生態ピラミッド

生態ピラミッド（栄養ピラミッド、エルトンピラミッド、エネルギーピラミッド、または食物ピラミッドとも呼ばれる）は、生態系内の各栄養段階におけるバイオマスまたは生物生産性を示すために設計されたグラフィック表現です。

エネルギーピラミッドは、各栄養段階から新しいバイオマスの形でどれだけのエネルギーが保持されているかを示します。一方、バイオマスピラミッドは、生物にどれだけのバイオマス（生物に存在する生物または有機物の量）が存在するかを示します。また、各栄養段階の個々の生物の数を表す数字ピラミッドもあります。エネルギーピラミッドは通常は垂直ですが、他のピラミッドは逆さま（海洋地域のバイオマスピラミッド）または他の形状（紡錘形ピラミッド）になる場合があります。

生態ピラミッドは、最下層の生産者（植物など）から始まり、さまざまな栄養段階（植物を食べる草食動物、次に肉を食べる肉食動物、次に植物と肉の両方を食べる雑食動物など）を経て進みます。最も高いレベルが食物連鎖の頂点です。

バイオマスはボンベ熱量計で測定できます。

エネルギーピラミッドまたは生産性ピラミッドは、各栄養段階におけるバイオマスの生産または回転率（エネルギーまたは質量が 1 つの栄養段階から次の栄養段階に転送される速度）を示します。生産性ピラミッドは、ある時点の 1 つのスナップショットを示すのではなく、食物連鎖を通じたエネルギーの流れを示します。一般的な単位は、1 平方メートルあたり年間グラムまたは 1 平方メートルあたり年間カロリーです。他のグラフと同様に、このグラフでは、生産者が最下部に、上位の栄養段階が最上部に表示されます。

生態系が健全な場合、このグラフは標準的な生態ピラミッドを形成します。これは、生態系が自らを維持するためには、高次の栄養段階よりも低次の栄養段階のエネルギーが多くなければならないためです。これにより、低次のレベルの生物は安定した個体数を維持できるだけでなく、ピラミッドの上層にエネルギーを伝達することもできます。この一般化の例外は、食物網の一部が地域社会外からの資源の投入によって支えられている場合です。たとえば、森林に覆われた小さな小川では、高次のレベルの水量は、地元の一次生産によって支えられる量よりも多くなります。

エネルギーは通常、太陽から生態系に入ります。ピラミッドの底辺にいる一次生産者は、太陽放射を利用して光合成を行い、食物を生産します。しかし、太陽放射のほとんどの波長は光合成に使用できないため、宇宙に反射されるか、他の場所で吸収されて熱に変換されます。太陽からのエネルギーのわずか1〜2％が光合成プロセスによって吸収され、食物に変換されます。^[1]エネルギーがより高い栄養段階に移されると、平均して各レベルで約10％のみがバイオマスの構築に使用され、貯蔵エネルギーになります。残りは成長、呼吸、生殖などの代謝プロセスに使用されます。^[2]

エネルギーピラミッドの表現の 利点:

• 一定期間にわたる生産率を考慮します。
• バイオマスが同程度である 2 つの種でも、寿命は大きく異なる場合があります。したがって、総バイオマスを直接比較することは誤解を招きやすいですが、生産性は直接比較できます。
• エネルギーピラミッドを使用して、エコシステム内の相対的なエネルギーチェーンを比較できます。また、異なるエコシステムを比較することもできます。
• 逆ピラミッドは存在しません。
• 太陽エネルギーの入力を追加できます。

エネルギーピラミッドの表現の 欠点:

• 生物のバイオマス生産率が必要であり、これには時間の経過に伴う成長と繁殖の測定が含まれます。
• 生物を特定の栄養段階に割り当てることは依然として困難です。食物連鎖内の生物と同様に、分解者と腐食者を特定のレベルに割り当てるという問題もあります。

バイオマスピラミッドは、特定の時点での生態系の各栄養段階に存在するバイオマスを定量化することで、バイオマスと栄養段階の関係を示します。これは、異なる栄養段階の単位面積内に存在するバイオマス (生態系内の生物または有機物の総量) をグラフで表したものです。一般的な単位は、平方メートルあたりのグラム数、または平方メートルあたりのカロリー数です。バイオマスピラミッドは「反転」している場合があります。たとえば、池の生態系では、主要な生産者である植物プランクトンの現存量は、どの時点でも魚や昆虫などの従属栄養生物の質量よりも少なくなります。これは、植物プランクトンは繁殖が非常に速いものの、個体寿命がはるかに短いためであると説明されます。

数字のピラミッドは、食物連鎖の各レベルに関与する個々の生物の数という観点から、個体数または豊富さをグラフで示します。これは、個々のサイズやバイオマスを考慮せずに、各栄養段階の生物の数を示します。ピラミッドは必ずしも垂直である必要はありません。たとえば、甲虫が森林の木の産物を食べたり、寄生虫が大きな宿主動物を食べたりする場合、ピラミッドは逆になります。

数のピラミッド（「エルトンピラミッド」）の概念は、チャールズ・エルトン（1927）によって考案されました。 ^{[3]その後、}ボーデンハイマー（1938）によってバイオマスの観点からも表現されました。^{[4]生産性またはエネルギーのピラミッドの考え方は}、G.エブリン・ハッチンソンとレイモンド・リンデマン（1942）の研究に基づいています。^{[5] [6]}

• 栄養段階のカスケード

• オダム、EP 1971。生態学の基礎。第3版。WB サンダース社、フィラデルフィア、

• 食物連鎖