书城科普读物科学伴你行-神往的生态环境
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第2章 生态小常识(2)

雷鸟,是鸡家族中的一个成员,属于松鸡科。雷鸟肉质细嫩,味道鲜美,低脂肪,高蛋白,营养非常丰富。雷鸟羽披美丽,冬季羽色变白,浑身洁白如雪,仅眼有一道黑羽,羽绒柔软丰厚,商品价值很高。因此,雷鸟是一种经济价值很高的鸟类。挪威盛产雷鸟,挪威政府为了保护和提高雷鸟的数量,在19世纪末期,组织全国动物学家和有关人士进行讨论和研究,大家认为应该给雷鸟创造最好的生活环境,冬季大雪覆盖地面,增大了雷鸟觅食困难,因此在冬季应该给雷鸟人工投放饵料,帮助雷鸟过冬。雷鸟的天敌不少,一些猛禽,如老鹰,野兽如狐、鼬等都捕食雷鸟,应该给予消灭。经过多次研究和讨论,最后制定了一个保护雷鸟的行动计划。挪威政府不惜投下大量财力、物力和人力实施计划,采用重金奖励捕杀雷鸟的天敌。计划实施后,开始几年,雷鸟的数量果然逐年增加,可是,好景不长,再过几年,雷鸟的数量不再增长,反而有所下降。到了20世纪初期,雷鸟发生一次又一次的大量死亡,以致雷鸟的数量反而大大低于计划实施之前。挪威政府震惊了,赶紧召集全国动物学家和各方人士进行讨论和研究,找出雷鸟大批死亡的原因主要是球虫病和其他疾病在雷鸟中广泛流传。球虫病是一种原虫病,由某些球虫寄生在鸟类消化道及其附属器官的上皮细胞内引起,危害性极大,球虫卵随粪便排出,在体外完成其发育阶段,再传染给别的鸟。那么,为什么这些传染病在《保护行动计划》实施之前没有大量发生,而在计划实施之后一次又一次地大发生呢?科学家们不得不重新审议这个《保护行动计划》。在冬季人工投放饲料,帮助雷鸟解决觅食困难,使雷鸟在冬季不致挨饿,体质加强了,有利于抗病,这一措施无论如何也找不出错处。问题是出在消灭雷鸟的天敌上,在生态系统中,雷鸟和它的天敌鹰、狐等的关系是被捕者和捕食者之间的关系,对被捕食者雷鸟来说是如何逃避捕食者的追杀,有病的雷鸟和健康的雷鸟相比,无论在行动的灵敏性或速度上都比不上健康的雷鸟。因此先被捕食者捕捉到的大多数是体质较弱的病雷鸟,这样鹰和狐等捕食者就起到了消灭病雷鸟、从而减少雷鸟传染病的病源的作用,也就是说所谓“清道夫”的作用。人们把雷鸟的天敌消灭了,带病的雷鸟在病菌潜伏期间混杂在雷鸟群中,到处排粪,传播疾病,雷鸟疾病就会频频发生,数量又哪有不减少之理呢?这时,挪威政府才恍然大悟,消灭天敌是导致雷鸟传染病大发生的主要原因,干了一件蠢事,于是当机立断,马上修改计划,禁止捕杀雷鸟天敌,一改捕杀受奖为受罚,同时积极地招引一些老鹰、狐和鼬等雷鸟天敌。新的行动计划执行之后,经过数年,雷鸟的数量果然逐步上升,恢复正常。

同样的弄巧成拙的事例在其他国家也有发生。白尾鹿是一种美丽的具有很高经济价值的鹿类,美国盛产这种鹿。1905年以前美国亚利桑那草原的白尾鹿种群保持在4000头左右,1907年美国为了发展鹿群,也制定了保护行动计划,也为白尾鹿创造适宜的生活环境,并开始捕杀白尾鹿的天敌美洲狮和狼等。起初,白尾鹿数量上升,到1918年发展到4万头,这时,草原已开始呈现损耗过度的迹象,但并没有引起美国政府的注意,到1925年白尾鹿数量高达十万头,草原极度损耗了,大批的白尾鹿得不到足够的食物,体质衰弱了,抗病力也随之下降了,繁殖率也开始下降。白尾鹿种群数量急剧下降,仅过两个冬季就减少了60%,以后又降低到一万头左右。幸亏美国政府发现问题的严重性,及时改变措施,停止捕杀美洲狮和狼等,白尾鹿的数量才免于继续下降。这也说明美洲狮和狼等捕食者对白尾鹿的种群中淘汰劣弱白尾鹿的确起着重要的调节作用。

克里西等在一个孤岛上做试验,捕杀榛鸡的天敌,结果是榛鸡营巢期雏鸟的成活率提高了,但是,秋季的榛鸡种群密度并没有增高。也就是说,消灭捕食者,并不能增加榛鸡的数量。

由此可见,在自然界,捕食者和被捕食者的相互关系非常微妙。这种复杂的关系是在生态系统的长期进化过程中形成的,往往发展成相互依赖、彼此相对稳定的系统。捕食者对被捕食者个体来说,确实是有害的,因为它被杀害了。但是,对于被捕食者的群体来说,就不一定是有害的了,因为捕食者起到“清道夫”以及调节被捕食者种群数量的作用,作为天敌的捕食者已成为被捕食者群体复壮的不可缺少的生存条件。

重建生态平衡

人类是大自然的产物,也是自然界最强大的生灵。人类来自大自然、生存于大自然中。如果一个人生活60岁,那么他一生中要从大自然中摄取空气324吨,水54吨,食物32.4吨,同时要排出差不多相等的废物。人类生活的总目标简单的说是——好。那么新鲜的空气、清洁的淡水、充足且没有污染的食物是必不可少的生命所需。人类对生态平衡的大规模破坏活动,使人类很难实现自己的生活目标。然而人类却一定要实现那个美好的愿望,为此人类必须限制自己的破坏活动,用自己勤劳和智慧的双手来重建生态平衡。

美国的沃德和杜博斯曾写过一本书是《只有一个地球》,在这本书中他们说过:我们人类生存在两个世界里,一个是水、空气和动植物组成的自然界,另一个是人类用自己的双手建立起来的社会物质文明世界。我们每一个人都有两个祖国,一个是自己的国家,一个是地球这个行星,因为我们都是地球的居民。的确,当我们的生存环境遭受我们自己破坏,当大自然已经用报复的手段来警告我们的时候,我们人类必须端正自己的行为,重建自己的生存空间,就必须重建生态平衡。我们决不能再以征服大自然的英雄自居而为所欲为,必须严格按自然规律办事,控制人口,合理开发资源,减少污染,保护一切野生生物,提高生态意识,使生态科学的发展走在人类生产和生活的前面。无论几代人都要挑起这副重担,因为这是人类生存的责任。

适者生存

丰富多彩的各种生物只要在大自然中还在生存,就无不打上生活的烙印。你是否观察到,动植物的体形构造明显地带有与其生活环境相适应的标记,如,鱼类的流线形体和用鳃呼吸是适应水中生活的;陆地生活的动物用肺呼吸和有能行走或奔跑的四肢;树叶的片状结构和向上生长的枝条呈辐射状展开是争取阳光的表现,等等。生物学上把这种生活标记,即生物体的形态结构与生活环境相一致的现象称为“适应”,形形色色的生物呈现出形形色色的适应现象。

生物学中适应最典型的实例就是工业区桦尺蛾“黑化”的现象。桦尺蛾是生活在欧洲的一种蛾类,正常的桦尺蛾的体色是灰白色的,它夜晚活动,白天栖息在树干上,其体色与树干上的地衣颜色十分相似,不易被它的天敌鸟类所发现。19世纪英国工业化造成严重污染,大烟囱排出的大量煤烟,杀死了树干上浅灰色的地衣,把原先密布地衣的树干变为黑色。从而改变了桦尺蛾的栖息环境,原本具有的保护色,在新的环境中变为显露的。于是,灰白色的桦尺蛾变得容易被鸟发现并捕食,而原来容易被发现的黑色品种却得到了掩护。在自然选择的作用下,黑色类型逐渐代替了浅色类型。在工业黑化的作用下,黑色的桦尺蛾适应了新的环境而被保留下来,自从1850年人们发现了第一只黑色桦尺蛾,到19世纪末,黑色类型占95%以上,而浅灰色类型从99%降到5%以下。由此可见,生物对环境的适应,是使其生存的重要保证。人们所说的保护色、警戒色、拟态都是生物环境适应的种种表现。

大自然是千变万化的,适应是相对的,在一个环境下的适者,在另一个环境下可能成为不适者而被淘汰。

猛犸是一种已经灭绝了的哺乳动物,它生存于更新晚期的欧亚大陆北部的北美洲北部的寒冷的干旱地区。它的身体庞大犹如大象,身披棕色长毛,所以又叫“毛象”,它的体型及生理习性都适应于干冷少雪的气候。而第四纪冰期到来时,地面被又软又深的积雪所覆盖,猛猎这种庞然大物在茫茫的白雪围困中不能自拔,食物断绝,终于被这冰天雪地所吞没,而在地球上消失。

我们所熟悉的恐龙,曾是中生代的“统治者”,它们称霸于陆地、海洋、天空,在地球上生存了一亿三千多万年,但不知为什么,这些世界的“主宰者”竟在地球上灭绝了。关于恐龙的灭绝原因,在科学界有种种的假说和论述:有人认为是中生代末期的造山运动,使地壳结构出现巨大的变化而引起恐龙生活环境的改变;有人认为是白垩纪后期小行星与地球相撞爆炸引起的地球上光照,气温的骤然变化而导致恐龙生活环境的改变;也有人认为是种间竞争和种内竞争的结果,使这种体态庞大头脑简单的恐龙失去生存优势,等等。

但是不论哪种说法,归根结底是恐龙适应不了当时变化的环境,而最终灭绝。

生物在生存竞争中与其生存环境相适应,就能免受敌害或不良条件的侵袭而得以繁殖和延续。如果不能适应变化的环境,最终只能是被淘汰,猛犸、恐龙的灭绝就是最好的实例。

生态系统中的基本物质循环我们先做一个小小的实验:用一个玻璃瓶,底下铺些细沙,里面有肉眼直接看不见的微生物,然后注满清水,再放些水藻和活的小鱼虾,最后将瓶子密封起来,放在有阳光照射的地方。这就构成了一个小小的生态系统,不需要投放食物和更换空气,里面的动、植物均可维持生命。

如果将这玻璃瓶的内容看作是地球上的大生态系统的缩影,那么不难看出:植物进行光合作用需要的二氧化碳,一部分是由动植物呼吸释放出来,还有一部分是微生物分解动植物尸体及其排泄物产生的。而植物合成蛋白质所需要的氮很难由大气提供,因为植物是没有本事直接“吃”氮气的,因此只好依赖于一些微生物的“固氮作用”,将大气中的氮提供给植物,或是由一些微生物分解动植物尸体及排泄物,将有机氮转化为无机氮,才能被植物“吃掉”。

由此看来,在生态系统中,不仅动物依赖于植物,植物也同样离不开动物和微生物。

生物所需要的营养物质在整个生态系统中不断循环,这样有限的物质才能源源不断地供应繁殖不息的生物,并维持生物与环境的生态平衡。

非洲草原的生态平衡

提起非洲,你一定会想到撒哈拉沙漠。其实,非洲的大草原也是十分美丽壮观的:一望无垠的绿洲,四处游荡的牛群,健壮的非洲狮和奔跑的野豹,以及翱翔在空中的秃鹫,还有那在草地里滚动的屎壳螂及肉眼看不见的微生物……但是你知道吗?正是这些和善与凶残、谦恭与贪婪之间的微妙关系,维系着草原的生态平衡。

在牛群从一块草地向另一块草地的迁徙途中,豹等凶残的家伙总是在一旁窥视,伺机捕杀它们中的掉队者,一旦得逞,便疯狂地撕扯、咀嚼。岂不知,此时,秃鹫与鬣狗早就躲在一边静静地等候,待狮、豹吃饱离去时,它们就扑上去,啃食残尸剩肉。

牛群被狮、豹追赶着不得不时时更换地方,从而使草原的每一块草地从来不致被过分啃食而被保护下来。同时,体弱病残者被淘汰,稳定了牛群的数量,并保证了牛群的质量。秃鹫和鬣狗为草原清除了腐尸;微生物将残渣分解;还有那小小的“清洁工”——屎壳螂,清理了粪便并给草原施了底肥。

你看,多么巧妙的合作。非洲草原就是在这些生物的互相制约、互相依存中维系着生态平衡。