栄養レベルとそれらを構成する生物（例） - 生物学 - 2025

栄養段階は、または生物の種- -生物のセットです、彼らは生態系における栄養素やエネルギーの流れで同じ位置を持っています。一般に、3つの主要な栄養段階があります。一次生産者、二次生産者、および分解者です。

主な生産者は化学合成植物、藻類、原核生物です。消費者の中には、草食動物と肉食動物のさまざまなレベルがあります。最後に、分解者は真菌と原核生物の大きなグループです。

ネコは消費者です。出典：pixabay.com

ほとんどの生態系では、これらの異なる栄養レベルが複雑で相互依存する食物網に絡み合っています。つまり、各捕食者には複数の獲物があり、各捕食者は複数の捕食者によって悪用される可能性があります。プロットは最大100の異なる種で構成できます。

これらのチェーンは、あるレベルから別のレベルへのエネルギーの伝達が非常に非効率的であるため、短いことを特徴としています-エネルギーのわずか10％が、あるレベルから別のレベルに渡されます。

栄養レベルとそれらが複雑な食物網にどのように組み込まれるかについての研究は、人口、コミュニティ、生態系の生態学の中心的なテーマです。レベル間およびチェーン間の相互作用は、個体群のダイナミクスと持続性、およびリソースの可用性に影響を与えます。

独立栄養生物と従属栄養生物

栄養レベルとは何かを理解するには、生物学における2つの基本概念、独立栄養生物と従属栄養生物を理解する必要があります。

独立栄養生物は、太陽エネルギーと、光合成または化学合成を行うために必要な酵素的および構造的機構を使用して、独自の「食物」を生成できる生物です。

一方、従属栄養生物はこれらのメカニズムに欠けており、人間と同じように積極的に食物を探す必要があります。

真菌はしばしば独立栄養生物と混同されます（移動できないこと、および生き方が表面的には植物に似ているため）。しかし、これらの生物は従属栄養であり、それらを取り巻く栄養素を分解します。後で、菌類が連鎖で果たす役割を見ていきます。

栄養段階とその特徴

Roddelgado

エネルギーの通過は、電力を通じて順次発生します。このようにして、ある生物は別の生物によって消費され、後者は3番目の生物によって消費されるため、システムは継続します。これらの「リンク」のそれぞれは、私たちがトロフィーレベルと呼んでいるものです。

このように、生態学者は栄養とエネルギーの主な供給源に基づいて生物を分配します。

正式には、栄養段階は、生態系内のエネルギーの流れの点で同様の位置にあるすべての生物を含みます。プロデューサー、コンシューマー、分解者の3つのカテゴリーがあります。以下では、前述の各レベルを詳細に分析します。

-最初の栄養段階：生産者

チェーンの最初の栄養段階は、常に一次生産者で構成されています。これらの生物のアイデンティティは、生態系によって異なります。このフロアは、残りの栄養段階をサポートするフロアです。

たとえば、陸生環境では、主要な生産者はさまざまな種の植物です。水生生態系ではそれらは藻類です。代謝的に、生産者は光合成（大部分）または化学合成であることができます。

日光からのエネルギーを使用して、光合成生物は、後に細胞呼吸プロセスに組み込まれ、成長を続けるためのビルディングブロックとして組み込まれる有機化合物を合成します。

私たちが予想するように、これらの生物は消費者を上回っています。実際、生物界の有機物のほとんどすべて（99％）は植物と藻で構成されていますが、従属栄養生物は残りの1％しか占めていません。

一方、化学合成の一次生産者は、これらの原核生物が非常に豊富である海の深部に位置する熱水源に主に見られます。

緑の世界の仮説

あなたは確かにほとんどの自然の生態系が緑であることに気づきました。実際、地球の生態系の植物バイオマスには、合計で83.10 ¹⁰トンの炭素が貯蔵されています。

植物を食べる主な消費者が非常に多いので、この事実は奇妙に思われます。

この仮説によれば、草食動物は、捕食者、寄生虫、その他の種類の病気の存在など、個体群を制限するさまざまな要因によって制御されているため、植物をほとんど消費しません。さらに、植物は消費を防ぐ有毒な化学物質を持っています。

これまでに行われた計算では、草食動物は毎年生産者の総純生産量の約17％を消費し、残りは害虫駆除業者によって消費されていると推定しています。

これらの数値を考慮して、草食動物は植物にとって目立った迷惑ではないと結論付けることができます。しかし、非常に特殊な例外があり、草食動物は非常に短時間で一部の害虫を駆除できます。

-第2の栄養段階：消費者

一次生産者を超える栄養レベルは従属栄養生物によって形成され、独立栄養生産者に直接的または間接的に依存します。消費者のグループ内にもいくつかのレベルがあります。

主な消費者：草食動物

エネルギーは一次消費者から入ります。これらは、植物や藻を消費する動物で構成されています。各エコシステムでは、主要な消費者のレベルを構成する特定の動物のグループを見つけます。

草食動物の最も顕著な特徴の1つは、ほとんどの物質が消化されずに排泄されることです。消化されたエネルギーは草食動物の日常の活動を推進するために続き、別の部分は動物のバイオマスに変換されます。

最初はしばしば呼吸による「喪失」と呼ばれます。しかし、呼吸は動物が実行しなければならない重要な活動です。

二次消費者：肉食動物

次のレベルは、二次消費者または肉食動物で構成されています。他の動物を食べる動物です。草食動物の体のごく一部だけが肉食動物の体に組み込まれています。

一部の二次消費者は、食事に植物と動物の両方を含む混合食をしている場合があります。したがって、それらの分類は通常あまり明確ではなく、複数の栄養段階に存在します。

三次および四次消費者

一部の栄養連鎖は、3次および4次消費者によって特徴付けられます。これは、それらがそれぞれ2次および3次レベルの動物を消費することを示します。

害虫駆除業者またはスカベンジャー

特定のタイプの消費者は、スカベンジャーとして知られている個人で構成されています。この種の摂食は、生きた獲物ではなく死んだ獲物の消費によって特徴付けられます。

スカベンジャーダイエットには、デトリタスが含まれます。葉、根、枝、幹などの野菜部分や、死んだ動物、外骨格、骨格などが分解されます。

-第3の栄養段階：分解者

前のグループの害虫駆除業者と同様に、第3栄養段階の生物は分解物に作用します。ただし、それぞれの機能は大きく異なるため、重複する生物学的エンティティではありません。

分解者の主な機能は、有機物の無機物への変換であり、生態系内の物質の循環を閉じます。このように、野菜はそれらの処分に問題があります。この重要な最終作業を担当するのはバクテリアと菌類です。

真菌は酵素を分泌する生物であり、その基質はそれらを取り巻く有機物質です。酵素消化後、真菌は食品用の製品を吸収できます。

ほとんどの分解剤は、肉眼では見えない微視的な物質です。しかし、地球上のすべての分解者を排除すると、新しい有機物質を形成するための成分が不足して地球上の生命が停止するため、その重要性はそのサイズを超えています。

例

牧草地

最初の例は、牧草地に焦点を当てています。実用的な目的のために、単純なチェーンを使用して、栄養レベルがどのようにリンクされ、生態系によってどのように変化するかを示します。ただし、実際のチェーンはより複雑で、より多くの参加者がいることを読者は考慮する必要があります。

草や他の植物が一次生産者レベルを形成します。仮説の牧草地に生息するさまざまな昆虫（コオロギなど）が草の主な消費者になります。

コオロギは二次消費者によって消費されます、この例ではそれは小さなげっ歯類です。次に、マウスは三次消費者であるヘビによって消費されます。

ワシやフクロウなどの肉食性の鳥が生息する牧草地では、ネズミを食べて第4の消費者になります。

海洋

さて、同じ仮説を立ててみましょう。ただし、水生生態系の中でです。海では、主な生産者は植物プランクトンであり、これは水中に分散して生息する植物生物です。後者は主な消費者である動物プランクトンによって消費されます。

生態系に生息するさまざまな種類の魚が二次消費者になります。

魚を食べる三次消費者は、アザラシや他の肉食動物である可能性があります。

海での私たちのチェーンは、よく知られている第4の消費者である最後のレベルのアザラシを餌とする白いサメで終わります。

栄養段階間のエネルギー移動

原則として、各栄養段階間の正味のエネルギー移動は最大効率がわずか10％に達することが確立されており、一般に「10％規則」として知られています。ただし、各コミュニティ内では、このアプローチはかなり異なる場合があります。

これは、例えば草食動物が蓄えた総エネルギーのうち、彼らが消費した一次生産者にあった総エネルギーの10％にすぎないことを意味します。同様に、二次消費者では、一次消費者が貯蔵するエネルギーの10％を見つけています。

定量的に表示したい場合は、次の例を検討してください。光合成生物によって捕捉された100カロリーの太陽エネルギーがあるとします。これらのうち、10カロリーだけが草食動物に渡され、1カロリーが肉食動物に渡されます。

食物連鎖は単純ではない

食物連鎖について考えるとき、それらを構成するレベルは、互いに完全に区切られた線形セットに配置されていると想定できます。ただし、自然界では、1つのレベルが複数のレベルと相互作用し、チェーンがネットワークのように見えることがわかります。

食物連鎖は短い

フードチェーンを見ると、それらがほんの数レベル（ほとんどのリンクが5つ以下）で構成されていることがわかります。南極ネットワークのように、いくつかの特別なチェーンには7つ以上のリンクがあります。

したがって、研究者たちは、栄養段階がほとんど存在しないことを疑問視しています。主題に関連する仮説は次のとおりです。

エネルギー仮説

この長さの制限を説明する2つの仮説があります。1つ目は、いわゆる「エネルギー仮説」であり、チェーンの主な制限は、あるレベルから別のレベルへのエネルギー伝達の非効率性です。この時点で、前のセクションで述べた10％の仮説を覚えておく価値があります。

前の仮説の仮定に従って、その地域の光合成生物による一次生産性が高い生態系では、開始するエネルギーが大きいため、鎖が長くなることがわかります。

動的安定性仮説

2番目の仮説は動的安定性に関連しており、長いチェーンよりも安定性が高いため、チェーンが短いことを示唆しています。急激な人口変動が下位レベルで発生した場合、上位の栄養レベルの局所的な消滅または減少が見られます。

環境の変動がより起こりやすい環境では、より高いレベルの捕食者は、新しい獲物を見つけるための柔軟性を備えている必要があります。また、チェーンが長いほど、システムの回復が困難になります。

証拠

研究者が収集したデータを考慮すると、最も可能性の高い仮説はエネルギー仮説であると思われます。操作実験を通じて、一次生産性は食物連鎖の長さに比例して影響することが結論付けられました。

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