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生态食物链与农药

正常食物链

不平衡食物链

水生生物的食物链

  水体由于富营养化出现“水华”,此时正常食物链可变为不平衡的食物链

  生态系统由三个营养集团组成:生产者(主要是植物),它参与光合作用,用光能合成有机食品;消费者(主要是动物);分解者(细菌和真菌)。太阳能使生态系统运转起来,各个水平上的生物为了生存吸收所需的能量,于是构成了食物链。

  我们先看一个简单的食物链,一个复杂的宏系统中的一个子系统,在宏系统中许多的链连接形成一个复杂的网。该食物链有两个基本部分组成:植物食物链和碎屑食物链。碎屑是由死植物和死动物被分解生物破碎形成的。

  在此食物链中,有的生物吃别的生物,然后又被另一种生物吃掉,于是能量在系统中流动,从某一水平生物到下一个水平生物。但是,这种能量转换并不是效率很高的,因为90%能量变成热而损失掉了。进一步,每一个水平的生物必需吃够上一水平的生物才能维持生命,然后在给定的食物量情况下,支持最小的生物量。

  人类的农业生态系统里,作物是提供能效最高的方法。在这样的食物链中,如人食大米,玉米等,能量损失最小。与之相反,用粮食喂牛,人再吃牛肉,比起直接吃粮食,能效就不高了。这是因为牛吃粮食,植物的碳水化合物转化为动物蛋白质,然后人再吃牛肉,能量大部分损失掉了。

  现在人口日众,必须设法将能量尽可能地加入到农业生态系统中去,例如使用化肥和农药保证最大的作物产率。在制造化肥和农药时需要烃(石油),原材料和能源。耕地用的拖拉机要耗油,开动谷物干燥机,仓库管理要耗电,运输和包装也要耗能源,有时耗的外加能源比本身所能产出的能源还大,出现了能量亏空。科学家用能量比Er来科学表达这个问题,如下公式:
       每公顷食物产出的能量
    Er = ----------------------
       每公顷输入的能量密度
  在维持生存的农业系统里,能量比是1:0到7:0,表明相对于能量的输入,食物的能量输出很高。然而,许多工业化的耕作系统里,能量比可能相当低,例如0:1。虽然农药保证不会转换到不需要的食物链中,但是它们要渗透到其它食物网中,打乱生物间的天然平衡。

  农药是怎样渗透到食物网中呢?喷洒农药田间,部分进入土壤之中,部分经径流进入地面水体。水中的水生植物吸收土壤中残留的农药,鸭鹅等水禽再吃水草,它们体内也有了农药残留。蜗牛等软体动物栖居在水域的底泥上,底泥吸附和吸收农药,农药因此又残留在蜗牛体内。此外,水中大量浮游生物吸收水中的农药,食肉昆虫又吃浮游生物,鱼又食食肉昆虫,人捕鱼食鱼,鹤和鹰也食鱼,最终农药进入人、鹰和鹤体内。农药渗透到这复杂的食物网中。

  在食物链中,越低级的动物一般繁殖的越快,比起捕食它们的生物来说,数量要多,因此它们才能适应天然选择。换句话说,沿食物链的每一步捕食者要比被它们所食者繁殖得更慢,越是高级生物数量越少(生物量越少),形成生物数量的金字塔。例如,就生物量而言,浮游生物比昆虫多,昆虫比鱼多,鱼比鱼鹰和鹤多等等。

  许多普通农药既杀死害虫也杀死它们的捕食者,例如用杀虫剂杀死蚜虫,可能杀死捕食牙虫的瓢虫。瓢虫寿命较蚜虫长,但没了蚜虫作食物,饥饿难当,也像蚜虫一样耗尽。田间在长期使用农药之后,一般的情况是害虫将以更快繁殖速度总量增加,有的害虫是由外部迁徙而来,有的则是幸存者繁殖,这些幸存者有较强的对农药的抗药性。然后,害虫的捕食者的数量又慢慢地有所增加,农民看到了,害虫再一次出现,呈现了反弹现像,不过这一次捕食者的活动能力不如以前了。

  有时候还会出现新的害虫品种。有些害虫,原来在捕食竞争中敌不过其它害虫,或者被它们的天敌吃掉,数量较少,现在和它们竞争的害虫被农药药死了,它们的天敌也被饿死了,它们无限制地繁殖起来,可能变成主要害虫,农民习惯地叫它们为而次害虫。田间再一次出现害虫,农民再一次喷洒农药,一年又一年,一次又一次,演出了农药使用的单调循环。

 

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