基礎生態学

「栄養段階・食物連鎖・生態ピラミッド」について

生態系は複雑であるので単純に示すのは困難です。

少しでもこの生態系を簡便に示す工夫として、栄養段階・食物連鎖・生態ピラミッドで表現されることがあります。

今回は、この「栄養段階・食物連鎖・生態ピラミッド」についてまとめます。

食物連鎖

生物群衆は単純な捕食-被食関係ではなく、網の目のように繋がっている食物網の状態にあります。

食物網の捕食関係で繋いで構成したものを食物連鎖といいます。

食物連鎖には、生きた植物から始まる生食連鎖と、植物遺体から始まる腐食連鎖があり、これらが相互に関係し合いながら全体として食物網が形成されています。

「食うー食われる」の関係で、生物の中を流れる循環を「ラピットサイクル(生物的循環」、地球の中での循環を「スローサイクル(地球科学的循環)」と呼びます。

この連鎖の長さは、3連鎖が平均で、5連鎖を超えることはほとんどない「トポグラフィー網の一般則」に制限されています。

食物連鎖が制限される要因としては以下のことが考えられています。

  • エネルギー制約仮説:上位栄養段階ほど利用可能なエネルギーが減るため
  • 動的制約仮説:連鎖が長くなると系が不安定になるため
  • 生態系サイズ仮説:生態系のサイズに限りがあるため

栄養段階

栄養段階とは、食物連鎖でつながっている生態系の動植物を、エネルギー循環・物質循環における生物の役割で分類したものです。

  • 第一栄養段階:太陽エネルギーを利用して無機物から有機物を合成する生産者(植物)
  • 第二栄養段階:生産者を直接食べることができる一次消費者(草食動物・昆虫)
  • 第三栄養段階:草食動物を食べる二次消費者(肉食動物)
  • これらの遺骸・排出物(デトリタス)を分解する分解者

簡単に分類できる場合もあるが、2つ以上の栄養段階に含まれたり、異なった段階に属することもあります。

一般的に陸上では5〜6階層が限界だと言われています。

各段階が捕食-被食の関係で、他の栄養段階の捕食者に次々の影響を与えることを「カスケード効果」といいます。

各栄養段階の生物個体調整について「HSS仮説」「フレットウェル仮説」が挙げられます。

HSS仮説

HSS仮説は、生物群を4つの段階に分けます。

  • 植物
  • 植食者
  • 肉食者
  • 分解者

肉食種が植食者を捕食して個体調節してるから、地球が植物に覆われていると主張します。

上位の栄養段階が捕食によって下位の栄養段階の個体数調節要因になっていることをトップダウン調節といいます。

フレットウェル仮説

フレットウェル仮説は、HSS仮説を改善し、生物群の一次生産力の効果を取り入れて、トップダウン調節・ボトムアップ調節を混合したモデルです。

トップダウン調節で下の個体を減らすが、さらに下の個体の個体が増えるのでボトムアップ調節になります。

単純な捕食-被食関係でのみ仮定しており、複雑な群衆構造を想定していない点は注意が必要です。

生態ピラミッド

食物連鎖・栄養段階において、上位になるほど個体数・生物量・生産量は減少するので、ピラミッド型になり、これを生態ピラミッドといいます。

個体数・生物量・生産量の3種類のピラミッドが作られ、単位面積あたりの重量である「現存量」が主に用いられます。

植物が光合成によって作り出す現存量を総生産と呼び、地球上の生物の現存量の約40%を占めています。

総生産から呼吸量を差し引いた残りを純生産と呼び、生態系ピラミッドの土台になっています。

生態系ピラミッドの考え方は、上位になるほど収斂していくので、農薬などの有害物質が上位種に濃縮されていく「生物濃縮」を引き起こす原因として扱われます。


まとめ

生態学における「栄養段階・食物連鎖・生態ピラミッド」について、まとめさせていただきました。

頑張ってまとめてみましたが、完璧に説明できているわけではなく、ブラッシュアップしていきたいと思います。

参考までに、生態学を勉強するときに使用したテキストをまとめてみました。

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