2014年公共營養師三級知識復習：生態效率
來源：網絡發布時間：2014-06-20
在生產力生態學研究中，估計各個環節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曾稱之為生態效率，但一般把林德曼效率稱為生態效率。由于對生態效率曾經給過不少定義，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，它以有機物質的形式累積在生物體內或生態系統中。對植物來說，它是凈初級生產量(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。
利用以上這些參數可以計算生態系統中能流的各種效率。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. 生產效率(production efficiency)指形成新生物量的生產能量占同化能量的百分比。
生產效率=n營養級的凈生產量/n營養級的同化能量
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)和生態生長效率，則生態生長效率=n營養級的凈生產量/n營養級的攝入能量
3. 消費效率(consumption efficiency)指n+1營養級消費(即攝食)的能量占n營養級凈生產能量的比例。
消費效率=n+1營養級的消費能量/n營養級的凈生產量
所謂林德曼效率(Lindemans efficiency)是指n+1營養級所獲得的能量占n營養級獲得能量之比，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。但隨著營養級的增加，呼吸消耗所占的比例也相應增加，因而導致在肉食動物營養級凈生產量的相應下降。從利用效率的大小可以看出一個營養級對下一個營養級的相對壓力，而林德曼效率似乎是一個常數，即10%，生態學家通常把10%的林德曼效率看成是一條重要的生態學規律。
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%。對自然水域生態系統的研究表明，在從初級生產量到次級生產量的能量轉化過程中，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。這就是說，每個營養級的凈生產量將會有75～80%通向碎屑食物鏈。
生態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%，而草原田鼠營養環節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，最終發現它們在生態系統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%，即使是這里的優勢種類，也只能利用該森林凈初級生產量的1%。草原生態系統中的植食動物通常比森林生態系統中的植食動物能利用較多的初級生產量。在水生生態系統中，食植物的浮游動物甚至可以利用更高比例的凈初級生產量。1975年，Whittaker對不同生態系統中凈初級生產量被動物利用的情況提供了一些平均數據，這些數據表明，熱帶雨林大約有7%的凈初級生產量被動物利用，溫帶闊葉林為5%，草原為10%，開闊大洋40%和海水上涌帶35%。可見，在森林生態系統中，凈生產量的絕大多數都通向了碎屑食物鏈。
