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生態系的景色

根據水的蓄積與否、樹木的生長與否,或者是人類如何利用等不同的條件,生長於該處的植物或動物,以及包含了這些動植物的環境也會有所不同。而這些則會構成不同的景色,呈現在我們的面前。

在水質良好的較淺的湖泊裡,靠近岸邊的地方長滿各式各樣的水草。因應湖水的深度不同,而孕育出葉子探離水面的挺水植物,葉子浮在水面上的浮葉植物,以及沉在水裡的沉水植物等。水中則有植物性浮游生物、動物性浮游生物、魚類、昆蟲、蝦子等甲殼類,以及貝類等生物棲息著。

在草原的生態系中,芒草之類的禾本科草本植物(草)佔有優勢。冬天時地上的芒草葉會乾枯,到初春時,明亮的陽光就會穿透芒草葉,映照到地表。因此小型的植物便會於下方開花。把草割除,焚燒植被等人類的活動就會創造出草原的環境。而以草為主食,或從花朵中採集花蜜的昆蟲,以及以捕食昆蟲維生的鳥類便居住於此。

森林的生態系,以有著從地面算起十幾公尺~好幾十公尺高的喬木為特徵。如果是雜木林的話,枹櫟或麻櫟等就屬於喬木。而在喬木下方,則由相對不是那麼高的灌木所組成。接著在灌木下方則長滿草本植物。上層的樹葉越茂密,下層的樹葉就越稀疏。像這樣植物分層的森林中,不只環境多樣,也有各種因應多樣的環境而生的小動物或鳥類、昆蟲,相互關連著,棲息於此地。在土壤表面,啃食落葉的土棲昆蟲,甚至是分解落葉的菌類等也相當的活躍。

水田的生態系中,影響環境特徵最重要的關鍵是:人類的水管理和耕作等行為。水稻當然是佔有優勢的植物,但像鴨舌草之類的水田雜草也生長於其中。葉蟬等所謂的害蟲,蜘蛛、蜻蜓等所謂的益蟲,以及水黽等其他的昆蟲,還有田螺、正顫蚓等等也棲息於此。這裡應該也可以看到從蝌蚪時期就居住於水田的青蛙,或為了捕食青蛙而來的鷺鳥吧。

構成生態系的生物們彼此間相互關連,在該場所特有的物理環境的影響下生活著。實際上的生態系並不像右方圖表上所看到的如此單純。生物的種類繁多,彼此間的關係也相當錯綜複雜。



植物與微生物的營養共生

植物與微生物(細菌或菌類)進行營養共生的舞台,為植物的根的周圍或根的內部,所以不容易直接進行觀察。

豆科植物和根瘤菌(細菌)的共生是在根瘤中進行的。根瘤菌會將大氣中的氮氣固定後提供給植物,而植物則會將糖份等光合作用的產物提供給根瘤菌。

大多數的植物,和菌類成共生姿態的特殊菌根相當發達。菌根是由根和菌類兩者的組織所共同組成的。菌類會提供植物磷酸鹽等營養鹽,而植物則會提供菌類光合作用產生的有機物,在營養層面上相互支持著。

被認為起源最為古老的VA菌根,其特徵為菌絲會侵入根部,製造出囊狀或樹狀的結構。一般認為苔蘚植物,蕨類植物,以及種子植物等,九成以上的陸域植物都會形成這樣的菌根。陸域植物在登陸時,便和VA菌根真菌(接合菌)產生了共生關係。VA菌根真菌能夠提高植物吸收土壤中的營養鹽類,特別是磷酸鹽,藉此幫助植物成長。由於同樣的VA菌根真菌可以跟各式各樣的植物進行共生,甚至也有人推測在同樣場所中生存的各種各樣的植物,其根部也許都被VA菌根真菌的菌絲串連在一起。在日本的人造林中,杉樹或日本扁柏等主要的樹種也與VA菌根真菌進行共生。

外生菌根屬於菌絲不會侵入根的細胞裡的類型。其特徵為菌絲的組織會將根的尖端如刀鞘般完全的覆蓋,包覆起來。外生菌根中少部分的菌絲會伸入根內,發展成將根的皮層細胞包裹起來的結構,這種結構被稱為哈替氏網(譯者註:原文為Hartignet)。在山毛櫸科或松科樹木佔優勢的森林,即所謂極相林中,外生菌根菌的網絡相當發達。在這樣的森林中,可以看到各式各樣外生菌根菌的蕈類。

一般認為在森林中,植物透過菌根與菌類交換營養,或者是藉由菌類與植物之間進行養分的交換,並建構出共生的網絡。只要成熟後的樹木提供有機物給菌根真菌的話,即使是很難充分進行光合作用的小樹苗,也可以從菌根真菌中獲得其成長過程不可或缺的磷酸鹽。因此,對大部分的樹木而言,與菌類共生是不可或缺的行為。就算是在荒地植林,如果只種植樹木,而沒有與微生物共生的話,也別想期望植林能夠成功。



動物與動物間多樣的關係

如果談到生態系中動物與動物之間的關係,一般最常提到的就是捕食-被捕食的關係。但其實生態系中也可以看到相當有趣的共生關係。在右圖中便試圖描繪出幾種令人看了感到溫馨的動物之間的共生關係。

老虎槍蝦和日本鈍塘鯉的共生

老虎槍蝦是一種棲息在南日本海中砂地的蝦子。此處的砂地混雜了珊瑚礁。而日本鈍塘鯉就寄宿在這種蝦子所挖掘的巢穴中,也可以說是扮演著像看門人一樣的角色。蝦子因為視力不好,所以無法察覺外敵的存在。而日本鈍塘鯉的視力則相當的好,當他們發現食魚性魚等外敵出現時,身體就會微微地震動。當老虎槍蝦的觸角接觸到日本鈍塘鯉的身體,感受到震動時會迅速潛入巢穴中。如此便能逃離敵人的捕食。

也就是說,這兩者之間的關係是一種彼此都能獲利的共生關係。對老虎槍蝦而言,日本鈍塘鯉作為偵察角色發揮了功用,而無法自行挖掘巢穴的日本鈍塘鯉也可以利用老虎槍蝦的巢穴來居住。

裂唇魚與圓尾絢鸚嘴魚的共生

裂唇魚是一種稍微不太一樣的魚。這種魚會以圓尾絢鸚嘴魚等大型魚種身上的老化鱗片或寄生蟲等作為食物。而對圓尾絢鸚嘴魚而言,為了保持身體的清潔並預防疾病,裂唇魚在其身上進行的這種採食行為是不可或缺的。

長頸鹿與啄牛鳥的共生

啄牛鳥這種與椋鳥血緣相近的鳥類,其生活中會與長頸鹿這樣大型的哺乳類動物密集地互動。這是因為,啄牛鳥會將哺乳類動物身上寄生的蜱螨或虱子等寄生蟲作為食物的緣故。對啄牛鳥而言,長頸鹿是重要的食物供給來源;而對長頸鹿而言,幫忙剔除寄生蟲,並改善自身衛生狀態的啄牛鳥則是令人感激的共生對象。

然而,在最近的研究中,發現啄牛鳥好像也會攀附在動物的傷口上吸血。雖然說這樣的行為對長頸鹿來說,也許就好像是背叛一樣,但是只要頻率不要太高的話,應該就不至於讓兩者間的共生關係崩壞吧。



生態系服務的平衡表

生態系對於我們的安全上也有相當大的貢獻。植物群落守護了人類的性命與生活,使我們免於地震時的山崩或海嘯等的災害。例如,在還殘留紅樹林的地方中,會緩和颱風或海嘯帶來的災害程度。而我們也逐漸瞭解到,如果將這些地方作為蝦子的養殖池之類來開發的話,將會對此處帶來過去不曾經歷過的災害。而精神上的服務或文化上的服務等,究竟什麼樣的服務才是重要的,則根據地區或個人的不同,其選擇並不一定都相同。然而,這些服務都會大大的影響我們的幸福感,在這點上則是確定的。

人類所利用的生態系服務正在急速增加中。而與此同時,在一些生態系服務中,卻正在急速地產生惡化。就讓我們來看看在千禧年生態系統評估中,清楚提出的24個主要的生態系服務的平衡表吧。

在24個服務中,所有增加的服務都是跟食材的生產有關的服務,如果將這些增加的服務加總起來的話,在1961年到2003年間,食材的生產就增加了兩倍以上。但是,也有一些跟食材的生產服務緊密相關的服務產生了惡化。為了整頓農地而開發了森林或草原或是濕地等。然而,這些受到人為的改變並用來生產食材的土地的面積,在如今甚至已經超過了陸地上總土地面積的二十五%了。因此,自然的生態系一直以來所負責的各式各樣的服務便產生惡化了。如,大量使用化學肥料,導致了水質的惡化。而這些惡化中特別嚴重的,就屬優養化帶來的災難性變遷了(參照第3.11章節)。

在與食材供給相關的服務中,海洋漁業的漁獲量在1980年代中達到了顛峰,而現在則一路走下坡了。在大多數的海域中,漁獲量已經下降到引進近代漁業以前的十分之一了。而因為漁業資源的減少,剝奪了貧窮地區中寶貴的蛋白質資源。

濕地的消失與污染,使得提供乾淨的水的機能產生劣化。大規模破壞森林的結果,導致降水量減少,有些地區甚至產生用水上的困難。昆蟲或鳥類在種子植物的繁殖上是必要的授粉者。由於昆蟲或鳥類等的減少,使得支援型服務的授粉服務惡化,更產生了各式各樣間接的影響。而濕地的消失,更導致了自然的滯洪池機能喪失,並增加了洪水等災害的危險。