生态系统和食物网:谁吃谁?
在米埔觅食的黑脸琵鹭、在湿滑岩石上刮食的帽贝、在郊野公园小径上慢慢腐烂的落叶——每一个都是一个更大系统的一部分,在这个系统里,生物互相依赖,也依赖周围的环境。
在这一章,你会学习什么是栖息地和生态系统、生产者、消费者和分解者各自的角色、如何绘制和解读食物链及食物网,以及生物之间如何通过捕食、竞争和共生互相影响。一步一步来,你很快就能像看地图一样“读懂”大自然!
1. 栖息地和生态系统
什么是栖息地?
栖息地是让生物生存的环境,就像生物的“住址”。好的栖息地能提供食物、水、藏身之所和繁殖的地方。香港有很多不同的栖息地:红树林、岩岸、溪流、草地、树林,甚至学校的花园。
什么是生态系统?
生态系统由某个地方的生物、它们的环境,以及两者之间的相互作用组成。生物会与其他生物相互作用(例如一种生物吃另一种生物),也会与环境相互作用(例如植物从土壤吸收水分)。
生物部分——植物、动物、真菌和细菌。
非生物部分——光、温度、水、空气、土壤和岩石。
种群是指在某个地方生活的同一物种的所有个体,例如一片泥滩上所有的招潮蟹。
香港的三个生态系统
米埔的红树林——红树生长在会随潮水涨退而被淹浸的咸水泥滩上;蟹、弹涂鱼和虾生活在泥中,水鸟会来觅食。
岩岸——海藻、藤壶、帽贝和蟹要抵受强劲的海浪,以及在退潮时被太阳晒干。
郊野公园的树林——树木和草为昆虫、蜘蛛、青蛙、鸟类和蛇提供食物和藏身之所。
重点:栖息地是生物生存的地方。生态系统是生物加上它们的环境,以及它们之间的相互作用。
2. 生产者、消费者和分解者
生产者:制造食物的生物
生产者利用光能自行制造食物。绿色植物、海藻和其他藻类都是生产者(详见“光合作用”一章)。所有其他生物都要依赖它们获取食物。
消费者:进食的生物
消费者不能自行制造食物,所以要进食其他生物。按它们吃什么来分类:
植食性动物只吃植物或藻类(例如蚱蜢、毛虫、帽贝)。
肉食性动物只吃动物(例如蜘蛛、白鹭、蛇)。
杂食性动物两者都吃(例如人类、很多蟹类,以及吃果实和昆虫的鹎鸟)。
按它们在食物链中的位置来分类:
初级消费者吃生产者。
次级消费者吃初级消费者。
三级消费者吃次级消费者。
分解者:大自然的回收员
分解者主要是细菌和真菌(例如蘑菇和霉菌)。它们分解死去的生物和动物的排泄物,把养分归还土壤或水中,让植物再次使用。没有分解者,落叶会越堆越多,养分也会耗尽。
香港的例子
米埔——生产者:红树、藻类;消费者:虾、蟹、弹涂鱼、白鹭、黑脸琵鹭;分解者:泥中的细菌和真菌。
岩岸——生产者:海藻;消费者:帽贝、藤壶、荔枝螺、蟹;分解者:细菌。
树林——生产者:树木、草;消费者:毛虫、青蛙、鸟类、蛇;分解者:落叶层中的真菌和细菌。
记忆小贴士:“造、吃、拆”——生产者制造食物,消费者吃掉食物,分解者把剩下的拆解。
重点:生产者制造食物,消费者进食其他生物,分解者(细菌和真菌)把死物中的养分回收。
3. 食物链:追踪能量的去向
食物链显示食物及其中的能量如何由一种生物传到下一种生物。食物链一定由生产者开始:
草 \(\rightarrow\) 蚱蜢 \(\rightarrow\) 青蛙 \(\rightarrow\) 蛇
看懂箭头
每个箭头表示能量(食物)流动的方向,由食物指向进食者。“草 \(\rightarrow\) 蚱蜢”的意思是“草被蚱蜢吃掉”。记忆小贴士:箭头指向正在进食的嘴巴。
各级的名称
在上面的食物链中,草是生产者,蚱蜢是初级消费者,青蛙是次级消费者,蛇是三级消费者。米埔的例子:藻类 \(\rightarrow\) 虾 \(\rightarrow\) 小鱼 \(\rightarrow\) 黑脸琵鹭。
常见错误
把箭头由进食者画向它的食物(蛇 \(\rightarrow\) 青蛙),以为箭头代表“吃”。这是错的!箭头表示能量的去向,所以应由青蛙指向蛇。另外,食物链一定由生产者开始,绝不会由动物开始。
你知道吗?在食物链的每一级,大部分能量都被生物用来维持生命或以热的形式散失,只有一小部分会传到下一级。所以大部分食物链只有四至五个环节。
重点:食物链由生产者开始,箭头由食物指向进食者。
4. 食物网:连在一起的多条食物链
大部分动物会吃多于一种食物,也会被多于一种动物吃掉,所以多条食物链会连结成食物网。食物网显示一个生态系统中所有的摄食关系。
树林中的食物网
毛虫吃树叶。鸟吃树的果实、毛虫和蚱蜢。蚱蜢吃草。青蛙吃蚱蜢。蛇吃青蛙和鸟。这个食物网包含四条食物链:
1. 树 \(\rightarrow\) 毛虫 \(\rightarrow\) 鸟 \(\rightarrow\) 蛇
2. 树 \(\rightarrow\) 鸟 \(\rightarrow\) 蛇
3. 草 \(\rightarrow\) 蚱蜢 \(\rightarrow\) 青蛙 \(\rightarrow\) 蛇
4. 草 \(\rightarrow\) 蚱蜢 \(\rightarrow\) 鸟 \(\rightarrow\) 蛇
同一种生物可以处于多于一个营养级。鸟(杂食性动物)吃果实时是初级消费者(第 2 条),吃昆虫时则是次级消费者(第 1 和第 4 条)。蛇在第 2 条是次级消费者,在其他几条则是三级消费者。
如何绘制食物网
步骤 1:列出所有生物及每种生物吃什么。
步骤 2:把生产者放在最底层,再把初级、次级和三级消费者依次放在较高位置。
步骤 3:由每种食物画箭头指向每种吃它的生物。
步骤 4:检查没有箭头指向生产者。
步骤 5:由每种生产者出发,沿着每条路径走到最高级的消费者,数一数有多少条食物链。
预测食物网中的变化
所有生物都互相联系,所以一个种群改变会影响其他种群。如果某种动物数量减少:
它的食物被吃得较少,所以数量倾向增加。
它的捕食者食物减少,所以数量倾向减少,或改吃更多其他食物。
例子:青蛙消失了
蚱蜢被吃得较少,所以数量增加,并吃掉更多草,草可能减少。蛇失去一种食物,数量可能减少,或改吃更多鸟,鸟的数量也可能下降。真实的生态系统很复杂,所以我们说“可能”或“倾向”。连结较多的食物网通常较稳定,因为消费者可以转吃其他食物。
试试看:在一个透明的密封瓶中放入土壤、池水、水生植物和几只小蜗牛,制作一个微型生态系统,并观察几个星期。
重点:食物网由多条相连的食物链组成。要预测变化,就要问:这种生物吃什么?什么吃它?
5. 生物之间的相互关系
捕食
在捕食关系中,一种动物(捕食者)猎杀并吃掉另一种动物(猎物),例如米埔的白鹭捕捉弹涂鱼。当猎物充足时,捕食者数量增加;之后更多猎物被吃掉,猎物数量减少;食物减少后,捕食者数量也随之减少,如此循环不息。
竞争
当生物需要同一种有限的资源,例如食物、水、光、空间或配偶时,就会出现竞争。竞争可以发生在同一物种或不同物种之间。例子:树林中的树木争夺阳光;岩岸上的藤壶争夺岩石上的空间;米埔的白鹭和琵鹭争吃小鱼。
共生
共生是两种不同物种之间的紧密关系,它们生活在一起或紧密地互相依赖。在以下例子中,双方都得益:
小丑鱼和海葵——小丑鱼躲在海葵有刺细胞的触手之间,避开捕食者(身上的黏液保护它不被刺伤);小丑鱼则赶走会吃海葵的鱼,并保持海葵清洁。
地衣——由真菌和藻类共同生活而成:藻类进行光合作用制造食物,真菌提供庇护并保存水分和矿物质。
蜜蜂和花——蜜蜂以花蜜和花粉为食物;它们在花朵之间传送花粉,帮助植物繁殖。
并非所有紧密关系都对双方有利:寄生生物,例如狗身上的跳蚤,会伤害它的宿主。
你知道吗?
很多地衣对空气污染十分敏感,所以岩石和树干上长满健康的地衣,通常表示那里的空气清新!
小测验:猫捕捉老鼠——捕食;两棵幼苗互相遮挡阳光——竞争;蜜蜂探访花朵——共生。
重点:捕食——一方吃掉另一方。竞争——双方需要同一种有限的资源。共生——两个物种紧密地生活在一起,通常双方都得益。
6. 入侵物种:不受欢迎的新来客
入侵物种是被人类带到新地方的物种,它们在当地迅速扩散,并对当地的生态系统造成损害。它们在新地方通常没有天敌,所以会在竞争中胜过本地物种,或吃掉本地物种。
香港的例子:薇甘菊会攀爬覆盖树木,遮挡它们的阳光;福寿螺会吃农作物和水生植物;被弃养的巴西龟(红耳龟)会与本地龟类竞争。控制入侵物种并不容易:杀虫剂可能伤害其他生物,而引入新的捕食者也可能反而吃掉本地物种。
重点:入侵物种会扰乱食物网。切勿把宠物或水族箱中的动植物放生到野外。
重点回顾
栖息地——生物生存的地方。
生态系统——生物与其环境(生物部分和非生物部分)之间的相互作用。
生产者制造食物;消费者进食其他生物;分解者(细菌、真菌)回收养分。
食物链——由生产者开始;箭头由食物指向进食者(能量流动方向)。
食物网——互相连结的食物链;一个种群的改变会影响其他种群。
捕食、竞争和共生是重要的相互关系。
入侵物种扩散迅速,会伤害本地物种。
做得好!下次你到郊野公园或海边时,试试找出生产者、消费者和分解者,并想象把它们连在一起的食物网。