草を食べる虫を、鳥が食べています。草に蓄えられたエネルギーは、全部そのまま鳥まで届くのでしょうか。食べ残し、消化されない分、呼吸で使われて熱として出る分などがあり、次の段階の生物の生産へ移るのは一部分です。
中学入試の資料問題では、こうした移り方が割合で与えられることがあります。本稿は割合の数字を暗記するのでなく、何を100％としているかを確かめて段階ごとに計算する記事です。例題の値は計算用の模型で、自然界で常に同じ割合になるという意味ではありません。
最初の量と、一つ前の量を区別する
植物の生産として10000単位のエネルギーがあり、その10％が草食動物の生産へ、さらにその20％が肉食動物の生産へ移るとします。草食動物へは1000、肉食動物へは1000の20％で200です。
二つ目の20％の基準は、最初の植物10000ではなく、草食動物1000です。10％と20％を足して30％とする方法は使えません。二つの割合は別の段階に掛かっているからです。
最初から最後までなら、0.10×0.20＝0.02、つまり2％です。どこからどこへの割合かを矢印の上に書くと、一つずつの移行と全体の移行を分けて表せます。
減ったエネルギーが消えたわけではない
次の動物の体の生産へ移らなかった分は、存在しなくなったわけではありません。呼吸によって周囲へ熱として移ったり、食べ残しや排出物として別の生物へつながったりします。
食物連鎖の図が草、虫、鳥だけを描いていても、それが自然界のすべての行き先ではありません。図の外へ出た量は、この一本の経路では次段階へ数えないという意味です。エネルギー保存と、図の上で量が減ることは矛盾しません。
また、炭素などの物質が環境の中を循環することと、使えるエネルギーが熱へ分散していくことは別です。「分解者がいるから、エネルギーも全部植物へ戻る」と説明しないようにします。
どの期間・面積で比べた資料かをそろえる
一日の植物の生産と、一年間の動物の生産をそのまま割っても、同じ期間の移行効率にはなりません。面積についても、一平方メートルと池全体の値を混ぜられません。
例題では同じ面積・同じ期間のエネルギー量を比べ、単位は共通とします。現実の測定では、流入、流出、外から運び込まれた餌なども関わります。一本の食物連鎖だけで計算する条件が示されているかを読み取ります。
重さの記録を、エネルギー量の割合へ直接置き換えることもできません。同じ1gでも水分や成分が違うためです。生の重さ、乾燥重量、エネルギー量のどの表なのかを、見出しで確認してください。
例題1：二段階を通って移る量
ある模型で、植物の生産は同じ期間・面積あたり5000単位です。その12％が草食動物の生産へ移り、さらに草食動物の生産の15％が肉食動物の生産へ移ります。各動物の生産量と、植物から肉食動物までの割合を求めましょう。
答え・解説： 草食動物600単位、肉食動物90単位、全体の割合1.8％です。5000×0.12＝600、600×0.15＝90。90÷5000＝0.018なので、百分率で1.8％になります。
12＋15＝27％と答えると、別の分母の割合を足しています。草食動物の欄を一度埋めてから、その数字に次の割合を掛けると、途中の量を飛ばさず計算できます。
例題2：最後の量から初めへ戻す
植物から草食動物へは10％、草食動物から肉食動物へは20％が移る模型です。肉食動物の生産を60単位とするには、植物の生産は何単位必要ですか。同じ経路以外からの供給はないとします。
答え・解説： 3000単位です。草食動物は60÷0.20＝300単位必要です。その300が植物の10％なので、植物は300÷0.10＝3000単位になります。
最初から最後への割合2％を使い、60÷0.02＝3000と求めても同じです。逆向きに戻るときに割合を掛けると、出発点の量まで小さくしてしまいます。矢印を逆へたどる計算では割り算、と量の大小でも確かめましょう。
生物の個体数まで決まったことにはならない
エネルギー量が少ない上位の動物でも、個体一匹の大きさや必要量は種類によって違います。エネルギー比が100対10だから、個体数も必ず100対10だとは言えません。寄生などを含む個体数の図とも区別が必要です。
生態系の資料で数値を見たら、何を数え、どこへ移る量を測ったのかを言葉にします。割合の計算は、その定義を読んで初めて意味を持ちます。小さな矢印ごとの基準量を残すことが、複数段階の資料を解く土台になります。