阿祥的農村生活
在一望無垠的非洲大草原上，有成群的角馬、瞪羚、斑馬等在覓食、奔跑，甚至是遷徙，它們都是草原上常見的食草動物，依靠數量龐大的種群數量聚集在一起，為自身提供保護，低於天敵的捕殺，但是在草原上很少能看見獅子、獵豹、鬣狗，它們不僅種群數量少，而且種群中個體的數量也少，作為兇猛的食肉動物，就拿草原大哥非洲獅來說，它們根本沒有天敵的存在，那為什麼個體數量會非常少呢？也就是繁殖率為何沒有食草動物高呢？
在地球上任何一種生物，包括人類在內，種群數量的多少受到了自然環境、食物和天敵的限制。先以我們人類來說，我們是地球上所有生物中通過適應環境所進化最成功的生物，現在全球人口已經達到了70多億，這個數量無疑讓所有的動物都望其項背，也奠定了人類在地球上的霸主地位。
但是在遠古時期，我們人類也受到了自然災害、食物短缺和天敵捕殺的影響，人口數量也一直受到了限制，但在漫長的歲月中，我們人類通過更加先進的大腦和靈活的雙手，不僅現在可以改變自然、將威脅我們的生物趕出我們生活圈，而且還能培育和馴養各種食物（植物和動物）。因此我們人類的人口才在近幾個世紀呈現出了爆炸式的增長，那麼到底是什麼限制了食肉野生動物呢？
很顯然，自然災害對於野生動物都是同等的，例如：獅子、鬣狗這樣的頂級食肉動物雖然會出現打鬥，但都不存在絕對的天敵，那麼制約它們的就只有食物這個一個選項了。因為在地球上，任何一種生物想要生存繁衍後代，都必須有足夠的食物來作為支撐，在食物匱乏的情況下，或者自身種群的生存都得不到保障的情況下，還談何繁衍後代，就算繁育了後代，那麼後代的死亡率也會非常高，這就直接制約了一個物種的數量。
那麼接下來的問題就是：作為頂級食肉動物為何會受到食物（能量）的制約？![]()
地球上生物圈的能量主要是來自太陽光，如果沒有太陽也就沒有地球上生物的繁衍，這顆藍色充滿生機的星球就會變成一顆被冰雪封蓋的白色星球。雖說太陽的能量十分巨大，功率達到了功率為4×10^26瓦，而且能量遠遠不到，但是地球能接受到的能量本事就是有限的。
而地球接受到的太陽光也不能直接被所有的生物利用，就像我們人類不吃飯只曬太陽肯定會被餓死。但是在地球上的生物圈中存在著可以利用陽光將水和二氧化碳轉化為有機物的生物，它們就是生物圈內最底層的生產者，例如：我們常見的所有植物、海洋裡的浮游生物、少量的戲劇。它們為整個生物圈中的上層生物，提供了生存所必須的有機物和能量，而這些不能直接製造有機物、必須直接從外界獲取有機物的生物稱為消費者，例如：我們常見的所有動物，包括人類。
也就是生物圈裡的能量是從陽光、到最底層的生產者、再到消費者來傳遞的，如果能量在傳遞的過程中沒有發生任何損耗的話，那麼頂層的生物也會獲得和低層生物一樣多的能量，那麼頂層生物的能量就會得到保障。但是真實的情況是，能量在每一層傳遞時，都會發生大量的損耗，例如：從太陽光到植物，植物通過光合作用的轉化率只有15%，而能量每上升一層的話，只有10%-15%的能量能被傳遞上去，也就是說，越往上能量傳遞的越困難，能量總量也就越少。
這就是我們常見的生物圈金字塔的模型，底層生物能夠獲得足夠的能量來源，畢竟它們時能量最開始的傳遞著，越往上能量就越少、生物種群的數量也就越少，畢竟在更少的能量下，能夠養活的生物數量是有限的。例如，在一個農場裡，這裡的植物，不僅可以供周圍的人生活，而且還能養很多的牛羊，但是這些作物所產生的能量，只能養很少的食肉動物，因為食肉動物的生存不僅需要大量的能量，而且由於受到了能量轉化率的限制，就會造成非常大的能量浪費。
掌握了以上的知識我們就能很好的回答為何食肉動物的個體數量少，而且繁殖率低。因為食草動物的食物充足，它們作為最低層的能量傳遞著擁有著一開始掌握能量的絕對優勢，所有種群數量發展的更快，更加龐大，而且在繁殖的過程中幼崽的成活率也得到了保障，這就更加劇了它們種群的擴張。
但是食草動物的瘋漲，會導致草原被大量的啃食，破壞生態環境，所以熟肉動物的出現就可以限制它們的數量，但是由於能量在傳遞過程中的限制和大量的損耗，就造成了食肉動物本身獲得能量的基數就更少，這也是為什麼頂級捕食者雖然沒有天敵，它們的數量不會瘋漲，這也解釋了為什麼是獅子、老虎之上再也沒有更加頂頂級別的捕食者了，因為能量再往上已經不足以養活任何種類的生物。
食肉動物捕食十分困難
這就是大自然神奇的調節能力，互相制約的能力。你可能會想，食草動物數量那麼龐大，食肉動物也可以大量的捕食啊，也是可以獲得大量的能量來維持更大的種群數量。可能是你經常在電視上看到食肉動物進食的畫面產生了誤解，其實食肉動物的捕食成功率並不高，而且經常會因為抓不到獵物餓肚子，而去搶食其他捕食者的獵物，甚至是去食腐。這都是無奈之舉。
食草動物的奔跑速度、耐力、警覺性、以及更寬的視野造就了它們躲避天敵的能力，一般在非洲草原上很少有單個捕食者可以抓到獵物，都是團隊配合，而且它們也會挑一些比較小的幼崽下手，足以見得想要抓到獵物也是一件非常困難的事。好處是，肉類食物的能量密度較大，吃一次可以餓好幾天，而植物性食物的能量密度較小，所以我們經常會看到大型的食草動物整天在吃，一刻也不停歇。
總結起來就是，能量的限制和捕食的困難，造成了頂級食肉動物數量受到了限制。
量子科學論
為什麼食肉動物繁殖率都很低，食草動物繁殖率這麼高？
根據動物在生物鏈中的食性以及食物來源的不同，我們可以把它們劃分為食草動物、食肉動物以及在此基礎上有相互重疊的雜食動物三大陣營。在我們的印象中，食草動物天生機敏，數量龐大，但在與食肉動物在生態系統中的地位相比，普遍處於弱勢地位。是什麼原因造就了食草動物的這種繁殖率較高，而甘願被食肉動物捕獵的狀況呢？
二者在生態系統中的地位
一個完善而成熟的生態系統，其中必然包含著生產者、消費者和分解者三大部分，它們的共同存在，使得自然界中的物質和能量有了相應的承載和傳輸的載體，在此基礎上形成了不同層級的特種群落、不同的物種生活方式以及能量的流通傳輸路徑。其中：
生產者是直接可以利用光能和化學能，將環境中的無機物質合成為有機物質的生物。生產者所生產出來的有機物質，不但可以供應自身生長的需求，也可以為其它生物提供物質和能量來源。在陸地環境中，樹木、草和一些自養型的細菌都屬於生產者範疇。
消費者是能夠以生產者本身、生產者排出的有機物質或者其它低級消費者作為食物來源的一類生物，其中能夠以生產者和生產者排出的有機物質為食物的是初級消費者，以初級消費者為食的生物為二級消費者，以二級消費者為食的為三級消費者，一般情況下，我們把三級消費者做為該生態系統的頂級捕獵者，是處於食物鏈的最高層級。
分解者主要包括的是進行異養型的一些細菌和真菌，它們可以將生態系統中動物的屍體、植物的殘枝敗葉進是分解，一方面為自身的生長提供必要的能量來源，同時在分解過程中也可以將上述被分解的複雜有機物質，變為簡單的無機物或者有機物小分子，從而也能夠為生產者所吸收。
從以上的分類可以看出，無論是食草性動物，還是食肉性動物，它們在生態系統中都是處於消費者的角色，只不過食草動物基本上都是屬於初級消費者的範圍，而食肉動物一般是處於二級消費者或者更高的頂級消費者範圍。
能量在生態系統中的流動
推動生態系統穩定存在的基礎，就是物質在生態系統不同層級之間的流動，而物質在生態系統中的流動，是以能量互相轉化的方式實現的。能量在食物鏈中的流動過程，其實就是每一個營養層級的能量輸入、傳遞、轉化和散失全過程。對於輸入一個營養級的總能量來說，其數值等於通過呼吸作用消耗能量、分解者分解過程中釋放的能量、傳遞到下一個營養級的能量三者之和。
而能量在一個營養級之間的利用過程，很大一部分會被生物體本身吸收利用，然後通過呼吸作用以熱能的方式散失到環境中，而這個呼吸作用散失的過程，是維持生物體正常生理機能能量來源的重要渠道。正是因為每一層級生物的呼吸作用以用分解者的分解作用，使得能量在向下一級營養級傳遞的過程中逐級遞減，其總能量損失效率大約是每一層級降低10－20%，越往上層、食物鏈越長，這種能量的損耗積累效應就越明顯，這就是人們形象稱為“能量流動金字塔”的道理。
從能量流動的角度看動物的繁殖效率
從以上的分析可以看出，在食物鏈的上層，與最初生產者提供的總能量相比，其能量在流動過程中，用於維持機體正常生理活動以及被分解者分解所損耗的能量就非常多。因此，營養級別越高的動物，其生物種類以及種群數量就會相應偏少，否則在能量損耗的情況下，將不能支撐數量過多的營養級高的動物存在。
據科學家們測算，當一個生態系統的營養級數達到5個時，所剩餘的能量就不能夠支撐下一級營養級生物的能量需求了，在這種情況下，即使捕食本領再高超的動物也會因能量的限制而不能正常生存，這個時間再繁衍出更多的後代，不但會在能量受限的情況下很難存活，造成生育成本增加；而且會與現有的動物造成生存競爭壓力持續增大，反而不利於整個種群的可持續發展。因此，肉食動物特別是頂級的肉食動物，其生存法則的一個重要方面就是減少繁殖效率，維持現有種群的穩定。
而作為草食動物就一樣了，它們一方面由於綠色植物的分佈範圍很廣，它們從中獲取生產者能量的途徑比較簡單和容易，因此基本上不會存在能量受限的問題，繁殖效率高也不足為奇。
影響草食動物繁殖率高的其它因素
當然，能量問題，是影響處於不同營養級動物繁殖效率產生巨大差異的重要因素。除此之外，還有一個就是捕獵和被捕獵的客觀原因，草食動物處於消費者的最低層，雖然獲取能量的方式比較容易，但是每時每刻都要經受著被天敵捕食的風險，因此在長期的進化過程中，草食動物逐漸演化出了以下幾種特性：
靈活機警的身體特徵。聽力、視力、嗅覺異常敏銳，睡眠時間碎片化，奔跑能力和耐力出眾，最大限度減少被捕獵到的幾率。
強大的繁殖能力。在生產者提供充足能量的前提下，儘可能地縮短繁殖期，同時提高每次繁殖的數量，從而通過提高種群數量的方式，減少因被捕獵而對種群數量和結構的影響和衝擊。
縮短幼崽成熟期。這個也是為了降低幼崽被天敵捕殺率而演化出的一個特徵，幼崽在出生後沒多久，有的就能夠站立、行走甚至奔跑，從而縮短了適應期以及向上一代學習的時間週期，提高了成活率。
隨著環境的變化進行遷徙。草食性動物對於綠色植物的需求是推動其生存方式轉變的根本動力，它們通常都會有對自然環境變化非常敏感的覺察性，通過植物的興衰、水源的變化等，及時地調整自身和種群的生活空間，有的還進行著大規模、大範圍的遷徙，而個體的繁衍週期也與這個棲息地的轉移週期相匹配。
總結一下
地球上所有生物的生存法則，都是在漫長的進化過程中適應環境的結果。其中，肉食動物和草食動物繁衍效率的明顯差異，來源於它們在食物鏈不同營養級上的生態定位，是由能量的輸入容量和閾值所共同決定的。能量在不同層級之間的逐級遞減，是造成越處於上層的食肉動物，其繁衍效率普遍越低的直接原因。
優美生態環境保衛者
凡事都沒有絕對的，雖然從整體上看，食肉動物的繁殖率確實要比食草動物要低一些，但是也要因動物而異，比如大象是食草動物，但是它的妊娠期就長達22個月，而且每次只有一胎，而斑鬣狗是一種兇猛的食肉動物，它的妊娠期僅有4個月左右，而且每次有兩胎。
所以說，籠統的說食肉動物的繁殖率低於食草動物是不科學的。但是，相對來說，食肉動物的數量確實比食草動物數量要少很多，那麼是什麼造成了這種現象呢？我們一起來討論一下。
繁殖能力
在開始我們就說過了，動物的繁殖能力高低與它的食性並沒有直接的關係，而是與它的生存環境、習性以及食物鏈的位置有很大的關係。比如獅子是一種大型的肉食性貓科動物，但是它的妊娠期只有110天左右，而且每次能夠產下2-4只幼崽。
但是，大部分食草動物的妊娠期都要超過半年，而且每次大都只有1個幼崽。比如牛的妊娠期長達280天，單胎率約佔97.7％-99％之間。
所以說，單獨拿繁殖能力來說，食肉動物甚至要比食草動物強。因此，繁殖能力對於食肉和食草動物的數量雖然有影響，但是影響也不是很大的。那麼，是什麼影響了食草動物與食肉動物之間的數量差呢？有三個因素。
（一）物種基數
在自然界中，食草動物的數量是遠遠多於食肉動物的，也就是說食草動物的基數就比食肉動物要大。而造成這種現象的主要原因就是營養級。營養級簡單來說就是生物在食物鏈中的位置，比如植物從土壤中汲取營養，它們就屬於初級生產者，也成為自養生物，而以植物為食的食草動物就屬於初級消費者，吃食草動物的食肉動物，就屬於二級消費者，以此類推。
在生態系統中，能量的傳遞是遞減的，舉個例子，兔子吃的是草，而草是通過光合作用以及從土壤裡吸取的營養生長的，一片草地才能夠一個兔子生活，而狐狸以野兔為食，但是多個野兔才供養其狐狸的需求，而再往上一級就是老虎，老虎吃狐狸，但是也只能吸取狐狸的部分能量。
既然，能量的傳遞是遞減的，那就代表著食物鏈位置越靠上的動物，對能量的獲取更少，相對的就影響了物種的數量。而物種的基數越小，它能繁殖的後代也是有限的，所以，即使許多食肉動物比食草動物的繁殖能力強，數量也不如食草動物。
（二）後代的存活率
從表面上看，食肉動物威風凜凜了，捕殺食草動物是手到擒來的事。其實，事實並非如此，我們就拿非洲大草原上的兩種常見的動物獅子和斑馬來說把。上面我們說過，獅子只有4個月左右的妊娠期，一次就能產下2-4只幼崽，但是，幼獅的存活率僅有20％，原因有三點：先天性的缺陷、捕獵的風險以及同類的獵殺（新老獅王更替時，新獅王有獵殺老獅王幼崽的習慣）。而斑馬雖然妊娠期長達1年，每次僅有一胎，但是斑馬幼崽的存活率卻高達50％，除去先天性的缺陷外，被食肉動物捕殺僅佔一小部分。
也就是說，雖然食肉動物能生，但是後代存活率同比與食草動物這種不能生的動物是持平的。這在一定程度上也是一種生態平衡。因此，食肉動物和食草動物的數量是相對穩定的。
（三）食物獲取難易度
食物獲取的難易度對動物數量的影響也很大。在自然界中，大部分的食草動物都是群居動物，而且它們由於獲取食物太容易（草和植物），所以體型也相對較大。但是，食肉動物的獵物就是食草動物，面對群居且體型龐大的食草動物，食肉動物的食物獲取難度就很大，我們還是以獅子為例，獅群外出狩獵時，經常會空手而歸，飢腸轆轆的它們也就沒有足夠的營養哺育後代，這就會形成新一輪的優勝劣汰。
食肉動物除了捕獵難度較大外，受傷的幾率也很大，面對大體型的食草動物時，一個不留神就會受傷，而食肉動物一旦受傷很可能就失去了階段性捕獵獵物的能力，這對食肉動物來說是致命的。
總結
在自然生態中，由於能量的傳遞關係，食肉動物本身就比食肉動物要少，再加上幼崽的成活率較低以及食物獲取難度較大，始終在制約著食肉動物的數量，而食草動物則相對繁殖能力較差，但是好在基數比較大，幼崽成活率也比較高，所以，整個生態系統是平衡的。
但是，如果一旦有人類的介入，比如大量捕殺食肉動物或者食草動物，那麼，生態就會失衡，最終造成動物區域性滅絕的惡果，進而影響人類的生存環境。所以，還是那句話“保護野生動物就是在保護人類本身”。
