食物网

生物学

shí wù wǎng

食物网是由相互连接的多条食物链构成的网络,展示了生态系统中生物之间的全部取食关系。

Visualization

Definition

食物网是许多条食物链连接在一起构成的地图,展示了大多数动物既取食不止一种食物,也被不止一种动物取食,例如老鼠既取食种子和昆虫,同时又被鹰、狐狸和蛇捕食,因此失去这一个老鼠种群,会同时夺走这三种捕食者的一顿"饭"。更正式地说,食物网描绘了一个生态系统中的全部取食关系,由许多相互连接的食物链构成,箭头从每一种生物指向取食它的生物;由于大多数消费者既取食多个物种,也被多个物种取食,食物网比单条食物链更贴近现实,而连接较多的食物网往往更加稳定,因为一个拥有多种食物选择的消费者,能在某一种食物来源枯竭时转而取食其他来源。在网络层面,食物网把营养相互作用表示为代表物种或功能类群的节点,以及代表能量或生物量流动方向的连接,用连通度、连接密度和营养级分布来描述,定量的食物网还会根据流量为各连接赋予权重;理论和实验都表明,由许多弱连接和少数强连接构成的分布有利于稳定性,杂食性以及取食路径与碎屑路径的耦合能够缓冲生态系统免受波动的影响,而移除连接度高的物种或顶级捕食者,则可能引发次生灭绝和营养级联。

Example

在北卡罗来纳州的一片盐沼中,米草和藻类为蜗牛、招潮蟹和小鱼提供食物,而这些生物又被蓝蟹、苍鹭和更大的鱼取食,分解者则负责分解大多数动物无法消化的死亡米草;因此,如果移除蓝蟹,蜗牛就会大量繁殖,过度啃食米草。1995年狼群被重新引入黄石公园后,减少了麋鹿对柳树和白杨的啃食,使溪岸植被、鸣禽和海狸得以恢复,这场连锁反应贯穿了食物网中的好几个环节;实证食物网的连通度值通常约为$0.1$到$0.2$。

Key Insight

食物网实质上是一种关于干扰如何传播的假说,而黄石公园及许多海洋系统所揭示的教训是:影响会沿着这些连接传播,其方式是一份简单的物种清单永远无法预测的。