为什么“尼克”总是比“朱迪”少？破解动物城 9：1 的人口谜题

编者按：童年的动画片里，藏着我们最初的好奇心。那些看似夸张的情节，其实常常连着真实世界的自然规律与科学原理。《童年动画大科普》系列，带你重新审视这些陪伴过我们的经典角色：哪些设定源自真实生物学？哪些桥段背后藏着物理、生态或认知科学？当我们回望童年，会发现科学从不枯燥，它一直潜伏在动画的缝隙里，等你再次发现。

在《疯狂动物城》第一部中，食草动物与食肉动物之间的偏见与冲突，构成了全片最扣人心弦的剧情。你是否还记得大反派羊副市长那句煽动性的台词？“虽然食肉动物强壮又可怕，但我们的数量是他们的十倍。如果百分之九十的市民联合起来对抗一个共同的敌人，我们会天下无敌的！”

实际上，电影中这个9:1 的“人口”比例，并非编剧随手一写的设定，而是基于自然界中一条基本的规律。

图片来源：电影《疯狂动物城》

为什么在自然界中，像尼克这样的食肉动物，总是比像朱迪这样的食草动物少呢？为什么大自然不让大家平分秋色？

大自然的“能量税”

在这个“人口”比例的背后，是一双看不见的大手——能量流动。

生态学中有一个著名的“能量金字塔”模型：金字塔的底部，是大量的植物或藻类（初级生产者），它们利用光合作用将太阳能“存”了下来，构成了生态系统的能量基石。

图片来源：Wikimedia commons

随着食物链向上延伸，能量像接力棒一样，从吃草的初级消费者，传递给吃肉的次级、三级消费者，最终到达金字塔尖的顶级捕食者。

兔子的食物苜蓿属于生产者。动物城中的角色：兔、狐和猞猁分别属于初级消费者、次级消费者和三级消费者。图片来源：wikimedia commons

然而，热力学第二定律告诉我们，能量在转化过程中必然会有损耗。“朱迪”吃草、奔跑、呼吸、甚至只是维持体温，都需要大量的能量，这些能量最终以热能的形式散失在环境中，无法传递给想吃掉她的“尼克”。
事实上，在每一个营养级中，仅有约 10% 的能量能够被“存”下来并传递给下一级。这个比例是一个典型的经验值，实际范围大约在5%到20%之间。这就好比大自然征收了极高的“能量税”。层级越高，剩余的能量越少，能够供养的“人口”自然也就急剧减少。

其实，像故事中那样，将动物的数量比设为9：1并非完全严谨。因为生物的体形大小悬殊，每一个个体所需的能量也差距很大。因此，能量之比并不能完全等同于数量之比，但“捕食者远少于猎物”的总体趋势是恒定的。

为什么不能大家一起吃素？

既然做食肉动物这么“费”能量，捕猎风险又高，为什么还会有动物选择吃肉？像羊副市长的理想世界那样，大家一起快乐地吃草不好吗？

其实，大自然的演化已经给了我们答案：因为动物也怕“内卷”！

回到进化的原点，起初大家可能都想吃像植物这样简单的东西，但植物虽多，营养密度却低，而且竞争者众多。

数量众多的兔子们 图片来源：电影《疯狂动物城》

其中开始有一些“另辟蹊径”的先驱，演变出了消化肉类的能力。虽然肉类食物更难获得，但一旦抓到，就是高蛋白、高脂肪的“能量炸弹”。更重要的是，这让它们跳出了对植物资源的“红海竞争”，占据了全新的生态位，获得了新的生存优势。

长此以往，动物就逐渐进化出了两条截然不同的生存策略：食草动物靠量取胜，虽然营养低，但它们不停地吃，还进化出复杂的消化系统来榨取养分。而食肉动物靠质取胜，虽然可能几天才吃一顿，但一顿管饱，进化出短而精的消化道。

植食性动物的复杂消化道与肉食性动物的精简消化道 图片来源：love-around

永不停歇的“军备竞赛”

不止是消化系统，为了在各自的赛道上活下去，食草与食肉动物还被迫点亮了不同的“技能树”。而这，竟然少不了对方的“帮助”？

让我们对比朱迪和尼克的身体：

图片来源：电影《疯狂动物城》

朱迪有长在靠头部两侧的眼睛和长长的耳朵，可以敏锐地侦测危险，及时发现周围的捕食者。朱迪的宽宽脚掌和有力的后腿赋予她强大的奔跑和跳跃能力，这也是自然界中的兔子逃离捕食者的主要工具。

图片来源：North American Nature

尼克的眼睛则靠近脸的前方，耳朵像雷达一样可以旋转，这样的结构有利于狐狸们锁定猎物，精准出击。他还长着锋利的牙齿，有利于撕咬猎物的肌肉。

在电影中，人们对狐狸有着“狡猾”的刻板印象，但这从另一方面也体现出，自然界中的狐狸会运用各种方法伪装自己、迷惑敌人，是一类“以智取胜”的生存大师。

图片来源：allthingsfoxes

他们的这些特点并不是凭空出现的，而是来自于漫长的生物演化过程中，捕食者与被捕食者之间的一种“协同演化”：

如果没有食肉动物的追捕，食草动物可能不会跑得这么快，感官也不会这么敏锐；如果没有食草动物的逃跑和伪装，食肉动物也不会进化出复杂的狩猎策略和强大的爆发力。

在自然界中，“朱迪”和“尼克”可能无法成为一对默契的断案拍档，但它们也不仅仅只是死对头。在捕食与被捕食的关系中，它们也成为了彼此的“健身教练”和演化的“磨刀石”。

缺一不可的平衡

回到电影，羊副市长试图建立一个没有捕食者威胁的世界，这听起来很美好，但在科学上却是灾难性的。

对生态系统而言，食肉动物的捕食行为，其生态学意义远非简单的杀戮，而是为了维持系统的稳定性。

食肉动物的存在不仅控制了猎物的数量，防止了资源的过度消耗（如植物被吃光），还能清除老弱病残，维持猎物种群往健康的方向发展。失去了这些捕猎者，往往会导致生态系统结构崩溃、害兽泛滥、环境恶化等连锁反应。

捕食者（蓝色实线）与被捕食者（绿色虚线）的数量有着互相制约、维持平衡的关系 图片来源：thenature education

在《疯狂动物城》这部幻想作品中，动物们通过文明战胜了野性，才建立起这个没有杀戮，“众生平等”的乌托邦式社会。而在真实的自然界里，正是这种我们通常称之为“野性”的动态平衡与自然法则，守护着地球生生不息的活力。

图片来源：电影《疯狂动物城》

捕食者与被捕食者虽然不同，但生态系统的健康发展正需要这些多样化的存在。这与电影所传达的理念，也算是“殊途同归”了。

作者：张一凡

审核：李颖超北京林业大学博物馆科普与社会教育中心主任

本文在科普新媒体平台“蝌蚪五线谱”刊发，经授权发布