非洲稀树草原复杂的生态关系

生态系统的控制

“大鱼吃小鱼，小鱼吃虾米。”生态系统中动植物之间彼此形成复杂的生态网，相互控制相互影响。如非洲大草原上，食肉动物、食草动物和植物之间便形成了非常复杂的食物网关系。狮子、猎豹和土狼大型的吃肉动物，秃鹫是食腐动物，野猪、斑马、黑斑羚、长颈鹿、野牛、大象和角马是食植动物，白蚁是分解者，草和灌木是初级的生产者。营养通过植物的光合作用而产生，然后累积在叶子、嫩芽和根茎之中，植物的动物通过啃噬植物获得蛋白、糖和其它营养物质，狮子等大型捕食者则通过捕食食草动物而获得蛋白含量更高的肉类。耶鲁大学的生态学教授林德曼研究发现，生态系统的能量大概以10% 的比例逐级被获取，每流动一级便丧失90% 的能量。简单点说，每一百斤草的能量，到了吃草动物身体内只剩下10斤，而到了狮子体内就只有1斤了，生态学家把生态系统这种能量流动的规律称之为十分之一定律，或林德曼定律。

由于能量流动损耗过大，所以生态系统的食物链大多只能到达五六级，再多就支撑不下去了。这也决定了一个生态系统之中，地层的草是最多的，食草动物次之，食肉动物需要的地盘大，数量也少。顶级的捕食者由于处于食物链顶端，对生态系统也具有控制作用，狮子的出现与否，不仅会影响食草的斑马或黑斑羚，而且会影响到植物，甚至影响到土壤里的营养循环，乃至整个生态系统的健康和稳定。这是一个相当神奇的控制过程。下面，我们就以大型哺乳动如何影响到植物为题，来说说非洲大草原上，猎豹出现之后，植物金合欢会有何反应。

金合欢与蚂蚁共生防御长颈鹿啃噬（众人熟悉的经典的互利共生例子之一）

黑斑羚在啃噬断刺的金合欢

本实验中两种金合欢（短刺和长刺类型）

假如大猫没了，非洲大草原的刺会减少

非洲稀疏草原生态系统看似简单，但却维持了极为丰富的大型脊椎动物。其大型动物的震撼程度，想必大多数人都通过纪录片有所耳闻，似比温带阔叶林和热带雨林的生产力还高。非洲大草原生物与非生物之间的营养流动和食物网关系必定存在着某种神秘的力量。

由于当下大型动物越来越少，特别是食肉类的顶级捕食者生存空间越发减少，生态学家们很关心一个问题“大型食肉动物对非洲大草原生态系统有何影响？”2014年一篇Science文章报道，他们在肯尼亚稀疏草原上持续5年时间（2009-2014）的实验结果。惊人的发现，猎豹的出现，能减少有刺植物金合欢的种群数量。怎么回事呢？

金合欢是非洲稀树大草原上经典的植物。我们很早就听说过，金合欢长出长刺，而且刺的末端膨大，给蚂蚁提供住所，让蚂蚁来攻击食草动物，以吓退敌人的经典互利共生的例子。然而，这只是众多金合欢种类中的其中一种而已。我们今天所讲的故事里，指的是另外两种长刺的金合欢。

在肯尼亚的稀疏草原草原上，科学家研究了两种生长生活在一起的金合欢灌丛，一种是长相彪悍，长刺的金合欢（Acacia etbaica），另外一种是短刺的金合欢(Acacia brevispica)。在稀稀拉拉的金合欢草地中，生活着一种食草动物--黑斑羚。黑斑羚通常情况下喜欢吃刺短的金合欢，会避开刺长的金合欢。黑斑羚还有一个习性就是喜欢在开阔的草地上取食，以防止灌丛中突然跳出个大猫（伏击的猎豹），伤害到自己。

由于黑斑羚的取食偏好和对大猫的恐惧，黑斑羚很少进入灌丛密度高的区域取食，这使得开阔地带的短刺金合欢(A. brevispica)快快乐乐地被黑斑羚吃掉，而大猫出没的灌丛中，短刺的金合欢得以快活地生长。猎豹这个看似慵懒的肉食者，竟神奇地影响了金合欢物种的组成动态，最终决定了非洲大草原刺的多少。

与大猫如影随形的还有金合欢锋利的刺，假如大猫消失了，非洲大草原依然可以引来金合欢的绿色，但却少了荆棘锋利的长刺，变得温柔了许多。加之人的影响，未来还真是祸福不知呢。

（参考文献：Science 2015；延伸：刺的艺术图集）