地球上為什麼大型猛獸非常稀少？

9月21日，很多人可能注意到這個新聞，大約270頭鯨魚在澳大利亞塔斯馬尼亞島淺海灘擱淺，其中至少25頭鯨魚已經死亡。海洋生物學家正在進行救援。據悉，這25頭鯨魚是領航鯨。領航鯨屬於海豚科，身長可達7米，重達3噸。

擱淺的領航鯨

領航鯨還不算特別大的動物。鯨魚中的藍鯨是世界上目前已知的體積最大的動物，長可達33米，重達181噸。最大的食肉哺乳動物是虎鯨，身長為8～10米，體重9噸左右。現存最大的陸生食肉哺乳動物是北極熊，體重500~800公斤，體長2.4米，比東北虎大約重一倍，科迪亞克棕熊是700公斤。最大的貓科食肉動物是東北虎，體長可達3米左右，體重大約350公斤，比非洲獅更重更長。

巨大的藍鯨

歷史上最大的陸生食肉哺乳動物是新生代的安氏獸和裂肉獸。它們究竟誰更大一點，因為都已經滅絕，所以目前還有爭議。其中，安氏獸體長5米多，肩高1.9米，體重達1噸，擁有巨大的腦袋和嘴、強力的下顎；裂肉獸體長5米多，肩高2.1米，體重達1噸，具有 強壯的肌肉和尖銳的牙齒。

安氏獸

裂肉獸

除了已經滅絕的大型食肉猛獸，大家可能都注意到，不管是虎鯨、北極熊還是東北虎、非洲獅，它們的數量相比其他動物都要少得多，有的還處於瀕危的邊緣。這是為什麼呢？地球上為什麼大型猛獸非常稀少呢？

這可以從食物鏈的能量傳遞效率中找到答案。

食物鏈中的能量傳遞

能量傳遞效率，即能量通過食物鏈和食物網逐級傳遞。太陽能是所有生命活動的能量來源，通過綠色植物的光合作用進入生態系統，然後從綠色植物轉移到各種消費者。能量流動的起點是生產者通過光合作用所固定的太陽能。流入生態系統的總能量就是生產者通過光合作用所固定的太陽能的總量。

能量的去向一般有4個方面：一是呼吸消耗；二是用於生長、發育和繁殖，也就是貯存在構成有機體的有機物中；三是死亡的遺體、殘落物、排洩物等被分解者分解掉；四是流入下一個營養級的生物體內。注意，在生態系統內，能量流動與碳循環是緊密聯繫在一起。

能量流動的特點是單向流動和逐級遞減。

（1）單向流動是指生態系統的能量流動只能從第一營養級流向第二營養級，再依次流向後面的各個營養級，一般不能逆向流動。這是由於動物之間的捕食關係確定的。如狼捕食羊，但羊不能捕食狼。

（2）逐級遞減是指輸入到一個營養級的能量不可能百分之百地流入後一個營養級，能量在沿食物鏈流動的過程中是逐級減少的。能量在沿食物鏈傳遞的平均效率為10%～20%，即一個營養級中的能量只有10%～20%的能量被下一個營養級所利用。

那為什麼能量沿食物鏈或食物網傳遞的效率會這麼低呢？

（1）各營養級消費者不可能百分之百地利用前一營養級的生物量，總有一部分會自然死亡和被分解者所利用（這裡的糞便量，不屬於生物所攝入的量）；

（2）各營養級的同化率也不是百分之百的，總有一部分變成排洩物而留於環境中，為分解者生物所利用；

（3）各營養級生物要維持自身的生命活動，總要消耗一部分能量，這部分能量變成熱能而耗散掉，這一點很重要。生物群落及在其中的各種生物之所以能維持有序的狀態，就得依賴於這些能量的消耗。這就是說，生態系統要維持正常的功能，就必須有永恆不斷的太陽能的輸入，用以平衡各營養級生物維持生命活動的消耗，只要這個輸入中斷，生態系統便會喪失功能。

由於能流在通過各營養級時會急劇地減少，所以食物鏈就不可能太長。

能量通過營養級逐級減少，如果把通過各營養級的能流量，由低到高畫成圖，就成為一個金字塔，稱為能量錐體或金字塔（pyramid of energy）。同樣如果以生物量或個體數目來表示，就能得到生物量錐體和數量錐體。這三類錐體合稱為生態錐體（ecological pyramid）。

能量金字塔

生物量金字塔

問題的答案來了，一般說來，能量錐體一定是金字塔形，生物量錐體有時有倒置的情況。

例如，海洋生態系統中，生產者（浮遊植物）的個體很小，生活史很短，根據某一時刻調查的生物量，常低於浮遊動物的生物量。這時，生物量錐體就倒置過來。當然，這並不是說在生產者環節流過的能量要比在消費者環節流過的少，而是由於浮遊植物個體小，代謝快，生命短，某一時刻的現存量反而要比浮遊動物少，但一年中的總能量還是較浮遊動物多。

數量錐體倒置的情況就更多一些，如果消費者個體小而生產者個體大，如昆蟲和樹木，昆蟲的個體數量就多於樹木。同樣，對於寄生者來說，寄生者的數量也往往多於宿主，這樣就會使錐體的這些環節倒置過來。

能量錐體則不可能出現倒置的情形。大型猛獸之所以非常稀少，原因就在於大型猛獸個體大，而且處在營養級的最上端。在生態系統中，營養級越多，在能量流動過程中損耗的能量也就越多；營養級越高，得到的能量也就越少，導致該層級的大型猛獸數量也不會太多。在食物鏈中營養級一般不超過5個，這是由能量流動規律決定的。

更多科學的解釋可閱讀《環境的科學》一書第2章「環境系統：聯繫、循環、環流與反饋環路」。