食物網と栄養段階の動態

捕食被食関係は、群集内の種を食物網として結びつけ、エネルギーと物質が流れ、あるレベルでの変化がネットワーク全体に波及する可能性があります。

Definition

食物網と栄養段階の動態は、種間の摂食相互作用のネットワークと、それによって生じるエネルギーの流れ、および群集内の栄養段階全体にわたる個体数の調節を記述します。

Scope

このトピックでは、摂食関係の構造と動態について扱います。具体的には、栄養段階と食物連鎖、食物網のネットワーク構造、エネルギー伝達効率と生産性のピラミッド、捕食者によるトップダウン制御、または資源によるボトムアップ制御による群集の調節についてです。これには、キーストーン捕食、栄養カスケード、および最上位消費者の除去による影響が含まれます。

Core questions

• 摂食関係はどのように栄養段階と食物網に組織化されるのか？
• エネルギーは一つの栄養段階から次の栄養段階へどれほど効率的に伝達されるのか？
• 群集はいつトップダウンで制御され、いつボトムアップで制御されるのか？
• 栄養カスケードは捕食者の影響を群集全体にどのように伝播させるのか？

Key theories

栄養動態的エネルギー流

一次生産として群集に入るエネルギーは、各段階で大きな損失を伴いながら栄養段階を上昇するため、ごく一部しか最上位消費者に到達せず、食物連鎖の長さと高次レベルのバイオマスを制限します。

栄養カスケードとトップダウン制御

捕食者は群集をトップダウンで制御することができ、その除去は草食動物や中型捕食者を解放し、下位栄養段階の個体数と多様性を再編成するカスケードを引き起こす可能性があります。

Mechanisms

生産者はエネルギーを固定し、それが捕食されることで消費者に伝達されます。呼吸、排泄、および不完全な消費によって、各伝達段階でほとんどのエネルギーが散逸するため、生態学的効率は通常約10%であり、栄養段階の数を制限します。捕食者は獲物の個体数を減少させたり、行動を変化させたりし、それが獲物の資源に影響を与えます。これらの影響が食物連鎖を下って伝播すると、栄養カスケードが生じ、その強度は網の連結性、雑食性、および強い相互作用者の存在に依存します。

Clinical relevance

食物網の理解は、漁業や捕食者管理、頂点捕食者の保全、種損失の影響予測、生物学的薬剤による害虫駆除に役立ちます。これは教育的な文脈であり、管理上の処方ではありません。

History

エルトンは1927年に食物連鎖と個体数のピラミッドを記述し、リンデマンは1942年に栄養段階を通じたエネルギーの流れを定量化しました。パインによる1960年代のキーストーン捕食者の実験はトップダウン制御を明らかにし、エステスらは頂点消費者の喪失による広範な栄養段階の劣化を記録しました。

Debates

トップダウン制御対ボトムアップ制御

捕食者による制御と資源供給による制御の相対的な重要性はシステムによって異なり、生態学者はそれぞれがいつ、どこで優勢になるかについて議論しており、多くの群集は両者が同時に作用することで形成されています。

Key figures

• Charles Elton
• Raymond Lindeman
• Robert Paine
• James Estes

Seminal works

• lindeman1942
• paine1966
• estes2011

Frequently asked questions

食物連鎖が通常短いのはなぜですか？

ある栄養段階のエネルギーの約10%しか次の段階に伝達されないため、多くのレベルを支えるにはエネルギーが少なすぎ、ほとんどの食物連鎖は4つか5つの連結に制限されます。

栄養カスケードとは何ですか？

栄養カスケードは、最上位捕食者の個体数の変化が食物網を下方に伝播し、それより2つ以上下のレベルの生物の個体数を間接的に変化させる場合に発生します。