如果大型食肉动物灭绝，生态系统一定会崩溃吗？

出品：科普中国

作者：贾伟

监制：中国科普博览

或因其体型庞大，亦或是人类本身处于食物链顶端，我们对同处于食物链较高位置的大型食肉动物会有更多关注。因此，相比于小型且食草的动物来说，我们下意识认为大型食肉动物在生态系统中会更加重要。人们不禁思考，如果大型食肉动物灭绝，生态平衡是否会被打破，生态系统最终是否会不可修复，走向崩溃？

图片来源：veer图库

一、在相同营养级的物种间可被替代

生态系统中的生物与生物之间，生物与无机环境之间通过能量流动、物质循环和信息传递使其处于动态平衡。同时，生态系统具有保持自身稳定的能力，一般认为其食物网越复杂，其自我恢复的能力越强。

在较稳定的生态系统中，某一物种的灭绝，可以通过其他具有相似物种进行替代，如在草原生态系统中，当大型食肉动物猎豹灭绝，食草动物瞪羚数量短时间就会急剧增加，草的数量也会急剧减少；如果除了猎豹以外还有另一种食肉动物（比如狼）的存在，那么猎豹一旦绝灭，狼就会增加对鹿的捕食压力，而不致使鹿群发展得太大，从而就有可能防止生态系统的崩溃。

狼和猎豹正在捕猎（图片来源：veer图库）

事实上，狼与猎豹可以处于食物网中同一营养级，相同营养级的不同物种具有相同的“作用”，因此猎豹灭绝，便可以由狼来“替代”。详细来讲，位于同一营养级的不同物种均能完成相同程度的生态系统中的物质循环、能量流动和信息传递功能。

回到最初的假设，我们如果能够找到能代替大型食肉动物在生态系统中完成相同程度的物质循环、能量流动和信息传递功能的其他事物，或者大型食肉动物的灭绝不会通过影响这三大功能来破坏生态平衡，那么我们就认为生态系统不会因大型食肉动物的灭绝走向崩溃。

二、在能量流动过程中可被替代

因此，就能量流动而言，能量流动是单向的，只能从第一营养级流向第二营养级，再依次流向后面的各个营养级，不可逆转，也不能循环流动；能量在流动过程中逐级递减，相邻两个营养级间的传递效率大约是10%～20%。

所以，真正被大型食肉动物获取的能量少之又少，多数能量还是集中在物种的最底层，即绿色植物和食草动物之间。也就是说，即使大型食肉动物相继灭绝，能量流动的过程是几乎不受影响的。大型食肉动物在能量流动过程中可以被替代。

地球上的能量几乎都来源于太阳（图片来源：veer图库）

同时，生态系统的物质循环指的是组成生物体的C、H、O、N、P等元素，不断进行着从无机环境到生物群落，再到无机环境的循环过程。例如碳元素主要以二氧化碳的形式凭借绿色植物的光合作用从无机环境进入生物群落，然后在生物体之间以食物链和食物网传递，最后又以生物的呼吸作用或分解者的分解作用从生物群落进入大气。

如果大型食肉动物相继灭绝，只是生物的呼吸作用会受到一定影响（比如草原生态系统上的猎豹灭绝，瞪羚的数量增加导致呼吸作用相应增大），对分解者的分解作用影响甚微，所以生态系统的物质循环也基本无影响，大型食肉动物在物质循环中可以被替代。

物质循环（图片来源：全景网）

三、对生态系统信息传递影响甚微

最后，就信息传递而言，大型食肉动物灭绝后，生态系统的信息传递格局会改变，但总体并不会受到太大影响，因为捕食者没有了，就没办法传递给食草动物其捕食者的物理信息和行为信息，食草动物的警觉就会下降，但是警觉下降并不会让自身的生存受到威胁，所以大型食肉动物灭绝就算影响了生物之间的信息传递，但也不会让生态系统崩溃。

对于可能担心的草食动物等其他动物数量泛滥问题来说，捕食只是限制其数量的一个因素之一。限制动物种群数量增长的包括内源性和外源性因素，捕食只是外源性因素之一，外源性因素还包括疾病、寄生、自然灾害、食物限制等，内源性因素包括领域行为、内分泌调节等，这些行为由于捕食者是突然消失短时内也不会改变，这些因素都会限制其他物种数量的增长。

死亡的鹿 （图片来源：veer图库）

综上所述，从“崩溃”的角度来说，就算所有大型食肉动物都灭绝，生态系统也不会完全崩溃，菌类通过漫长的进化后也可以使生态再度恢复到一个我们现在完全不认识的模样。即使动植物全部没有了，细菌也能继续维持地球生物圈的活跃，况且“大型食肉动物灭绝”并不会引起多少动物灭绝，作为食物的食草动物的数量也可以被病原体、寄生虫和人控制。

参考文献：

[1] Justine L. Atkins, Ryan A. Long, Johan Pansu, Joshua H. Daskin, Arjun B. Potter, Marc E. Stalmans, Corina E. Tarnita, Robert M. Pringle. Cascading impacts of large-carnivore extirpation in an African ecosystem[J]. Science,2019,364(6436).

[2] Hoeks Selwyn, Huijbregts Mark A. J., Busana Michela, Harfoot Michael B. J., Svenning JensChristian, Santini Luca. Mechanistic insights into the role of large carnivores for ecosystem structure and functioning[J]. Ecography, 2020, 43(12).

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