同样，成员离开种群的主要方式是死亡。死亡率是指在某个时期内一个种群中生物个体的死亡数量。假设在这个雪雁种群中每年有500只死亡，该雪雁种群的死亡率就是500只/年。
种群的平衡 一个种群的出生率大于死亡率，这个种群将增大。即：
出生率>死亡率，种群增大
例如，在雪雁种群中，每年有1400只小雪雁出生，同时有500只雪雁死亡，由于出生率大干死亡率，雪雁种群就增大。
如果死亡率大于出生率，种群就会减小。即：
死亡率>出生率，种群减小
迁入与迁出 当生物个体从某个种群迁出或迁入，也会改变该种群的大小。就像你所生活的城镇，当一些家庭迁入或迁出时，人口就会发生变化。当生物种群的一些成员离开其余的成员时，发生的过程就是迁出。例如，当食物缺乏时，羚羊群中的一些成员为了寻找更好的草地可能会走失。如果它们与原来的种群永久地分离了，它们将不再是这个种群的一部分。
限制因素
一般地说，生存条件好时，一个生物种群就会增大。但是，一个种群不会永远保持增大。它生存环境中的某个因素最终会导致这个种群停止增大。限制因素是指阻碍生物种群增长的环境因素，限制种群的因素主要包括：食物、空间和气候状况。食物生物的生存需要食物。在一个食物缺乏的地方，食物就成为生物种群增长的限制因素。假设长颈鹿每天需要吃10千克树叶才能生存，而一个地方的树要保持正常健康地生长，一天只能提供100千克树叶，那么，5只长颈鹿在这个地方很容易生存，因为它们仅仅需要50千克树叶作食物。但是，15只长颈鹿就不能生存，因为它们没有足够的食物。尽管这里的庇护场所、水和其他资源都没有什么问题，这个生物种群的数量不会超过10只长颈鹿。一个环境所能容纳的生物种群的最大值，称为环境的承载能力。这个环境的承载能力为10只长颈鹿。（图片7）
空间 有种叫憨鲣的鸟，它们耗费一生中的大多数时间进行越洋飞行。它们只在这个岩石海滩上筑巢。但我们可以看到，这个海滩非常拥挤。一对憨鲣鸟如果没有地方筑巢，就不能繁殖自己的后代。这样，这对憨鲣鸟就不能对本种群的增大作出自己的贡献。这就意味着筑巢空间对这些憨鲣鸟来说是一个限制因素。如果这里海滩更大，就有可能使更多的憨鲣鸟在这里筑巢，种群也会随之增大。
空间经常是植物生长的一个限制因素。植物生长空间的大小决定着植物所能获得的阳光、水和其他必需物质的多少。例如，在森林里每年都有许多松树苗发芽。但是，当松树长得越来越大，树木之间靠得越来越紧时，一些松树苗就没有空间去伸展它们的地下根系。枝繁叶茂的树林挡住了松树生长所需的阳光，一些松树苗就会死掉，从而限制了松树的总量。
气候 温度和雨量等气候状况，同样也会限制生物种群的增长。许多种类的昆虫都是在温暖的春天繁殖的。当冬天来临时，第一次霜冻会冻死许多昆虫。昆虫死亡率突然提高，会造成昆虫种群的减小。
一次严重的气候事件会造成大批生物死亡，使种群发生急剧变化。例如，一场洪水或一次飓风会毁掉动物的巢穴，就像毁坏人类的住房一样。如果你生活在美国北部的某个州，你就会看到，初冬的早期霜冻是如何使菜地里西红柿产量减少的。
五、你知道生物之间的相互作用吗？
对于一颗树形仙人掌，如果花一天时间躲藏在一颗仙人掌中观察，你会看到许多物种与这种带刺的植物存在着相互依存的关系。
破晓时分，仙人掌枝干裹藏着的鸟巢中传来叽叽喳喳的叫声。两只红尾稚鹰正准备作第一次飞翔。沿仙人掌躯干再往下，一只幼小的猫头鹰正通过窝巢的小孔向外偷看。这只猫头鹰这么小，你可以把它放在掌心抚弄。一条响尾蛇正穿行在仙人掌之间寻找食物。响尾蛇窥视着不远处的鼩鼱，慢慢靠近它的猎物，刹那间，响尾蛇用它锋利的毒牙咬住了鼩鼱。
太阳下山后，仙人掌周围依然充满生机。在夜间，长鼻蝙蝠吸食仙人掌的花蜜。它们把整个脸都伸进花朵里面，长长的鼻子上沾满白色的花粉。蝙蝠就这样携带着花粉从这一棵飞到那一棵，帮助仙人掌传播花粉，繁衍后代。
适应环境
在这个沙漠生态系统中，每种生物都有自己的特性。物种随着环境变化而进化，随着时间推移而变迁。使生物更好地适应环境的变化过程，称为自然选择。
自然选择的过程是这样的：一个生物种群中的生物个体具有不同的特性；那些具有最能适应环境特性的生物个体常常最易生存和繁衍；它们的后代继承了前辈的遗传特性，因此，能继续成功地繁殖后代；经过一代又一代的进化，具有良好生物遗传特性的生物个体得到了繁衍，而那些不能适应环境变化的生物个体就很难生存和繁衍；随着时间的推移，不适应环境的生物就从生物种群中逐步消失。这个过程就形成了生物种群自身的环境适应性，即生活习性和身体特性，环境适应性使生物种群更好地适应周围的环境。（图片8）
每一种生物都具有适应特定生存条件的多种能力。在沙漠生态系统中，生物的适应能力使每种生物扮演了独一无二的角色。一种生物的独特功能角色，或如何维持生存，生物学上称为小生境。小生境包括生物所吃的食物类型，如何获取这些食物，哪些生物种群是以这类生物作为食物的。小生境也包括这些生物是什么时候和如何繁衍后代的，以及它们生存所需的物质条件。
一个生物的小环境还包括它如何与其他生物相互作用。我们在仙人掌群落的一天中，已经观察到一系列这样的相互作用。生物之间相互作用有三种主要方式：竞争、掠食和共生。
竞争
不同的生物能共享同一个栖息地，例如在仙人掌周围和仙人掌上生活着许多动物。不同的生物也能共享相似的食物，例如，红尾鹰和猫头鹰都生活在仙人掌上，吃相似的食物。然而，这两种生物并不具有完全相同的小生境。红尾鹰是在白天活动的，而猫头鹰主要在夜间活动。如果两个物种具有完全一样的小生境，其中一个物种最终将会消亡。导致这个结果的原因是竞争，即在一个资源有限的栖息地上，生物之间为生存而展开争夺。
一个生态系统不可能满足一个特定栖息地上的所有生物的需要。这里的食物、水和居住场所的数量是有限的，而现存的生物往往具有环境的适应性，使它们能够避免竞争。例如，有三种林莺生活在云杉树上，它们都吃长在云杉树上的昆虫。这些鸟是如何避免为有限的昆虫数量而竞争呢？每一种林莺专门在一棵云杉的某一部位捕食昆虫。三种林莺在不同的部位寻觅食物，使它们得以共存。
掠食
虎纹猫鲨潜伏在清澈的海面下，搜寻在海面上漂浮的幼小的信天翁的影子。鲨鱼看到一只幼小的信天翁正慢慢地游近，突然，鲨鱼冲出水面，用像钳子一样有力的嘴一口咬住信天翁。这两种生物之间的相互作用，对于信天翁而言是一个不幸的结局。
一种生物杀死并吃掉另一种生物，称为掠食。能捕食其他生物的是掠食者，如上述情景中的鲨鱼。而被捕食的生物称为被掠食者，在鲨鱼面前，信天翁便是被掠食者。
掠食者的适应性 掠食者拥有帮助其捕捉和杀死被掠食者的能力。例如，印度豹能在一瞬间跑得非常快，具有很强的追捕猎物的能力。水母的触须含一种有毒物质，能使水中一些小动物失去知觉。（图片9）
你也许会认为掠食者都有钳子般的爪、锋利的牙齿或带毒的刺，而事实上一些植物同样也有捕获猎物的能力。茅膏菜茎被胶黏的球形物所包裹，当苍蝇停在它的上面时，就被粘住了，成为茅膏菜的食物。
有些掠食者具有夜间捕捉猎物的能力，例如，猫头鹰的一双大眼睛能在黑夜里看清猎物。蝙蝠则完全不需要眼睛捕猎，因为蝙蝠通过发射超声波和接收反射波来确定猎物的位置。这一招非常管用，蝙蝠能够在一片漆黑的环境中捕捉到正在飞行的蛾。
被掠食者的适应性
被掠食者如何设法躲避能力高超的掠食者？在下面“探索防御重大适应性变化”里，你将了解一些生物怎样利用独特的外表来保护自己。
掠食行为对种群的影响 掠食行为对生物种群数量的变化具有重要影响。我们学过，当一个生物种群的死亡率超过出生率时，这个种群的个体数量是减少的。如果掠食者非常善于捕食掠食对象的话，其结果常常使这个被掠食的生物种群个体数量减少。但被掠食生物种群个体数量的减少，反过来也会影响掠食生物种群。
共生
共生是两个物种之间的一种亲密关系，其中至少有一个物种能从这种关系中受益。在前一节，仙人掌群落中的许多相互作用都属于共生现象的例子。共生有三种：互惠共生、共栖和寄生。
互惠共生 两个物种都能从这种相互作用中受益，称为互惠共生。仙人掌与长鼻蝙蝠之间的作用就是互惠共生的一个实例。因为仙人掌的花为蝙蝠提供食物，使蝙蝠受益；蝙蝠用鼻子把一棵仙人掌的花粉传给其他仙人掌，使仙人掌受益。
共栖 一个物种受益，而另一个物种既没益处，也没受伤害，两个物种这样的作用称为共栖。红尾鹰与仙人掌之间就是共栖。红尾鹰受惠于仙人掌，它能在仙人掌上筑巢；仙人掌的生长不受红尾鹰的影响。(图片10)
在自然界，共栖并不是非常普遍的，因为两个物种在相互作用时通常不是得到一些好处，就是受到一些伤害。例如，由于猫头鹰要在仙人掌的茎上为它们的窝巢开一个小孔，这对仙人掌就有轻微的伤害。
寄生现象 共生的第三种类型称为寄生。寄生是一种生物生存在另一种生物的体表或体内，并且伤害后者。受益的生物称为寄生虫，提供体表和体内生存环境的生物称为寄主。寄生虫通常比寄主要小。在寄生作用中，寄生虫从这种相互作用中受益，而寄主则被伤害。
你也许熟悉一些普通的寄生虫，如跳蚤、扁虱和蚂蝗等。这些寄生虫能够依附在寄主身卜，并吸寄主的血液。另一些寄生虫则在寄主的体内生存，例如，绦虫就是在狗和狼的消化系统中生存的。
与掠食者不同的是，寄生虫通常不会弄死提供给它们生存环境的生物。如果寄主死了，寄生虫就失去了食物的来源。生活在蛾耳朵内的一种螨虫，就是这方面的一个有趣的例子。螨虫几乎总是生活在蛾的一只耳朵里。如果蛾的两只耳朵都有螨虫的话，蛾的听力会受到严重影响，这样它很可能很快就被天敌——蝙蝠捕获吃掉。
六、你最应该知道的生态系统能量流
红隼从它栖息的橡树枝上扑啦啦飞起，展翅滑翔在点缀着黄花的田野上空。在田野的中间，这只鸟儿停止了滑翔，它像一只巨大的蜂鸟停在空中。尽管有一阵阵风刮来，它的头始终一动不动，因为它正在寻找猎物。红隼以这种方式停在空中是很耗费能量的。但是在这个位置，它可以搜寻下方田野里的食物。
很快，它就发现了正在草丛里大口咀嚼着快要成熟的草籽的一只田鼠。几秒之内，红隼俯冲而下，利爪紧紧抓住了这只田鼠，然后飞回树上享用去了。
与此同时，一只蜘蛛正躲藏在附近花朵的花瓣里。一只毫无防备的蜜蜂在这朵花上停了下来，想要呷一口里面的花蜜。蜘蛛立即抓住蜜蜂，并将毒液注入蜜蜂的身体。在蜜蜂想要动用它致命的一叮之前，蜘蛛的毒液已将它毒死了。(图片11)
这一片阳光照耀的田野就是一个生态系统，它由相互作用的生物和非生物所组成。我们可以看到，这个生态系统中的许多相互作用都涉及捕食。蜘蛛捕食想要吃花蜜的蜜蜂，红隼捕食正在吃草籽的田鼠。生态学家研究这种摄取食物的模式，以了解在一个生态系统中的能量是如何流动的。
能量角色
你参加学校乐队的演奏吗？如果是，你就会知道每一种乐器在演奏一首曲子时都会起到一定的作用。比如，长笛吹出旋律，而鼓则打出节奏。尽管这两种乐器差别很大，但它们在乐队演奏的乐曲中都扮演了重要的角色。同样道理，每一种生物在生态系统的能量流动中都扮演着各自的角色。这个角色是生物小生境的一部分。红隼的角色与它所栖息的那棵大橡树所扮演的角色是不一样的。但是，生态系统的所有成员，像乐队中的所有乐器一样，都是生态系统正常运行所必需的。
一个生物体的能量角色是由它如何获得能量，以及如何与生态系统中的其他生物相互作用所决定。在一个生态系统中，生物扮演的能量角色有三种：生产者、消费者、分解者。
生产者能量首先是以阳光的形式进入大多数生态系统的。一些生物，如植物、藻类和某些微生物能够利用阳光，并将其能量以食物的方式储存起来。生物利用阳光将水和二氧化碳合成糖和淀粉等有机分子。我们可以回忆一下第一章中学过的这一过程，这就是光合作用。
能自己制造食物的生物称为生产者。生产者是生态系统中所有食物的来源。比如，在这一节开头提到的草和橡树就是田野生态系统的生产者。
在少数几个生态系统中，生产者不是通过阳光来获取能量的。在地下极深的岩石中发现了这样的一个生态系统。这些岩石从来没暴露在阳光下，那么能量是如何被带入这一生态系统的呢？生活在这一生态系统中的一些细菌，能够通过利用它所处环境中的天然气、硫化氢中的能量生产自己的食物。
消费者 除了生产者，生态系统中的其他成员都不能自己生产食物。这些生物都依靠生产者而获得食物与能量。以其他生物为食的这些生物就是消费者。
消费者是根据其所吃食物来分类的。只吃植物的消费者称为食草动物。比较常见的食草动物有毛毛虫、牛、鹿等。只吃动物的消费者称为食肉动物。狮子、蜘蛛和蛇都是食肉动物。既吃动物又吃植物的消费者称为杂食动物。乌鸦、熊和人都是杂食动物。
有些食肉动物以腐烂了的动物尸体为食，称为食腐动物。食腐动物包括鲶鱼和秃鹰等。
分解者 如果生态系统中只有生产者和消费者，那会出现什么情况？随着生态系统中的生物不断地从周围环境中吸取水、矿物质和其他原料，这些物质在环境中会越来越少。如果这些物质是不能循环的，那么新的生物就无法生长了。
