營(yíng)養(yǎng)師三級(jí)基礎(chǔ)知識(shí)點(diǎn)：食物鏈和食物網(wǎng)的概念
生產(chǎn)者所固定的能量和物質(zhì)，通過一系列的取食和被取食關(guān)系而在生態(tài)系統(tǒng)中傳遞，各種生物按其取食和被食的關(guān)系而排列的鏈狀順序稱為食物鏈（food chain)。
Elton（1942)是最早提出食物鏈概念的人之一，他認(rèn)為由于受能量傳遞效率的限制，食物鏈的長(zhǎng)度不可能太長(zhǎng)，一般食物鏈都是由4～5個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的，如鷹捕蛇、蛇吃小鳥、小鳥捉昆蟲，昆蟲吃草。最簡(jiǎn)單的食物鏈?zhǔn)怯?個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成的，如草→兔→狐貍。
但是，在生態(tài)系統(tǒng)中生物之間實(shí)際的取食和被取食關(guān)系并不象食物鏈所表達(dá)的那么簡(jiǎn)單，食蟲鳥不僅捕食瓢蟲，還捕食蝶蛾等多種無脊椎動(dòng)物，而且食蟲鳥本身也不僅被鷹隼捕食，而且也是貓頭鷹的捕食對(duì)象，甚至鳥卵也常常成為鼠類或其他動(dòng)物的食物�？梢娽t(yī).學(xué)全在線提供m.gydjdsj.org.cn，在生態(tài)系統(tǒng)中的生物成分之間通過能量傳遞關(guān)系存在著一種錯(cuò)綜復(fù)雜的普遍聯(lián)系，這種聯(lián)系象是一個(gè)無形的網(wǎng)把所有生物都包括在內(nèi)，使它們彼此之間都有著某種直接或間接的關(guān)系，這就是食物網(wǎng)（food web)的概念。
一個(gè)復(fù)雜的食物網(wǎng)是使生態(tài)系統(tǒng)保持穩(wěn)定的重要條件，一般認(rèn)為，食物網(wǎng)越復(fù)雜，生態(tài)系統(tǒng)抵抗外力干擾的能力就越強(qiáng)，食物網(wǎng)越簡(jiǎn)單，生態(tài)系統(tǒng)就越容易發(fā)生波動(dòng)和毀滅。假如在一個(gè)島嶼上只生活著草、鹿和狼。在這種情況下，鹿一旦消失，狼就會(huì)餓死。如果除了鹿以外還有其他的食草動(dòng)物（如�；蛄缪�)，那么鹿一旦消失，對(duì)狼的影響就不會(huì)那么大。反過來說，如果狼首先絕滅，鹿的數(shù)量就會(huì)因失去控制而急劇增加，草就會(huì)遭到過度啃食，結(jié)果鹿和草的數(shù)量都會(huì)大大下降，甚至?xí)瑲w于盡。如果除了狼以外還有另一種肉食動(dòng)物存在，那么狼一旦絕滅，這種肉食動(dòng)物就會(huì)增加對(duì)鹿的捕食壓力而不致使鹿群發(fā)展得太大，從而就有可能防止生態(tài)系統(tǒng)的崩潰。
在一個(gè)具有復(fù)雜食物網(wǎng)的生態(tài)系統(tǒng)中，一般也不會(huì)由于一種生物的消失而引起整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的失調(diào)，但是任何一種生物的絕滅都會(huì)在不同程度上使生態(tài)系統(tǒng)的穩(wěn)定性有所下降。當(dāng)一個(gè)生態(tài)系統(tǒng)的食物網(wǎng)變得非常簡(jiǎn)單的時(shí)候，任何外力（環(huán)境的改變)都可能引起這個(gè)生態(tài)系統(tǒng)發(fā)生劇烈的波動(dòng)。
苔原生態(tài)系統(tǒng)是地球上食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單的生態(tài)系統(tǒng)，因而也是地球上比較脆弱和對(duì)外力干擾比較敏感的生態(tài)系統(tǒng)。雖然苔原生態(tài)系統(tǒng)中的生物能夠忍受地球上最嚴(yán)寒的氣候，但是苔原的動(dòng)植物種類與草原和森林生態(tài)系統(tǒng)相比卻少得多，食物網(wǎng)的結(jié)構(gòu)也簡(jiǎn)單得多，因此，個(gè)別物種的興衰都有可能導(dǎo)致整個(gè)苔原生態(tài)系統(tǒng)的失調(diào)或毀滅，例如，如果構(gòu)成苔原生態(tài)系統(tǒng)食物鏈基礎(chǔ)的地衣因大氣中二氧化硫含量超標(biāo)而導(dǎo)致生產(chǎn)力下降或毀滅，就會(huì)對(duì)整個(gè)生態(tài)系統(tǒng)產(chǎn)生災(zāi)難性影響。北極馴鹿主要以地衣為食，而愛斯基摩人主要以狩獵馴鹿為生。正是出于這樣的考慮醫(yī).學(xué)全在線提供m.gydjdsj.org.cn，自然保護(hù)專家們普遍認(rèn)為，在開發(fā)和利用苔原生態(tài)系統(tǒng)的自然資源以前，必須對(duì)該系統(tǒng)的食物鏈、食物網(wǎng)結(jié)構(gòu)、生物生產(chǎn)力、能量流動(dòng)和物質(zhì)循環(huán)規(guī)律進(jìn)行深入的研究，以便盡可能減少對(duì)這一脆弱生態(tài)系統(tǒng)的損害。
食物鏈的類型
在任何生態(tài)系統(tǒng)中都存在著兩種最主要的食物鏈，即捕食食物鏈（grazingfoodchain)和碎屑食物鏈（detritalfood chain)，前者是以活的動(dòng)植物為起點(diǎn)的食物鏈，后者是以死生物或腐屑為起點(diǎn)的食物鏈。
在大多數(shù)陸地生態(tài)系統(tǒng)和淺水生態(tài)系統(tǒng)中，生物量的大部分不是被取食，而是死后被微生物所分解，因此能流是以通過碎屑食物鏈為主。
例如，在潮間帶的鹽沼生態(tài)系統(tǒng)中，活植物被動(dòng)物吃掉的大約只有10%，其他90%是在死后被腐食動(dòng)物和小分解者所利用，這里顯然是以碎屑食物鏈為主。據(jù)研究，一個(gè)楊樹林的生物量除6%是被動(dòng)物取食外，其余94%都是在枯死后被分解者所分解。在草原生態(tài)系統(tǒng)中，被家畜吃掉的牧草通常不到四分之一，其余部分也是在枯死后被分解者分解的。
碎屑食物鏈可能有兩個(gè)去向，這兩個(gè)去向就是微生物或大型食碎屑動(dòng)物，這些生物類群對(duì)能量的最終消散所起的作用已經(jīng)引起了生態(tài)學(xué)家的重視。但這些生物又構(gòu)成了許多其他動(dòng)物的食物。
捕食食物鏈雖然是人們最容易看到的，但它在陸地生態(tài)系統(tǒng)和很多水生生態(tài)系統(tǒng)中并不是主要的食物鏈，只在某些水生生態(tài)系統(tǒng)中，捕食食物鏈才會(huì)成為能流的主要渠道。
在陸地生態(tài)系統(tǒng)中，凈初級(jí)生產(chǎn)量只有很少一部分通向捕食食物鏈。例如，在一個(gè)鵝掌楸-楊樹林中，凈初級(jí)生產(chǎn)量只有2.6%被植食動(dòng)物所利用。1975年，Andrews等人研究過一個(gè)矮草草原的能流過程，此項(xiàng)研究是在未放牧、輕放牧和重放牧三個(gè)小區(qū)進(jìn)行的，他們發(fā)現(xiàn)，即使是在重放牧區(qū)，也只有15%的地上凈初級(jí)生產(chǎn)量被食草動(dòng)物吃掉，約占總凈初級(jí)生產(chǎn)量的3%.實(shí)際上，在這樣的草原上，家畜可以吃掉地上凈初級(jí)生產(chǎn)量的30～50%，在這種牧食壓力下，矮草草原會(huì)將更多的凈生產(chǎn)量集中到根部。輕放牧有刺激地上部分凈初級(jí)生產(chǎn)量生產(chǎn)的效果。在輕放牧區(qū)和重放牧區(qū)內(nèi)，被家畜消耗的能量大約有40～50%又以畜糞的形式經(jīng)由碎屑食物鏈還給了生態(tài)系統(tǒng)。
一般說來，生態(tài)系統(tǒng)中的能量在沿著捕食食物鏈的傳遞過程中，每從一個(gè)環(huán)節(jié)到另一個(gè)環(huán)節(jié)，能量大約要損失90%，也就是能量轉(zhuǎn)化效率大約只有10%.因此，每4.2×106焦的植物能量通過動(dòng)物取食只能有4.2×105焦轉(zhuǎn)化為植食動(dòng)物的組織或4.2×105焦轉(zhuǎn)化為一級(jí)肉食動(dòng)物的組織或4.2×103焦轉(zhuǎn)化為二級(jí)肉食動(dòng)物的組織。從這些事實(shí)不難看出，為什么地球上的植物要比動(dòng)物多得多，植食動(dòng)物要比肉食動(dòng)物多得多，一級(jí)肉食動(dòng)物要比二級(jí)肉食動(dòng)物多得多…這不論是從個(gè)體數(shù)量、生物量或能量的角度來看都是如此。越是處在食物鏈頂端的動(dòng)物，數(shù)量越少、生物量越小，能量也越少，而頂位肉食動(dòng)物數(shù)量最少，以致使得不可能再有別的動(dòng)物以它們?yōu)槭�，因�(yàn)閺乃鼈兩砩纤@取的能量不足以彌補(bǔ)為搜捕它們所消耗的能量。
一般說來，能量從太陽(yáng)開始沿著捕食食物鏈傳遞幾次以后就所剩無幾了，所以食物鏈一般都很短，通常只由4～5個(gè)環(huán)節(jié)構(gòu)成，很少有超過6個(gè)環(huán)節(jié)的。
除了碎屑食物鏈和捕食食物鏈外，還有寄生食物鏈。由于寄生物的生活史很復(fù)雜，所以寄生食物鏈也很復(fù)雜。有些寄生物可以借助于食物鏈中的捕食者而從一個(gè)寄主轉(zhuǎn)移到另一個(gè)寄主，外寄生物也經(jīng)常從一個(gè)寄主轉(zhuǎn)移到另一個(gè)寄主。其他寄生物也可以借助于昆蟲吸食血液和植物液而從一個(gè)寄主轉(zhuǎn)移到另一個(gè)寄主。
生態(tài)系統(tǒng)中能量流動(dòng)的主要路徑為，能量以太陽(yáng)能形式進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)，以植物物質(zhì)形式貯存起來的能量，沿著食物鏈和食物網(wǎng)流動(dòng)通過生態(tài)系統(tǒng)，以動(dòng)物、植物物質(zhì)中的化學(xué)潛能形式貯存在系統(tǒng)中，或作為產(chǎn)品輸出，離開生態(tài)系統(tǒng)，或經(jīng)消費(fèi)者和分解者生物有機(jī)體呼吸釋放的熱能自系統(tǒng)中丟失。生態(tài)系統(tǒng)是開放的系統(tǒng)，某些物質(zhì)還可通過系統(tǒng)的邊界輸入如動(dòng)物遷移，水流的攜帶，人為的補(bǔ)充等。
生態(tài)系統(tǒng)能量的流動(dòng)是單一方向的。能量以光能的狀態(tài)進(jìn)入狀態(tài)進(jìn)入生態(tài)系統(tǒng)后，就不能再以光的形式存在，而是以熱的形式不斷地逸散于環(huán)境中。
營(yíng)養(yǎng)級(jí)和生態(tài)金字塔
食物鏈和食物網(wǎng)是物種和物種之間的營(yíng)養(yǎng)關(guān)系，這種關(guān)系錯(cuò)綜復(fù)雜，無法用圖解的方法完全表示，為了便于進(jìn)行定量的能流和物質(zhì)循環(huán)研究，生態(tài)學(xué)家提出了營(yíng)養(yǎng)級(jí)（trophiclevel)的概念。
一個(gè)營(yíng)養(yǎng)級(jí)是指處于食物鏈某一環(huán)節(jié)上的所有生物種的總和。例如，作為生產(chǎn)者的綠色植物的所有自養(yǎng)生物都位于食物鏈的起點(diǎn)，共同構(gòu)成第一營(yíng)養(yǎng)級(jí)。所有以生產(chǎn)者（主要是綠色植物)為食的動(dòng)物都屬于第二營(yíng)養(yǎng)級(jí)，即植食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí)。第三營(yíng)養(yǎng)級(jí)包括所有以植食動(dòng)物為食的肉食動(dòng)物。依此類推，還可以有第四營(yíng)養(yǎng)級(jí)（即二級(jí)肉食動(dòng)物營(yíng)養(yǎng)級(jí))和第五營(yíng)養(yǎng)級(jí)。
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