純生産量と成長量

この計算の道すじ。 総生産量の棒を、呼吸量と純生産量に切る（手順1〜2）。次に純生産量の棒を、被食量、枯死量、成長量に切る（手順3〜4）。切り分けた棒を足すと元の長さに戻ることと、成長量が現存量を増やすことも、数で追える（手順5〜7）。

生産者は、光合成で有機物をつくる植物などを指す。総生産量は、ある面積の生産者が、ある期間に光合成でつくった有機物の量である。単位はどの量もそろえ、たとえば「1 haあたり1年に何t」で表す。

呼吸量は、生産者が自分の呼吸で使った量だ。被食量は動物に食べられた量、枯死量は枯れたり落ちたりした量、成長量は生産者の体に残って増えた量である。図の数は、総生産量を100として作った例で、実測の値ではない。

1. 総生産量から、生産者の呼吸量を引く

   $$\begin{array}{rl}& (\text{純生産量})\\ & =(\text{総生産量})-(\text{呼吸量})\end{array}$$

2. 作った例の数を入れる

   $$100-55=45$$

3. 純生産量から、食べられた分と枯れた分を引く

   $$\begin{array}{rl}& (\text{成長量})\\ & =(\text{純生産量})\\ & -(\text{被食量}+\text{枯死量})\end{array}$$

4. 作った例の数を入れる

   $$45-(5+30)=10$$

つまみで呼吸量と、被食量と枯死量の和（図の「失う分」）を変えると、棒の切れ目が動く。切り分けた棒を全部足すと、いつも総生産量の100に戻る。失う分が純生産量より多いと成長量は負になり、破線の分だけ体が減る。

5. 手順1と手順3の式を、足し算の形に書き直して並べる

   $$\begin{array}{rl}& (\text{総生産量})\\ & =(\text{呼吸量})+(\text{純生産量})\\ & =(\text{呼吸量})+(\text{被食量})\\ & +(\text{枯死量})+(\text{成長量})\end{array}$$

6. 作った例の数で確かめる

   $$100=55+5+30+10$$

手順5は、棒をどう切っても長さの合計が変わらないことを式にしたものだ。つまり、生産者がつくった有機物は、4つの行き先のどれかに必ず入る。

現存量は、ある時点でその場所にある生物の量を指す。成長量は1年で増えた分なので、現存量を次の式で更新できる。

7. 今の現存量に、1年の成長量を足す

   $$\begin{array}{rl}& (\text{1年後の現存量})\\ & =(\text{今の現存量})+(\text{成長量})\end{array}$$

では、動物の場合はどう変わるのか。消費者は光合成をしないので、棒の始まりは食べた量（摂食量）である。不消化排出量は消化されずにふんとして出る分で、同化量は消化して体に取り込んだ分を指す。

同化量が生産者の総生産量に、生産量が純生産量にあたる。消費者の成長量も、生産量から被食量と死滅量（死んだ分）を引いて求める。違いは、体に取り込む前に、ふんとして抜ける段が1つ多いことだ。段ごとの同化量を割り算すると、エネルギー効率になる。

世界大百科事典の「生物生産」の項も、同じ流れで同化量と成長量を示している。そこでは代謝産物排出量や脱落量、再生産物質量まで分けて引くので、上の式はそれらを省いた形である。

学習指導要領の解説によると、「生物」の生態と環境では、年間生産量と生産者の現存量に注目して生態系の物質生産の特徴を扱い、栄養段階ごとのエネルギー収支の資料も例に挙がる。生物基礎の解説は捕食と被食を挙げるが、物質生産の語は出てこない。