生态效率()是指能量从一个营养级转移到下一个营养级时的利用效率,由生态系统中生物在资源获取和同化过程中的一系列效率共同决定。1940年代初,(R. L. Lindeman)在对湖沼生物量转移的定量研究中指出,能量沿食物链从一个营养级到下一个营养级的转换效率约为5%–20%,平均约10%,即著名的“十分之一定律”。研究营养级之间的生态效率有助于了解低次营养级的生产量被高次营养级利用的程度;研究营养级之内的生态效率则有助于了解生物的生态位及其他生物学特性。
能量转移
初级生产发生在生态系统的自养生物中。光合自养生物如维管植物和藻类等将来自太阳的能量在绿色植物的叶绿素中转化为以碳化合物形式储存的能量,即光合作用。由光合作用转化的能量进入生态系统营养级传递之内,并让较低营养级的成员吸收,从而逐步上移。
- 开发效率(exploitation efficiency):被消费者摄食的食物量除以猎物的生产量(I_n/P_{n-1})。
- 同化效率(assimilation efficiency):被同化的能量除以摄入的食物能量(A_n/I_n)。
- 净生产效率(net production efficiency):消费者生产量除以同化量(P_n/A_n)。
- 总生产效率(gross production efficiency):同化效率乘以净生产效率,即消费者生产量除以摄食量(P_n/I_n)。
- 生态效率(ecological efficiency):开发效率乘以同化效率乘以净生产效率,即消费者生产量除以猎物生产量(P_n/P_{n-1})。
理论上生态效率容易通过上述公式计算,但实际测量中,准确获取生态系统的摄食量和热量含量等数据十分困难,因此生态效率常仅为近似值。
另一个重要指标是生产量/生物量比率(P/B),描述植物物质每年的更新速度。海洋中浮游植物的生物量每年可更新100至300次(即周转率极高),而陆地植物P/B比率仅为0.5至2.0。
1999年美国使用的总能量中,约10.5%用于食品生产。不同食物来源将投入能量转化为可食千卡的效率差异显著:鸡肉18.1%,草饲牛肉6.7%,养殖鲑鱼5.7%,而马铃薯为123%,玉米为250%,大豆为415%。这一差异反映了沿营养级上移时能量的大幅耗散,因此从较低营养级获取食物在能量上更为高效。
参见
- 食物链
- 营养级
- 初级生产
*
- 自养生物
- 异营生物
参考文献
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