[自然]食物链与“能量金字塔”之谜

作者  地球村人

“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米，虾米吃土泥”，这是水中生物一个简单的食物链，仔细分析，也是并不十分准确的食物链结构。食物链就是指所有的动植物的食物之间相互产生一种关系，它好比一条链子，把不同的生物彼此联系起来。

在海洋中，大量的海洋生物在这片辽阔的领域中生息繁衍，因此，这里的生物食物链关系也最为显著：鲨鱼、海豹、海豚、企鹅吃鱼类；海象的主要食物是从海底挖掘甲壳类的动物吃；企鹅不仅以小鱼为主食，它也喜欢甲壳类和软体动物等；在鲸类中，抹香鲸则喜欢扑食乌贼、章鱼等头足类动物，须鲸因为它们没有牙齿，不能咀嚼大块的东西，所以它们只能吞食小鱼、鳞虾；鳞虾吃的却不是土泥，而是海水中微小的浮游生物。在北极的海域中，北极熊吃海豹等；海豹吃大鱼、小鱼等；而大鱼、小鱼则吃鳞虾；而小鱼则以鳞虾或一些植物为食；甲壳类和软体动物的主食是鳞虾；鳞虾的主要食物却是海洋中的浮游生物。浮游生物和海洋中的植物是食物链中最低级的弱者，它们是靠吸收水中的养料与太阳辐射能进行光合作用，把太阳能转化为化学能储存在自己的体内来发展壮大自己的群体，完善它的生活方式。浮游生物虽然它们的个体非常小，但是它们的数量巨大，繁殖力惊人。如果海洋中没有浮游生物、没有海草等海洋植物，海洋中就不会有海洋动物，因为海洋动物就没有食物的来源，整个海洋将不会有生命的存在，海洋将是一片死海。

在陆地的食物链中，山兔、野牛、玲羊、鹿等食草动物，又是狮子、老虎、猎豹、狐狼等食肉动物的食粮；昆虫与鸟类，鸟食昆虫及植物的茎、叶、根及种子，植物是最低级的弱者，它们靠的是吸收土壤中的水分和矿物质，再由叶绿素吸收太阳光和空气中的二氧化碳，把太阳能转化成化学能并储存起来。在植物界中，也存在“弱肉强食”的法则，大草可以把小草欺死，它们的残骸被微生物分解，又成为植物的养料；树木则是植物界中最高尚的权威者，它依靠高大的身躯、长长的手臂、繁茂的枝叶，尽情地吸食土壤中的养料和太阳送来的光能，然后通过光合作用把太阳能转化成化学能并且储存起来。而且它的生存能力极强，由一棵树很快就能繁衍为一片树，再繁衍成好多片树，最后成为森林。树木是植物界中生命力最强者，也是储存能量的最大胜利者。

食物链中最关键的环节是生物之间彼此存在着食物的关系，如果缺少了其中的某一种生物，又得不到别的食物来源，那么以它为食的那些生物就会被饿死，而且被饿死为食物的动物也会得到相同的境况，这样，生物界原有的平衡规律就会被破坏，食物链中的生物的种群数量就会减少，链条之间的联系关系也会因此而脱节。

由于人类的高度文明及快速发展，对大自然生态环境的破坏程度也呈现高速度。陆地上的植被覆盖率快速下降，越来越多的食草动物失去了生存的栖息地，种群数量大幅度减少，特别是由于食草动物的数量的急剧减少，肉食动物缺少了食物的来源，出现严重饥荒，许多动物自觉地停止了繁育后代，有的甚至活活地被饿死。因此，自然界中的野生动物的种群数量减少的程度最显著，很多动物已濒临灭绝，成为濒危物种，受到法律保护。

地球自诞生动植物那天算起，总共出现过约5亿-10亿个物种，有98%因遇上自然灾害，如地震、火山爆发、洪水泛滥、火灾等而灭绝，只留下很少一部分幸存者。生活在6000万年前的恐龙可能就是因为地壳运动，或突发性的自然灾害以及气候发生了巨大的变化，使之无法适应生存的条件，而后相继灭绝的。

根据国际自然和自然资源保护同盟发表的部分调查材料依据表明，从100万年前到现在，平均50年有一种鸟类灭绝；近300年来，平均2年有1种鸟类灭绝；而最近的100年来，每年就要灭绝一个物种。据估计，现在每年有数千种动植物灭绝。

从事生物物种的科学家估计，现存的生物大约有1000万种，已被人类认识的物种有170多万种，其中哺乳动物4200种，鸟类大约有9000多种，两栖动物31000多种，鱼类21000多种，无脊椎动物，130万种，高等植物25万种，低等植物15万种。

人类无节制的活动改变了大自然的生态环境：城市建设、垦荒种地、拦河筑坝，使许多森林、草原、湖泊不断地消失，野生动物失去了栖息地，是导致它们灭绝主要因素。

由此可见，地球上生存着种类繁多的动植物和微生物，它们和地球上的大气、水及土壤共同组成一个巨大的生态系统。这个生态系统是由生产者、消费者组成的，简单地看这样一个食物链是在不断地流动和循环的，它们经过无数代的生生死死，不断更新、不断调整，形成了相互适应、相互制约的种类和数量。

在生态系统中，植物通过光合作用把太阳能转化成化学能并储存起来，植物是生产能量的基础，动物通过消费植物，就把一部分能量转移到动物体内，扩大了储存能量的范围。动物死去后成为一种携带一定数量的能量的物质，有的又会成为其它动物的食物，把储存的能量又转移到其它动植物体内，继续进行能量和物质的不断循环的一系列过程，有的或者被微生物分解，能量重新释放到大自然中去或暂时集中储存到某个地方。

自然界中的这种生物之间的不断循环着的能量和物质，我们简称为“能量物质”，由于这种简单的能量物质含有一定比例的水分和杂质，热值相对比较低，属于“低热值能量物质”，它们在生物之间一级一级地传递着，循环往复，无休无止。

在生态系统中，一种生物以另一种生物为食，就形成了这种食物链关系。由于食物链中的一种消费者往往不只吃一种食物，而同一种食物又可能被另一种消费者所食，因此，各食物链之间又互相交错，相互制约，形成关系密切的食物网。

在食物链和食物网中，绿色植物和浮游生物利用太阳能进行光合作用，把太阳能转化为化学能，它们是能量的储存者——生产制造者。吃植物和浮游生物的动物是一级消费者，吃植物和动物的肉食动物是二级消费者，还可以有三级、四级消费者。不过，生物之间的这种不断循环的能量物质在转移的过程中并不是百分百的。比如，绿色植物中的能量物质就不能被草食动物百分之百地利用，不仅植物的根茎、果壳、枯枝败叶不能完全吃掉，而且还会有一部分由于不能完全消化殆尽而成为粪便排出体外，很大一部分白白地浪费掉。一级生物的能量物质通常只有1/10左右转移到下一级生物体内，能量的利用率仅为1/10，其余的9/10能量就损失掉了。生态学给它取名为“十分之一定律”。

在“能量金字塔”里，塔的底部是能进行光合作用并把太阳能转化成化学能的绿色植物和浮游生物，它们是整个生态系统的能量储存库中的能量生产制造者，再往上是吃素食的草食动物，是第一级消费者，然后是吃草食动物的第二级消费者；再往后是第三、第四级消费者，它们是吃食肉动物和植物的凶禽猛兽。

    那么我们人类又处在“能量金字塔”的哪个部位呢？

    有人认为，人类既吃植物又吃动物，而且挑肥拣瘦，吃起来也非常考究，其位置自然应该在“金字塔”的顶端。人类是当之无愧的食物链的最后消费者，是能量金字塔的主宰者。

    那么人类到底是不是食物链的最后消费者呢？既然承认“能量金字塔定律”，人类在消费食物的过程中，能量的利用率也应当为1/10，其余9/10的能量也就损失掉了，每一个人的个体从出生直到死亡，消费了多少食物链中的能量呢？最后又储存了多少能量？假如人类不是象现在这样高度文明的话，死后不是火葬，那么每个人的个体最后储存的能量又都跑到哪里去了呢？每一级的消费者对循环在大自然中的能量物质都是1/10的利用率，9/10的损失率。能量守恒定律又明确地告诉我们：能量既不会消灭，也不会创生，它只会从一种形式转化为其他形式，或者从一个物体转移到另一个物体，而在转化和转移的过程中，能量的总量保持不变。这一定律是自然界最普通、最重要的基本定律之一。从物理、化学到地质、生物；大到宇宙天体，小到原子核内部，只要有能量转化，就一定服从能量守恒的定律。那么在食物链中，当大部分的动植物死亡，它们体内储存的那部分能量又跑到哪能里去了呢？当然也不能排除我们人类本身。

       在浩瀚的海洋中，是浮游生物通过光合作用把太阳能转化成化学能，然后又转化为鳞虾、小鱼、大鱼、海兽、巨鲸身上等等。浮游生物如同陆地上供养牲畜所需的牧草一样重要。

       在陆地上，是植物通过光合作用，把太阳能转化为化学能并储存起来，其中一部分能量又被转移到动物身上，把能量的储存方式进一步升华，扩大了能量的储存范围，丰富了能量储存的内涵，整个食物链就是这样相互依存、相互发展、繁衍生息，一代一代地永无止境地遗传下去。这样解释食物链和“能量金字塔定律”似乎并不矛盾。但是，如果进一步探讨食物链的真正含意，那就会有更新的发现，很值得研究一番了……

       人类以及动植物共同生活在地球的摇篮之中，并组成了错综复杂的食物链体系，食物链体系其实是通过动植物把太阳能转化为化学能并且不断地储存、消费、再储存的过程。实际上，地球上的食物链归根结底是把太阳能转化为化学能，是不断转化为能量物质的一系列方式或过程。它是这样的一种转化功能，是地球储存能量物质过程中的至关重要的“转化与储存能量物质的工具”。

地球每天都在翻转着它的身躯，为所有的动植物提供吸收太阳能的条件，才使整个生态系统的食物链得以繁衍壮大，绘制出一幅生机勃勃的繁荣景象。

在这里“能量金字塔定律”的内涵就显得不符合实际了，而把食物链归结为地球储存能量的“转化与储存的工具”，既新颖又贴切。这是因为在动植物的能量传递消费过程中，那绝大部分丢失的能量的去向已经找到了，是在地球的内部不断地被发现，是地球密秘地把大量的生态系统中丢失的能量储藏了起来，并且提炼成为高热值的能量物质—化石能源：煤炭、石油、天然气、油页岩等，这些化石能源都是由那些低热值的能量物质——动植物的残骸演变而来的，是经过细菌的分解，又在高温、高压等一系列的作用下才转化成为高热值化石能源的，其中也许还包括放射性物质铀、钍等元素。而且地球把这些能量物质储藏得相当严密，只有高度文明的人类才能够发现，并不断加以开发利用，进行大量的无节制地消费过程。这些数量巨大的化石能源，毫无疑问就是生物之间能量传递过程中损失掉的9/10的大部分能量，或许还有其它方面的来源吧？

那么地球为什么要储藏如此数量巨大的化石能源及放射性物质呢？是因为地球就是这样的运动规律而形成的吗？形成以后对地球来说没有什么本质上的意义呢？或者就是为了供养我们人类今天的这种生产生活方式而储藏的呢？

在生态系统中还有一个关键的问题，就是“能量金字塔”的建筑层次并不是很高的，通常也只有四五层，能量在生态系统中还存在相当严格的数量关系，为了保持“金字塔”的稳定，不同层次的生物之间必须保持一定的数量关系。“能量金字塔”的基础是由生产者组成的，它们是陆地上的植物和海洋中的浮游生物。它们生存的技能最弱，但数量极多，塔基也就建得很宽，生态系统也愈牢固；金字塔的再上一层的是草食动物和肉食动物，数量相对少得多，再往上是凶禽猛兽数量更少，塔的最顶端则是人类。

由于人类是食物链的最后消费者，处在塔尖的位置，其地位也非常脆弱和危险，如果对下层的生态系统破坏严重，就会失去其他动植物的供养，就会危及到自身的生命安全。由此我们是否可以联想到恐龙的灭绝是否与生态系统受到严重的破坏有着直接关系呢？再就是人类到底是不是食物链的最后消费者呢？到底是不是处在“金字塔”的塔尖位置上？这就是能量金字塔之谜团，要想解释清楚，还需从多个角度加以说明。