表的部分調查材料依據表明,從100萬年前到現在,平均50年有一種鳥類滅絕;近300年來,平均2年有1種鳥類滅絕;而最近的100年來,每年就要滅絕一個物種。據估計,現在每年有數千種動植物滅絕。
從事生物物種的科學家估計,現存的生物大約有1000萬種,已被人類認識的物種有170多萬種,其中哺乳動物4200種,鳥類大約有9000多種,兩棲動物31000多種,魚類21000多種,無脊椎動物,130萬種,高等植物25萬種,低等植物15萬種。
人類無節制的活動改變了大自然的生態環境:城市建設、墾荒種地、攔河筑壩,使許多森林、草原、湖泊不斷地消失,野生動物失去了棲息地,是導致它們滅絕主要因素。
由此可見,地球上生存著種類繁多的動植物和微生物,它們和地球上的大氣、水及土壤共同組成一個巨大的生態系統。這個生態系統是由生產者、消費者組成的,簡單地看這樣一個食物鏈是在不斷地流動和循環的,它們經過無數代的生生死死,不斷更新、不斷調整,形成了相互適應、相互制約的種類和數量。
在生態系統中,植物通過光合作用把太陽能轉化成化學能并儲存起來,植物是生產能量的基礎,動物通過消費植物,就把一部分能量轉移到動物體內,擴大了儲存能量的范圍。動物死去后成為一種攜帶一定數量的能量的物質,有的又會成為其它動物的食物,把儲存的能量又轉移到其它動植物體內,繼續進行能量和物質的不斷循環的一系列過程,有的或者被微生物分解,能量重新釋放到大自然中去或暫時集中儲存到某個地方。
自然界中的這種生物之間的不斷循環著的能量和物質,我們簡稱為“能量物質”,由于這種簡單的能量物質含有一定比例的水分和雜質,熱值相對比較低,屬于“低熱值能量物質”,它們在生物之間一級一級地傳遞著,循環往復,無休無止。
在生態系統中,一種生物以另一種生物為食,就形成了這種食物鏈關系。由于食物鏈中的一種消費者往往不只吃一種食物,而同一種食物又可能被另一種消費者所食,因此,各食物鏈之間又互相交錯,相互制約,形成關系密切的食物網。
在食物鏈和食物網中,綠色植物和浮游生物利用太陽能進行光合作用,把太陽能轉化為化學能,它們是能量的儲存者——生產制造者。吃植物和浮游生物的動物是一級消費者,吃植物和動物的肉食動物是二級消費者,還可以有三級、四級消費者。不過,生物之間的這種不斷循環的能量物質在轉移的過程中并不是百分百的。比如,綠色植物中的能量物質就不能被草食動物百分之百地利用,不僅植物的根莖、果殼、枯枝敗葉不能完全吃掉,而且還會有一部分由于不能完全消化殆盡而成為糞便排出體外,很大一部分白白地浪費掉。一級生物的能量物質通常只有1/10左右轉移到下一級生物體內,能量的利用率僅為1/10,其余的9/10能量就損失掉了。生態學給它取名為“十分之一定律”。
在“能量金字塔”里,塔的底部是能進行光合作用并把太陽能轉化成化學能的綠色植物和浮游生物,它們是整個生態系統的能量儲存庫中的能量生產制造者,再往上是吃素食的草食動物,是第一級消費者,然后是吃草食動物的第二級消費者;再往后是第三、第四級消費者,它們是吃食肉動物和植物的兇禽猛獸。
那么我們人類又處在“能量金字塔”的哪個部位呢?
有人認為,人類既吃植物又吃動物,而且挑肥揀瘦,吃起來也非常考究,其位置自然應該在“金字塔”的頂端。人類是當之無愧的食物鏈的最后消費者,是能量金字塔的主宰者。
那么人類到底是不是食物鏈的最后消費者呢?既然承認“能量金字塔定律”,人類在消費食物的過程中,能量的利用率也應當為1/10,其余9/10的能量也就損失掉了,每一個人的個體從出生直到死亡,消費了多少食物鏈中的能量呢?最后又儲存了多少能量?假如人類不是象現在這樣高度文明的話,死后不是火葬,那么每個人的個體最后儲存的能量又都跑到哪里去了呢?每一級的消費者對循環在大自然中的能量物質都是1/10的利用率,9/10的損失率。能量守恒定律又明確地告訴我們:能量既不會消滅,也不會創生,它只會從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,而在轉化和轉移的過程中,能量的總量保持不變。這一定律是自然界最普通、最重要的基本定律之一。從物理、化學到地質、生物;大到宇宙天體,小到原子核內部,只要有能量轉化,就一定服從能量守恒的定律。那么在食物鏈中,當大部分的動植物死亡,它們體內儲存的那部分能量又跑到哪能里去了呢?當然也不能排除我們人類本身。
在浩瀚的海洋中,是浮游生物通過光合作用把太陽能轉化成化學能,然后又轉化為鱗蝦、小魚、大魚、海獸、巨鯨身上等等。浮游生物如同陸地上供養牲畜所需的牧草一樣重要。
在陸地上,是植物通過光合作用,把太陽能轉化為化學能并儲存起來,其中一部分能量又被轉移到動物身上,把能量的儲存方式進一步升華,擴大了能量的儲存范圍,豐富了能量儲存的內涵,整個食物鏈就是這樣相互依存、相互發展、繁衍生息,一代一代地永無止境地遺傳下去。這樣解釋食物鏈和“能量金字塔定律”似乎并不矛盾。但是,如果進一步探討食物鏈的真正含意,那就會有更新的發現,很值得研究一番了……
人類以及動植物共同生活在地球的搖籃之中,并組成了錯綜復雜的食物鏈體系,食物鏈體系其實是通過動植物把太陽能轉化為化學能并且不斷地儲存、消費、再儲存的過程。實際上,地球上的食物鏈歸根結底是把太陽能轉化為化學能,是不斷轉化為能量物質的一系列方式或過程。它是這樣的一種轉化功能,是地球儲存能量物質過程中的至關重要的“轉化與儲存能量物質的工具”。
地球每天都在翻轉著它的身軀,為所有的動植物提供吸收太陽能的條件,才使整個生態系統的食物鏈得以繁衍壯大,繪制出一幅生機勃勃的繁榮景象。
在這里“能量金字塔定律”的內涵就顯得不符合實際了,而把食物鏈歸結為地球儲存能量的“轉化與儲存的工具”,既新穎又貼切。這是因為在動植物的能量傳遞消費過程中,那絕大部分丟失的能量的去向已經找到了,是在地球的內部不斷地被發現,是地球密秘地把大量的生態系統中丟失的能量儲藏了起來,并且提煉成為高熱值的能量物質—化石能源:煤炭、石油、天然氣、油頁巖等,這些化石能源都是由那些低熱值的能量物質——動植物的殘骸演變而來的,是經過細菌的分解,又在高溫、高壓等一系列的作用下才轉化成為高熱值化石能源的,其中也許還包括放射性物質鈾、釷等元素。而且地球把這些能量物質儲藏得相當嚴密,只有高度文明的人類才能夠發現,并不斷加以開發利用,進行大量的無節制地消費過程。這些數量巨大的化石能源,毫無疑問就是生物之間能量傳遞過程中損失掉的9/10的大部分能量,或許還有其它方面的來源吧?
那么地球為什么要儲藏如此數量巨大的化石能源及放射性物質呢?是因為地球就是這樣的運動規律而形成的嗎?形成以后對地球來說沒有什么本質上的意義呢?或者就是為了供養我們人類今天的這種生產生活方式而儲藏的呢?
在生態系統中還有一個關鍵的問題,就是“能量金字塔”的建筑層次并不是很高的,通常也只有四五層,能量在生態系統中還存在相當嚴格的數量關系,為了保持“金字塔”的穩定,不同層次的生物之間必須保持一定的數量關系。“能量金字塔”的基礎是由生產者組成的,它們是陸地上的植物和海洋中的浮游生物。它們生存的技能最弱,但數量極多,塔基也就建得很寬,生態系統也愈牢固;金字塔的再上一層的是草食動物和肉食動物,數量相對少得多,再往上是兇禽猛獸數量更少,塔的最頂端則是人類。由于人類是食物鏈的最后消費者,處在塔尖的位置,其地位也非常脆弱和危險,如果對下層的生態系統破壞嚴重,就會失去其他動植物的供養,就會危及到自身的生命安全。由此我們是否可以聯想到恐龍的滅絕是否與生態系統受到嚴重的破壞有著直接關系呢?再就是人類到底是不是食物鏈的最后消費者呢?到底是不是處在“金字塔”的塔尖位置上?這就是能量金字塔之謎團,要想解釋清楚,還需從多個角度加以說明。