捕食

生物学

bǔ shí

捕食是一种相互作用,其中一种生物(捕食者)杀死并取食另一种生物(猎物)。

Visualization

Definition

捕食是指一种动物猎杀并取食另一种动物,捕食者捕获猎物,例如鹰俯冲捕捉老鼠,或者鲨鱼捕食海豹;捕食者并不是"反派",因为它们通过捕食病弱和行动迟缓的个体,能维持猎物种群的健康,防止其耗尽自身的食物来源。更正式地说,捕食是一种生物学上的相互作用,捕食者捕获、杀死并取食其猎物,是一种能调节猎物种群数量的重要生态力量,猎物反过来也限制着捕食者的数量,从而驱动了速度、伪装、毒液、警戒色和拟态等适应性特征的演化军备竞赛;植食和寄生是与之相关但不同的相互作用。在动态层面,捕食是一种消费者与资源之间的相互作用,与寄生和大多数植食行为的区别在于,被消费的个体会因此死亡;这种关系用洛特卡-沃尔泰拉方程$\frac{dN}{dt} = rN - aNP$和$\frac{dP}{dt} = baNP - mP$来建模,预测出耦合的种群振荡,并可以通过描述捕杀率如何随猎物密度趋于饱和的功能反应来加以拓展;捕食者驱动着诸如隐蔽、警戒色和拟态之类的协同演化防御机制,同时也促使捕食者自身产生相应的反适应,顶级捕食者能够引发营养级联,而捕食风险本身,即使不发生真正的猎杀,也会塑造猎物的觅食和栖息地利用方式。

Example

哈德逊湾公司的记录显示,雪鞋兔和猞猁的种群数量以大约$10$年为周期同步涨落,一旦兔子数量达到峰值,剧烈的捕食就会使其数量崩溃,猞猁的数量随后也会很快下降。粗皮渍螈能产生浓度足以毒死数千只老鼠的河豚毒素,而生活在同一地区的袜带蛇则演化出了钠通道突变,其变异程度与不同种群中的毒素水平相对应;捕食者在猎物密度较高时捕杀率趋于平稳,这种"II型功能反应"反映了其处理猎物所需时间的限制。

Key Insight

捕食者与猎物在演化的时间尺度上彼此塑造着对方:猎豹之所以跑得快,是因为瞪羚跑得快,而瞪羚之所以跑得快,也是因为猎豹跑得快;这使得捕食成为最明显地驱动协同演化的相互作用,因为攸关生死的赌注,把双方的性状都打磨到了极致。