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[转载]能流矛盾—只有能量供体的丰度发生变化

    假设在一个特定环境中,能量供体对生命体产生的选择压力、能量受体对生命体产生的选择压力和生命体的能量平衡能力三者之间达到一个相对平衡的状态。在这种情况下,能量供体能量受体的丰度以及优势物种的种群数量相对比较稳定,生命体的能量平衡能力也刚好可以应对来自能量供体能量受体的选择压力。对于这样一个系统,如果某一时期,能量供体能量受体的丰度发生变化,无论是增加还是减少,它们对生命体产生的选择压力都会增加,而且,选择压力的变化程度与能量供体能量受体增加或减少的量正相关。就像一根弹簧,压缩的越短或拉伸的越长,弹力都会随之增加。既然如此,那么当能量供体能量受体的丰度发生变化时,优势物种将会发生什么样的变化呢?为了便于讨论,我们将能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力这三者在达到平衡时的值都设为“1”,也就是说,三者之间在达到平衡时的比例是1:1:1。

只有能量供体的丰度发生变化时对生命体的影响

(一)能量供体产生的选择压力超过优势物种的能量平衡能力

    假设能量供体因丰度增加而对当前优势物种产生的选择压力值由“1”变为“2”。此时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者的比例变为是“2:1:1”。能量供体对更高能量平衡能力的需求与当前优势物种的能量平衡能力不足之间的矛盾,迫使该优势物种不得不调整自身的能量平衡能力。该优势物种所采取的应对措施主要包括以下三种:

    1)对能量供体的利用率降低。当优势物种对能量供体的利用率降低时,优势物种对能量供体的需求量就会随之增加。假设优势物种对能量供体的利用率发生改变后,由原来的“1个单位的能量供体对应1个单位的优势物种和1个单位的能量受体”变为“3/2个单位的能量受体对应1个单位的优势物种和1个单位的能量供体”。此时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者之间在达到平衡时的比例由原来的“1:1:1”变为“3:2:2”。如果优势物种的种群数量不变,与能量供体丰度刚增加时的“2:1:1”相比,降低能量供体的利用率在一定程度上降低了能量供体对优势物种的选择压力。

    2)对能量受体的利用率提高。当优势物种对能量受体的利用率提高时,优势物种对能量受体的需求量就会随之降低。假设优势物种对能量受体的利用率提高后,由原来的“1个单位的能量受体对应1个单位的优势物种和1个单位的能量供体”变为“1个单位的能量受体对应2个单位的优势物种和2个单位的能量供体”。此时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者在达到平衡时的比例由原来的“1:1:1”变为“2:2:1”。由于能量受体的丰度没有发生变化,能量受体对优势物种产生的选择压力将会随能量受体利用率的提高而增强。如果优势物种的群体数量以及优势物种与能量供体之间的平衡关系没有发生变化,那么能量供体能量受体对优势物种产生的选择压力都将是优势物种能量平衡能力的2倍。这种情况下,优势物种的群体数量只要提高1倍,即变成2个单位的生命体,其所参与的能量传递单元就能达到相对稳定的状态。

    3)激活或开发出可以利用其它种类能量受体的能力。也就是说,该优势物种可以选择另外一种物质作为能量受体。此时,该优势物种参与的能量传递单元种类也随之增加,即在“能量供体→优势物种→原能量受体”的基础上增加了“能量供体→优势物种→新能量受体”这一种。假设优势物种在这两种能量传递单元中的能量平衡能力相同,且新能量受体对优势物种产生的选择压力与原能量受体也相同。此时,如果优势物种的种群数量以及优势物种与能量供体之间的平衡关系都没有发生变化,那么能量供体能量受体(包含原能量受体和新能量受体两种)对优势物种产生的选择压力就都变成了优势物种能量平衡能力的2倍。这种情况下,只要优势物种的群体数量提高1倍,其所参与的能量传递单元就能达到相对稳定的状态。最终,这两种能量传递单元在达到平衡时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者之间的比例都是“1:1:1”。

    如果优势物种在调整自身能量平衡能力的情况下,能量供体仍然对其产生相对较强的选择压力,也就是说,能量供体仍有大量剩余。此时,如果与优势物种共享“能量供体”的物种有足够的能量平衡能力释放该能量供体能量,也能够在一定程度上消除或缓解该能量供体对优势物种产生的选择压力。

    此外,如果存在能量平衡能力比优势物种相对更适合当前环境的物种,那么,随着时间的推移,环境中的优势物种很可能会被这一更适合的物种所取代。

(二)能量供体产生的选择压力低于优势物种的能量平衡能力

    假设能量供体因丰度降低而对当前优势物种产生的选择压力值由“1”变为“1/2”。此时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者的比例变为是“1:2:2”。由于从能量供体中获取的能量有限,优势物种维持或延续自身能量平衡能力的需求将会受到限制。有限的能量供体与优势物种需求之间的矛盾迫使该优势物种不得不调整自身的能量平衡能力。该优势物种所采取的应对措施主要包括以下两种:

    1)对能量供体的利用率提高。当优势物种对能量供体的利用率提高时,优势物种对能量供体的需求量就会随之降低。假设该优势物种对能量供体的利用率发生变化后,由原来的“1个单位的能量供体对应1个单位的优势物种和1个单位的能量供体”变为“1个单位的能量供体对应2个单位的优势物种和2个单位的能量供体”。此时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者在达到平衡时的比例由原来的“1:1:1”变为“1:2:2”。由于能量受体的丰度没有发生变化,优势物种只要保持当前的群体数量就可使其所在能量传递单元达到相对稳定状态。

    2)激活或开发出可以利用其它种类能量供体的能力。也就是说,该优势物种可以选择另外一种物质作为能量供体。此时,该优势物种参与的能量传递单元种类也随之增加,即在“原能量供体→优势物种→能量受体”的基础上增加了“新能量供体→优势物种→能量受体”这一种。假设优势物种在这两种能量传递单元中的能量平衡能力相同,且新能量供体对优势物种产生的选择压力与原能量供体也相同。此时,由于能量受体的丰度没有发生变化,优势物种只要维持其群体数量就可使其所参与的两种能量传递单元均达到平衡状态。最终,这两种能量传递单元在达到平衡时,能量供体产生的选择压力、优势物种的能量平衡能力和能量受体产生的选择压力三者的比例都是“1:1:1”。

    如果优势物种在调整自身能量平衡能力的情况下,有限的能量供体与优势物种需求之间的矛盾依然剧烈,那么优势物种只能通过降低自己的种群数量来尽可能的缓解这一矛盾。然而,由于能量受体的丰度没有发生变化,优势物种种群数量的减少必然引发能量受体对其产生的选择压力增大。在这种情况下,如果与优势物种共享“能量受体”的物种有足够的能量传递至该能量受体,也能够在一定程度上消除或缓解该能量受体对优势物种产生的选择压力。

    此外,如果存在能量平衡能力比优势物种相对更适合当前环境的物种,那么,随着时间的推移,环境中的优势物种很可能会被这一更适合的物种所取代。

 (https://mp.weixin.qq.com/s?__biz=Mzg2ODYxMzc3Nw==&mid=2247484072&idx=1&sn=32a0d752675235781164e60cdd4fc02d&chksm=cea8e956f9df6040755770e531f817cd7fbebb8402a42e571188f454b3a568737f5954ddaf17&token=1255822185&lang=zh_CN#rd)

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