例析食物网中生物种群间的数量变化影响

例析食物网中生物种群间的数量变化影响

安徽省铜陵县第一中学杨京举

1 例析

1．1 问题：如图是温带草原生态系统食物网的一部分图解。据图分析，如果由于某种原因鼠突然死亡，蛇、猫头鹰和蟾蜍的数量将会如何变化？

1．2 答案：减少、变化不大、减少。

1．3 分析原则

分析此类问题需要在生产者相对稳

定的前提下，综合运用以下“三个效应”，

并且只从理论上考虑平衡破坏后的被影

响生物的第一时间数量变化，不可陷入

平衡自我恢复中的长期调节的圈圈里。

其一，能量递减效应。在生态系统

中，能量流动是单向并逐级递减的，营

养级越高的生物获取的能量相对值就越

少。因而，如果食物网中一种生物的消

亡直接影响带来另一种生物的营养级整

体上升，则受到影响的生物在短期内将

会数量减少，反之则上升。

其二，就近调节效应。在食物网中，

各营养级之间可以通过反馈调节机制进

行自我调节，这种反馈调节通常存在第

一效应和连续效应。第一效应只作用于

与其有直接关系的营养级生物，产生最

先，影响也最大；连续效应作用于与其有间接关系的营养级生物，关系越近，影响就越大。因而，如果食物网中一种生物的消亡，对与它关系越近的生物所产生的反馈调节影响自然就越大。在食物网中寻找就近调节关系须以目标生物（待回答生物）所在营养级为基点，按营养级由高到底方向寻找为宜。

其三，营养替补效应。食物网中的一种生物可以占居多条食物链和多个营养级，当某种生物的消亡所带来的营养损失可以被其他种生物所替补时，替补生物种类越多，对该种生物的影响就越小，而替补生物将会下降。同时，营养替补也会缓解与其具有相同功能的营养级生物的生存压力。

从以上三个分析原则可以看出，问题分析中弄清生物营养级存在状况是基本。

1．4 问题分析

生物营养级状况分析：鼠仅占居一个第二营养级；蟾蜍占居第三、第四营养级各一个；蛇占居第三、第四、第五营养级各一个；猫头鹰占居三个第三营养级、一个第四营养级、两个第五营养级和一个第六营养级。

1．4．1蛇为何减少

如果鼠如果突然消亡，对蛇来讲，会直接导致其仅有第三营养级的丧失，使得营养级整体提升，所以蛇的数量将会减少。

1．4．2 猫头鹰为何变化不大

对猫头鹰来说，鼠的突然消亡只造成其丧失三个第三营养级中的一个，营养级整体影响不大，且其丧失的营养可以由其占居的多各其他营养级来替补，所以其数量变化不大；同时，也正是由于猫头鹰和蛇有着直接的捕食和被捕食关系，蛇处于猫头鹰的营养替补位置，猫头鹰的数量维持将对蛇产生直接的反馈调节，结果加剧了蛇数量的减少。设想，倘若这里将鼠改为蛇突然消亡，猫头鹰占有的两种较高营养级（第五、六营养级）会丧失，猫头鹰营养级整体下降，其数量反而会有上升趋势。

1．4．3 蟾蜍为何也减少

在此我们不能像在一条单纯的食物链（草→食草昆虫→蟾蜍→蛇→猫头鹰）中那样认为：蛇是蟾蜍的天敌，蛇减少会带来蟾蜍的增多。因为蟾蜍和鼠没有直接影响关系，最近的关系是通过蛇，而这里蛇的数量减少是反馈调节第一效应的结果，不是外界因素干扰（如人为捕杀）所致的反馈调节的起因，生态系统内部已开始产生反馈调节的连续效应：蛇为了维持数量不减少，会大量捕食蟾蜍，这样使得蟾蜍的数量也会减少。换个角度来看，鼠的消亡使得蛇丧失了仅有的一个第三营养级，而蟾蜍正好处于蛇的营养替补位置，其数量也势必要下降。

2 例证

据图假设由于某种原因大鱼全部死亡，试问对磷虾的数量有何影响？

2．1 问题分析

依图分析，磷虾只占据一个营养级，

位居第二营养级。若大鱼全部死亡，磷虾

营养级不受影响，能量递减效应不对磷虾

起作用；大鱼首先通过浮游动物反馈到须

鲸与磷虾发生就近调节关系，其次是通过

所在食物链中的虎鲸反馈到须鲸与磷虾发

生就近调节关系，因此，搞清须鲸的变化

是问题的关键。大鱼全部死亡时会带来两

个营养替补效应，一是浮游动物的增多会

带来须鲸对磷虾的捕食量的减少，二是虎

鲸对须鲸（海豹）的捕食量增加会减小磷

虾被须鲸捕食的压力。由此，磷虾的数量

会增多。

2．2 分析误区

从不同途径的食物链分析往往有不同

的结果：①当大鱼全部死亡时，大量浮游动物得到生存，从而捕食大量的浮游植物，磷虾由于食物不足而减少；这种分析违背了生产者相对稳定的前提。②当大鱼全部死亡时，所在食物链中断，导致虎鲸数量减少，须鲸数量增加，鳞虾数量减少；这种分析违背了营养替补效应。③当大鱼全部死亡时，浮游动物会增多，使须鲸捕获浮游动物的机会增加，从而减少了对鳞虾的捕食，使其数量增加；这种分析遵循了就近调节效应和营养替补效应。④当大鱼全部死亡时，浮游动物数量会增多，使须鲸数量增加，鳞虾因捕食而数量减少；这种分析遵循了就近调节效应，但违背了营养替补效应。⑤当大鱼全部死亡时，中间的食物链会中断，虎鲸会大量的捕食须鲸，导致须鲸减少，从而使鳞虾数量增加；这种分析遵循了就近调节效应和营养替补效应。

食物网是以食物链为基础，形成了生态系统自我调节能力的核心。其多层次的营养结构所产生的反馈调节机制远比一条单纯的食物链要复杂和强大得多。中学阶段设置此类问题通常是为了实现学生相关分析能力的一种理论性考查，实际状态下的生态系统遭受干扰和破坏后，在其新的平衡的建立过程中各种群数量的变化，还会受到诸如生产者自身变化、营养替补效应功能的大小等很多其他因素的综合影响，单靠“三个效应”其实是不能一一说清楚的。