生態系内の物質とエネルギーの動き

物質の生産と消費

光合成によって生産者が作り出した有機物の総量を総生産量と呼ぶ。このうち、生産者が生命活動のエネルギーとして使用するものを呼吸量、成長に使用されるものを成長量と呼ぶ。残りは他の生物に食べられ（被食量）、食べられなかった分（枯死量）は枯れて菌類や細菌類に分解される。

被食量は同化され、呼吸量、成長量に使われる、蓄えられる分は他の高次消費者によって捕食される（高次消費者の被食量）。同化された内で死滅してしまうものは死滅量と呼び、菌類や細菌類によって分解される。また、摂取されたが同化されなかった不消化物の総量は不消化排出量と呼び、同様に菌類・細菌類によって分解される。

まとめると以下のようになる。

生産者

• 総生産量＝光合成によって作り出した有機物の総生産量
• 純生産量＝総生産量－呼吸量
• 成長量＝純生産量－（被食量＋枯死量）

消費者

• 同化量＝摂取量－不消化排出量
• 成長量＝同化量－（呼吸量＋被食量＋死滅量）

分解者

• 分解量＝生産者の枯死量＋消費者の不消化排出量・死滅

エネルギーの移動

生物間では物質が移動しており、同時にエネルギーも移動している。生産者が光エネルギーを取り込み、有機物に化学エネルギーとして蓄積する。化学エネルギーは消費者へと移動し、消費者は熱エネルギーとして体外へ放出する。物質は循環しているが、エネルギーは光→化学→熱の一方方向である。

エネルギーの効率

ある栄養段階のエネルギー量を、1つ前の栄養段階のエネルギー量（生産者の場合は光エネルギー量）で割って×100したものをエネルギー効率という。

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例えば、上画像の生態系で考えて見よう。ある生態系の生産者（上画像緑色）の総生産量が10,000で、入る光エネルギーが1,000,000の場合、次のような式になる。

生産者のエネルギー効率＝10,000÷1,000,000×100＝1%

また、一次消費者(上画像茶色）の同化量が1,000の場合は次のようになる。

消費者のエネルギー効率＝1,000÷10,000×100＝10%

一般的に高次消費者になればなるほど、エネルギー効率は高くなる。

生態系と物質生産

森林

純生産量が最大の生態系は森林である。陸地生態系で7割の純生産量を占めている。

湿原

湿原は単位面積あたりの純生産量が最大である。

外洋域

外洋域は単位面積あたりの純生産量は最小である。しかし、総面積が広く地球全体の純生産量の25％を占めている。

浅海域

浅海域は陸から豊富な栄養が供給される。そのため、単位面積あたりの純生産量は外洋域よりも大きくなっている。