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          大型食肉動物滅絕,生態系統會崩潰?

           或因其體型龐大,亦或是人類本身處于食物鏈頂端,我們對同處于食物鏈較高位置的大型食肉動物會有更多關注。因此,相比于小型且食草的動物來說,我們下意識認為大型食肉動物在生態系統中會更加重要。人們不禁思考,如果大型食肉動物滅絕,生態平衡是否會被打破,生態系統最終是否會不可修復,走向崩潰?
            
          圖片來源:veer圖庫

           

          在相同營養級的物種間可被替代

            生態系統中的生物與生物之間,生物與無機環境之間通過能量流動、物質循環和信息傳遞使其處于動態平衡。同時,生態系統具有保持自身穩定的能力,一般認為其食物網越復雜,其自我恢復的能力越強。

            在較穩定的生態系統中,某一物種的滅絕,可以通過其他具有相似物種進行替代,如在草原生態系統中,當大型食肉動物獵豹滅絕,食草動物瞪羚數量短時間就會急劇增加,草的數量也會急劇減少;如果除了獵豹以外還有另一種食肉動物(比如狼)的存在,那么獵豹一旦絕滅,狼就會增加對鹿的捕食壓力,而不致使鹿群發展得太大,從而就有可能防止生態系統的崩潰。

          狼和獵豹正在捕獵(圖片來源:veer圖庫)

            事實上,狼與獵豹可以處于食物網中同一營養級,相同營養級的不同物種具有相同的“作用”,因此獵豹滅絕,便可以由狼來“替代”。詳細來講,位于同一營養級的不同物種均能完成相同程度的生態系統中的物質循環、能量流動和信息傳遞功能。

            回到最初的假設,我們如果能夠找到能代替大型食肉動物在生態系統中完成相同程度的物質循環、能量流動和信息傳遞功能的其他事物,或者大型食肉動物的滅絕不會通過影響這三大功能來破壞生態平衡,那么我們就認為生態系統不會因大型食肉動物的滅絕走向崩潰。

            

          在能量流動過程中可被替代

            因此,就能量流動而言,能量流動是單向的,只能從第一營養級流向第二營養級,再依次流向后面的各個營養級,不可逆轉,也不能循環流動;能量在流動過程中逐級遞減,相鄰兩個營養級間的傳遞效率大約是10%~20%。

            所以,真正被大型食肉動物獲取的能量少之又少,多數能量還是集中在物種的最底層,即綠色植物和食草動物之間。也就是說,即使大型食肉動物相繼滅絕,能量流動的過程是幾乎不受影響的。大型食肉動物在能量流動過程中可以被替代。

            地球上的能量幾乎都來源于太陽(圖片來源:veer圖庫)

            同時,生態系統的物質循環指的是組成生物體的C、H、O、N、P等元素,不斷進行著從無機環境到生物群落,再到無機環境的循環過程。例如碳元素主要以二氧化碳的形式憑借綠色植物的光合作用從無機環境進入生物群落,然后在生物體之間以食物鏈和食物網傳遞,最后又以生物的呼吸作用或分解者的分解作用從生物群落進入大氣。

            如果大型食肉動物相繼滅絕,只是生物的呼吸作用會受到一定影響(比如草原生態系統上的獵豹滅絕,瞪羚的數量增加導致呼吸作用相應增大),對分解者的分解作用影響甚微,所以生態系統的物質循環也基本無影響,大型食肉動物在物質循環中可以被替代。

             

            物質循環(圖片來源:全景網)

            

          對生態系統信息傳遞影響甚微

            最后,就信息傳遞而言,大型食肉動物滅絕后,生態系統的信息傳遞格局會改變,但總體并不會受到太大影響,因為捕食者沒有了,就沒辦法傳遞給食草動物其捕食者的物理信息和行為信息,食草動物的警覺就會下降,但是警覺下降并不會讓自身的生存受到威脅,所以大型食肉動物滅絕就算影響了生物之間的信息傳遞,但也不會讓生態系統崩潰。

            對于可能擔心的草食動物等其他動物數量泛濫問題來說,捕食只是限制其數量的一個因素之一。限制動物種群數量增長的包括內源性外源性因素,捕食只是外源性因素之一,外源性因素還包括疾病、寄生、自然災害、食物限制等,內源性因素包括領域行為、內分泌調節等,這些行為由于捕食者是突然消失短時內也不會改變,這些因素都會限制其他物種數量的增長。

          死亡的鹿 (圖片來源:veer圖庫)

            綜上所述,從“崩潰”的角度來說,就算所有大型食肉動物都滅絕,生態系統也不會完全崩潰,菌類通過漫長的進化后也可以使生態再度恢復到一個我們現在完全不認識的模樣。即使動植物全部沒有了,細菌也能繼續維持地球生物圈的活躍,況且“大型食肉動物滅絕”并不會引起多少動物滅絕,作為食物的食草動物的數量也可以被病原體、寄生蟲和人控制。


            參考文獻:

            [1] Justine L. Atkins, Ryan A. Long, Johan Pansu, Joshua H. Daskin, Arjun B. Potter, Marc E. Stalmans, Corina E. Tarnita, Robert M. Pringle. Cascading impacts of large-carnivore extirpation in an African ecosystem[J]. Science,2019,364(6436).

            [2] Hoeks Selwyn, Huijbregts Mark A. J., Busana Michela, Harfoot Michael B. J., Svenning JensChristian, Santini Luca. Mechanistic insights into the role of large carnivores for ecosystem structure and functioning[J]. Ecography, 2020, 43(12).

             

            出品:科普中國

            作者:賈

            監制:中國科普博覽

            

           
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