@ 2015.09.06 , 19:00

生态系统关于吃与被吃的新规律

通过深入观察自然界的捕食机制,最新的研究更详细的解释了食草动物和其他动物的数量是如何影响肉食动物数量的。

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麦吉尔大学的博士研究生Ian Hatton在最近的一次度假中突发灵感,并针对这一想法展开了自己的研究。他说:“我在津巴布韦上的高中,放假的时候我常去国家公园呆着。之后我来到麦吉尔大学进修博士研究,不过我决定回到那里,去狂野的非洲,去动物保护区,研究非洲大陆的动物们。我决定将那里的肉食动物和食草动物种群数量之间的关系作为研究的课题,于是我走遍了非洲东部和南部的野生动物公园收集我所需要的数据。”

正常情况下,如果环境合适,而食物有十分充足的情况下,捕食者的种群应该能够不断增大。在非洲的野生动物公园中,到处都是“肉质鲜美”的食草动物,但是那里的狮子、鬣狗的数量却不多,为什么在猎物丰富的非洲草原,肉食动物的种群没有增加呢?

在Hatton和同事们计算和整理他们在整个园区统计的肉食动物(狮子、鬣狗,豹等)和食草动物(水牛、斑马、黑羚等)他们意外的发现了一个规律。

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对于每个他们所调研的公园,捕猎者和猎物之间的数量呈现出非常相似的规律,但是这并非是他们最初所预计的那样。

拥挤的时候不适合繁殖

研究小组发现:在整块大陆上,当被捕食者的数量很大时,他们的繁殖率会下降;而当他们的种群数量减少时,他们则会更加频繁的□□。这种现象在在不同的生态系同种保持一致。研究人员认为这就是限制捕食者种群数量的瓶颈所在,这种力量保持了整个生态系统的稳定和平衡。

到现在为止,我们的假设是这样的:当有大量的猎物存在时,捕食者的生活会变好,你觉得会产生更多的捕食者。而根据我们所统计的数据,我们发现,在世界上任何物种丰盈的生态系统中,捕食者和猎物之间的比例很低。这是因为当种群数量变大时,被捕食者种群中的每个个体的后代出生率会降低。事实上,当种群数量变大之后,被捕食者的繁殖速度被锁住了,这就进一步的限制了捕食者的数量。

这是一个非常有趣的发现,这种生态结构和自我调节功能还是首次被提出。尽管生物学家之前已经提出了非常准确的数学法则--就像描述身体新陈代谢的方式的管理公式(govering function)--来解释生物变化规律,但是还从未有相关的证据表明这一法则适用于全世界的范围。一些科学家甚至在看过该研究之后认为他们发现了自然界的一项新规律。

一旦该模式被确定,他们将开始分析食物链金字塔,并且同时对印度洋、加拿大北极圈附近和热带雨林的生物种群结构(捕食者和被捕食者之间的数量变化关系)进行分析。在接下来的几年中,他们将对过去50多年中,从来自1000多项不同研究的,关于动物和植物的相关数据进行整理和分析,这一系列的数据将横跨世界范围内的草原、湖泊、森林,以及海洋。

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而在不同的环境中,他们发现捕食者和被捕食者之间存在某种一致的规律,捕食者的数量并非随着被捕食者的数量增加而增加,而是受制于被捕食者的繁殖速度。

不同尺度,同样适用

我们对这一发现十分震惊,这种规律简直惊人。Guelph大学综合生物系的Kevin McCann说道,他是该报告的合作者之一。

研究者发现的另一个有趣现象是:支配整根生态系统的生长模式是,被捕食者的繁殖速度在数量增大之后会减小,这与个体生长的规律比较相似。

生物学家很早就知道,生长速度会随规模的变大而减小,比如大象身上的细胞生长速度要比老鼠慢100倍!

在生态系统的尺度验证这一规律简直令人心醉。而在法国巴黎的国家科学研究中心(CNRS)的Michel Loreau教授称:这一发现最引人注意的地反在于,他们从个体到整个生态系统的尺度对相同现象进行了解释,这显示这一规律的普适性。这就表明在个体与整个组织环境下存在一些基础的过程,使得这一现象能够成立,但究竟是怎样的过程我们还没有搞清楚。

本文译自 zmescience,由译者 邻家乖蜀黍 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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