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第4章 走进动物世界(1)

动物是地球生命的一大组成部分,从天上翱翔的飞禽到地上奔跑的走兽,从海底游弋的鱼类到洞穴里的小小昆虫,地球上形形色色的动物让我们的世界变得喧哗热闹。它是大自然赐予的,和人类同生共长的生命伙伴。

(第一节)生物界最大的消费者——动物

动物是自然生物界中最庞大的一个类群。它们有着比较完整的感觉系统,能四处寻找食物,消化食物,从而获得自身需要的养料。我们平常所见的鸟类、昆虫、家畜和宠物等,都属于动物。

一、什么是动物

动物是多细胞真核生命体中,能独立进行摄食、消化、吸收、呼吸、循环、排泄、感觉、运动和繁殖等生命活动的一大类群。所谓的真核生物是相对细菌一类的原核生物而言的,它包含了动物、植物、真菌等具有复杂细胞结构的众多生命体。真核生物细胞内含有细胞核和线粒体、叶绿体等其他细胞器,原核生物的组成细胞通常没有真正的细胞核。

动物是一种可以在周围环境中自由活动的生物,与植物有着不同的形态结构和生理特性,一般不能将无机物合成为有机物。因此,动物只能以自然界中现存的有机物为食料,来维持其生命活动。它们有的很小,很简单,例如只有一个细胞的原生动物草履虫;有的则很庞大,也很复杂,由数万亿个细胞组成一个巨型有机体,例如已经灭绝了的恐龙和现在的海洋哺乳动物蓝鲸。

到目前为止,人们已知的动物大约有150万种,并对这些动物进行了分类。有些科学家预计,地球上的动物可能多达3000万至1亿种。

二、动物与植物的区别

首先,动植物细胞结构的构成不同。植物细胞的结构中有细胞壁,而动物细胞没有细胞壁,大多数的植物细胞有液泡,而动物细胞大多没有;植物细胞中有叶绿体,叶绿体中含有叶绿素,能进行光合作用,动物细胞中没有叶绿体;动物细胞中有中心体,中心体与动物细胞的有丝分裂有关,只有较低等的植物体内才有中心体。

第二,形态结构特点的不同。植物方面,最简单的植物只有一个细胞,随着进化的进程,由单细胞到多细胞,从多细胞的丝状体到叶状体,最后达到具有根、茎、叶、花、果实和种子的绿色开花植物;从结构层次上来讲,植物体是细胞、组织、器官、植物体四个层次。根据植物体的形态和结构的不同,通常把植物类群划分为藻类植物、苔藓植物、蕨类植物、裸子植物和被子植物。最简单的动物也是由一个细胞构成,随着进化进程的不断加快,由单细胞的原生动物,到多细胞的腔肠动物,再到动物身体的分节、分部,进而身体分为头、颈、躯干、四肢、尾等高等动物;在结构层次上,动物体由细胞、组织、器官、系统和动物体这五个层次组成。

第三,新陈代谢的类型不同。植物体的细胞内有叶绿体,能利用光能进行光合作用,也可以利用外界环境中的水、二氧化碳等无机物转变为有机物,变成自身的组成物质,并且释放出氧气和储存能量,这种代谢类型属于自养型;光合作用是生物界最基本的物质代谢和能量代谢,它在整个生物界以至整个自然界中具有极其重要的意义。动物体内一般没有叶绿体,不能进行光合作用,不能直接利用无机物来制造有机物,只能从外界摄取现成的有机物及营养物质转变为自身的组成物质,从而储藏能量,这种新陈代谢的类型属于异养型。

第四,生殖方式的不同。植物体的生殖方式有营养繁殖、孢子生殖和种子繁殖;动物体的生殖方式有分裂生殖、卵生、卵胎生和胎生哺乳。

第五,在生态系统中营养结构上的地位不同。在生态系统中,植物是生产者,绿色植物是地球万物赖以生存的“绿色工厂”。人类和动物的食物都直接或间接地来自光合作用制造的有机物;动物在生态系统中是消费者,直接或间接地以植物为食。

第六,排出废物的方式不同。动物和人通过多种方式排出体内废物,出汗、呼出气体和排尿可以将体内的代谢终产物排出体外。另外动物体还可以通过胞肛、肛门等器官将体内不能消化的食物残渣排出体外;植物体也可以产生废弃物,枯枝和落叶能带走体内的废物。

第七,应激性的灵敏度不同。动物对外界刺激所发生的反应是非常灵敏的,单细胞动物通过细胞本身或者细胞内专门的结构来完成。高等的脊椎动物的神经系统,是由三部分组成,即中枢神经系统、周围神经系统和感受器官。动物体的应激性十分灵敏,可以感知外界的各种变化;植物体对外界刺激所发生的反应迟缓,而且反应的机理和动物的不同,并且发生反应的机理也较复杂。

三、动物的生存法则——适者生存

从进化史来看,动物界有一个一成不变的法则,那就是适者生存。动物界是一个弱肉强食的世界,如果没有独到的生存绝技,只能成为其他动物的美餐。当一种动物的数目减少到一定程度时,便会面临灭绝的危险。在大自然严酷的竞争下,为了生存,几乎所有动物都有一套自己生存或自卫的绝技。例如,猫科动物是最善于打斗的动物,一般它们都独来独往。但狮子除外,诸多因素导致了狮子最后选择群居。因为它们生活在草原,只吃鲜肉,猎物往往是一些成群结队的“大块头”,而且奔跑速度很快,同时还存在狼群等打斗对手,所以狮子选择成群围击猎物和对手。

(第二节)动物的食物链和食物网

我们都知道“螳螂捕蝉,黄雀在后”这个成语,先不管它的寓意,这个成语实际上就是一个简单的食物链。“食物链”一词是英国动物学家埃尔顿在1927年提出的,因为他意识到动物界每种动物都在捕食过程中扮演着各种角色,有些捕食者同时是另一种捕食者的猎物,这些动物之间的捕食关系像一条锁链一样,每种动物占一个链节。食物链是动物界一个重要的组成部分,正是一条条食物链维持着生物的多样性,如果生物链任何一环没有了,整个食物链就会因此而解散。

一、神奇的食物链

自然界的现象总是有趣而神奇的,有些物种之间表面上好像毫无关联,但实际上却有着千丝万缕的联系。比如,草和老鹰似乎没什么联系,其实,它们之间有一条神奇的链子,把它们紧紧地连在了一起,无法分开。地球上的每一个物种都被这条链子包围着,无一例外。这条链子就是食物链,也就是说,地球上的每一种生物都能通过捕食与被捕食的关系,彼此联系起来,而联系它们的纽带就是食物链。“大鱼吃小鱼,小鱼吃虾米”就是对食物链很好的解释。

(一)食物链中的不同角色

别看所有的生物都能在食物链中找到自己的位置,并且在自然界中扮演着不同的角色,但是,按照它们的不同作用,可以简单地分为三类,即生产者、消费者和分解者。

(二)生产者

顾名思义,生产者是向其他生物提供能量的,是处于食物链最底端的生物,它们是最大公无私的奉献者。生产者主要是绿色植物,它们通过光合作用产生能量,植食动物通过取食它们获得能量。

(三)消费者

消费者是指以其他生物或有机物为食的动物。按照食性的不同,消费者可以分为植食动物和肉食动物两大类。植食动物直接以植物为食,它们是第一级消费者。肉食动物是第一级消费者之上的消费者,捕食第一级消费者的肉食动物称为第二级消费者,捕食第二级消费者的肉食动物称为第三级消费者……以此类推。而每一级的层次并不是固定的,有的动物既有可能是第三级消费者,又有可能是第四级消费者。

(贴士)

加拿大猞猁的平均寿命是15年,75%的食物来源是雪地野兔。加拿大猞猁的食物链是相当单一的,对于猫科动物来说这也十分少见。

(四)分解者

分解者大部分为细菌、真菌和某些低等动物。它们的主要任务是分解动植物的尸体,把它们变为无机物回归自然,而这些物质又会被生产者吸收、利用。这样,自然界中的食物链就构成了一个完整的循环。

生态平衡是经过长时间的演变而达到的,它是一种动态的平衡。不管食物链中的哪一个环节出了问题,都会使整个生态平衡遭到破坏,而生态系统一旦失衡,带来的影响是不可估量的。比如,如果麻雀减少了,那么被它捕食的蝗虫就会增加,而大量的庄稼就会被蝗虫吃掉,致使农作物减产。所以,我们一定要保护环境,爱护动物维持生态平衡。

二、食物链是怎样运作的

现在,你将可以看到一条热带生物的食物链。像所有的陆上食物链一样,它从植物开始。植物直接从阳光中获取能量,因此它们不需要食用其他生物,但是它们却为别的生物制造食物,当它们被草食动物吃掉后,这种食物便开始被传递了。

很多草食动物都以植物的根、叶或者种子为食。但是在本条食物链中,草食动物是一只停在花上吸食花蜜的蝴蝶。花蜜富含能量,因此是很好的营养物质。不幸的是,这只蝴蝶被一只绿色猫蛛捕食了。绿色猫蛛也就是本条食物链中涉及到的第三个物种。像所有其他蜘蛛一样,这种蜘蛛是绝对的食肉生物,非常善于捕捉昆虫。但是为了抓住蝴蝶,这只蜘蛛需要冒险在白天行动,这会吸引草蛙的注意。草蛙吞食蜘蛛,成为该食物链的第四个物种。草蛙有很多天敌,其中之一是睫毛蝰蛇——一种体型小但有剧毒的蛇类,通常隐藏在花丛中。当它将草蛙吞下时,它便成为了本条食物链中涉及到的第五个物种。但是蛇也很容易受到攻击,如果被一只目光锐利的角雕看到,它的生命也就结束了。角雕正是本条食物链中涉及的第六个物种,它没有天敌,因此食物链便到此结束了。

三、食物链和能量

6个物种,听起来可能并不算多,尤其是在一个满是生物的栖息地中。但是这事实上已经超过食物链的平均长度了。一般的食物链中都只有三四个环节。那么,为什么食物链那么快就结束了呢?这个问题与能量有关。

当动物进食后,它们把获得的能量用在两个方面。一方面用于身体的生长,另一方面用于机体的运作。被固定在身体中的能量可以通过食物链传递,但是用于机体运作的能量在每次使用中就被消耗掉了。一些活跃的动物,比如鸟类和哺乳动物,被消耗掉的能量约占所有能量的90%,因此只有大约10%左右的能量被留下来成为潜在食物。当食物链走到第四或者第五种生物时,所含的能量便因为逐级减少而所剩不多了。当走到第六个环节时,能量几乎已经消耗殆尽。

四、金字塔

食物链是一条捕食链,以生物种群为单位,联系着群落中的不同物种,食物链中的能量在不同生物间传递着,能量在食物链的传递表现为单向传导、逐级递减的特点。这就是能量金字塔,又称食物金字塔,营养级金字塔,为什么把食物链能量传递称为能量金字塔呢?因为能量传递符合“十分之一定律”,高一级营养级所有个体中包含的总能量为低一级营养级的十分之一,这样能把生态系统中各个营养级的能量绘成一个类似金字塔的形状,塔基为生产者,能量最多,然后按营养级逐级递减。所以能量金字塔能形象地描述食物链中能量去向规律。

比如淡水环境中一条食物链可以形成一个典型的金字塔——从下而上,数量较大的生物是蝌蚪和水甲虫;再往上,食肉鱼类数量相对减少,而食鱼鸟类的数量则是最少。在所有的生物栖息地包括草地到极地冻原,都适用上述这种金字塔结构。这就解释了为什么像苍鹭、狮子和角雕那样位于金字塔顶端的肉食动物需要如此之大的生活空间了。

五、食物链的放大效应

一种有毒的物质渗入土壤,被草吸收,但因为浓度很低,所以,并没有影响草的生长。但兔子会把草吃掉,而且会吃很多,这样,有毒物质就会在兔子体内聚集,浓度增加。同样的道理,一群体内已经聚集了有毒物质的兔子又被老鹰吃掉,这样,毒素的浓度进一步增加了。这就是食物链的积累和放大效应。

六、世界范围的食物网

食物网比食物链要复杂得多,因为它涉及到大量不同种类的生物。除了捕食者和被捕食者,其中还包括那些通过分解尸体残骸生存的生物。

从能量金字塔中我们可以看到,营养级不会无限的高,一般4~5级就已经很高了。因为营养级越高,能量就会少得可怜,一个物种种群要想繁衍,必须维持一定的能量水平,通俗地讲也就是种群要维持在一定的数量,否则种群很容易灭绝。如我们的国宝大熊猫,由于数量稀少,基因严重纯化,已经处于灭绝的边缘。

正如前面所说的,食物链往往对某个物种有交叉。也就是说,某些物种可能有多种天敌,或以多个物种为食。这些物种被称作生物链中的关键种。也正是因为这些种,各条食物链相互交叉,形成庞大的食物网,食物网能够涵盖一个地域的所有物种。每条食物链都会有一个顶端物种,也就是最高营养级,它们都是顶级捕食者,在食物网中,这样的物种一般只会有一到两个,如草原上的鹰和狮子,海洋中的鲨鱼。

食物网越精细越能证明该栖息地拥有健康的环境,因为这显示了有很多生物融洽地生活在一起。如果一个栖息地被污染或者因森林采伐而被破坏了,食物网就会断开甚至瓦解,因为其中的一些物种消失了。

(第三节)动物的栖息环境

地球上的每一个地方都有动物的踪影,而每一种动物都有自己最适应的环境,这就是它们的栖息地。无论是陡峭的高山、深邃的海洋,还是寒冷的极地、炎热的沙漠,都为动物们提供了一方生存的空间。由于各种动物赖以生存的食物不同,所以它们的栖息环境也不一样。有的动物对栖息环境特别挑剔,而有的动物则能以顽强的生命力适应各种恶劣的生活环境。

一、水域环境

(一)淡水水域:包括流水水体和静水水域。

流水水体指沿一定方向不断流动的水域。在流水的上游多生活着具有吸盘等附着器官的或适应匍匐于石块下方的动物,如海绵动物、苔藓动物和软体动物,在流水下游由于流速减慢而沉积物多、食物丰富使无脊椎动物种类丰富,蚌类、水生昆虫及浮游生物极多。下游还有溯河洄游的鱼类如鳗鲡。

静水水域包括池塘和湖泊,环境较为稳定,水生植物丰富,尤其在较浅的部位水温高、光照充足、氧气和食物丰富,分布着多种涉禽、游禽如鹭、鸭,多种蛙类以及各种软体动物的螺类、蚌类、甲壳类,多种昆虫的幼虫,还有许多浮游动物。

(二)海水水域:海洋是地球生物圈最大的部分,覆盖地球表面的71%,这里也是生命最活跃的地区,生活着20万种以上的动植物,其中90%以上是无脊椎动物。可分为3个主要区域,即潮间带或沿岸带、浅海带和远洋带。

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