生態系では、物質は保存されますが エネルギーの流れ それを通して。 この流れの方法と効率は、栄養段階で表すことができます。
生態系の主なエネルギー源は太陽光ですが、熱水噴出孔からの硫化水素もエネルギーを供給します。 エネルギーが各栄養段階に流れる方法を研究することは、生態学者が環境管理を戦略化するのに役立ちます。
食物連鎖と栄養段階の定義
A 栄養段階 ピラミッドのステップとして想像することができます。グループは、生物と生態系におけるそれらの役割を表すために積み重ねられています。 この栄養ピラミッドは、これらの生物間のさまざまな相互作用を整理するのに役立ちます。
ある栄養段階から次の栄養段階まで、エネルギーのわずか10パーセントがバイオマスに変換されます。 残りの90％は失われます。
A 食物連鎖 エネルギーの生成と消費における生物の役割に応じて、生物を直線的にランク付けします。
一般的な栄養レベル
食物連鎖の最下部は、植物や植物プランクトンなどの光合成生物で構成されています。 これらの生物は呼ばれます プロデューサー.
生産者は太陽光と無機分子をエネルギーに変換します。 自分たちで食べ物を作る能力があるため、生産者も呼ばれます 独立栄養生物. これらの生産者は、最初の栄養段階を構成します。 これらはさらに分割することができます フォトオートトロフは、食物とエネルギーに太陽光を使用し、化学栄養素は、太陽光がない状態で無機分子を使用します。
ケモトローフ 深海の噴出孔などの場所で見つけることができます。 それらの熱水噴出孔の硫化水素からの化学エネルギーは、これらの生物がエネルギー供給のために有機分子を合成するのを助けます。
食物連鎖の消費者
食物連鎖の次のステップは、 一次消費者. 一次消費者は生産者を食べる。 主な消費者は通常、小動物、植物や植物プランクトンを食べる草食動物です。 消費者は従属栄養生物とも呼ばれ、食物を食べることによってのみエネルギー需要を満たすことができます。
消費者は生産者のエネルギーを自分たちのバイオマスに取り入れます。 一次消費者は、第2の栄養段階を構成します。
二次消費者、または肉食動物は、一次消費者を食べます。 それらの数は少ないですが、それらは一般的に大きな動物です。 果物や鮭を食べるクマなど、雑食性の動物にはいくつかの重複があります。 二次消費者は、第3の栄養段階を構成します。
かなりのエネルギーが栄養段階で失われるので、 栄養段階のピラミッド 失われるエネルギーのほとんどは、二次消費者から発生します。 最終的に、これは、栄養ピラミッドの上部にある生物が少ないのに対し、その基部には多くの種が含まれているというシナリオにつながります。
食物網
食物網 さらに、さまざまな栄養段階で相互に関連する種について説明します。 食物網は、生態系を通るエネルギーの流れの性質を示しています。 それらは非常に複雑であり、食品の季節性にも影響されます。 前述のクマは、生態系で複数の役割を持つ動物の一例を表しています。
食物網は動的であるため、栄養ピラミッドよりも生態系の相互作用を説明するのに役立つツールであることがわかります。 いくつかの食物網の中には、 キーストーン種. 生態系の残りの部分は、無傷で持続可能であり続けるためにこの種の存在に依存しています。 削除されると、生態系が崩壊する可能性があります。
キーストーン種は、オオカミやハイイログマなどの頂点捕食者になる傾向があります。 頂点捕食者は頂点捕食者と呼ばれます。 アン 頂点捕食者 本質的に三次消費者であり、ピラミッドの4番目で最後の栄養段階が与えられます。
生態系の生物多様性
生態系の安定性のもう一つの要因は 生物多様性. 種の多様性が少なくなると、生態系が損なわれます。 種がそれらから削除される場合、これは栄養段階に影響を与えます。 波及効果は、システム全体のバランスを崩します。
食物網で遊んでいる別のダイナミクスには、 分解者. これらの分解者は死んだ有機体（植物と動物）を分解し、それらから環境に栄養素を放出します。 その後、これらの鉱物は、栄養ピラミッドの一次生産者が利用できます。
分解者の例には、ワーム、カビ、昆虫、真菌、バクテリアが含まれます。 ただし、これはエネルギーのリサイクルとは見なされません。 それはエネルギー放出を表し、しばしば熱として発生します。
バイオマス 栄養レベルでの、生きているか死んでいるかにかかわらず、すべての生物の総質量を表します。 各栄養段階は、一定量のバイオマスを所有しています。
一次生産者の生産性 彼らが他の生き物にどれだけのエネルギーをもたらすことができるかを指します。 その量は、純一次生産性と見なされます。 総一次生産性は、光合成の一次生産者が太陽のエネルギーを変換できる速度を表します。
生体内蓄積の問題
生体内蓄積 または生物拡大は、栄養ピラミッドをさらに上る有毒物質の増加を指します。 材料は動物組織に集中します。 この例としては、ジクロロジフェニルトリクロロエタン（DDT）の汚染があります。 この化学物質は環境中に生物蓄積します。
消費者のレベルごとに、DDTの濃度が高くなります。 白頭ワシなどの最上位の栄養段階では、この生体内蓄積は動物の健康と生存に壊滅的な影響を及ぼします。 DDTは1970年代に使用が禁止されましたが、環境衛生のリスクをもたらす他の人工化学物質があります。 したがって、そのような汚染が定着する前に、そのような物質を特定して環境から除去することが重要になります。
生体内蓄積は、魚に含まれる特定の重金属でも発生します。 これが、幼児や妊婦などの脆弱なグループの人々の特定の魚の消費を制限するための推奨事項がある理由です。
栄養段階と食物網の例
これらの概念を理解するには、実際の例を用意しておくと役立ちます。 海は栄養段階と食物網の良いデモンストレーションを提供します。 前述のように、植物プランクトンは一次生産者の一例です。 動物プランクトンは植物プランクトンの二次消費者です。
二次消費者の第3の栄養段階は、動物プランクトンを食べる甲殻類に属します。 そして4番目の栄養段階は魚です。 これは、アザラシや他の魚など、それらの魚を消費する動物でもさらに拡大する可能性があります。 シャチなどの頂点捕食者は、より高い栄養段階を取ります。 各レベルで、より多く エネルギーが失われます。
光合成独立栄養菌の例には、光合成細菌、植物、藻類が含まれます。 それらは太陽のエネルギーをATPとNADPに変換し、それらは次にブドウ糖のような有機分子を作るために使用されます。
化学合成独立栄養生物の例には、洞窟内のバクテリアまたは前述の熱水噴出孔が含まれます。 これらの通気孔の周りでは、エビ、アカザエビ、ムール貝などの従属栄養生物が深海で化学独立栄養生物を消費します。
熱帯ピラミッドの例
実世界の栄養ピラミッドの例に関しては、多くの種類が存在します。 それらは直立または逆さにすることができます。
直立したピラミッドは、トップレベルに上がる生物が少ないため、草地で表されます。 草地バイオームは、一次生産者として最低レベルの草を持っているかもしれません。 主な消費者はバッタです。 二次消費者はマウスです。 三次消費者は、マウスを食べるヘビです。 草地の第四紀の消費者で頂点捕食者は、ヘビを食べるタカです。
同様のダイナミクスを持つ別のバイオームは池かもしれません。 生産者は藻類であり、主要な消費者は昆虫の幼虫です。 二次消費者はミノーであり、三次消費者はカエルです。 池のバイオームの最後の肉食動物または第四紀の消費者は、カエルを食べるアライグマです。
砂漠では、主な生産者はサボテンの草であり、その主な消費者は蝶です。 トカゲは蝶を食べて、それを二次消費者にします。 ヘビはトカゲを消費し、それを三次消費者としてランク付けします。 そして、ミチバシリはヘビを食べた後、トップレベルと4レベルを締めくくります。
直立したピラミッドとは対照的に、温帯林では、ピラミッドの基盤は木だけでできています。 主要な消費者である昆虫は、ピラミッドの大部分を占めます。
生物とその環境の間の繊細な接続性を考えると、生物を保護することが重要になります 残高 世界の生態系の。 エネルギーの流れ、バイオマス、生体内蓄積の影響はすべて、生態学者の保全のための管理戦略において役割を果たします。
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