- 生態十分の一法とは何ですか？
- 組織レベル
- 栄養レベル
- 基本的な概念
- 総および純一次生産性
- 二次生産性
- 転送効率とエネルギー経路
- エネルギー伝達効率のカテゴリー
- グローバル転送効率
- 失われたエネルギーはどこに行きますか？
- 参考文献
生態学的、生態学的、または10％の什分の一の法則は、さまざまな栄養レベルによって、エネルギーがその派生において移動する方法を引き上げます。この法則は、単に熱力学の第2法則の直接的な帰結であるともしばしば主張されます。
生態学的エネルギーは、上で概説した関係の定量化に関係する生態学の一部です。レイモンドリンデマン（特に1942年の彼の独創的な研究）は、この研究分野の基礎を確立した人物であると考えられています。
図1.栄養ネットワーク。出典：Thompsma、Wikimedia Commons
彼の研究は、食物連鎖とウェブの概念、および異なる栄養段階間のエネルギー伝達における効率の定量化に焦点を当てていました。
リンデマンは、植物が光合成によって行う捕獲によって、コミュニティが受ける入射日射またはエネルギーから始まり、この捕獲とその後の草食動物（一次消費者）による肉食動物（二次消費者）によるその使用を監視し続けます）そして最後に分解者によって。
生態十分の一法とは何ですか？
リンデマンの先駆的な仕事の後、栄養伝達効率は約10％と推定されました。実際、一部の生態学者は10％の法律に言及しました。しかし、それ以来、この問題に関して複数の混乱が生じています。
確かに、ある栄養段階に入るエネルギーの正確に1/10が次の栄養段階に移されるという自然法則はありません。
たとえば、（海洋および淡水環境での）栄養学研究をまとめたところ、平均は10.13％でしたが、栄養素レベルによる移動効率は約2〜24％の範囲でした。
原則として、水生系と陸上系の両方に適用できますが、草食動物による二次生産性は通常、それが基づいている一次生産性よりも1桁低い程度に位置すると言えます。
これは、多くの場合、すべての採餌システムで維持される一貫した関係であり、植物によって提供されるピラミッド型の構造になる傾向があります。この構造では、主要な消費者の小さな基盤が確立されます。別の（さらに小さい）二次消費者が基づいている。
組織レベル
すべての生物には物質とエネルギーが必要です。彼らの重要な機能を実行するための彼らの体とエネルギーの建設のための問題。この要件は、個々の生物に限定されず、これらの個人が順応できるより高いレベルの生物学的組織にまで及びます。
これらの組織レベルは次のとおりです。
- 生物学的な人口：同一の特定の地域に住んで、同じ種の生物。
- 生物学的なコミュニティ：異なる種や個体群の生物のセット）特定の地域に住んで、食品や栄養の関係を介して相互作用という。
- 生態系：その非生物的環境に関連するコミュニティとで構成された生物学的組織の中で最も複雑なレベル、 -水、日光、気候やその他の要因-それが相互作用します。
栄養レベル
生態系では、コミュニティと環境がエネルギーと物質の流れを確立します。
生態系の生物は、それらが食物または栄養連鎖内で果たす「役割」または「機能」に従ってグループ化されます。これが、生産者、消費者、分解者の栄養段階について語る方法です。
次に、これらの栄養レベルのそれぞれが、生命の条件を提供する物理化学的環境と相互作用し、同時にエネルギーと物質のソースとシンクとして機能します。
基本的な概念
総および純一次生産性
最初に、単位面積あたりのバイオマスの生産率である一次生産性を定義する必要があります。
それは通常、エネルギーの単位（1日あたりのジュール）、または乾燥有機物の単位（1ヘクタールおよび1年あたりのキログラム）、または炭素（1平方メートルあたり1年あたりのキログラムでの炭素の質量）で表されます。
一般に、光合成によって固定されたすべてのエネルギーを指す場合、通常、それを総一次生産性（PPG）と呼びます。
このうち、一部は独立栄養生物自身の呼吸（RA）に費やされ、熱の形で失われます。純一次生産量（PPN）は、PPG（PPN = PPG-RA）からこの量を差し引くことによって得られます。
この純一次生産量（PPN）は、従属栄養生物（これらは細菌、真菌、および私たちが知っている残りの動物です）が最終的に消費できるものです。
二次生産性
二次生産性（PS）は、従属栄養生物による新しいバイオマスの生産率として定義されます。植物、従属栄養細菌、真菌、動物とは異なり、単純な分子から必要な複雑でエネルギー豊富な化合物を作ることはできません。
彼らは常に植物から物質とエネルギーを得ていますが、植物材料を消費することで直接、または他の従属栄養生物を食べて間接的に行うことができます。
このようにして、一般に植物または光合成生物（生産者とも呼ばれます）は、コミュニティーの最初の栄養段階を構成します。二次消費者（肉食動物とも呼ばれる）は一次消費者（生産者を食べている人々）が二番目の栄養段階を構成し、三次レベルを構成します。
転送効率とエネルギー経路
可能なエネルギー経路のそれぞれに沿って流れる純一次生産の割合は、最終的には伝達効率、つまりエネルギーが使用され、あるレベルから別のレベルに渡される方法に依存します。その他。
エネルギー伝達効率のカテゴリー
エネルギー伝達効率には3つのカテゴリがあり、これらが明確に定義されていれば、栄養レベルでのエネルギーフローのパターンを予測できます。これらのカテゴリは、消費効率（EC）、同化効率（EA）、生産効率（EP）です。
ここで、上記の3つのカテゴリを定義してみましょう。
数学的には、消費効率（EC）を次のように定義できます。
EC = I n / P n-1 ×100
ECは、上部の隣接する栄養コンパートメント（I n）によって効果的に摂取される利用可能な総生産性（P n-1）のパーセンテージであることがわかります。
たとえば、放牧システムの主な消費者の場合、ECは草食動物によって消費されるPPNの割合（エネルギー単位および時間単位あたりで表されます）です。
二次消費者に言及する場合、それは肉食動物が消費する草食動物の生産性のパーセンテージに相当します。残りは食べられずに死に、腐敗連鎖に入ります。
一方、同化効率は次のように表されます。
EA = A n / I n ×100
再びパーセンテージを参照しますが、今回は食物からのエネルギーの一部であり、消費者が栄養コンパートメントに摂取し（I n）、消化システム（A n）によって同化されます。
このエネルギーは、成長と作業の実行に利用できるものになります。残りの部分（同化されない部分）は糞便で失われ、分解者の栄養段階に入ります。
最後に、生産効率（EP）は次のように表されます。
これもパーセンテージですが、この場合は、最終的に新しいバイオマス（P n）に組み込まれる同化エネルギー（A n）を指します。同化されていないエネルギーの残骸はすべて、呼吸中に熱として失われます。
代謝プロセスに参加している分泌物や排泄物（エネルギーが豊富）などの製品は、生産P nと見なすことができ、分解者は死体として利用できます。
グローバル転送効率
これらの3つの重要なカテゴリを定義したので、ここで、1つの栄養段階から次の栄養段階への「グローバル転送効率」について自問することができます。
口語で表現すると、レベルの効率は効果的に摂取できるものによって与えられ、それが吸収されて新しいバイオマスに組み込まれることになります。
失われたエネルギーはどこに行きますか？
草食動物の生産性は、彼らが食べる植物の生産性より常に低いです。次に、自問することができます。失われたエネルギーはどこに行くのでしょうか。
この質問に答えるには、次の事実に注意を向ける必要があります。
- すべての植物バイオマスが草食動物によって消費されるわけではありません。その多くは死んで、分解レベル（細菌、真菌、および残りの捕食動物）の栄養段階に入ります。
- 草食動物によって消費されるすべてのバイオマス、または肉食動物によって順に消費される草食動物のすべてのバイオマスが同化され、消費者のバイオマスに組み込むことができるわけではありません。一部は糞便で失われ、したがって分解者に渡されます。
- 同化されたエネルギーのすべてが実際にバイオマスに変換されるわけではありません。呼吸中に熱として失われるためです。
これは、2つの基本的な理由で発生します。1つ目は、100％効率的なエネルギー変換プロセスがないためです。つまり、変換では常に熱の形で損失があり、これは熱力学の第2法則と完全に一致しています。
第二に、動物は仕事をする必要があるため、エネルギー消費が必要であり、これは熱の形で新しい損失を意味します。
これらのパターンはすべての栄養段階で発生し、熱力学の第2法則によって予測されるように、あるレベルから別のレベルに移動しようとするエネルギーの一部は、常に使用できない熱の形で散逸します。
参考文献
- キャスウェルH.（2005）。食物網：接続性からエネルギー論まで。（H. Caswell、Ed。）。生態学研究の進歩（Vol。36）。Elsevier Ltd. pp。209。
- カーティス、H。等。（2008）。生物学。第7版。ブエノスアイレス-アルゼンチン：エディトリカパンアメリカーナ。pp。1160。
- キッチング、RL（2000）。食物網とコンテナ生息地：フィトテルマタの自然史と生態学。ケンブリッジ大学出版局。pp。447。
- リンデマン、RL（1942年）。栄養–生態学のダイナミックな側面。生態学、23、399-418。
- Pascual、M。、およびDunne、JA（2006）。生態学的ネットワーク：構造を食物網のダイナミクスにリンクする。（M. Pascual&JA Dunne、Eds。）複雑な科学のサンタフェ研究所研究。オックスフォード大学出版局。pp。405。