有没有两种生物间的能量传递效率高于20%？

在自然界中，能量在不同生物体之间传递的效率是一个非常有趣的课题。通常我们说，一个营养级传递到下一个营养级，能量的损耗会非常大，大多数情况下，只有大约10%的能量能够被有效地利用。这其中涉及到呼吸作用、未被消化吸收的物质、以及生物体自身的活动等等，这些都会消耗掉一部分能量。

但是，你提出的问题非常有意思：是否存在两种生物间的能量传递效率高于20%的情况？答案是肯定的，而且在某些特定的生态系统中，这种效率甚至可能更高。

举个例子，我们来看看食草动物与植物之间的能量传递。在很多情况下，我们可能会觉得食草动物吃掉植物，然后植物的能量就被转移了。但实际上，植物的能量大部分以纤维素等形式存在，许多食草动物的消化系统并没有能力完全分解这些物质，导致很大一部分能量随着粪便排出体外。所以，从这个角度看，我们通常认为效率不高。

然而，如果我们换个角度，考虑某些专门以植物幼嫩部分为食的动物，情况可能会有所不同。例如，一些昆虫，比如一些叶螨或者蚜虫，它们以植物的汁液或叶片为食。它们的消化系统通常非常高效，能够从植物细胞中提取大量的营养物质和能量。同时，这些小型生物的生命周期短，新陈代谢速度快，它们将获取的能量转化为自身生长和繁殖的能量，并以此作为其食物来源的下一级生物（比如捕食它们的鸟类或蜘蛛）的能量来源。

在这种情况下，如果一个捕食者（例如一只食虫虻）捕食了这些高效率消化植物的昆虫，那么捕食者从昆虫那里获取的能量，相比于这些昆虫从植物那里获取的能量，就可能表现出较高的传递效率。虽然我们很难精确测量直接从植物到昆虫再到捕食者的“链条”，但我们可以从能量利用率的角度来理解。

一个更直接的例子，可能来自于微生物在特定环境中的作用。比如，在分解作用中，某些真菌或细菌以死亡的动植物尸体为食。当这些微生物分解这些有机物时，它们会从中提取能量来维持自身生命活动和繁殖。如果一个生物体（比如某些原生动物）以这些微生物为食，那么原生动物从微生物那里获取的能量，可能就比我们通常预期的20%要高。

试想一下，如果这些微生物本身生长非常迅速，并且能够高效地将有机物转化为可供消化的生物质，那么以它们为食的原生动物，在其消化和吸收过程中，能量的损失可能会相对较小。这是因为微生物的体积小，细胞壁结构可能更容易被消化，并且它们在分解过程中的能量转化效率本身就很高，没有经过复杂的消化道过程。

再进一步，我们可以考虑寄生关系。某些寄生虫，它们直接生活在宿主（比如动物）的体内或体表，并从中吸取营养。一些高效的寄生虫，它们能够直接从宿主的血液、组织液或消化道内容物中获取大量的营养物质。这些营养物质通常是宿主已经吸收并转化过的，能量浓度相对较高。因此，寄生虫从宿主那里获得的能量，传递效率可能就会很高。

例如，某些肠道寄生虫，它们可以直接从宿主的肠道内容物中吸收消化好的营养物质。如果宿主食用的是营养丰富、容易消化的食物，并且这些寄生虫能够高效地吸收这些营养，那么寄生虫从宿主那里获取能量的效率，就可以理解为高于20%。

虽然在生态系统中，我们通常将能量传递效率限制在10%左右，这是一种普遍的平均值，但并非绝对。当生物体的生理特性、食物的易消化性、以及生命周期的特点等因素结合起来，就会出现一些“例外”，使得能量传递效率突破这个普遍性的瓶颈。特别是在微观层面，或者在某些高度特化的生态位中，我们能观察到更高效的能量转移。

网友意见

两种生物间能量传递效率高于20%或低于10%的情况是很常见的，如果你考察地球上数量最多的那些生物，“能量传递效率在10%到20%的范围内”才是罕见情况。

Raymond Lindeman在1942年考察了多个生态系统，发现了从0.1%到37.5%不等的能量传递效率，平均值为10%。

• 对生态系统使用热力学的历史至少能追溯到Elton在1927年谈论“生物间的能量传递效率总是低于100％，每次传输都会损失能量”，这个思想比具体的百分之几更重要。
• 也有人认为1914年Carl Georg Johannes Petersen就谈论过这些。
• 美国一些学者支持Karl Semper在1881年就提到过10%的规律。

Pauly和Christensen在1995年考察了24个海洋生态系统，得到的能量传递效率散布在2%到24%，平均值为10.13%，小型鱼类·甲壳类等向底栖鱼类的能量传递效率较高。

Lacroix等在1999年考察了较为贫瘠的开阔海域，发现光合浮游生物与浮游动物间的能量传递效率在5%到30%不等。

有些人时常忽略了寄生虫在生态系里的存在。研究显示，从宿主到一些寄生虫的能量传递效率可以大大高于20%、30%，有时能冲到70%。

另一方面，Maciej Karpowicz等在2020年考察了波兰东北部12处富营养化的湖泊，发现由于蓝菌产生的毒素和夜间排放的二氧化碳大量击杀浮游动物，光合浮游生物到浮游动物间的能量传递效率可低至0.0005％到0.14％——10%是什么东西，可以吃吗。

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