2014年公共營養(yǎng)師三級知識復習：生態(tài)效率
來源：網(wǎng)絡(luò)發(fā)布時間：2014-06-20
在生產(chǎn)力生態(tài)學研究中，估計各個環(huán)節(jié)的能量傳遞效率是很有用的。能流過程中各個不同點上能量之比值，可以稱為傳遞效率(transfer efficiency)。Odum曾稱之為生態(tài)效率，但一般把林德曼效率稱為生態(tài)效率。由于對生態(tài)效率曾經(jīng)給過不少定義，而且名詞比較混亂，Kozlovsky(1969)曾加以評述，提出最重要的幾個，并說明其相互關(guān)系。
攝食量(I)：表示一個生物所攝取的能量;對植物來說，它代表光合作用所吸收的日光能;對于動物來說，它代表動物吃進的食物的能量。
同化量(A)：對于動物來說，同化量表示消化道后吸收的能量(吃進的食物不一定都能吸收)。對分解者來說是指細胞外的吸收能量;對植物來說是指在光合作用中所固定的日光能，即總初級生產(chǎn)量(GP)。
呼吸量(R)：指生物在呼吸等新陳代謝和各種活動中所消耗的全部能量。
生產(chǎn)量(P)：指生物在呼吸消耗后凈剩的同化能量值，它以有機物質(zhì)的形式累積在生物體內(nèi)或生態(tài)系統(tǒng)中。對植物來說，它是凈初級生產(chǎn)量(NP);對動物來說，它是同化量扣除維持呼吸量以后的能量值，即P = A - R。
利用以上這些參數(shù)可以計算生態(tài)系統(tǒng)中能流的各種效率。最重要的是下面3個：
1.同化效率(assimilation efficiency)指植物吸收的日光能中被光合作用所固定的能量比例，或被動物攝食的能量中被同化了的能量比例。
同化效率=被植物固定的能量/植物吸收的日光能或 =被動物消化吸收的能量/動物攝食的能量
2. 生產(chǎn)效率(production efficiency)指形成新生物量的生產(chǎn)能量占同化能量的百分比。
生產(chǎn)效率=n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量/n營養(yǎng)級的同化能量
有時人們還分別使用組織生長效率(即前面所指的生長效率)和生態(tài)生長效率，則生態(tài)生長效率=n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量/n營養(yǎng)級的攝入能量
3. 消費效率(consumption efficiency)指n+1營養(yǎng)級消費(即攝食)的能量占n營養(yǎng)級凈生產(chǎn)能量的比例。
消費效率=n+1營養(yǎng)級的消費能量/n營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量
所謂林德曼效率(Lindemans efficiency)是指n+1營養(yǎng)級所獲得的能量占n營養(yǎng)級獲得能量之比，相當于同化效率、生長效率與消費效率的乘積。但也有學者把營養(yǎng)級間的同化能量之比值視為林德曼效率。
一般說來，大型動物的生長效率要低于小型動物，老年動物的生長效率要低于幼年動物。肉食動物的同化效率要高于植食動物。但隨著營養(yǎng)級的增加，呼吸消耗所占的比例也相應(yīng)增加，因而導致在肉食動物營養(yǎng)級凈生產(chǎn)量的相應(yīng)下降。從利用效率的大小可以看出一個營養(yǎng)級對下一個營養(yǎng)級的相對壓力，而林德曼效率似乎是一個常數(shù)，即10%，生態(tài)學家通常把10%的林德曼效率看成是一條重要的生態(tài)學規(guī)律。
但近來對海洋食物鏈的研究表明，在有些情況下，林德曼效率可以大于30%。對自然水域生態(tài)系統(tǒng)的研究表明，在從初級生產(chǎn)量到次級生產(chǎn)量的能量轉(zhuǎn)化過程中，林德曼效率大約為15～20%;就利用效率來看，從第一營養(yǎng)級往后可能會略有提高，但一般說來都處于20～25%的范圍之內(nèi)。這就是說，每個營養(yǎng)級的凈生產(chǎn)量將會有75～80%通向碎屑食物鏈。
生態(tài)效率的概念也可用于物種種群的研究。例如，非洲象種群對植物的利用效率大約是9.6%，即在3.1×106J/m2的初級生產(chǎn)量中只能利用3.0×105J/m2;草原田鼠(Microtus)種群對食料植物的利用效率大約是1.6%，而草原田鼠營養(yǎng)環(huán)節(jié)的林德曼效率卻只有0.3%，這是一個很低的值。我們通常認為是很重要的一些物種，最終發(fā)現(xiàn)它們在生態(tài)系統(tǒng)能量傳遞中所起的作用卻很小。例如， 1970年，G. C. Varley曾計算過棲息在Wytham森林中的很多脊椎動物的利用效率，這些動物都依賴櫟樹為生，其中大山雀的利用效率為0.33%，鼩鼱的利用效率為0.10%，林姬鼠為0.75%，即使是這里的優(yōu)勢種類，也只能利用該森林凈初級生產(chǎn)量的1%。草原生態(tài)系統(tǒng)中的植食動物通常比森林生態(tài)系統(tǒng)中的植食動物能利用較多的初級生產(chǎn)量。在水生生態(tài)系統(tǒng)中，食植物的浮游動物甚至可以利用更高比例的凈初級生產(chǎn)量。1975年，Whittaker對不同生態(tài)系統(tǒng)中凈初級生產(chǎn)量被動物利用的情況提供了一些平均數(shù)據(jù)，這些數(shù)據(jù)表明，熱帶雨林大約有7%的凈初級生產(chǎn)量被動物利用，溫帶闊葉林為5%，草原為10%，開闊大洋40%和海水上涌帶35%�？梢�，在森林生態(tài)系統(tǒng)中，凈生產(chǎn)量的絕大多數(shù)都通向了碎屑食物鏈。
