생태 십일조 또는 10 %의 법칙은 무엇입니까? - 생물학 - 2025

십일조 의 법칙 생태학 , 생태학 또는 10 %의 법칙 은 에너지가 다른 영양 수준에 따라 파생되는 방식을 높여줍니다. 이 법칙은 단순히 열역학 제 2 법칙의 직접적인 결과라고 종종 주장됩니다.

생태 에너지는 위에서 설명한 관계를 정량화하는 것과 관련된 생태학의 일부입니다. Raymond Lindemann (특히 1942 년 그의 주요 작품) 이이 연구 분야의 기반을 확립 한 사람으로 간주됩니다.

그림 1. Trophic Network. 출처 : Wikimedia Commons에서 Thompsma 작성

그의 연구는 먹이 사슬과 거미줄의 개념과 서로 다른 영양 수준 사이의 에너지 전달 효율을 정량화하는 데 중점을 두었습니다.

Lindemann은 광합성을 통해 식물에 의해 수행되는 포획을 통해 지역 사회가받는 입사 태양 복사 또는 에너지에서 시작하여이 포획과 이후 초식 동물 (1 차 소비자), 육식 동물 (2 차 소비자)에 의한 후속 사용을 계속 모니터링합니다. ) 그리고 마지막으로 분해자에 의해.

생태 십일조 법은 무엇입니까?

Lindemann의 선구적인 작업 후 영양 전달 효율은 약 10 %로 추정되었습니다. 실제로 일부 생태 학자들은 10 %의 법칙을 언급했습니다. 그러나 그 이후로이 문제와 관련하여 여러 가지 혼란이 발생했습니다.

확실히 한 영양 수준에 들어가는 에너지의 10 분의 1이 다음 수준으로 전달되는 결과를 낳는 자연의 법칙은 없습니다.

예를 들어, 영양 연구 (해양 및 담수 환경에서)를 편집 한 결과 영양 수준에 따른 전달 효율은 평균이 10.13 % 였지만 약 2 ~ 24 % 범위였습니다.

일반적으로 수생 및 육상 시스템 모두에 적용 할 수있는 일반적으로 초식 동물의 2 차 생산성은 대략적으로 기초가되는 1 차 생산성보다 훨씬 낮은 경향이 있다고 할 수 있습니다.

이것은 종종 모든 채집 시스템에서 유지되는 일관된 관계이며 피라미드 형 구조가되는 경향이 있습니다. 즉, 기본은 식물에 의해 제공되고이 기반에는 기본 소비자의 작은 것이 설정됩니다. 다른 (더 작은) 보조 소비자의 기반이됩니다.

조직 수준

모든 생물은 물질과 에너지를 필요로합니다. 중요한 기능을 수행하기 위해 몸과 에너지를 구성하는 것이 중요합니다. 이 요구 사항은 개별 유기체에 국한되지 않고 이러한 개인이 준수 할 수있는 더 높은 수준의 생물학적 조직으로 확장됩니다.

이러한 수준의 조직은 다음과 같습니다.

• 생물 인구 : 같은 특정 지역에 사는 같은 종의 생물.
• 생물학적 커뮤니티 : 특정 영역과 상호 작용 음식이나 영양 관계)를 통해 사는 다른 종 또는 집단의 유기체 설정합니다.
• 생태계 : 생물 조직의 가장 복잡한 수준의 비 생물 적 환경 관련 커뮤니티로 구성 - 물, 햇빛, 기후 및 기타 요인 -있는 그것은 상호 작용합니다.

영양 수준

생태계에서 공동체와 환경은 에너지와 물질의 흐름을 형성합니다.

생태계의 유기체는 식품 또는 영양 사슬 내에서 수행하는 "역할"또는 "기능"에 따라 분류됩니다. 이것이 우리가 생산자, 소비자 및 분해자의 영양 수준에 대해 말하는 방법입니다.

차례로, 이러한 영양 수준 각각은 생명의 조건을 제공하는 물리 화학적 환경과 상호 작용하는 동시에 에너지와 물질의 원천이자 흡수원 역할을합니다.

기본 개념

총 및 순 1 차 생산성

첫째, 단위 면적당 바이오 매스가 생산되는 비율 인 1 차 생산성을 정의해야합니다.

일반적으로 에너지 단위 (하루 제곱미터 당 줄) 또는 건조 유기물 단위 (연간 헥타르 당 킬로그램) 또는 탄소 (연간 제곱미터 당 kg의 탄소 질량)로 표시됩니다.

일반적으로 광합성에 의해 고정 된 모든 에너지를 언급 ​​할 때 일반적으로 총 1 차 생산성 (PPG)이라고합니다.

이 중 일부는 독립 영양소 자체 (RA)의 호흡에 소비되고 열의 형태로 손실됩니다. 순 1 차 생산량 (PPN)은 PPG (PPN = PPG-RA)에서이 금액을 빼서 얻습니다.

이 순 1 차 생산 (PPN)은 종속 영양 생물 (박테리아, 곰팡이 및 우리가 알고있는 나머지 동물)이 궁극적으로 소비 할 수있는 것입니다.

2 차 생산성

2 차 생산성 (PS)은 종속 영양 유기체에 의한 새로운 바이오 매스 생산 속도로 정의됩니다. 식물, 종속 영양 박테리아, 균류 및 동물과는 달리, 그들은 단순한 분자에서 필요한 복잡하고 에너지가 풍부한 화합물을 만들 수 없습니다.

그들은 항상 식물로부터 물질과 에너지를 얻습니다. 식물 재료를 직접 섭취하거나 간접적으로 다른 종속 영양 생물을 먹음으로써이를 수행 할 수 있습니다.

이런 식으로 일반적으로 식물 또는 광합성 유기체 (생산자라고도 함)가 공동체에서 첫 번째 영양 수준을 구성합니다. 1 차 소비자 (생산자를 먹는 사람들)는 2 차 영양 수준을 구성하고 2 차 소비자 (육식 동물이라고도 함)는 3 단계를 구성합니다.

효율성 및 에너지 경로 전달

가능한 각 에너지 경로를 따라 흐르는 순 1 차 생산량의 비율은 궁극적으로 전달 효율성, 즉 에너지가 한 수준에서 다른 수준으로 사용되고 전달되는 방식에 따라 달라집니다. 다른.

에너지 전달 효율 카테고리

에너지 전달 효율에는 세 가지 범주가 있으며, 잘 정의되어 있으면 영양 수준에서 에너지 흐름의 패턴을 예측할 수 있습니다. 이러한 범주는 소비 효율성 (EC), 동화 효율성 (EA) 및 생산 효율성 (EP)입니다.

이제 언급 된 세 가지 범주를 정의하겠습니다.

수학적으로 소비 효율 (EC)을 다음과 같이 정의 할 수 있습니다.

EC = 나는 _n / P _n-1 × 100

EC가 상부 연속 영양 구획 (I _n )에서 효과적으로 섭취되는 총 가용 생산성 (P _n-1 ) 의 백분율임을 알 수 있습니다 .

예를 들어, 방목 시스템의 주요 소비자의 경우 EC는 초식 동물이 소비하는 PPN의 백분율 (에너지 단위 및 시간 단위로 표시됨)입니다.

이차 소비자를 언급한다면 육식 동물이 소비하는 초식 동물의 생산성 비율과 동일합니다. 나머지는 먹지 않고 죽고 부패 사슬로 들어갑니다.

한편, 동화 효율은 다음과 같이 표현됩니다.

EA = A _n / I _n × 100

다시 우리는 백분율을 언급하지만, 이번에는 음식에서 나오는 에너지의 일부이며 소비자 (I _n )에 의해 영양 구획에서 섭취되고 소화 시스템 (A _n )에 의해 흡수됩니다 .

이 에너지는 성장과 업무 수행에 사용할 수있는 에너지가 될 것입니다. 나머지 (동화되지 않은 부분)는 대변과 함께 손실 된 다음 분해자의 영양 수준으로 들어갑니다.

마지막으로 생산 효율성 (EP)은 다음과 같이 표현됩니다.

이것은 또한 백분율이지만이 경우에는 새로운 바이오 매스 (P _n ) 에 통합되는 동화 된 에너지 (A _n )를 나타냅니다 . 동화되지 않은 모든 에너지 잔재는 호흡 중에 열의 형태로 손실됩니다.

대사 과정에 참여한 분비물 및 / 또는 배설물 (에너지가 풍부한)과 같은 산물은 생산, P _n 으로 간주 할 수 있으며 분해자에게 시체로 사용할 수 있습니다.

글로벌 전송 효율성

이 세 가지 중요한 범주를 정의 했으므로 이제 우리는 한 영양 수준에서 다음 수준으로의 "글로벌 이전 효율성"에 대해 자문 해 볼 수 있습니다. 이는 앞서 언급 한 효율성 (EC x EA x EP)의 산물로 간단히 제공됩니다.

구어체로 표현하면, 한 수준의 효율성은 효과적으로 섭취 할 수있는 것에 의해 주어지며, 그런 다음 흡수되어 새로운 바이오 매스에 통합됩니다.

잃어버린 에너지는 어디로 갑니까?

초식 동물의 생산성은 그들이 먹이를주는 식물의 생산성보다 항상 낮습니다. 그러면 우리는 스스로에게 물을 수 있습니다. 잃어버린 에너지는 어디로 가는가?

이 질문에 답하려면 다음 사실에주의를 기울여야합니다.

1. 모든 식물 바이오 매스가 초식 동물에 의해 소비되는 것은 아닙니다. 그 중 많은 부분이 죽어서 영양 수준의 분해자 (박테리아, 균류 및 기타 유해 물질)로 들어가기 때문입니다.
2. 초식 동물이 소비하는 모든 바이오 매스 나 육식 동물이 차례로 소비하는 초식 동물의 바이오 매스가 동화되어 소비자의 바이오 매스에 통합되는 것은 아닙니다. 대변과 함께 일부가 손실되어 분해자에게 전달됩니다.
3. 흡수 된 모든 에너지가 실제로 바이오 매스로 변환되는 것은 아닙니다. 일부는 호흡 중에 열로 손실되기 때문입니다.

이것은 두 가지 기본 이유에서 발생합니다. 첫째, 100 % 효율적인 에너지 변환 프로세스가 없기 때문입니다. 즉, 열역학 제 2 법칙과 완벽하게 일치하는 변환에서 열의 형태로 손실이 항상 존재합니다.

둘째, 동물은 일을해야하기 때문에 에너지 소비가 필요하고 이는 열의 형태로 새로운 손실을 의미합니다.

이러한 패턴은 모든 영양 수준에서 발생하며 열역학 제 2 법칙에서 예측 한 바와 같이 한 수준에서 다른 수준으로 전달하려는 에너지의 일부는 항상 사용할 수없는 열의 형태로 소멸됩니다.

참고 문헌

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