生态系统的结构和功能

• 千岛湖的保水渔业：投放以浮游藻类为食的鲢、鳙，让鱼直接吃第一营养级，食物链最短、能量损耗最小，既控制了藻类又收获了鱼产量。
• 稻田养鱼与桑基鱼塘：鱼吃害虫和杂草、粪便肥田，把本会流向分解者的物质再次利用，实现物质的多级利用，是缩短食物链、提高能量利用率的典型。
• 落叶还田与厨余堆肥：让分解者把有机物分解成无机盐归还土壤，正是人为加速物质循环。
• 钱塘江江豚的处境：江豚处在食物链顶端，水体中的重金属和农药会经生物富集在它体内浓缩，因此江豚数量是流域水质的敏感指标。

生活应用题 1 · 西溪湿地的食物网分析

西溪湿地中有如下关系：芦苇被螺类和昆虫取食；昆虫被青蛙和小鸟取食；螺类被小鸟取食；青蛙和小鸟都被白鹭取食。（1）写出其中最长的一条食物链。（2）该食物网中共有几条食物链？（3）小鸟分别处于第几营养级？（4）若大量捕杀青蛙，短期内昆虫和白鹭的数量各会怎样变化？

分步解：

1. 确定生产者。依据「食物链起点必须是生产者」，本网中只有芦苇是生产者，所有链条都从芦苇出发。
2. 逐条走通。芦苇 → 昆虫 → 青蛙 → 白鹭；芦苇 → 昆虫 → 小鸟 → 白鹭；芦苇 → 螺类 → 小鸟 → 白鹭。三条链每条都走到白鹭（无箭头射出），共 3 条；其中长度都是 4 个营养级，最长的一条可写为芦苇 → 昆虫 → 青蛙 → 白鹭。
3. 判断小鸟的营养级。依据「同一动物在不同链中营养级可不同」：在「芦苇 → 昆虫 → 小鸟」中小鸟吃的是第二营养级，故为第三营养级；在「芦苇 → 螺类 → 小鸟」中同样为第三营养级。因此小鸟均处于第三营养级。
4. 推断数量变化。青蛙减少后，其猎物昆虫因天敌减少而增多；白鹭失去一部分食物来源，短期内数量减少（但因还能捕食小鸟，减少幅度有限）。
5. 答：最长食物链为芦苇 → 昆虫 → 青蛙 → 白鹭；共 3 条；小鸟为第三营养级；昆虫增多、白鹭减少。启示：食物网中任一环节的变动都会波及全网，这正是保护湿地物种完整性的理由。

生活应用题 2 · 换一种鱼能多养多少

某养殖水域一年由浮游藻类固定的能量为 $5 \times 10^{8}\ \text{kJ}$，传递效率按 10% 计。方案甲：养以浮游动物为食的鲢鱼（第三营养级）。方案乙：养以鲢鱼为食的鳜鱼（第四营养级）。（1）两方案所养鱼类各能获得多少能量？（2）乙方案获得的能量是甲的几分之几？（3）从能量角度评价两个方案。

分步解：

1. 确定传递次数。依据营养级序号：甲方案鲢鱼为第三营养级，与生产者相隔 $3-1=2$ 次传递；乙方案鳜鱼为第四营养级，相隔 $4-1=3$ 次传递。
2. 求甲方案的能量，依据「顺推乘以效率」：$E_{\text{甲}} = 5 \times 10^{8} \times (10\%)^{2} = 5 \times 10^{6}\ \text{kJ}$。
3. 求乙方案的能量：$E_{\text{乙}} = 5 \times 10^{8} \times (10\%)^{3} = 5 \times 10^{5}\ \text{kJ}$。
4. 求比值，依据「多传递一级即再乘一次效率」：$\dfrac{E_{\text{乙}}}{E_{\text{甲}}} = 10\% = \dfrac{1}{10}$，乙只有甲的十分之一。
5. 评价：单从能量利用看，甲方案优于乙方案，食物链每延长一级，可利用能量就只剩十分之一。
6. 答：甲 $5 \times 10^{6}\ \text{kJ}$，乙 $5 \times 10^{5}\ \text{kJ}$，乙为甲的十分之一；甲更节能。现实补充：鳜鱼售价远高于鲢鱼，实际生产要在能量效率与经济价值之间权衡；而人类膳食中适当增加植物性食物，道理与缩短食物链完全相同。