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为什么食肉动物繁殖率都很低,食草动物繁殖率这么高?
根据动物在生物链中的食性以及食物来源的不同,我们可以把它们划分为食草动物、食肉动物以及在此基础上有相互重叠的杂食动物三大阵营。在我们的印象中,食草动物天生机敏,数量庞大,但在与食肉动物在生态系统中的地位相比,普遍处于弱势地位。是什么原因造就了食草动物的这种繁殖率较高,而甘愿被食肉动物捕猎的状况呢?
一个完善而成熟的生态系统,其中必然包含着生产者、消费者和分解者三大部分,它们的共同存在,使得自然界中的物质和能量有了相应的承载和传输的载体,在此基础上形成了不同层级的特种群落、不同的物种生活方式以及能量的流通传输路径。其中:
生产者是直接可以利用光能和化学能,将环境中的无机物质合成为有机物质的生物。生产者所生产出来的有机物质,不但可以供应自身生长的需求,也可以为其它生物提供物质和能量来源。在陆地环境中,树木、草和一些自养型的细菌都属于生产者范畴。
消费者是能够以生产者本身、生产者排出的有机物质或者其它低级消费者作为食物来源的一类生物,其中能够以生产者和生产者排出的有机物质为食物的是初级消费者,以初级消费者为食的生物为二级消费者,以二级消费者为食的为三级消费者,一般情况下,我们把三级消费者做为该生态系统的顶级捕猎者,是处于食物链的最高层级。
分解者主要包括的是进行异养型的一些细菌和真菌,它们可以将生态系统中动物的尸体、植物的残枝败叶进是分解,一方面为自身的生长提供必要的能量来源,同时在分解过程中也可以将上述被分解的复杂有机物质,变为简单的无机物或者有机物小分子,从而也能够为生产者所吸收。
从以上的分类可以看出,无论是食草性动物,还是食肉性动物,它们在生态系统中都是处于消费者的角色,只不过食草动物基本上都是属于初级消费者的范围,而食肉动物一般是处于二级消费者或者更高的顶级消费者范围。
推动生态系统稳定存在的基础,就是物质在生态系统不同层级之间的流动,而物质在生态系统中的流动,是以能量互相转化的方式实现的。能量在食物链中的流动过程,其实就是每一个营养层级的能量输入、传递、转化和散失全过程。对于输入一个营养级的总能量来说,其数值等于通过呼吸作用消耗能量、分解者分解过程中释放的能量、传递到下一个营养级的能量三者之和。
而能量在一个营养级之间的利用过程,很大一部分会被生物体本身吸收利用,然后通过呼吸作用以热能的方式散失到环境中,而这个呼吸作用散失的过程,是维持生物体正常生理机能能量来源的重要渠道。正是因为每一层级生物的呼吸作用以用分解者的分解作用,使得能量在向下一级营养级传递的过程中逐级递减,其总能量损失效率大约是每一层级降低10-20%,越往上层、食物链越长,这种能量的损耗积累效应就越明显,这就是人们形象称为“能量流动金字塔”的道理。
从以上的分析可以看出,在食物链的上层,与最初生产者提供的总能量相比,其能量在流动过程中,用于维持机体正常生理活动以及被分解者分解所损耗的能量就非常多。因此,营养级别越高的动物,其生物种类以及种群数量就会相应偏少,否则在能量损耗的情况下,将不能支撑数量过多的营养级高的动物存在。
据科学家们测算,当一个生态系统的营养级数达到5个时,所剩余的能量就不能够支撑下一级营养级生物的能量需求了,在这种情况下,即使捕食本领再高超的动物也会因能量的限制而不能正常生存,这个时间再繁衍出更多的后代,不但会在能量受限的情况下很难存活,造成生育成本增加;而且会与现有的动物造成生存竞争压力持续增大,反而不利于整个种群的可持续发展。因此,肉食动物特别是顶级的肉食动物,其生存法则的一个重要方面就是减少繁殖效率,维持现有种群的稳定。
而作为草食动物就一样了,它们一方面由于绿色植物的分布范围很广,它们从中获取生产者能量的途径比较简单和容易,因此基本上不会存在能量受限的问题,繁殖效率高也不足为奇。
当然,能量问题,是影响处于不同营养级动物繁殖效率产生巨大差异的重要因素。除此之外,还有一个就是捕猎和被捕猎的客观原因,草食动物处于消费者的最低层,虽然获取能量的方式比较容易,但是每时每刻都要经受着被天敌捕食的风险,因此在长期的进化过程中,草食动物逐渐演化出了以下几种特性:
灵活机警的身体特征。听力、视力、嗅觉异常敏锐,睡眠时间碎片化,奔跑能力和耐力出众,最大限度减少被捕猎到的几率。
强大的繁殖能力。在生产者提供充足能量的前提下,尽可能地缩短繁殖期,同时提高每次繁殖的数量,从而通过提高种群数量的方式,减少因被捕猎而对种群数量和结构的影响和冲击。
缩短幼崽成熟期。这个也是为了降低幼崽被天敌捕杀率而演化出的一个特征,幼崽在出生后没多久,有的就能够站立、行走甚至奔跑,从而缩短了适应期以及向上一代学习的时间周期,提高了成活率。
随着环境的变化进行迁徙。草食性动物对于绿色植物的需求是推动其生存方式转变的根本动力,它们通常都会有对自然环境变化非常敏感的觉察性,通过植物的兴衰、水源的变化等,及时地调整自身和种群的生活空间,有的还进行着大规模、大范围的迁徙,而个体的繁衍周期也与这个栖息地的转移周期相匹配。
地球上所有生物的生存法则,都是在漫长的进化过程中适应环境的结果。其中,肉食动物和草食动物繁衍效率的明显差异,来源于它们在食物链不同营养级上的生态定位,是由能量的输入容量和阈值所共同决定的。能量在不同层级之间的逐级递减,是造成越处于上层的食肉动物,其繁衍效率普遍越低的直接原因。
凡事都没有绝对的,虽然从整体上看,食肉动物的繁殖率确实要比食草动物要低一些,但是也要因动物而异,比如大象是食草动物,但是它的妊娠期就长达22个月,而且每次只有一胎,而斑鬣狗是一种凶猛的食肉动物,它的妊娠期仅有4个月左右,而且每次有两胎。
所以说,笼统的说食肉动物的繁殖率低于食草动物是不科学的。但是,相对来说,食肉动物的数量确实比食草动物数量要少很多,那么是什么造成了这种现象呢?我们一起来讨论一下。
在开始我们就说过了,动物的繁殖能力高低与它的食性并没有直接的关系,而是与它的生存环境、习性以及食物链的位置有很大的关系。比如狮子是一种大型的肉食性猫科动物,但是它的妊娠期只有110天左右,而且每次能够产下2-4只幼崽。
但是,大部分食草动物的妊娠期都要超过半年,而且每次大都只有1个幼崽。比如牛的妊娠期长达280天,单胎率约占97.7%-99%之间。
所以说,单独拿繁殖能力来说,食肉动物甚至要比食草动物强。因此,繁殖能力对于食肉和食草动物的数量虽然有影响,但是影响也不是很大的。那么,是什么影响了食草动物与食肉动物之间的数量差呢?有三个因素。
在自然界中,食草动物的数量是远远多于食肉动物的,也就是说食草动物的基数就比食肉动物要大。而造成这种现象的主要原因就是营养级。营养级简单来说就是生物在食物链中的位置,比如植物从土壤中汲取营养,它们就属于初级生产者,也成为自养生物,而以植物为食的食草动物就属于初级消费者,吃食草动物的食肉动物,就属于二级消费者,以此类推。
在生态系统中,能量的传递是递减的,举个例子,兔子吃的是草,而草是通过光合作用以及从土壤里吸取的营养生长的,一片草地才能够一个兔子生活,而狐狸以野兔为食,但是多个野兔才供养其狐狸的需求,而再往上一级就是老虎,老虎吃狐狸,但是也只能吸取狐狸的部分能量。
既然,能量的传递是递减的,那就代表着食物链位置越靠上的动物,对能量的获取更少,相对的就影响了物种的数量。而物种的基数越小,它能繁殖的后代也是有限的,所以,即使许多食肉动物比食草动物的繁殖能力强,数量也不如食草动物。
从表面上看,食肉动物威风凛凛了,捕杀食草动物是手到擒来的事。其实,事实并非如此,我们就拿非洲大草原上的两种常见的动物狮子和斑马来说把。上面我们说过,狮子只有4个月左右的妊娠期,一次就能产下2-4只幼崽,但是,幼狮的存活率仅有20%,原因有三点:先天性的缺陷、捕猎的风险以及同类的猎杀(新老狮王更替时,新狮王有猎杀老狮王幼崽的习惯)。而斑马虽然妊娠期长达1年,每次仅有一胎,但是斑马幼崽的存活率却高达50%,除去先天性的缺陷外,被食肉动物捕杀仅占一小部分。
也就是说,虽然食肉动物能生,但是后代存活率同比与食草动物这种不能生的动物是持平的。这在一定程度上也是一种生态平衡。因此,食肉动物和食草动物的数量是相对稳定的。
食物获取的难易度对动物数量的影响也很大。在自然界中,大部分的食草动物都是群居动物,而且它们由于获取食物太容易(草和植物),所以体型也相对较大。但是,食肉动物的猎物就是食草动物,面对群居且体型庞大的食草动物,食肉动物的食物获取难度就很大,我们还是以狮子为例,狮群外出狩猎时,经常会空手而归,饥肠辘辘的它们也就没有足够的营养哺育后代,这就会形成新一轮的优胜劣汰。
食肉动物除了捕猎难度较大外,受伤的几率也很大,面对大体型的食草动物时,一个不留神就会受伤,而食肉动物一旦受伤很可能就失去了阶段性捕猎猎物的能力,这对食肉动物来说是致命的。
在自然生态中,由于能量的传递关系,食肉动物本身就比食肉动物要少,再加上幼崽的成活率较低以及食物获取难度较大,始终在制约着食肉动物的数量,而食草动物则相对繁殖能力较差,但是好在基数比较大,幼崽成活率也比较高,所以,整个生态系统是平衡的。
但是,如果一旦有人类的介入,比如大量捕杀食肉动物或者食草动物,那么,生态就会失衡,最终造成动物区域性灭绝的恶果,进而影响人类的生存环境。所以,还是那句话“保护野生动物就是在保护人类本身”。
在一望无垠的非洲大草原上,有成群的角马、瞪羚、斑马等在觅食、奔跑,甚至是迁徙,它们都是草原上常见的食草动物,依靠数量庞大的种群数量聚集在一起,为自身提供保护,低于天敌的捕杀,但是在草原上很少能看见狮子、猎豹、鬣狗,它们不仅种群数量少,而且种群中个体的数量也少,作为凶猛的食肉动物,就拿草原大哥非洲狮来说,它们根本没有天敌的存在,那为什么个体数量会非常少呢?也就是繁殖率为何没有食草动物高呢?
在地球上任何一种生物,包括人类在内,种群数量的多少受到了自然环境、食物和天敌的限制。先以我们人类来说,我们是地球上所有生物中通过适应环境所进化最成功的生物,现在全球人口已经达到了70多亿,这个数量无疑让所有的动物都望其项背,也奠定了人类在地球上的霸主地位。
但是在远古时期,我们人类也受到了自然灾害、食物短缺和天敌捕杀的影响,人口数量也一直受到了限制,但在漫长的岁月中,我们人类通过更加先进的大脑和灵活的双手,不仅现在可以改变自然、将威胁我们的生物赶出我们生活圈,而且还能培育和驯养各种食物(植物和动物)。因此我们人类的人口才在近几个世纪呈现出了爆炸式的增长,那么到底是什么限制了食肉野生动物呢?
很显然,自然灾害对于野生动物都是同等的,例如:狮子、鬣狗这样的顶级食肉动物虽然会出现打斗,但都不存在绝对的天敌,那么制约它们的就只有食物这个一个选项了。因为在地球上,任何一种生物想要生存繁衍后代,都必须有足够的食物来作为支撑,在食物匮乏的情况下,或者自身种群的生存都得不到保障的情况下,还谈何繁衍后代,就算繁育了后代,那么后代的死亡率也会非常高,这就直接制约了一个物种的数量。
地球上生物圈的能量主要是来自太阳光,如果没有太阳也就没有地球上生物的繁衍,这颗蓝色充满生机的星球就会变成一颗被冰雪封盖的白色星球。虽说太阳的能量十分巨大,功率达到了功率为4×10^26瓦,而且能量远远不到,但是地球能接受到的能量本事就是有限的。
而地球接受到的太阳光也不能直接被所有的生物利用,就像我们人类不吃饭只晒太阳肯定会被饿死。但是在地球上的生物圈中存在着可以利用阳光将水和二氧化碳转化为有机物的生物,它们就是生物圈内最底层的生产者,例如:我们常见的所有植物、海洋里的浮游生物、少量的戏剧。它们为整个生物圈中的上层生物,提供了生存所必须的有机物和能量,而这些不能直接制造有机物、必须直接从外界获取有机物的生物称为消费者,例如:我们常见的所有动物,包括人类。
也就是生物圈里的能量是从阳光、到最底层的生产者、再到消费者来传递的,如果能量在传递的过程中没有发生任何损耗的话,那么顶层的生物也会获得和低层生物一样多的能量,那么顶层生物的能量就会得到保障。但是真实的情况是,能量在每一层传递时,都会发生大量的损耗,例如:从太阳光到植物,植物通过光合作用的转化率只有15%,而能量每上升一层的话,只有10%-15%的能量能被传递上去,也就是说,越往上能量传递的越困难,能量总量也就越少。
这就是我们常见的生物圈金字塔的模型,底层生物能够获得足够的能量来源,毕竟它们时能量最开始的传递着,越往上能量就越少、生物种群的数量也就越少,毕竟在更少的能量下,能够养活的生物数量是有限的。例如,在一个农场里,这里的植物,不仅可以供周围的人生活,而且还能养很多的牛羊,但是这些作物所产生的能量,只能养很少的食肉动物,因为食肉动物的生存不仅需要大量的能量,而且由于受到了能量转化率的限制,就会造成非常大的能量浪费。
掌握了以上的知识我们就能很好的回答为何食肉动物的个体数量少,而且繁殖率低。因为食草动物的食物充足,它们作为最低层的能量传递着拥有着一开始掌握能量的绝对优势,所有种群数量发展的更快,更加庞大,而且在繁殖的过程中幼崽的成活率也得到了保障,这就更加剧了它们种群的扩张。
但是食草动物的疯涨,会导致草原被大量的啃食,破坏生态环境,所以熟肉动物的出现就可以限制它们的数量,但是由于能量在传递过程中的限制和大量的损耗,就造成了食肉动物本身获得能量的基数就更少,这也是为什么顶级捕食者虽然没有天敌,它们的数量不会疯涨,这也解释了为什么是狮子、老虎之上再也没有更加顶顶级别的捕食者了,因为能量再往上已经不足以养活任何种类的生物。
这就是大自然神奇的调节能力,互相制约的能力。你可能会想,食草动物数量那么庞大,食肉动物也可以大量的捕食啊,也是可以获得大量的能量来维持更大的种群数量。可能是你经常在电视上看到食肉动物进食的画面产生了误解,其实食肉动物的捕食成功率并不高,而且经常会因为抓不到猎物饿肚子,而去抢食其他捕食者的猎物,甚至是去食腐。这都是无奈之举。
食草动物的奔跑速度、耐力、警觉性、以及更宽的视野造就了它们躲避天敌的能力,一般在非洲草原上很少有单个捕食者可以抓到猎物,都是团队配合,而且它们也会挑一些比较小的幼崽下手,足以见得想要抓到猎物也是一件非常困难的事。好处是,肉类食物的能量密度较大,吃一次可以饿好几天,而植物性食物的能量密度较小,所以我们经常会看到大型的食草动物整天在吃,一刻也不停歇。
总结起来就是,能量的限制和捕食的困难,造成了顶级食肉动物数量受到了限制。
猪是杂食性动物,牛是食草动物,北极狐是食肉动物。牛是食草动物,虽然一年四季内可以多次发情,但它们的妊娠期长达280天左右,而且有时候还是单胎或双胎;而生为食肉动物的北极狐,虽然发情期一般固定在每年的2月到5月份,但它们通常只需要5天左右就会生下小狐狸,而且,一窝狐狸幼崽通常都有8到10个左右,一次生下十几个也不罕见。
简单来说,某种动物到底是什么食性,我们主要是根据它的食物类型来进行划分,比如,上面已经对其繁殖进行简要说明的这两种食肉动物和食草动物。其次,从两种不同食性动物的存在数量来说,食草动物的确比食肉动物的群体数量更庞大。但事实上,并不是所有吃草动物的繁殖率都比食肉动物的繁殖率更高。
为何说植食性是生物交互作用的体现
植食性本质上是动物和植物之间的生物交互作用,地球上的植物不计其数,但迄今为止,科学家们还没有发现哪种植物是没有动物使用的。不管是高等动物,还是低等动物,其中都不乏以植物为食的物种。而从生物链的角度来说,大自然界中的食物链基础便是动物吃植物,虽然并不是所有动物都吃植物,但它们都间接、或直接依赖植物。
通常情况下,食草动物的确往往都拥有“双胃”的身体构造特征,这两个分别是扮演食物储藏袋角色,以及有反刍行为、主要用来消化食物的胃。大家比较常见的食草动物也比较多,比如牛羊、骆驼、兔子和菜青虫等,只不过不同的食草动物会以不同的方式吃植物,有的动物会将整个植物都吃掉,而有的动物则只吃植物的非要害部位,这也是为什么有的植物被吃并不影响生长,而有的植物则会面临死亡。
食肉动物具有哪些特征?
食肉动物,还可进一步划分为食肉性、食鱼性、食虫性和吸血性等,北极熊一定是大家听说过的陆地肉食动物。而熊猫其实也应该归类于肉食动物,只不过它们因为环境的原因而普遍喜好吃竹子这样的植物。或许很多人都有所不知,其实就我们已知的已经灭绝的食肉动物也不少,比如,剑齿虎、残暴狮、短面熊和安氏兽。
整体而言,那些以肉类为食物的动物们,往往都具有牙齿锋利、四肢有力和灵活性高的特点。粗大的大齿,便是它们攻击猎物的利器,能在极短的时间内穿刺目标物体。相信生活中一定有不少恐龙爱好者,那你们一定对棘龙、霸王龙、蛮龙、马普龙、鲨齿龙这些食肉恐龙不会感到陌生,尽管它们的生存年代已经距离我们越来越遥远。
动物食性决定了自己是不是更容易灭亡
地球上到底出现过多少种动物,确切来说还是个未知数,撇开可能因外力影响所导致的生物大规模灭绝,但凡是自然消亡的物种往往跟它的食性也有关。简单点说,一个物种的食性越单一,便越有可能濒危,因为它的口粮选择有限。而那些食性更具有多样性的动物,则可以在某种食物供应不上的时候,转过头去选择其他自己可以吃的食物类型。
在自然界,食草动物繁衍后代常常很快,并且很多,而食肉动物则正好相反,那究竟是咋回事呢?
今天,我们就来聊一聊这件事。
我们知道,老虎和狮子被公认是百兽之王,但你知道吗,它们生存的条件并不好,比如:狮子很多时候还要和鬣狗抢腐肉才能生存下去。
之所以会如此,是因为食肉动物能够获得的能量实在是太低了。
我们知道,人类的能量来源是植物和家禽的肉,其中家禽的能量来源是植物,而植物的能量来源着是太阳光。
植物可以通过光合作用将太阳能转化为生物能,因此植物可以不依赖其他生物而获得能量,在生物学上这种叫做生产者,而人类以及其他需要直接或者间接从植物中获取能量的生物叫做消费者,当然还有微生物这样的分解者。
能量就这样在生产者,消费者,分解者之中流动,但是能量在流动时,会产生大量的浪费,比如:人类呼吸、走路都在消耗着能量。
这意味着,能量不能100%从植物传递给食草动物,食草动物身上的能量也不能100%传递给食肉动物。
能量在每一个生物之间,传递的效率非常低,大约只有5%-20%。因此食物链金字塔越往上,能够获得的能量越少,尤其是老虎狮子这样的大型食肉动物,因为它们不吃植物,纯粹以肉类为食。
由于老虎和狮子能够获得的能量来源非常有限,因此它们没必要繁殖大量的后代,这样既造成怀孕时期的能量浪费,又会造成后代因食物短缺而大量死亡。
因此,食肉动物每次繁殖时,只会繁殖1-4只左右,并且等到后代长大后才会再次发情,中间或许会间隔2-4年左右不发情。
食草动物的繁殖率之所以比食肉动物高,是因为它们之间面临的环境不同。
食草动物作为一级消费者,食物来源较为广泛,但是它们在生长过程中需要面对天敌的骚扰,尤其是未成年个体。
这就造成了有大量的未成年个体因为速度不够快、反应不够敏捷、体型不够大等特点被食肉动物捕获,只有极少数成年个体能够生长到成年。
为了保证自身种族不灭绝,食草动物必须提高繁殖率,每次繁殖出足够数量的后代,来应对后代死亡率较高的事实。
食草动物为了提高后代的存活率,想尽了各种办法,比如:发情期。
如果你仔细观察动物世界中的发情期,你会发现它们会在食物丰盛的季节里生下后代,这样它们的后代就不至于饿肚子。
还有一些昆虫,会选择在天敌飞往南方去的季节繁殖后代,这样的措施都可以提高后代的存活率。
由于有食肉动物的存在,再加上季节性的食物短缺,所以食草动物的数量一直都保持在相对稳定的数量。
比如:兔子有双子宫,并且可以同时怀孕,每胎可以生4-6只小兔子,每年可以繁殖2次。但由于兔子天敌众多,导致即使它们繁殖速度如此之快,仍没有在原产地泛滥。只有到了没有天敌的澳大利亚才展示出自己繁殖力强的一面。
不过,并不是所有的食草动物繁殖率都很高,一般来说体型越大的生物,每胎生育的后代数量越少,这是因为体型越大的生物,对能量的需求更高。
虽然食肉动物的数量总体而言少于食草动物,但是当食草动物的数量上升时,食肉动物的数量也会上升。比如:猞猁。
由于猞猁的主要食物来源是兔子,所以生物学家们将兔子和猞猁的数量做了一个动态变化图,这种变化图也被称为捕食与被捕食动物数量的关系图。
根据这张模型图可以看到,每当兔子数量上升后的1-2年,猞猁的数量也会上升;当兔子的数量下降时,猞猁的数量也会跟着下降。总体而言,猞猁和兔子每隔10年左右出现一次数量巅峰。
老虎和它所在的生态链也是如此,当地球气候适宜,植物生长茂盛的时期,食草动物由于食物来源充足,所以后代的存活率会变高,以至于有更多的后代能够存活至成年。
当食草动物的数量变多时,也会造成食肉动物的能量来源变多,所以它们的数量也会上升。
之所以食肉动物的繁殖率较低,其实是因为它们能够从自然界中获取的能量有限,即使繁殖出大量的后代也无法存活,但是在繁殖后代时又会浪费大量的能量,久而久之,繁殖率较高的基因就被食肉动物抛弃了,反之是能够帮助后代更好存活的基因被保留了下来。
食草动物的繁殖率高是因为它们的食物来源较为丰富,但后代受天敌的制约,因此成活率低,只有繁殖大量的后代,才能保证有足够的个体能够存活到成年,参与下一次繁殖。
这就是能量金字塔的表现形式。能量金字塔,又称能量塔、生态塔、营养级金字塔、生物量金字塔,是生物界中存在的一种自然规律,是食物链的内涵及表现形式,和网上那些骗人的“XX金字塔”没有任何关系。
要想明白能量金字塔,先来看看食物链。
按照各自的角色可以将食物链中的生物分为生产者、消费者(初级消费者、次级消费者、三级消费者)、分解者三类。生产者是食物链的基础,以植物和藻类等自养生物为主,它们可以利用阳光、二氧化碳、水以及无机盐通过光合作用或化能合成制造有机物,为生态系统中的生物活动提供物质和能量。
初级消费者是食草动物,它们进食生产者获得能量,不管是大象、犀牛,还是山羊、兔子,只要是食草动物,都是初级消费者。
次级消费者就是小型食肉动物,它们捕食初级消费者。三级消费者会捕食初级消费者和次级消费者,处于食物链最顶端,是最强大的食肉动物,有时也会出现比三级消费者更强大的四级消费者。
分解者就是各种细菌和真菌。它们分解动植物尸体将有机物转化为无机物,供生产者使用,以实现物质在自然界中的循环。能量金字塔以食物链为框架,表示生态系统中能量的流动过程。不过这种能量的流动不是百分之百的,随着食物链向上,能量会越来越少,通常只有10%左右能够转移到上一级,即能量的利用率仅有10%,其余的90%都会被损失掉。比如说生产者(植物)生产了100个,初级消费者(食草动物)只能获得10个,次级消费者(小型食肉动物)能获得1个,三级消费者(大型食肉动物)只能获得0.1个。
举个形象的例子。
一个人要增长1千克体重需要吃10千克鱼,这10千克鱼要吃100千克虾,这100千克虾要吃1000千克浮游生物。
获得的能量和繁殖能力、数量成正比,获得的能量越多,繁殖能力越强,数量就越多。塔底部提供的能量要比顶部多得多。底部的生物获取能量容易,像阳光、水和无机物到处都有,非常充沛,所以植物能够疯长。植物疯长之后,食草动物俯仰皆拾,漫山遍野、一碧千里的植被能够养活大量食草动物,而食肉动物获得能量就很麻烦了,它们需要消耗很多能量来捕猎,而获得的能量却很少。因此,生物链底部的生物繁殖能力最强,数量最多,而顶部的生物繁殖能力最差,数量则最少,由此形成一个金字塔型。
这就是为什么通常食肉动物的数量和繁殖能力比不上食草动物,在食物链中越高级的动物生存能力反而越差。
经常有人问:老虎这么强大,为什么还成了濒危动物?生存力与战斗力关系不大,不管你多能打,只要你是吃肉的,猎物数量一下降,你就得完蛋。打败食肉动物的往往不是竞争对手,而是猎物。
我们做一个思维实验,如果一年从头到尾只让你吃羊肉,你需要吃几只羊?反正一只肯定是不够。就按两只算吧(随意举例),也就是说10个人需要20只羊。
如果在一个生态系统中反了会怎么样?比如:人有20个,羊只有10只,结果就是羊被吃灭绝了,人会为抢羊竞争,导致部分死亡,还有一部分会饿死,最终可能会留下来几个人,最后也会饿死,因为再也没有食物了。
现在我们替换一下,人替换成“食肉动物”,羊替换成“食草动物”,所以在一个生态系统中食草动物的能量总量一定要比食肉动物多。由于这个现象,导致了食肉动物和食草动物的繁殖策略不同。
一般来说食肉动物的繁殖率都较低,如果食肉动物繁殖率很高,那么所处同一生态圈的食草动物就遭殃了。当食草动物被吃绝了,食肉动物只能灭亡或者迁徙换一个生态圈继续霍霍。
比如食物链顶端的狮子、老虎很难在数量暴增,战斗力越强繁殖力就会越弱,如果一个物种打破了这个规则就会像病毒一样,致死率高,繁殖速度、传播还快,那么最终人都消失了,病毒自己也灭亡了,所以这样的物种一般在地球上或昙花一现。
而一般的食草动物的繁殖率都较高,目的是为了让食肉动物杀不绝、吃不尽。它们的攻击力一般会比较弱,因为它们的食物来源是草,不需要耗费大量能量进行捕食。有足够的草就可以孕育出足够数量的后代。
如果繁殖率低,种群个体数量太少就很容易被团灭,也就容易灭绝,所以繁殖率低、攻击力又弱的食草动物容易被大自然所淘汰掉。而繁殖率高的食草动物,有他们的天敌食肉动物,通过进食控制它们的数量,使它们不会泛滥把草啃光了,从而导致稳定的生态被破坏。
世界万物,包括宇宙本身都需要能量来维持。一杯开水在桌上放置一会变凉;一颗树如果没有光照会慢慢枯萎;一颗恒星如果耗尽了核聚变的燃料会坍缩;生物也是一样,如果没有能量的来源就无法维持自身的高度有序的运转。这是热力学第二定律,熵增定律,一个孤立的系统会从有序逐渐趋于混乱,当混乱达到最大化一切都将尘归尘,土归土。
地球作为一个孤立的系统,依靠太阳的能量来维持自身的有序性。植物作为孤立系统依靠阳光使自己有序的发展壮大,食草动物通过吸收植物中的能量保持自己高度有序的生命运转,食肉动物则通过进食食草动物获得能量。当食肉动物死亡,它的尸体中的剩余能量可以变成肥料滋养着土地,也可以为微生物提供能量。
然而能量在传递过程中是有损耗的,太阳光的能量像宇宙四边八方扩散,被地球阻挡的光路,才能供给地球,而地球并无法高效利用这些阳光中的能量,一部分会被反射回宇宙;一部分对生物无用,被大气层所吸收散射;一部分被物质吸收为地球供热;只有小小的一部分供给了植物。
植物吸收阳光时,还需要拿出来一部分用作生长代谢,呼吸作用。当食草动物吃下植物时也不能完全吸收植物的能量,他们同样需要生长代谢,还需要消耗掉一部分为运动提供能量,最终还会排泄出一部分没有耗尽的能量。
而食肉动物需要捕猎更消耗能量,并且由于食草动物吸收的能量已经被大量消耗掉,所以食草动物本身所含的有效能量也不高,食肉动物就需要更多数量的食草动物来维持自身生长代谢所需,并且在进食的过程中食肉动物肠道对能量吸收率也不高,会排出大量剩余能量,于是就需要更多食草动物。
总的来说,一切都是因为维持自身运转需要能量,能量在流动过程中有效能量会大量流失,损耗。能量从下往上流动越利用越少,如同一个金字塔,所以物种的物质构成也如同一个金字塔。
当然这些都是一般情况,物种多样性丰富,食物链的脉络复杂,复杂的存在与复杂的情况也非常多。
例如:兔子繁殖率很高,在澳大利亚又没有强大的天敌,于是它们就泛滥了,草皮都啃没了,澳大利亚人民很慌张。
大象吃草虽然繁殖率并不高,但是狮子老虎一般情况下都不敢惹,所以也不容易灭绝,数量大大减少主要是人为因素。
大熊猫繁殖率低,但它是食肉动物,因为环境变化,肉类食物大量减少,于是进化成了吃竹子的本领。不过数量很少,如果没有人类保护,估计就灭绝了。
大自然的生物都是在大自然这个大染缸里自由繁衍,自由演化,想留在其中就需要物种在环境中慢慢进化磨合,使自身达到平衡,使物种达到平衡,使生态也达到平衡,这样才能长长久久。
7人回答
宠来也
2021-12-17 05:21:41为什么食肉动物繁殖率都很低,食草动物繁殖率这么高?
根据动物在生物链中的食性以及食物来源的不同,我们可以把它们划分为食草动物、食肉动物以及在此基础上有相互重叠的杂食动物三大阵营。在我们的印象中,食草动物天生机敏,数量庞大,但在与食肉动物在生态系统中的地位相比,普遍处于弱势地位。是什么原因造就了食草动物的这种繁殖率较高,而甘愿被食肉动物捕猎的状况呢?
二者在生态系统中的地位
一个完善而成熟的生态系统,其中必然包含着生产者、消费者和分解者三大部分,它们的共同存在,使得自然界中的物质和能量有了相应的承载和传输的载体,在此基础上形成了不同层级的特种群落、不同的物种生活方式以及能量的流通传输路径。其中:
生产者是直接可以利用光能和化学能,将环境中的无机物质合成为有机物质的生物。生产者所生产出来的有机物质,不但可以供应自身生长的需求,也可以为其它生物提供物质和能量来源。在陆地环境中,树木、草和一些自养型的细菌都属于生产者范畴。
消费者是能够以生产者本身、生产者排出的有机物质或者其它低级消费者作为食物来源的一类生物,其中能够以生产者和生产者排出的有机物质为食物的是初级消费者,以初级消费者为食的生物为二级消费者,以二级消费者为食的为三级消费者,一般情况下,我们把三级消费者做为该生态系统的顶级捕猎者,是处于食物链的最高层级。
分解者主要包括的是进行异养型的一些细菌和真菌,它们可以将生态系统中动物的尸体、植物的残枝败叶进是分解,一方面为自身的生长提供必要的能量来源,同时在分解过程中也可以将上述被分解的复杂有机物质,变为简单的无机物或者有机物小分子,从而也能够为生产者所吸收。
从以上的分类可以看出,无论是食草性动物,还是食肉性动物,它们在生态系统中都是处于消费者的角色,只不过食草动物基本上都是属于初级消费者的范围,而食肉动物一般是处于二级消费者或者更高的顶级消费者范围。
能量在生态系统中的流动
推动生态系统稳定存在的基础,就是物质在生态系统不同层级之间的流动,而物质在生态系统中的流动,是以能量互相转化的方式实现的。能量在食物链中的流动过程,其实就是每一个营养层级的能量输入、传递、转化和散失全过程。对于输入一个营养级的总能量来说,其数值等于通过呼吸作用消耗能量、分解者分解过程中释放的能量、传递到下一个营养级的能量三者之和。
而能量在一个营养级之间的利用过程,很大一部分会被生物体本身吸收利用,然后通过呼吸作用以热能的方式散失到环境中,而这个呼吸作用散失的过程,是维持生物体正常生理机能能量来源的重要渠道。正是因为每一层级生物的呼吸作用以用分解者的分解作用,使得能量在向下一级营养级传递的过程中逐级递减,其总能量损失效率大约是每一层级降低10-20%,越往上层、食物链越长,这种能量的损耗积累效应就越明显,这就是人们形象称为“能量流动金字塔”的道理。
从能量流动的角度看动物的繁殖效率
从以上的分析可以看出,在食物链的上层,与最初生产者提供的总能量相比,其能量在流动过程中,用于维持机体正常生理活动以及被分解者分解所损耗的能量就非常多。因此,营养级别越高的动物,其生物种类以及种群数量就会相应偏少,否则在能量损耗的情况下,将不能支撑数量过多的营养级高的动物存在。
据科学家们测算,当一个生态系统的营养级数达到5个时,所剩余的能量就不能够支撑下一级营养级生物的能量需求了,在这种情况下,即使捕食本领再高超的动物也会因能量的限制而不能正常生存,这个时间再繁衍出更多的后代,不但会在能量受限的情况下很难存活,造成生育成本增加;而且会与现有的动物造成生存竞争压力持续增大,反而不利于整个种群的可持续发展。因此,肉食动物特别是顶级的肉食动物,其生存法则的一个重要方面就是减少繁殖效率,维持现有种群的稳定。
而作为草食动物就一样了,它们一方面由于绿色植物的分布范围很广,它们从中获取生产者能量的途径比较简单和容易,因此基本上不会存在能量受限的问题,繁殖效率高也不足为奇。
影响草食动物繁殖率高的其它因素
当然,能量问题,是影响处于不同营养级动物繁殖效率产生巨大差异的重要因素。除此之外,还有一个就是捕猎和被捕猎的客观原因,草食动物处于消费者的最低层,虽然获取能量的方式比较容易,但是每时每刻都要经受着被天敌捕食的风险,因此在长期的进化过程中,草食动物逐渐演化出了以下几种特性:
灵活机警的身体特征。听力、视力、嗅觉异常敏锐,睡眠时间碎片化,奔跑能力和耐力出众,最大限度减少被捕猎到的几率。
强大的繁殖能力。在生产者提供充足能量的前提下,尽可能地缩短繁殖期,同时提高每次繁殖的数量,从而通过提高种群数量的方式,减少因被捕猎而对种群数量和结构的影响和冲击。
缩短幼崽成熟期。这个也是为了降低幼崽被天敌捕杀率而演化出的一个特征,幼崽在出生后没多久,有的就能够站立、行走甚至奔跑,从而缩短了适应期以及向上一代学习的时间周期,提高了成活率。
随着环境的变化进行迁徙。草食性动物对于绿色植物的需求是推动其生存方式转变的根本动力,它们通常都会有对自然环境变化非常敏感的觉察性,通过植物的兴衰、水源的变化等,及时地调整自身和种群的生活空间,有的还进行着大规模、大范围的迁徙,而个体的繁衍周期也与这个栖息地的转移周期相匹配。
总结一下
地球上所有生物的生存法则,都是在漫长的进化过程中适应环境的结果。其中,肉食动物和草食动物繁衍效率的明显差异,来源于它们在食物链不同营养级上的生态定位,是由能量的输入容量和阈值所共同决定的。能量在不同层级之间的逐级递减,是造成越处于上层的食肉动物,其繁衍效率普遍越低的直接原因。
宠来也
2021-12-17 05:21:41凡事都没有绝对的,虽然从整体上看,食肉动物的繁殖率确实要比食草动物要低一些,但是也要因动物而异,比如大象是食草动物,但是它的妊娠期就长达22个月,而且每次只有一胎,而斑鬣狗是一种凶猛的食肉动物,它的妊娠期仅有4个月左右,而且每次有两胎。
所以说,笼统的说食肉动物的繁殖率低于食草动物是不科学的。但是,相对来说,食肉动物的数量确实比食草动物数量要少很多,那么是什么造成了这种现象呢?我们一起来讨论一下。
繁殖能力
在开始我们就说过了,动物的繁殖能力高低与它的食性并没有直接的关系,而是与它的生存环境、习性以及食物链的位置有很大的关系。比如狮子是一种大型的肉食性猫科动物,但是它的妊娠期只有110天左右,而且每次能够产下2-4只幼崽。
但是,大部分食草动物的妊娠期都要超过半年,而且每次大都只有1个幼崽。比如牛的妊娠期长达280天,单胎率约占97.7%-99%之间。
所以说,单独拿繁殖能力来说,食肉动物甚至要比食草动物强。因此,繁殖能力对于食肉和食草动物的数量虽然有影响,但是影响也不是很大的。那么,是什么影响了食草动物与食肉动物之间的数量差呢?有三个因素。
(一)物种基数
在自然界中,食草动物的数量是远远多于食肉动物的,也就是说食草动物的基数就比食肉动物要大。而造成这种现象的主要原因就是营养级。营养级简单来说就是生物在食物链中的位置,比如植物从土壤中汲取营养,它们就属于初级生产者,也成为自养生物,而以植物为食的食草动物就属于初级消费者,吃食草动物的食肉动物,就属于二级消费者,以此类推。
在生态系统中,能量的传递是递减的,举个例子,兔子吃的是草,而草是通过光合作用以及从土壤里吸取的营养生长的,一片草地才能够一个兔子生活,而狐狸以野兔为食,但是多个野兔才供养其狐狸的需求,而再往上一级就是老虎,老虎吃狐狸,但是也只能吸取狐狸的部分能量。
既然,能量的传递是递减的,那就代表着食物链位置越靠上的动物,对能量的获取更少,相对的就影响了物种的数量。而物种的基数越小,它能繁殖的后代也是有限的,所以,即使许多食肉动物比食草动物的繁殖能力强,数量也不如食草动物。
(二)后代的存活率
从表面上看,食肉动物威风凛凛了,捕杀食草动物是手到擒来的事。其实,事实并非如此,我们就拿非洲大草原上的两种常见的动物狮子和斑马来说把。上面我们说过,狮子只有4个月左右的妊娠期,一次就能产下2-4只幼崽,但是,幼狮的存活率仅有20%,原因有三点:先天性的缺陷、捕猎的风险以及同类的猎杀(新老狮王更替时,新狮王有猎杀老狮王幼崽的习惯)。而斑马虽然妊娠期长达1年,每次仅有一胎,但是斑马幼崽的存活率却高达50%,除去先天性的缺陷外,被食肉动物捕杀仅占一小部分。
也就是说,虽然食肉动物能生,但是后代存活率同比与食草动物这种不能生的动物是持平的。这在一定程度上也是一种生态平衡。因此,食肉动物和食草动物的数量是相对稳定的。
(三)食物获取难易度
食物获取的难易度对动物数量的影响也很大。在自然界中,大部分的食草动物都是群居动物,而且它们由于获取食物太容易(草和植物),所以体型也相对较大。但是,食肉动物的猎物就是食草动物,面对群居且体型庞大的食草动物,食肉动物的食物获取难度就很大,我们还是以狮子为例,狮群外出狩猎时,经常会空手而归,饥肠辘辘的它们也就没有足够的营养哺育后代,这就会形成新一轮的优胜劣汰。
食肉动物除了捕猎难度较大外,受伤的几率也很大,面对大体型的食草动物时,一个不留神就会受伤,而食肉动物一旦受伤很可能就失去了阶段性捕猎猎物的能力,这对食肉动物来说是致命的。
总结
在自然生态中,由于能量的传递关系,食肉动物本身就比食肉动物要少,再加上幼崽的成活率较低以及食物获取难度较大,始终在制约着食肉动物的数量,而食草动物则相对繁殖能力较差,但是好在基数比较大,幼崽成活率也比较高,所以,整个生态系统是平衡的。
但是,如果一旦有人类的介入,比如大量捕杀食肉动物或者食草动物,那么,生态就会失衡,最终造成动物区域性灭绝的恶果,进而影响人类的生存环境。所以,还是那句话“保护野生动物就是在保护人类本身”。
宠来也
2021-12-17 05:21:41在一望无垠的非洲大草原上,有成群的角马、瞪羚、斑马等在觅食、奔跑,甚至是迁徙,它们都是草原上常见的食草动物,依靠数量庞大的种群数量聚集在一起,为自身提供保护,低于天敌的捕杀,但是在草原上很少能看见狮子、猎豹、鬣狗,它们不仅种群数量少,而且种群中个体的数量也少,作为凶猛的食肉动物,就拿草原大哥非洲狮来说,它们根本没有天敌的存在,那为什么个体数量会非常少呢?也就是繁殖率为何没有食草动物高呢?
在地球上任何一种生物,包括人类在内,种群数量的多少受到了自然环境、食物和天敌的限制。先以我们人类来说,我们是地球上所有生物中通过适应环境所进化最成功的生物,现在全球人口已经达到了70多亿,这个数量无疑让所有的动物都望其项背,也奠定了人类在地球上的霸主地位。
但是在远古时期,我们人类也受到了自然灾害、食物短缺和天敌捕杀的影响,人口数量也一直受到了限制,但在漫长的岁月中,我们人类通过更加先进的大脑和灵活的双手,不仅现在可以改变自然、将威胁我们的生物赶出我们生活圈,而且还能培育和驯养各种食物(植物和动物)。因此我们人类的人口才在近几个世纪呈现出了爆炸式的增长,那么到底是什么限制了食肉野生动物呢?
很显然,自然灾害对于野生动物都是同等的,例如:狮子、鬣狗这样的顶级食肉动物虽然会出现打斗,但都不存在绝对的天敌,那么制约它们的就只有食物这个一个选项了。因为在地球上,任何一种生物想要生存繁衍后代,都必须有足够的食物来作为支撑,在食物匮乏的情况下,或者自身种群的生存都得不到保障的情况下,还谈何繁衍后代,就算繁育了后代,那么后代的死亡率也会非常高,这就直接制约了一个物种的数量。
那么接下来的问题就是:作为顶级食肉动物为何会受到食物(能量)的制约?
地球上生物圈的能量主要是来自太阳光,如果没有太阳也就没有地球上生物的繁衍,这颗蓝色充满生机的星球就会变成一颗被冰雪封盖的白色星球。虽说太阳的能量十分巨大,功率达到了功率为4×10^26瓦,而且能量远远不到,但是地球能接受到的能量本事就是有限的。
而地球接受到的太阳光也不能直接被所有的生物利用,就像我们人类不吃饭只晒太阳肯定会被饿死。但是在地球上的生物圈中存在着可以利用阳光将水和二氧化碳转化为有机物的生物,它们就是生物圈内最底层的生产者,例如:我们常见的所有植物、海洋里的浮游生物、少量的戏剧。它们为整个生物圈中的上层生物,提供了生存所必须的有机物和能量,而这些不能直接制造有机物、必须直接从外界获取有机物的生物称为消费者,例如:我们常见的所有动物,包括人类。
也就是生物圈里的能量是从阳光、到最底层的生产者、再到消费者来传递的,如果能量在传递的过程中没有发生任何损耗的话,那么顶层的生物也会获得和低层生物一样多的能量,那么顶层生物的能量就会得到保障。但是真实的情况是,能量在每一层传递时,都会发生大量的损耗,例如:从太阳光到植物,植物通过光合作用的转化率只有15%,而能量每上升一层的话,只有10%-15%的能量能被传递上去,也就是说,越往上能量传递的越困难,能量总量也就越少。
这就是我们常见的生物圈金字塔的模型,底层生物能够获得足够的能量来源,毕竟它们时能量最开始的传递着,越往上能量就越少、生物种群的数量也就越少,毕竟在更少的能量下,能够养活的生物数量是有限的。例如,在一个农场里,这里的植物,不仅可以供周围的人生活,而且还能养很多的牛羊,但是这些作物所产生的能量,只能养很少的食肉动物,因为食肉动物的生存不仅需要大量的能量,而且由于受到了能量转化率的限制,就会造成非常大的能量浪费。
掌握了以上的知识我们就能很好的回答为何食肉动物的个体数量少,而且繁殖率低。因为食草动物的食物充足,它们作为最低层的能量传递着拥有着一开始掌握能量的绝对优势,所有种群数量发展的更快,更加庞大,而且在繁殖的过程中幼崽的成活率也得到了保障,这就更加剧了它们种群的扩张。
但是食草动物的疯涨,会导致草原被大量的啃食,破坏生态环境,所以熟肉动物的出现就可以限制它们的数量,但是由于能量在传递过程中的限制和大量的损耗,就造成了食肉动物本身获得能量的基数就更少,这也是为什么顶级捕食者虽然没有天敌,它们的数量不会疯涨,这也解释了为什么是狮子、老虎之上再也没有更加顶顶级别的捕食者了,因为能量再往上已经不足以养活任何种类的生物。
食肉动物捕食十分困难
这就是大自然神奇的调节能力,互相制约的能力。你可能会想,食草动物数量那么庞大,食肉动物也可以大量的捕食啊,也是可以获得大量的能量来维持更大的种群数量。可能是你经常在电视上看到食肉动物进食的画面产生了误解,其实食肉动物的捕食成功率并不高,而且经常会因为抓不到猎物饿肚子,而去抢食其他捕食者的猎物,甚至是去食腐。这都是无奈之举。
食草动物的奔跑速度、耐力、警觉性、以及更宽的视野造就了它们躲避天敌的能力,一般在非洲草原上很少有单个捕食者可以抓到猎物,都是团队配合,而且它们也会挑一些比较小的幼崽下手,足以见得想要抓到猎物也是一件非常困难的事。好处是,肉类食物的能量密度较大,吃一次可以饿好几天,而植物性食物的能量密度较小,所以我们经常会看到大型的食草动物整天在吃,一刻也不停歇。
总结起来就是,能量的限制和捕食的困难,造成了顶级食肉动物数量受到了限制。
宠来也
2021-12-17 05:21:41为什么食肉动物繁殖率都很低,食草动物繁殖率这么高?
猪是杂食性动物,牛是食草动物,北极狐是食肉动物。牛是食草动物,虽然一年四季内可以多次发情,但它们的妊娠期长达280天左右,而且有时候还是单胎或双胎;而生为食肉动物的北极狐,虽然发情期一般固定在每年的2月到5月份,但它们通常只需要5天左右就会生下小狐狸,而且,一窝狐狸幼崽通常都有8到10个左右,一次生下十几个也不罕见。
简单来说,某种动物到底是什么食性,我们主要是根据它的食物类型来进行划分,比如,上面已经对其繁殖进行简要说明的这两种食肉动物和食草动物。其次,从两种不同食性动物的存在数量来说,食草动物的确比食肉动物的群体数量更庞大。但事实上,并不是所有吃草动物的繁殖率都比食肉动物的繁殖率更高。
为何说植食性是生物交互作用的体现
植食性本质上是动物和植物之间的生物交互作用,地球上的植物不计其数,但迄今为止,科学家们还没有发现哪种植物是没有动物使用的。不管是高等动物,还是低等动物,其中都不乏以植物为食的物种。而从生物链的角度来说,大自然界中的食物链基础便是动物吃植物,虽然并不是所有动物都吃植物,但它们都间接、或直接依赖植物。
通常情况下,食草动物的确往往都拥有“双胃”的身体构造特征,这两个分别是扮演食物储藏袋角色,以及有反刍行为、主要用来消化食物的胃。大家比较常见的食草动物也比较多,比如牛羊、骆驼、兔子和菜青虫等,只不过不同的食草动物会以不同的方式吃植物,有的动物会将整个植物都吃掉,而有的动物则只吃植物的非要害部位,这也是为什么有的植物被吃并不影响生长,而有的植物则会面临死亡。
食肉动物具有哪些特征?
食肉动物,还可进一步划分为食肉性、食鱼性、食虫性和吸血性等,北极熊一定是大家听说过的陆地肉食动物。而熊猫其实也应该归类于肉食动物,只不过它们因为环境的原因而普遍喜好吃竹子这样的植物。或许很多人都有所不知,其实就我们已知的已经灭绝的食肉动物也不少,比如,剑齿虎、残暴狮、短面熊和安氏兽。
整体而言,那些以肉类为食物的动物们,往往都具有牙齿锋利、四肢有力和灵活性高的特点。粗大的大齿,便是它们攻击猎物的利器,能在极短的时间内穿刺目标物体。相信生活中一定有不少恐龙爱好者,那你们一定对棘龙、霸王龙、蛮龙、马普龙、鲨齿龙这些食肉恐龙不会感到陌生,尽管它们的生存年代已经距离我们越来越遥远。
动物食性决定了自己是不是更容易灭亡
地球上到底出现过多少种动物,确切来说还是个未知数,撇开可能因外力影响所导致的生物大规模灭绝,但凡是自然消亡的物种往往跟它的食性也有关。简单点说,一个物种的食性越单一,便越有可能濒危,因为它的口粮选择有限。而那些食性更具有多样性的动物,则可以在某种食物供应不上的时候,转过头去选择其他自己可以吃的食物类型。
匿名网友
2021-12-17 05:21:41在自然界,食草动物繁衍后代常常很快,并且很多,而食肉动物则正好相反,那究竟是咋回事呢?
今天,我们就来聊一聊这件事。
食肉动物的能量来源
我们知道,老虎和狮子被公认是百兽之王,但你知道吗,它们生存的条件并不好,比如:狮子很多时候还要和鬣狗抢腐肉才能生存下去。
之所以会如此,是因为食肉动物能够获得的能量实在是太低了。
我们知道,人类的能量来源是植物和家禽的肉,其中家禽的能量来源是植物,而植物的能量来源着是太阳光。
植物可以通过光合作用将太阳能转化为生物能,因此植物可以不依赖其他生物而获得能量,在生物学上这种叫做生产者,而人类以及其他需要直接或者间接从植物中获取能量的生物叫做消费者,当然还有微生物这样的分解者。
能量就这样在生产者,消费者,分解者之中流动,但是能量在流动时,会产生大量的浪费,比如:人类呼吸、走路都在消耗着能量。
这意味着,能量不能100%从植物传递给食草动物,食草动物身上的能量也不能100%传递给食肉动物。
能量在每一个生物之间,传递的效率非常低,大约只有5%-20%。因此食物链金字塔越往上,能够获得的能量越少,尤其是老虎狮子这样的大型食肉动物,因为它们不吃植物,纯粹以肉类为食。
由于老虎和狮子能够获得的能量来源非常有限,因此它们没必要繁殖大量的后代,这样既造成怀孕时期的能量浪费,又会造成后代因食物短缺而大量死亡。
因此,食肉动物每次繁殖时,只会繁殖1-4只左右,并且等到后代长大后才会再次发情,中间或许会间隔2-4年左右不发情。
食草动物为什么会繁殖较多的后代?
食草动物的繁殖率之所以比食肉动物高,是因为它们之间面临的环境不同。
食草动物作为一级消费者,食物来源较为广泛,但是它们在生长过程中需要面对天敌的骚扰,尤其是未成年个体。
这就造成了有大量的未成年个体因为速度不够快、反应不够敏捷、体型不够大等特点被食肉动物捕获,只有极少数成年个体能够生长到成年。
为了保证自身种族不灭绝,食草动物必须提高繁殖率,每次繁殖出足够数量的后代,来应对后代死亡率较高的事实。
食草动物为了提高后代的存活率,想尽了各种办法,比如:发情期。
如果你仔细观察动物世界中的发情期,你会发现它们会在食物丰盛的季节里生下后代,这样它们的后代就不至于饿肚子。
还有一些昆虫,会选择在天敌飞往南方去的季节繁殖后代,这样的措施都可以提高后代的存活率。
由于有食肉动物的存在,再加上季节性的食物短缺,所以食草动物的数量一直都保持在相对稳定的数量。
比如:兔子有双子宫,并且可以同时怀孕,每胎可以生4-6只小兔子,每年可以繁殖2次。但由于兔子天敌众多,导致即使它们繁殖速度如此之快,仍没有在原产地泛滥。只有到了没有天敌的澳大利亚才展示出自己繁殖力强的一面。
不过,并不是所有的食草动物繁殖率都很高,一般来说体型越大的生物,每胎生育的后代数量越少,这是因为体型越大的生物,对能量的需求更高。
食肉动物数量和食草动物数量
虽然食肉动物的数量总体而言少于食草动物,但是当食草动物的数量上升时,食肉动物的数量也会上升。比如:猞猁。
由于猞猁的主要食物来源是兔子,所以生物学家们将兔子和猞猁的数量做了一个动态变化图,这种变化图也被称为捕食与被捕食动物数量的关系图。
根据这张模型图可以看到,每当兔子数量上升后的1-2年,猞猁的数量也会上升;当兔子的数量下降时,猞猁的数量也会跟着下降。总体而言,猞猁和兔子每隔10年左右出现一次数量巅峰。
老虎和它所在的生态链也是如此,当地球气候适宜,植物生长茂盛的时期,食草动物由于食物来源充足,所以后代的存活率会变高,以至于有更多的后代能够存活至成年。
当食草动物的数量变多时,也会造成食肉动物的能量来源变多,所以它们的数量也会上升。
总结
之所以食肉动物的繁殖率较低,其实是因为它们能够从自然界中获取的能量有限,即使繁殖出大量的后代也无法存活,但是在繁殖后代时又会浪费大量的能量,久而久之,繁殖率较高的基因就被食肉动物抛弃了,反之是能够帮助后代更好存活的基因被保留了下来。
食草动物的繁殖率高是因为它们的食物来源较为丰富,但后代受天敌的制约,因此成活率低,只有繁殖大量的后代,才能保证有足够的个体能够存活到成年,参与下一次繁殖。
匿名网友
2021-12-17 05:21:41这就是能量金字塔的表现形式。
能量金字塔,又称能量塔、生态塔、营养级金字塔、生物量金字塔,是生物界中存在的一种自然规律,是食物链的内涵及表现形式,和网上那些骗人的“XX金字塔”没有任何关系。
要想明白能量金字塔,先来看看食物链。
按照各自的角色可以将食物链中的生物分为生产者、消费者(初级消费者、次级消费者、三级消费者)、分解者三类。生产者是食物链的基础,以植物和藻类等自养生物为主,它们可以利用阳光、二氧化碳、水以及无机盐通过光合作用或化能合成制造有机物,为生态系统中的生物活动提供物质和能量。
初级消费者是食草动物,它们进食生产者获得能量,不管是大象、犀牛,还是山羊、兔子,只要是食草动物,都是初级消费者。
次级消费者就是小型食肉动物,它们捕食初级消费者。三级消费者会捕食初级消费者和次级消费者,处于食物链最顶端,是最强大的食肉动物,有时也会出现比三级消费者更强大的四级消费者。
分解者就是各种细菌和真菌。它们分解动植物尸体将有机物转化为无机物,供生产者使用,以实现物质在自然界中的循环。能量金字塔以食物链为框架,表示生态系统中能量的流动过程。不过这种能量的流动不是百分之百的,随着食物链向上,能量会越来越少,通常只有10%左右能够转移到上一级,即能量的利用率仅有10%,其余的90%都会被损失掉。比如说生产者(植物)生产了100个,初级消费者(食草动物)只能获得10个,次级消费者(小型食肉动物)能获得1个,三级消费者(大型食肉动物)只能获得0.1个。
举个形象的例子。
一个人要增长1千克体重需要吃10千克鱼,这10千克鱼要吃100千克虾,这100千克虾要吃1000千克浮游生物。
获得的能量和繁殖能力、数量成正比,获得的能量越多,繁殖能力越强,数量就越多。塔底部提供的能量要比顶部多得多。底部的生物获取能量容易,像阳光、水和无机物到处都有,非常充沛,所以植物能够疯长。植物疯长之后,食草动物俯仰皆拾,漫山遍野、一碧千里的植被能够养活大量食草动物,而食肉动物获得能量就很麻烦了,它们需要消耗很多能量来捕猎,而获得的能量却很少。因此,生物链底部的生物繁殖能力最强,数量最多,而顶部的生物繁殖能力最差,数量则最少,由此形成一个金字塔型。
这就是为什么通常食肉动物的数量和繁殖能力比不上食草动物,在食物链中越高级的动物生存能力反而越差。
经常有人问:老虎这么强大,为什么还成了濒危动物?生存力与战斗力关系不大,不管你多能打,只要你是吃肉的,猎物数量一下降,你就得完蛋。打败食肉动物的往往不是竞争对手,而是猎物。
宠来也
2021-12-17 05:21:41观点:所处生态位不同,所以生存与繁殖的策略不同。
我们做一个思维实验,如果一年从头到尾只让你吃羊肉,你需要吃几只羊?反正一只肯定是不够。就按两只算吧(随意举例),也就是说10个人需要20只羊。
如果在一个生态系统中反了会怎么样?比如:人有20个,羊只有10只,结果就是羊被吃灭绝了,人会为抢羊竞争,导致部分死亡,还有一部分会饿死,最终可能会留下来几个人,最后也会饿死,因为再也没有食物了。
现在我们替换一下,人替换成“食肉动物”,羊替换成“食草动物”,所以在一个生态系统中食草动物的能量总量一定要比食肉动物多。由于这个现象,导致了食肉动物和食草动物的繁殖策略不同。
繁殖策略
一般来说食肉动物的繁殖率都较低,如果食肉动物繁殖率很高,那么所处同一生态圈的食草动物就遭殃了。当食草动物被吃绝了,食肉动物只能灭亡或者迁徙换一个生态圈继续霍霍。
比如食物链顶端的狮子、老虎很难在数量暴增,战斗力越强繁殖力就会越弱,如果一个物种打破了这个规则就会像病毒一样,致死率高,繁殖速度、传播还快,那么最终人都消失了,病毒自己也灭亡了,所以这样的物种一般在地球上或昙花一现。
而一般的食草动物的繁殖率都较高,目的是为了让食肉动物杀不绝、吃不尽。它们的攻击力一般会比较弱,因为它们的食物来源是草,不需要耗费大量能量进行捕食。有足够的草就可以孕育出足够数量的后代。
如果繁殖率低,种群个体数量太少就很容易被团灭,也就容易灭绝,所以繁殖率低、攻击力又弱的食草动物容易被大自然所淘汰掉。而繁殖率高的食草动物,有他们的天敌食肉动物,通过进食控制它们的数量,使它们不会泛滥把草啃光了,从而导致稳定的生态被破坏。
为什么食肉动物需要那么多食草动物?
世界万物,包括宇宙本身都需要能量来维持。一杯开水在桌上放置一会变凉;一颗树如果没有光照会慢慢枯萎;一颗恒星如果耗尽了核聚变的燃料会坍缩;生物也是一样,如果没有能量的来源就无法维持自身的高度有序的运转。这是热力学第二定律,熵增定律,一个孤立的系统会从有序逐渐趋于混乱,当混乱达到最大化一切都将尘归尘,土归土。
地球作为一个孤立的系统,依靠太阳的能量来维持自身的有序性。植物作为孤立系统依靠阳光使自己有序的发展壮大,食草动物通过吸收植物中的能量保持自己高度有序的生命运转,食肉动物则通过进食食草动物获得能量。当食肉动物死亡,它的尸体中的剩余能量可以变成肥料滋养着土地,也可以为微生物提供能量。
然而能量在传递过程中是有损耗的,太阳光的能量像宇宙四边八方扩散,被地球阻挡的光路,才能供给地球,而地球并无法高效利用这些阳光中的能量,一部分会被反射回宇宙;一部分对生物无用,被大气层所吸收散射;一部分被物质吸收为地球供热;只有小小的一部分供给了植物。
植物吸收阳光时,还需要拿出来一部分用作生长代谢,呼吸作用。当食草动物吃下植物时也不能完全吸收植物的能量,他们同样需要生长代谢,还需要消耗掉一部分为运动提供能量,最终还会排泄出一部分没有耗尽的能量。
而食肉动物需要捕猎更消耗能量,并且由于食草动物吸收的能量已经被大量消耗掉,所以食草动物本身所含的有效能量也不高,食肉动物就需要更多数量的食草动物来维持自身生长代谢所需,并且在进食的过程中食肉动物肠道对能量吸收率也不高,会排出大量剩余能量,于是就需要更多食草动物。
总的来说,一切都是因为维持自身运转需要能量,能量在流动过程中有效能量会大量流失,损耗。能量从下往上流动越利用越少,如同一个金字塔,所以物种的物质构成也如同一个金字塔。
当然这些都是一般情况,物种多样性丰富,食物链的脉络复杂,复杂的存在与复杂的情况也非常多。
例如:兔子繁殖率很高,在澳大利亚又没有强大的天敌,于是它们就泛滥了,草皮都啃没了,澳大利亚人民很慌张。
大象吃草虽然繁殖率并不高,但是狮子老虎一般情况下都不敢惹,所以也不容易灭绝,数量大大减少主要是人为因素。
大熊猫繁殖率低,但它是食肉动物,因为环境变化,肉类食物大量减少,于是进化成了吃竹子的本领。不过数量很少,如果没有人类保护,估计就灭绝了。
大自然的生物都是在大自然这个大染缸里自由繁衍,自由演化,想留在其中就需要物种在环境中慢慢进化磨合,使自身达到平衡,使物种达到平衡,使生态也达到平衡,这样才能长长久久。