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食物網

フロリダ州シルバースプリングスでは、植物が1年間に1平方メートル当たり2万819キロカロリーを生産し、頂点の捕食者に届いたのは21キロカロリーでした。生産者から捕食者へエネルギーをたどり、食物網から種を除去し、ウサギとキツネの個体数モデルを動かして、毒が頂点に蓄積する理由を考えましょう。

進み具合

このコースについて

フロリダのシルバースプリングスでは、植物が 1 年間に 1 平方メートルあたり 20,819 キロカロリーをつくり、頂点にいる捕食者が受け取ったのは、そのうち 21、約 0.1% でした。オンタリオ湖では、緑藻が太陽光から捕らえたエネルギーは、キングサーモンに届くまでに、三回しか食べられていません。このコースは、生産者から捕食者へエネルギーを追いかけ、ある種を取り除くと何が起こるのかを問います。

食物網についての最も古い記述の一つは、800年代初めのバグダッドの学者アル・ジャーヒズのものです。彼は、蚊が象やカバの血を吸うのに、自分たちはハエや小鳥に食べられることを観察しました。六つの単元は、生産者・消費者・分解者から始まり、食物連鎖から食物網へ進みます。架空の草原の食物網では、ネズミは三種類のものを食べ、三種類に食べられるので、ネズミを取り除いても、ほかのどの種にも食べるものが残ります。エネルギーピラミッドの単元では 10% の法則を使います。捕食者と被食者の単元では、カンジキウサギとオオヤマネコが約 10 年周期で増減し、オオヤマネコが 1〜2 年遅れることを示します。ヴォルテラは 1926年に捕食者と被食者の方程式を発表し、アルフレッド・ロトカが 1925年に同じ式にたどり着いていたため、二人の名前がついています。キーストーン種の単元では、ロバート・ペインが、ワシントン州の海岸でヒトデを岩からはがしたところ、種の数が 15 から 8 に減った話を紹介します。最後の単元では、サギノー湾のウォールアイが、その下にいる植物プランクトンの四倍以上の PCB を含んでいることを調べます。実験では、種を一つずつ取り除き、ウサギとキツネのモデルを動かします。

はじめる前に

食物網は植物が日光を食べ物に変えるところから始まるので、植物がよい背景になります。エネルギーピラミッドの単元ではキロカロリーを割合に直すので、小数と百分率が役に立ち、捕食者と被食者のモデルでは簡単な増加率を使います。

終わったら

生物を生産者、消費者、分解者に分け、食物連鎖から食物網を組み立て、シルバースプリングスで頂点の捕食者にエネルギーのどれだけの割合が届くかを計算できるようになります。ノウサギとオオヤマネコの増減を読み、ロバート・ペインがキーストーン種で何を言いたかったかを説明し、PCB が食物網の頂点に向かってたまっていくようすを述べられます。

  1. 1生産者、消費者、分解者オンタリオ湖のマスノスケに含まれるエネルギーは、緑藻が太陽光から取り込んで以来、わずか3回の摂食を経て届いています。
  2. 2食物連鎖から食物網へ下の架空の草原では、ネズミは3種類を食べ、3種類に食べられています。そのため、ネズミを除去しても、ほかのすべての生物には餌が残ります。
  3. 3エネルギーピラミッドと10%の法則シルバースプリングスの植物が1年間に1平方メートル当たり生産した2万819 kcalのうち、頂点の捕食者に届いたのは21 kcal、約0.1%でした。
  4. 4捕食者と被食者：ウサギとキツネ北米の森林の捕獲記録では、カンジキウサギとオオヤマネコが約10年周期で増減し、オオヤマネコが1～2年遅れています。
  5. 5キーストーン種とイエローストーンのオオカミロバート・ペインがワシントン州の岩礁海岸の一部からヒトデを取り除くと、そこにすむ生物の種数は15から8に減りました。
  6. 6食物網の毒と侵入者ヒューロン湖のサギノー湾では、食物網の頂点にいるウォールアイのPCB濃度は、底辺の植物プランクトンの4倍を超えていました。

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このコースの出典 (16)
  • OpenStax Biology 2e 46.1 Ecology of Ecosystems: food chains and webs, Lake Ontario chain, grazing and detrital webs, Silver Springs 20,819 / 3,368 / 383 / 21 kcal/m²/yr (openstax.org/books/biology-2e/pages/46-1-ecology-of-ecosystems)
  • 46.2 Energy Flow through Ecosystems: chemoautotrophs at hydrothermal vents (NW Eifuku, 1,535 m)
  • TLTE 14.48% (1,103 of 7,618)
  • four to six transfers, NPE caterpillar 18% and squirrel 1.6%, English Channel 4 and 21 g/m², energy pyramids always upright, biomagnification, DDT and Silent Spring, PCBs banned 1979, Saginaw Bay walleye more than four times the PCBs of phytoplankton, EPA fish advice (.../pages/46-2-energy-flow-through-ecosystems)
  • 45.6 Community Ecology: lynx and snowshoe hare cycle about 10 years, lag 1 to 2 years, nearly 200 years of trapping data, keystone Pisaster and banded tetra, foundation species kelp and coral, Asian carp 95% of biomass in parts of the Illinois River (.../pages/45-6-community-ecology)
  • National Geographic Education: Food Web (al-Jahiz, early 800s) and Energy Flow and the 10 Percent Rule (education.nationalgeographic.org/resource/food-web/, /resource/energy-flow-and-10-percent-rule/)
  • NOAA Education, Aquatic food webs (noaa.gov/education/resource-collections/marine-life/aquatic-food-webs)
  • Kingsland 2015, Alfred J. Lotka and the origins of theoretical population ecology, PNAS 112:9493 (pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC4534218): Lotka 1925 Elements of Physical Biology, Volterra 1926
  • Bacaër 2011, A Short History of Mathematical Population Dynamics ch. 13 (D'Ancona, Adriatic fish markets, First World War)
  • Paine 1966, Food web complexity and species diversity, Am. Nat. 100:65-75 (Mukkaw Bay, 15 to 8 species)
  • Paine 1969 Am. Nat. 103:91 (keystone)
  • Lafferty and Suchanek 2016, Am. Nat. 188:365 (pubs.usgs.gov/publication/70175674)
  • NPS Yellowstone: History of Wolf Management (nps.gov/yell/learn/historyculture/wolf-management.htm: last pack killed 1926, 14 wolves January 1995, 17 in January 1996, 10 from Montana 1997)
  • Wolf Restoration in Yellowstone: Reintroduction to Recovery (nps.gov/articles/wolf-restoration-in-yellowstone-reintroduction-to-recovery.htm: 41 wolves, peak 174 in up to 16 packs, about 100 in 10 packs, about 10% a year)
  • Elk (nps.gov/yell/learn/nature/elk.htm: about 17,000 in 1995, 3,915 in 2013, 6,673 in 2022)
  • The Big Scientific Debate: Trophic Cascades (nps.gov/articles/the-big-scientific-debate-trophic-cascades.htm).

確認日: 2026-10-17