理科生き物・植物生態系生物

栄養段階って何?エネルギー効率の計算方法についても現役理系学生がわかりやすく解説

よぉ、桜木建二だ。みんなは「栄養段階」という用語を聞いたことはあるだろうか。高校生物の生態系の分野で登場し、よく試験でも問われる内容だ。そこで、この記事では栄養段階についてとエネルギー効率の計算の仕方を中心に、生物に詳しいライターききと一緒に解説していくぞ。

解説/桜木建二

「ドラゴン桜」主人公の桜木建二。物語内では落ちこぼれ高校・龍山高校を進学校に立て直した手腕を持つ。学生から社会人まで幅広く、学びのナビゲート役を務める。

ライター/きき

大学生の頃は農学部に所属し植物のことを勉強した。現在は大学院に進学し植物のことを研究中。生物や植物の面白さを伝えられるライターを目指している。

栄養段階とは?

皆さんは、シマウマが草を食べ、ライオンがシマウマを食べるといったように捕食と被食の関係をテレビや教科書で目にしたことや、耳にしたことがあるでしょう。このように栄養(有機物)が植物から草食動物、肉食動物へと徐々に移動していく各段階のことを「栄養段階(えいようだんかい)」と呼びます。実は栄養段階の各段階は、生物が有機物を吸収する方法によって決まるのです。

食物連鎖における各段階とその個体数は?

食物連鎖における各段階とその個体数は?

image by Study-Z編集部

栄養段階の各段階は「生産者」、「消費者」、「分解者」の3つに分類することができます。普通、生態系では被食者に比べて捕食者の方が大形であることから、上記の図のように栄養段階が上がるにつれて個体数も減っていくのです。それでは、栄養段階の各段階について詳しく学んでいきましょう。

1. 生産者

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「生産者」とは緑色植物のように、自ら二酸化炭素や水、金属などの「無機物」から「有機物」を合成する生物のことを指します。植物の場合、光合成によって無機物である二酸化炭素から有機物であるデンプンを合成して体を構成していますね。植物や海藻、プランクトンなどの光合成生物や硝化細菌や硫黄細菌といった化学合成をする化学合成生物は栄養段階の「生産者」に当たるのです。

2. 消費者

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「消費者」とは、生産者とは異なり、自分で無機物から有機物を合成できないことから、他の生物を食べることで有機物を体内に取り込んでエネルギーとして利用する生物のことです。消費者の中でも、生産者から有機物を得る消費者のことを「一次消費者」と呼びます。そして、その一次消費者から有機物を得る消費者のことを「二次消費者」と言い、これが「三次消費者」、「四次消費者」…と続いていくのです。私たち人間も牛肉や鶏肉、野菜を摂取して、そこから有機物を得て生きているので、高次的な消費者であることが言えます。

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ある面積内に存在する個体数を栄養段階ごとに調べて、栄養段階が下位のものから順に重ねたグラフを「個体数ピラミッド」と呼ぶぞ。さっきも言ったように、普通、各栄養段階の個体数は栄養段階が上がるほど、減っていくのだったな。しかし、まれにこのピラミッドが逆転することもあるのだ。代表的なものとして「寄生連鎖」がある。例えば、1本のサクラの木に多数のハチが生息し、各ハチにダニが寄生しているとする。ハチはダニよりも栄養段階が上だが、ダニの個体数はハチの個体数よりも圧倒的に多いのだ。このように、個体数ピラミッドが逆転することがあるのだ。

\次のページで「3. 分解者」を解説!/

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