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생산 효율

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생물학
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JoVE 핵심 생물학
Production Efficiency

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– 유기체 즉 생물이흡수한 에너지를 다음 영양 단계를 위해살로 몸에 저장하는 정도의 효율성을순생산효율성(Net Production Efficiency) 즉 NPE라고 합니다에너지는 대사 과정에서 손실될 수 있습니다호흡과 소화 과정에서 소비되고또 소비되지 않고 살로 남기도 합니다예를 들면, 여우가 토끼의 일부만을 먹었을 때남은 에너지는 쓰이니 않은채 남습니다파충류같은 변온 동물은 신진 대사에에너지를 많이 쓰지 않는데 특히 호흡과체온 유지에 에너지가 많이 필요 없습니다그래서 변온 동물의 NPE는항온 동물, 포유류, 조류보다 10배 정도 높습니다항온 동물은 더 많은 열을 사용해신진 대사 과정을 유지하기 때문입니다여우와 뱀을 비교했을 때NPE에 차이가 있기 때문에여우는 뱀보다 10배 많은 토끼를 먹어야뱀과 같은 생체량을 만들 에너지를 얻을 수 있습니다

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생산 효율

순 생산 효율(net production efficiency, NPE)은 유기체가 다음 영양단계에서 에너지가 생물량(biomass; 바이오매스)으로 동화되는 효율입니다. 외온동물(ectotherm; 즉 냉혈동물)은 물질대사율이 낮고 체온조절에 낮은 에너지를 소모하기 때문에 내온동물(endotherm; 즉 온혈동물)보다 NPE가 10배 더 높습니다.

순 생산 효율

에너지는 생태계를 통해 한 유기체에서 다른 유기체로 흐릅니다. 하지만, 생물량으로 유기체에 저장된 에너지만이 다음 영양단계를 위한 식량으로 이용 가능합니다. 나머지 에너지는 시간이 지남에 따라 물질대사 과정 부산물인 열로서, 또 배설물로서 손실됩니다. 유기체가 사용 가능한 에너지를 생물량에 동화시키는 효율성을 순 생산 효율성, 즉 호흡에 사용되지 않고 생물량에 저장된 에너지의 백분율입니다. 예를 들어, 사막 덤불 생태계에 대한 연구에서 1차 생산자가 생산한 에너지의 0.016%만이 작은 초식동물 포유류 조직에 동화되어 이 시스템의 육식동물이 사용할 수 있는 것으로 밝혀졌습니다.

내온동물 대 외온동물

조류나 포유류와 같은 내온동물은 높은 체온을 지속해서 유지하는 데 소비되는 에너지의 양이 많고 물질대사율이 높기 때문에 생산 효율이 낮습니다. 반면에, 외온동물은 낮은 물질대사율과 체온조절 행동 때문에 NPE가 내온동물보다 10배는 더 높습니다. 따라서 포유류는 파충류와 같은 양의 생물량을 동화시키기 위해 더 많은 에너지를 소비해야 합니다.

Suggested Reading

Shurin, Jonathan B, Daniel S Gruner, and Helmut Hillebrand. “All Wet or Dried up? Real Differences between Aquatic and Terrestrial Food Webs.” Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 273, no. 1582 (January 7, 2006): 1–9. [Source]