什么是营养瀑布？定义和生态影响

营养级联是一种涉及生态系统结构变化的生态事件，由食物链一个或多个层次的动物或植物的变化引起。生态学家罗伯特·佩恩（Robert Paine）在其1969年出版的《关于营养复杂性和群落稳定性的说明》（A Note on trophic Complexity and Community Stability）中首次使用了营养级联这一术语，该书于年出版美国博物学家.人 在同一篇文章中，潘恩定义了关键物种这一相关概念，并解释了生态系统如何运作和崩溃。自文章发表以来，营养级联和关键物种已成为世界各地环境研究人员和活动家的重要概念。

出于许多不同的原因，所有时间都发生了对生态系统的变化。火山爆发，洪水，干旱和小行星的影响所有导致不同水平的食物链发生巨大变化。然而，由于人类行为，营养级联变得更加常见。污染，栖息地破坏以及以前野生地区的农场和种植园的发展是营养级联的所有原因。气候变化也是营养级联的主要原因。

相对较小的事件，如长期干旱、栖息地缩小或人类入侵，可导致营养级联。出于同样的原因，相对较小的缓解形式，如某些物种的重新引入，有助于修复崩溃的生态系统。

关键术语

“什么吃什么？”这个问题由食物链来回答，食物链代表着哪些生物相互吃。食物链解释了为什么每一组生物对它们所生活的生态系统都至关重要。

• 在食物链的底部是生产者：植物、浮游生物和细菌等存在并被大量消费的有机体。
• 其次是食草动物。这些是消耗生产者的有机体。
• 在食物链的顶端是食肉动物：吃其他动物的动物。捕食者也被描述为重点物种；移除或改变它们在生态系统中的地位会对系统中的其他物种产生深远的影响。

移除或改变食物链的任何部分，整个食物链都会受到影响。做出特别关键的改变，整个链条就会崩溃。每个生态系统的营养级联各不相同；事实上，在一系列景观中，研究了几种不同的类型：

• 当顶部捕食者受到影响时，会发生自上而下的级联。带走顶级掠夺者，食草动物将有更多的机会进食和繁殖。由此产生的食草动物的增加可能会使植物生命摧毁，并且从长远来看，生态系统中生产者的消失。此外，当顶部捕食者消失时，二线凹陷器变得更加常见。例如，当狼在黄石公园灭绝时，土狼变得更加普遍。
• 自下而上的瀑布是食物链底部变化的结果。这种类型的营养瀑布是在例如雨林植被被烧毁的时候，很少留给食草动物吃的。食草动物可能会死亡或迁移；无论哪种方式，顶级捕食者都会吃得更少。生产可食用的种子和坚果，或大量存在的动物，也可能导致营养级联。例如，北美平原上曾经居住的庞大野牛群的消失。人人
• 当动物依赖其生态系统之外的食物来源时，就会出现补贴级联。例如，当适当的植物较少时，食草动物可能会依赖农民的作物。更多的食草动物导致更多的捕食者——造成生态失衡。

营养级联发生在哪里？

在陆地和水生生态系统中，繁殖级联发生了世界各地。他们在整个星球的历史中发生了，有时在灾难性水平上。史前大规模灭绝完全改变了地球上生命的演变。

一些营养级联因自然灾害或天气事件而发生;其他人直接由人类行为引起。实验表明，单个物种的损失可能会影响整个生态系统的损失。人人

陆地生态系统中的营养级联

陆地或陆地上的营养瀑布遍布世界各地。最近，绝大多数营养瀑布都是人为干预的结果。在某些情况下，一旦了解其影响，活动人士就介入修复损害。

黄石公园的狼

在19世纪末，黄石国家公园是灰狼的天堂。事实上，狼作为顶级捕食者成群结队地在该地区游荡。然而，人类在该地区猎杀灰狼直至灭绝；到20世纪20年代，灰狼已从公园中灭绝。人人

十年左右，无狼的环境被认为是理想的。然后，随着麋鹿人口爆炸，提出了担忧。不再需要越来越多的麋鹿群，无法从地点移动到位置以避免捕食者。因此，麋鹿是毁灭性的树木和其他植物，减少了其他物种的地面覆盖物和食物。沿着水道的植物还原也导致地面侵蚀。阿斯彭和柳树海狸湿地正在萎缩和消失。

与此同时，随着狼群（被称为顶点捕食者）的消失，土狼的数量增加了。土狼喜欢猎杀叉角羚鹿，结果叉角羚鹿的数量减少了。

为了应对这种生态威胁，生物学家决定恢复狼群去黄石公园。1995年，八只狼从加拿大阿尔伯塔省的贾斯珀国家公园运出。虽然狼群花了一些时间来适应他们的新家，但结果令人印象深刻。植物的生命已经恢复，包括海狸在内的许多物种几乎消失了。郊狼的数量减少了，叉角羚鹿的数量也增加了。然而，还有一个潜在的缺点：被狼杀死的麋鹿数量比预期的要多，这导致了狼重新引入的最终结果的不确定性。

热带雨林

热带雨林几十年来一直处于极端的环境压力之下，所以营养级联现象很普遍也就不足为奇了。然而，级联效应的发生并不总是显而易见的。为了确定级联是否正在进行，研究人员将受损的生态系统与完整的生态系统进行比较。

2001年，一位名叫约翰·特伯格的研究人员利用人为破坏雨林栖息地的机会，积极寻找营养级联。人 他所研究的区域已经从一个完整的地方被分割开来湿地热带雨林中的一组岛屿。特博格发现，没有捕食者的岛屿上种子和食草动物数量过多，幼苗和树冠形成的幼树数量稀少。同时，有捕食者的岛屿有正常的植物生长。这一发现有助于定义生态系统中顶级捕食者的重要性；它还为研究人员提供了识别营养级联的工具，即使在可能不明显的地方。

马来西亚补贴级联

补贴瀑布并不总是由人类干预造成的。人 在某些情况下，补充来自另一个相邻的生态系统；然而，在许多情况下，补充来自农场、种植园，甚至郊区花园。例如，捕食者可能会捕食奶牛，而不是难以找到的野生猎物，而食草动物可能会吃掉农民田地里生长的植物。

为了了解有关补贴级联的更多信息，研究人员研究了马来西亚受保护的野生动物从附近的棕榈种植园觅食的情况。他们发现野猪，特别是享受农民劳动的“水果”，具有显着的负面生态影响。根据该研究的数据，从二十多年的数据中汲取数据，油棕榈果对野猪的野猪非常有吸引力，其作物袭击行为增加了100％。人这使得野猪远离森林内部，在那里他们通常使用林下植物来构建年轻人的巢穴。森林树树苗的生长下降了62％，导致较小的树木和栖息地减少了各种各样的动物。

水生生态系统中的营养级联

淡水和咸水生态系统中的营养级联与陆地上的营养级联几乎相同。当生物从生态系统中移除时，这种影响会在食物链上下级联，造成严重的压力。研究人员还发现，水生生态系统的变化会对水的化学组成产生影响。人人

湖泊

湖泊是小型封闭生态系统，特别容易受到营养级联的影响。在20世纪末进行的实验包括从淡水湖泊中清除顶级捕食者（鲈鱼和黄鲈）并观察结果。人 发生了营养级联反应，改变了浮游植物（主要营养来源）的产量、细菌的活性和整个湖泊的呼吸。

海带床

在阿拉斯加东南部，海獭被广泛捕猎以获取皮毛。水獭是（在某些地区仍然是）太平洋海岸线附近海带床上的顶级捕食者。当水獭几乎从海带床生态系统中消失时，诸如海胆人口越来越多。结果是：大面积的“海胆贫瘠地”，海带本身已经消失。毫不奇怪，研究表明，在水獭仍然存在的地区，海带床生态系统更健康，生态更平衡。

盐沼

盐沼是多种多样的生态系统，主要依赖食物链底部的生产者。盐沼中的消费者受到螃蟹和蜗牛活动的控制。例如，研究人员发现蜗牛控制着沼泽植物的生长。人 当以蜗牛为食的蓝蟹从生态系统中消失时，蜗牛数量就会爆炸，沼泽植物也会被破坏。结果是：盐沼变成无人居住的泥滩。

气候变化与营养级联

毫无疑问，气候变化正在并将继续对生态系统产生重大影响。人 随着生态系统的变化，发生营养级联的可能性增加。可能的原因有很多：

• 一些地区的降水量增加，这将导致盐沼和河口的水化学变化；
• 温度升高，这将影响各种生物在当前环境中的生存能力，并可能鼓励迁移到较冷的地方；
• 一些地区的干旱加剧，这将导致某些物种的繁殖率下降，也将助长可能破坏栖息地的野火。

总体结果可能是生物多样性下降，导致许多地方出现营养级联现象。

幸运的是，对营养级联的研究正在帮助研究人员和积极分子的计划，并在瀑布开始之前采取行动。一些项目包括：

• 恢复野生动物栖息地，如草地和森林；
• 支持海岸生态系统，如沙丘、红树林和牡蛎床；
• 沿淡水河流和湖泊种植，以保护水道免受侵蚀，并为冷水鱼和其他动物提供荫蔽栖息地；
• 了解营养级联的迹象以及如何适当干预以减少或消除负面结果。

具体的预防和缓解项目继续发挥作用。在俄勒冈大学，全球营养级联计划的目的是调查捕食者在营养级联的作用，并教育感兴趣的学生在林业和野生动物研究的交叉点。人作为林业部的一部分，其教授和学生在黄石国家公园大量参与了与狼相关的研究。与此同时，这是rewiling阿根廷基金会正在伊比利亚荒野地区努力恢复美洲虎——顶级捕食者。

当这些研究人员和其他研究人员建立起对营养级联的原因和影响的理解时，他们发现，即使是一个微小的变化也可以引起整个生态系统的剧烈变化。幸运的是，积极变化和破坏生态的变化都是如此。