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

人類與營(yíng)養(yǎng)級(jí)

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

第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)的雕和海洋中的頂級(jí)生物虎鯨、鯊魚(yú)等，它們雖然力大勢(shì)強(qiáng)，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(jié)構(gòu)的作用，它們數(shù)量的多寡將會(huì)影響其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)。如人類對(duì)北大西洋較高營(yíng)養(yǎng)級(jí)鱈魚(yú)的商業(yè)打撈導(dǎo)致小魚(yú)缺少捕食者而數(shù)量增加，這些小魚(yú)數(shù)量的增加又會(huì)導(dǎo)致浮游食草動(dòng)物的減少。由于食草動(dòng)物數(shù)量減少，鱈魚(yú)的商業(yè)打撈行為反而增加了浮游植物。這就是著名的“營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)”效應(yīng)，在20世紀(jì)80年代由美國(guó)動(dòng)物學(xué)家羅伯特·潘恩提出。

營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)是指對(duì)食物鏈最頂端或高級(jí)捕食者造成的影響，不僅會(huì)影響到其直接的獵物，還會(huì)影響到與該捕食者關(guān)系更遠(yuǎn)的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)效應(yīng)由人類發(fā)現(xiàn)，自然界中的營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)的影響者往往也是人類。一個(gè)著名的案例就是在北美東部開(kāi)展的試驗(yàn)。試驗(yàn)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(huì)增加，從而導(dǎo)致區(qū)域植被數(shù)量的減少?？梢?jiàn)，頂級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)到最高營(yíng)養(yǎng)級(jí)，物種數(shù)量往往顯著減少，這是因?yàn)槟芰亢臀镔|(zhì)沿著營(yíng)養(yǎng)級(jí)水平呈現(xiàn)遞減的趨勢(shì)。這種遞減的趨勢(shì)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(duì)光能的利用率往往不到1%，所以當(dāng)能量和物質(zhì)傳遞到第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物時(shí)，生物機(jī)體只有0.001%的太陽(yáng)能了?！案咛幉粍俸?，這是營(yíng)養(yǎng)級(jí)越高其生物數(shù)量越少的原因。

人類雖然屬于第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)，但由于人類改造自然的能力非常強(qiáng)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(duì)自然的開(kāi)發(fā)更加肆無(wú)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(rèn)為地球已經(jīng)進(jìn)入了“人類紀(jì)”。毫無(wú)疑問(wèn)，人類活動(dòng)正成為影響和改變地球的主導(dǎo)力量，必然也會(huì)對(duì)營(yíng)養(yǎng)級(jí)產(chǎn)生重大影響。

上文提到的營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)是人類干擾其他生物營(yíng)養(yǎng)級(jí)的案例，當(dāng)然，除了人類，動(dòng)物、植物本身也可能影響到營(yíng)養(yǎng)級(jí)的變化。如牛蛙會(huì)吃龍蝦，而龍蝦也會(huì)吃一些幼小的牛蛙。一些食草動(dòng)物以吃草為主，但有時(shí)也會(huì)“開(kāi)葷”。更有意思的是食草動(dòng)物吃草，而有些植物也會(huì)吃食草動(dòng)物，如捕蠅草和豬籠草等。營(yíng)養(yǎng)級(jí)聯(lián)是對(duì)營(yíng)養(yǎng)級(jí)水平改變的“頂層設(shè)計(jì)”，而有些植物卻可以發(fā)動(dòng)“草根革命”，如牛奶草被食草動(dòng)物啃食后，會(huì)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(zhǎng)。所以，營(yíng)養(yǎng)級(jí)并非一成不變。

海燕因人類活動(dòng)降低營(yíng)養(yǎng)級(jí)

人類持續(xù)地改變著其他生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)水平，然而量化這種影響并非易事。密歇根州立大學(xué)的研究人員以分布廣泛的海燕為對(duì)象，對(duì)其幾千年的覓食情況進(jìn)行了研究，結(jié)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(yíng)養(yǎng)級(jí)降低了，而原因竟然是近100年以來(lái)人類捕魚(yú)業(yè)發(fā)展迅速。人們撈走了大魚(yú)，改變了魚(yú)群的活動(dòng)區(qū)域，從而使海燕只能捕食小魚(yú)小蝦，從而降低了自身的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。

人類搶占海燕的食物造成其營(yíng)養(yǎng)級(jí)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(yíng)養(yǎng)級(jí)，湖泊的富營(yíng)養(yǎng)化又會(huì)徹底打亂水體的生態(tài)平衡、改變水生生物的營(yíng)養(yǎng)級(jí)。人類自身的發(fā)展往往會(huì)造成其他物種營(yíng)養(yǎng)級(jí)的提高、降低或者紊亂。但還有更可怕的改變營(yíng)養(yǎng)級(jí)的方式，如砍伐森林使所有的動(dòng)植物喪失棲息地，進(jìn)而走向滅絕；大氣污染和全球氣候變暖使鳥(niǎo)類遷徙困難重重；海洋酸化和油料泄漏事件使魚(yú)類和鳥(niǎo)類繁殖失敗，同樣造成了極大危害。

人類雖然是第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)的生物，但顯然已經(jīng)深深地影響了其他營(yíng)養(yǎng)級(jí)生物的生存與發(fā)展。既然我們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到了人類在自然改造過(guò)程的巨大破壞性，就應(yīng)該學(xué)會(huì)與其他物種和諧相處。

【責(zé)任編輯】張小萌