食物連鎖のモデルに象徴される「誰が誰を食べるか」の関係は、地球の生態系に真に基本的な構造のいくつかを与えます。 目に見える行動の食物連鎖は、ジャックラビットに急降下するワシやニシンの群れを通り抜けるサメかもしれませんが、より本質的な、根底にある動きを視覚化することもできます。 もともと太陽の核反応によって生成されたエネルギーで、生態系を流れてそのシステムの生命力に電力を供給します。
生態系のエネルギー
太陽からの電磁エネルギーは、地球のほぼすべての生態系に燃料を供給しますが、代わりに熱水噴出孔によって供給されるエネルギーを利用する深海のコミュニティがあります。 緑の植物は、入ってくる太陽エネルギーを「固定」します。 つまり、彼らはそれを捕獲し、光合成の過程で炭水化物に含まれる化学エネルギーに変換します。 これらの化合物の化学結合のエネルギーは、それを得るために植物を消費する他の生物に栄養を与えます または死んだ有機物を分解する無脊椎動物、菌類、微生物を含む植物を食べる生き物 案件。
分解は植物が光合成を促進するために使用する必須の無機栄養素を生成するため、物質 サイクル 生態系を通して。 対照的に、エネルギーはリサイクルされませんが、むしろリサイクルされます 流れ システムを介して：生活の仕組み–化学エネルギーを使用して生物を維持する重要なプロセスに電力を供給します 組織–究極の副産物として熱を生成しますが、これを生命が利用できるエネルギーの形に戻すことはできません フォーム。 したがって、植物は光合成を促進するために太陽光の安定した供給を必要とし、非光合成生物は新しいエネルギーを得るために食物の安定した摂取を必要とします。
生産者、消費者、分解者
太陽の電磁放射、緑の植物、その他の光合成から使用可能な化学エネルギーを製造しているため 藻類やシアノバクテリアなどの生物は「生産者」と呼ばれます。 直接的または間接的に依存する非光合成生物 生産者によって固定されたエネルギーには、生態系の「消費者」がいます。 鹿やカメなどの草食動物は植物を食べてそれを手に入れます エネルギー; それは 一次消費者 それはプロデューサー自体を消費するからです。 クモやトラのような肉食動物などの草食動物を捕食する動物は、 二次消費者; もちろん、肉食動物は他の肉食動物も食べます。たとえば、イタチを捕食するアメリカワシミミズクです。 三次消費者.
イエロージャケットからヒグマまで、多くの動物は植物と動物の両方を食べます。 これら 雑食動物 したがって、一次消費者と二次消費者の両方として機能します。 分解者は、死んだ植物や動物の物質を食べて変換する特別なクラスの消費者です 栄養素として再利用できる無機ガスやミネラルへの有機材料 システム。
食物連鎖には、別の生物を完全に消費する生物だけが関与しているわけではないことに注意してください。 草食動物は、閲覧したり放牧したりする個々の植物を破壊しないことが多く、多くの寄生虫は、餌をとる宿主生物を完全に殺すことはありません。 さらに、ある生命体が別の生命体からエネルギーを引き出し、その代わりにある種のサービスを提供するという相利共生関係はたくさんあります。 たとえば、植物の根にコロニーを形成し、それらからエネルギーを獲得する一方で、水と栄養素を取り込む植物の能力を高める菌類。
食物連鎖とバイオマスピラミッド
生産者から消費者、分解者へのエネルギーの経路は食物連鎖を形成します。 単純なものは、草からインパラ、チーターまでを含むかもしれません。 実際には、生物はしばしば食べ、他の複数の生物に食べられ、 食物網 –基本的には織り交ぜられた食物連鎖の束–より詳細なモデルですが、食物連鎖の基本的な線形構造は、生態系のエネルギーの流れを追跡するのに依然として役立ちます。 食物連鎖の各ラングは、 栄養段階：生産者は基本的な栄養段階を占め、一次消費者は次のようになります。
関連する概念は バイオマス または エネルギーピラミッド、生態系のさまざまな栄養段階にある生物の相対的な割合を象徴しています。 厳格なルールではありませんが、通常、プロデューサーは一次消費者を大幅に上回り、一次消費者は二次消費者を大幅に上回ります。 これは、生態系を介したエネルギー伝達の本質的な非効率性によるものです。 平均して、光合成は地球からの太陽エネルギーの1％をはるかに下回り、結果として生じる化学エネルギーのごく一部だけが実際に食物連鎖に流れ込みます。 その多くは植物がそれ自身のために使用します。 食物連鎖の各段階で、エネルギーは生物の呼吸のために「燃焼」され、熱に失われるため、より高い栄養段階で消費者が利用できる量は減少します。 標準的な概算では、ある栄養段階で蓄えられたエネルギーのわずか10パーセントが次の栄養段階に渡されます。 大まかに言えば、これが、単一のシャチが、たとえばエビ、魚、アザラシの食物連鎖の間に介在するリンクを介して、それ自体を維持するために多数のプランクトンを必要とする理由です。