人類改變生物營養(yǎng)級

談到生物界的“營養(yǎng)級”，估計有很多人會立刻聯(lián)想到大魚吃小魚，小魚吃蝦米，蝦米吃水草的情形。營養(yǎng)級從本質(zhì)上來講確實是以上描述的畫面，但這種理解還是簡單了一點。營養(yǎng)級是指某種有機體在食物鏈上的位置，如處在第一營養(yǎng)級的植物能夠通過光合作用合成有機物，一些植食性的動物如牛、羊等屬于第二營養(yǎng)級，而吃羊的狼則屬于第三營養(yǎng)級。一些大型食肉動物如老虎和獅子則屬于更高的營養(yǎng)級，它們處在食物鏈的頂端，是第四甚至第五營養(yǎng)級的生物。

人類與營養(yǎng)級

你或許會好奇，我們?nèi)祟悓儆诘趲谞I養(yǎng)級？人類幾乎什么都吃，是典型的雜食性動物。上文提到的狼屬于第三營養(yǎng)級，人類雖然比“豺狼虎豹”聰明，但學界一般把人類歸為第三營養(yǎng)級生物。當然，一些素食主義者也可以被歸為第二營養(yǎng)級。

第四營養(yǎng)級的雕和海洋中的頂級生物虎鯨、鯊魚等，它們雖然力大勢強，但數(shù)量稀少，起到了調(diào)節(jié)食物鏈和平衡生態(tài)系統(tǒng)結構的作用，它們數(shù)量的多寡將會影響其他營養(yǎng)級。如人類對北大西洋較高營養(yǎng)級鱈魚的商業(yè)打撈導致小魚缺少捕食者而數(shù)量增加，這些小魚數(shù)量的增加又會導致浮游食草動物的減少。由于食草動物數(shù)量減少，鱈魚的商業(yè)打撈行為反而增加了浮游植物。這就是著名的“營養(yǎng)級聯(lián)”效應，在20世紀80年代由美國動物學家羅伯特·潘恩提出。

營養(yǎng)級聯(lián)是指對食物鏈最頂端或高級捕食者造成的影響，不僅會影響到其直接的獵物，還會影響到與該捕食者關系更遠的營養(yǎng)級。營養(yǎng)級聯(lián)效應由人類發(fā)現(xiàn)，自然界中的營養(yǎng)級聯(lián)的影響者往往也是人類。一個著名的案例就是在北美東部開展的試驗。試驗發(fā)現(xiàn)，如果人為減少狼的數(shù)量，公園里白尾麋鹿的數(shù)量就會增加，從而導致區(qū)域植被數(shù)量的減少?？梢?，頂級生物數(shù)量的改變可以顯著影響生態(tài)系統(tǒng)的功能。從最低營養(yǎng)級到最高營養(yǎng)級，物種數(shù)量往往顯著減少，這是因為能量和物質(zhì)沿著營養(yǎng)級水平呈現(xiàn)遞減的趨勢。這種遞減的趨勢就像等比數(shù)列一樣，其公比通常是十分之一，所以也被稱為“十分之一定律”。植物對光能的利用率往往不到1%，所以當能量和物質(zhì)傳遞到第三營養(yǎng)級生物時，生物機體只有0.001%的太陽能了。“高處不勝寒”，這是營養(yǎng)級越高其生物數(shù)量越少的原因。

人類雖然屬于第三營養(yǎng)級，但由于人類改造自然的能力非常強大，目前在地球上已經(jīng)很難找到?jīng)]有人類足跡的地方了。特別是第一次工業(yè)革命之后，人類對自然的開發(fā)更加肆無忌憚?，F(xiàn)如今信息化與工業(yè)化的同步已經(jīng)深刻地改變了地球的面貌，有人甚至認為地球已經(jīng)進入了“人類紀”。毫無疑問，人類活動正成為影響和改變地球的主導力量，必然也會對營養(yǎng)級產(chǎn)生重大影響。

上文提到的營養(yǎng)級聯(lián)是人類干擾其他生物營養(yǎng)級的案例，當然，除了人類，動物、植物本身也可能影響到營養(yǎng)級的變化。如牛蛙會吃龍蝦，而龍蝦也會吃一些幼小的牛蛙。一些食草動物以吃草為主，但有時也會“開葷”。更有意思的是食草動物吃草，而有些植物也會吃食草動物，如捕蠅草和豬籠草等。營養(yǎng)級聯(lián)是對營養(yǎng)級水平改變的“頂層設計”，而有些植物卻可以發(fā)動“草根革命”，如牛奶草被食草動物啃食后，會增厚葉片，增大葉片的碳氮比值使葉片不再可口，從而使周圍環(huán)境利于自身生長。所以，營養(yǎng)級并非一成不變。

海燕因人類活動降低營養(yǎng)級

人類持續(xù)地改變著其他生物的營養(yǎng)級水平，然而量化這種影響并非易事。密歇根州立大學的研究人員以分布廣泛的海燕為對象，對其幾千年的覓食情況進行了研究，結果發(fā)現(xiàn)海燕在最近3000年左右覓食食源保持穩(wěn)定，但最近100年左右食源發(fā)生很大的變化，海燕的營養(yǎng)級降低了，而原因竟然是近100年以來人類捕魚業(yè)發(fā)展迅速。人們撈走了大魚，改變了魚群的活動區(qū)域，從而使海燕只能捕食小魚小蝦，從而降低了自身的營養(yǎng)級。

人類搶占海燕的食物造成其營養(yǎng)級的下降，在草原生態(tài)系統(tǒng)引入蛇類則有可能提高鷹的營養(yǎng)級，湖泊的富營養(yǎng)化又會徹底打亂水體的生態(tài)平衡、改變水生生物的營養(yǎng)級。人類自身的發(fā)展往往會造成其他物種營養(yǎng)級的提高、降低或者紊亂。但還有更可怕的改變營養(yǎng)級的方式，如砍伐森林使所有的動植物喪失棲息地，進而走向滅絕；大氣污染和全球氣候變暖使鳥類遷徙困難重重；海洋酸化和油料泄漏事件使魚類和鳥類繁殖失敗，同樣造成了極大危害。

人類雖然是第三營養(yǎng)級的生物，但顯然已經(jīng)深深地影響了其他營養(yǎng)級生物的生存與發(fā)展。既然我們已經(jīng)認識到了人類在自然改造過程的巨大破壞性，就應該學會與其他物種和諧相處。

【責任編輯】張小萌