編者按:童年的動畫片里,藏著我們最初的好奇心。那些看似夸張的情節,其實常常連著真實世界的自然規律與科學原理。《童年動畫大科普》系列,帶你重新審視這些陪伴過我們的經典角色:哪些設定源自真實生物學?哪些橋段背后藏著物理、生態或認知科學?當我們回望童年,會發現科學從不枯燥,它一直潛伏在動畫的縫隙里,等你再次發現。
在《瘋狂動物城》第一部中,食草動物與食肉動物之間的偏見與沖突,構成了全片最扣人心弦的劇情。你是否還記得大反派羊副市長那句煽動性的臺詞?“雖然食肉動物強壯又可怕,但我們的數量是他們的十倍。如果百分之九十的市民聯合起來對抗一個共同的敵人,我們會天下無敵的!”
實際上,電影中這個9:1 的“人口”比例,并非編劇隨手一寫的設定,而是基于自然界中一條基本的規律。
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圖片來源:電影《瘋狂動物城》
為什么在自然界中,像尼克這樣的食肉動物,總是比像朱迪這樣的食草動物少呢?為什么大自然不讓大家平分秋色?
大自然的“能量稅”
在這個“人口”比例的背后,是一雙看不見的大手——能量流動。
生態學中有一個著名的“能量金字塔”模型:金字塔的底部,是大量的植物或藻類(初級生產者),它們利用光合作用將太陽能“存”了下來,構成了生態系統的能量基石。
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圖片來源:Wikimedia commons
隨著食物鏈向上延伸,能量像接力棒一樣,從吃草的初級消費者,傳遞給吃肉的次級、三級消費者,最終到達金字塔尖的頂級捕食者。
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兔子的食物苜蓿屬于生產者。動物城中的角色:兔、狐和猞猁分別屬于初級消費者、次級消費者和三級消費者。圖片來源:wikimedia commons
然而,熱力學第二定律告訴我們,能量在轉化過程中必然會有損耗。“朱迪”吃草、奔跑、呼吸、甚至只是維持體溫,都需要大量的能量,這些能量最終以熱能的形式散失在環境中,無法傳遞給想吃掉她的“尼克”。
事實上,在每一個營養級中,僅有約 10% 的能量能夠被“存”下來并傳遞給下一級。這個比例是一個典型的經驗值,實際范圍大約在5%到20%之間。這就好比大自然征收了極高的“能量稅”。層級越高,剩余的能量越少,能夠供養的“人口”自然也就急劇減少。
其實,像故事中那樣,將動物的數量比設為9:1并非完全嚴謹。因為生物的體形大小懸殊,每一個個體所需的能量也差距很大。因此,能量之比并不能完全等同于數量之比,但“捕食者遠少于獵物”的總體趨勢是恒定的。
為什么不能大家一起吃素?
既然做食肉動物這么“費”能量,捕獵風險又高,為什么還會有動物選擇吃肉?像羊副市長的理想世界那樣,大家一起快樂地吃草不好嗎?
其實,大自然的演化已經給了我們答案:因為動物也怕“內卷”!
回到進化的原點,起初大家可能都想吃像植物這樣簡單的東西,但植物雖多,營養密度卻低,而且競爭者眾多。
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數量眾多的兔子們 圖片來源:電影《瘋狂動物城》
其中開始有一些“另辟蹊徑”的先驅,演變出了消化肉類的能力。雖然肉類食物更難獲得,但一旦抓到,就是高蛋白、高脂肪的“能量炸彈”。更重要的是,這讓它們跳出了對植物資源的“紅海競爭”,占據了全新的生態位,獲得了新的生存優勢。
長此以往,動物就逐漸進化出了兩條截然不同的生存策略:食草動物靠量取勝,雖然營養低,但它們不停地吃,還進化出復雜的消化系統來榨取養分。而食肉動物靠質取勝,雖然可能幾天才吃一頓,但一頓管飽,進化出短而精的消化道。
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植食性動物的復雜消化道與肉食性動物的精簡消化道 圖片來源:love-around
永不停歇的“軍備競賽”
不止是消化系統,為了在各自的賽道上活下去,食草與食肉動物還被迫點亮了不同的“技能樹”。而這,竟然少不了對方的“幫助”?
讓我們對比朱迪和尼克的身體:
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圖片來源:電影《瘋狂動物城》
朱迪有長在靠頭部兩側的眼睛和長長的耳朵,可以敏銳地偵測危險,及時發現周圍的捕食者。朱迪的寬寬腳掌和有力的后腿賦予她強大的奔跑和跳躍能力,這也是自然界中的兔子逃離捕食者的主要工具。
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圖片來源:North American Nature
尼克的眼睛則靠近臉的前方,耳朵像雷達一樣可以旋轉,這樣的結構有利于狐貍們鎖定獵物,精準出擊。他還長著鋒利的牙齒,有利于撕咬獵物的肌肉。
在電影中,人們對狐貍有著“狡猾”的刻板印象,但這從另一方面也體現出,自然界中的狐貍會運用各種方法偽裝自己、迷惑敵人,是一類“以智取勝”的生存大師。
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圖片來源:allthingsfoxes
他們的這些特點并不是憑空出現的,而是來自于漫長的生物演化過程中,捕食者與被捕食者之間的一種“協同演化”:
如果沒有食肉動物的追捕,食草動物可能不會跑得這么快,感官也不會這么敏銳;如果沒有食草動物的逃跑和偽裝,食肉動物也不會進化出復雜的狩獵策略和強大的爆發力。
在自然界中,“朱迪”和“尼克”可能無法成為一對默契的斷案拍檔,但它們也不僅僅只是死對頭。在捕食與被捕食的關系中,它們也成為了彼此的“健身教練”和演化的“磨刀石”。
缺一不可的平衡
回到電影,羊副市長試圖建立一個沒有捕食者威脅的世界,這聽起來很美好,但在科學上卻是災難性的。
對生態系統而言,食肉動物的捕食行為,其生態學意義遠非簡單的殺戮,而是為了維持系統的穩定性。
食肉動物的存在不僅控制了獵物的數量,防止了資源的過度消耗(如植物被吃光),還能清除老弱病殘,維持獵物種群往健康的方向發展。失去了這些捕獵者,往往會導致生態系統結構崩潰、害獸泛濫、環境惡化等連鎖反應。
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捕食者(藍色實線)與被捕食者(綠色虛線)的數量有著互相制約、維持平衡的關系 圖片來源:thenature education
在《瘋狂動物城》這部幻想作品中,動物們通過文明戰勝了野性,才建立起這個沒有殺戮,“眾生平等”的烏托邦式社會。而在真實的自然界里,正是這種我們通常稱之為“野性”的動態平衡與自然法則,守護著地球生生不息的活力。
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圖片來源:電影《瘋狂動物城》
捕食者與被捕食者雖然不同,但生態系統的健康發展正需要這些多樣化的存在。這與電影所傳達的理念,也算是“殊途同歸”了。
作者:張一凡
審核:李穎超北京林業大學博物館科普與社會教育中心主任
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