书城科普读物认识海洋系列丛书:海洋中环环相扣的食物链
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第1章 海洋生态系统与食物链(1)

五光十色的海洋生物

海洋是生命的摇篮。从第一个有生命力的细胞诞生至今,仍有20多万种生物生活在海洋中,其中海洋植物约10万种,海洋动物约16万种。从低等植物到高等植物,植食动物到肉食动物,加上海洋微生物,构成了一个特殊的海洋生态系统,蕴藏着巨大的生物资源。据估计,全球海洋浮游生物的年生产量(鲜重)为5000亿吨,在不破坏生态平衡的情况下,每年可向人类提供够300亿人食用的水产品,这是一座极其诱人的人类未来食品库!

海洋生物资源有其自身的特点:它是有生命的,能自行增殖,并不断更新的资源;但从另一方面说,它因为是通过活的动植物体来繁殖发育,使资源以更新和补充,具有一定的自发调节能力,是一个动态的平衡过程。但是一旦其生态系统平衡遭到破坏,就意味着海洋生物资源的破坏。

藻类在海洋生物资源中占有特殊的重要地位。它能够自力更生地进行光合作用,产生大量的有机物质,为海洋动物提供充足的食物。同时,它在光合作用中还释放大量的氧气,总产量可达360亿吨(占地球大气含氧量的70%),为海洋动物甚至陆上生物提供必不可少的氧气。

到这里,还不能不提到的一点是,藻类是在最初地球大气转变为现代大气中的“功臣”,有了它们,才有了现代生机勃勃的生物界。所以,海洋植物是维持整个海洋生命的基础,是坚固的“金字塔基”。它们主要包括在水中随波逐流的浮游藻类和在海底生长的大型藻类。

海洋生物种类繁多

浮游藻类如硅藻、绿藻等,它们个体微小而形状各异,如有圆形、方形、三角形、针形等。若仅从外表看上去,你绝对想不到它们竟然是活生生的植物。大型藻类有人们熟悉的紫菜、海带等。它们在海底构成“海底农场”,有森林,又有草原。有一种巨藻,堪称世界植物之最,从几十米至上百米,最高可达500米高,重达180多千克,生长速度极快,一年可长50余米,而且它的年龄可长达12年之久。海藻在工业、农业、食品及药用方面都有很重要的价值,除食用外,还可从中提取褐藻胶、琼脂、甘露醇、碘等,可作为一种新的生物能源。

海洋生物中最重要、最活泼的当属动物资源。其中有1.5~4万种鱼类,对虾等壳类2万多种,贝壳等软体动物8万多种,还有鲸、海参、海豹、海象、海鸟等,构成了生机盎然的海洋世界,也构成了经济效益很好的海洋水产业。其中鱼类是水产品的主体,也最重要。

目前,全世界从海洋中捕捞的6000万吨水产品中,90%是鱼类,其余为鲸类、甲壳类和软体动物等。鱼类种类较多,可供食用的就有1500多种。鱼类可谓全身是宝,营养、经济价值很高,含有大量的蛋白质,味道鲜美。据说,吃鱼可使人大脑聪明,还有的鱼具有医疗价值和可以作为精细化工业的贵重原料。

海龟

在水产中,鱼、虾、蟹总是相提并论的,它们不仅是席上珍馐,而且可从它们的甲壳中提取许多有用的东西——甲壳质,在工业上用途很广。其中生长在南极的一种磷虾被誉为“21世纪的流行食品”,因为它有着极为惊人的资源量和很高的营养价值。在南极,磷虾是鲸类吞食的对象,小小磷虾喂巨鲸,这也是一件奇闻吧。

贝类种类繁多,遍布于各个海区,又比较容易找到,所以在过去,人们早已开始捕获它们,其中比较有经济价值的是鲍鱼、贻贝、扇贝、蛏子、牡蛎、乌贼、章鱼、鱿鱼等。它们都是味道鲜美,营养丰富的人们喜爱的食品。而且,有的贝壳可以从中取药,有的还有观赏价值,是贝雕的优良材料。我国特产的美术工艺品之一——大珠母贝座雕,其美丽精细令人叹为观止。在贝类中,还有一点值得称奇的就是珍珠。我国是珍珠发祥地,尤其以南海珍珠在世界上最负盛名,它主要是由生活在热带、亚热带海区的珠母贝和珍珠贝生成的。那一粒粒晶莹皎洁的珍珠,是海洋引以为豪的结晶。

在海洋中,有一个不可忽视的部分就是海洋微生物,主要是细菌、放线菌、雪菌、酵母菌、病毒等,它们数量极大,分布不均。假设海洋中没有微生物存在,那么海洋中一切物质就不能迴圈。但它们的活动,也使渔业生产遭到一定的损失。

什么是海洋生态系统

什么是海洋生态系统?要了解这个问题,首先得知道什么是生态系统。生态系统是一架活机器,有结构,有功能,它是指在一定的空间内,所有的生物和非生物成分构成了一个互相作用的综合体,这是一个动态的系统。在这个动态系统中有物质的循环,有能量的流动,犹如一架不需要人操纵的自动机器,自然而然地运转。对于海洋生态系统来说,生物群落如相互联系的动物植物、微生物等是其中的生物成分,而非生物成分即海洋环境,如阳光、空气、海水、无机盐等。海洋环境又可划分为大小不一海洋生态系统示意图的范围,小至一个潮塘、一块岩礁、一丛海草;大到一个海湾,甚至整个海洋。

海洋生态系统

这些生态系统机器虽然大小不一,但都有相似的结构和功能,即有物质的循环,有能量的流动。举一个在海洋中最普通的例子:大鱼吃小鱼,小鱼吃虾,虾吞海瘙,瘙食海藻,海藻从海水中或海底中吸收阳光及无机盐等进行光合作用,制造有机物质,维持着这个弱肉强食的食物链。

但海洋环境中的无机物质又来自何方?这就靠那令人生厌的“分解者”——微生物将大鱼、小鱼、虾、瘙及藻的遗体分解掉,使其回归到周围环境中去。从哪里来到哪里去,这就是生态系统物质循环的一般规律。在这个生态系统中,包括三个成员:无生命的海洋环境(物质和能量),生产者就是海藻等植物;消费者,不管是大鱼、小鱼、虾还是海瘙,它们都不能自己制造有机物质,而只能靠捕食为生;再就是分解者了,主要是微生物,它们是辛勤的“清道夫”,如果没有它们,海洋恐怕用不了多长时间就会被动植物的排泄物或遗体填满了。在这个物质循环链中,缺少哪个环节都不行,它们相互依存,相互制约,相克相生,真是“一荣俱荣,一损俱损”。现在日益严重的海洋污染已严重威胁到海洋生态系统的平衡,赤潮的频繁发生,“死海”的不断出现就是如山铁证。

物质可以循环,而能量却不能循环。它只能从一个环节流向另一个环节,而且只能是单向的,没有回头路。在上一环节与下一环节之间,将有大量的能量以热能形式等散失掉,只有约10%的能量从上一级传到下一级。在海洋生态系统中,这个10%可以升高至22%~25%,但能量的递减是不可避免的,这可用“生态金字塔”来形容。塔基是广大的劳动群众——生产者,如海藻,它从海水中吸收太阳辐射能,将之转化为这个生态系统的能量基础,所以说海洋浮游植物是整个海洋生态系统的基础。事实上陆地生态系统也是如此,但最终驱动整个生物圈生态系统“活机器”运转的动力却来自太阳辐射能,塔基以上都是不劳而获的掠夺者,但它们之间却充满了弱肉强食的战争,位于塔尖的往往是数量极少,形单影只的最高统治者,例如一条大鱼——鲨鱼。

海洋生态系统景观

海洋生态系统的物质循环和能量流动都是一个动态的过程,在无外界干扰的情况下,就会达到一个动态平衡状态。因此,过度地开采与捕捞海洋生物,就会导致一个环节生物量的减少,这也必然导致下一个相连环节生物数量的减少。如此环环相扣的食物链上,一个环节的破坏,就会导致整个食物链乃至整个海洋生态系统平衡的破坏,反过来,就会影响捕捞产量。近年来由于鱼虾等水产品的过度捕捞,破坏力超过了生物的繁殖力,使鱼虾等难以大量生存繁殖。这就是今年南海休渔的原因之一。另外,海洋污染是海洋生态系统平衡失调的一大“罪魁”。海洋遭受污染时,首先受到危害的就是海洋动植物,而最终受损的还是人类自身利益。

什么是生态食物链

生态系统中贮存于有机物中的化学能在生态系统中层层传导,通俗地讲,是各种生物通过一系列吃与被吃的关系,把这种生物与那种生物紧密地联系起来,这种生物之间以食物营养关系彼此联系起来的序列,在生态学上被称为食物链。按照生物与生物之间的关系可将食物链分为捕食食物链、腐食食物链(碎食食物链)和寄生食物链。

自然生态食物链

“食物链”一词是英国动物学家埃尔顿于1927年首次提出的。如果一种有毒物质被食物链的低级部分吸收,如被草吸收,虽然浓度很低,不影响草的生长,但兔子吃草后有毒物质很难排泄,当它经常吃草,有毒物质会逐渐在它体内积累。鹰吃大量的兔子,有毒物质会在鹰体内进一步积累。因此食物链有累积和放大的效应。美国国鸟白头鹰之所以面临灭绝,并不是被人捕杀,而是因为有害化学物质DDT逐步在其体内积累,导致其生下的蛋皆是软壳,无法孵化。一个物种灭绝,就会破坏生态系统的平衡,导致其物种数量的变化,因此食物链对环境有非常重要的影响。

陆地生态食物链

食物链是一种食物路径,以生物种群为单位,联系着群落中的不同物种。食物链中的能量和营养素在不同生物间传递着,能量在食物链的传递表现为单向传导、逐级递减的特点。食物链很少包括六个以上的物种,因为传递的能量每经过一阶段或食性层次就会减少一些,所谓“一山不能有二虎”便是这个道理。

生态系统中的生物虽然种类繁多,并且在生态系统中分别扮演着不同的角色,但根据它们在能量和物质运动中所起的作用,可以归纳为生产者、消费者和分解者三类。

生产者主要是绿色植物——能用无机物制造营养物质的自养生物,这种功能就是光合作用,也包括一些化能细菌(如硝化细菌),它们同样也能够以无机物合成有机物。生产者在生态系统中的作用是进行初级生产或称为第一性生产,因此它们就是初级生产者或第一性生产者,其产生的生物量称为初级生产量或第一性生产量。生产者的活动是从环境中得到二氧化碳和水,在太阳光能或化学能的作用下合成碳水化合物(以葡萄糖为主)。因此太阳辐射能只有通过生产者,才能不断地输入到生态系统中转化为化学能即生物能,成为消费者和分解者生命活动中唯一的能源。

消费者属于异养生物,是那些以其他生物或有机物为食的动物,它们直接或间接以植物为食。根据食性不同,消费者可以区分为食草动物和食肉动物两大类。食草动物称为第一级消费者,它们吞食植物而得到自己需要的食物和能量,这一类动物包括一些昆虫、鼠类、野猪一直到象。食草动物又可被食肉动物所捕食,这些食肉动物称为第二级消费者,如瓢虫以蚜虫为食,黄鼠狼吃鼠类等,这样,瓢虫和黄鼠狼等又可称为第一级食肉者。又有一些捕食小型食肉动物的大型食肉动物如狐狸、狼、蛇等,称为第三级消费者或第二级食肉者。又有以第二级食肉动物为食物的如狮、虎、豹、鹰、鹫等猛兽猛禽,就是第四级消费者或第三级食肉者。此外,寄生物是特殊的消费者,根据食性可看作是食草动物或食肉动物。但某些寄生植物如桑寄生、槲寄生等,由于能自己制造食物,所以属于生产者。而杂食类消费者是介于食草性动物和食肉性动物之间的类型,既吃植物,又吃动物,如鲤鱼、熊等。人的食物也属于杂食性。这些不同等级的消费者从不同的生物中得到食物,就形成了“营养级”。

由于很多动物不只是从一个营养级的生物中得到食物,如第三级食肉者不仅捕食第二级食肉者,同样也捕食第一级食肉者和食草者,所以它属于几个营养级。而最后达到人类是最高级的消费者,他不仅是各级的食肉者,而且又以植物作为食物。所以各个营养级之间的界限是不明显的。

实际上,在自然界中,每种动物并不是只吃一种食物,因此形成一个复杂的食物链网。