[科普中國]-林德曼定律

釋義

在生態(tài)系統(tǒng)中，關(guān)于能量轉(zhuǎn)換的熱力學(xué)第二定律，有一個(gè)重要的結(jié)果被表述為：在一個(gè)生物群落中，抵達(dá)一個(gè)給定營養(yǎng)水平級(jí)上的一部分能量，可以被傳送到一個(gè)較高的營養(yǎng)水平級(jí)別上，這當(dāng)然有點(diǎn)類似于資源的“升值傳遞”。作為一個(gè)例子，可以參考如下的食物鏈：植物→食草性動(dòng)物→食肉性動(dòng)物1→食肉性動(dòng)物2。在一般規(guī)則中，每一級(jí)以不超過10%的能量沿著箭號(hào)的方向被傳遞到上一個(gè)營養(yǎng)級(jí)，即林德曼定律（Lindeman's Law），又稱十分之一定律。資源開發(fā)利用的原則就是要獲得最大的經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益，十分之一定律非常重要。根據(jù)食物鏈原理，要盡量增加資源利用層次，而從能量損失出發(fā)，則要減少不必要的中間過程。1

起源R.L.林德曼（R.L.Lindeman，1915～1942）：美國人，生態(tài)學(xué)家。1941年美國耶魯大學(xué)生態(tài)學(xué)家林德曼發(fā)表了《一個(gè)老年湖泊內(nèi)的食物鏈動(dòng)態(tài)》的研究報(bào)告。他對(duì)50萬平方米的湖泊作了野外調(diào)查和研究后用確切的數(shù)據(jù)說明，生物量從綠色植物向食草動(dòng)物、食肉動(dòng)物等按食物鏈的順序在不同營養(yǎng)級(jí)上轉(zhuǎn)移時(shí)，有穩(wěn)定的數(shù)量級(jí)比例關(guān)系，通常后一級(jí)生物量只等于或者小于前一級(jí)生物量的1/10。林德曼把生態(tài)系統(tǒng)中能量的不同利用者之間存在的這種必然的定量關(guān)系，叫做“十分之一定律”。如果把這種關(guān)系表明在圖上，用橫坐標(biāo)表示生物量，在縱坐標(biāo)上把食物鏈中各級(jí)消費(fèi)者的數(shù)量依次逐級(jí)標(biāo)出，那么，整個(gè)圖形就象一個(gè)金字塔，在生態(tài)學(xué)中稱之為群落中的數(shù)量金字塔。1942年，他又發(fā)表文章，說明生態(tài)系統(tǒng)中能量與物質(zhì)的流動(dòng)在不同的營養(yǎng)級(jí)之間存在的定量關(guān)系，是維持所有生態(tài)系統(tǒng)穩(wěn)定的重要因素。林德曼的理論為生態(tài)科學(xué)打下了理論基礎(chǔ)。他通過對(duì)一個(gè)結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單的天然湖泊——賽達(dá)伯格湖的能量流動(dòng)進(jìn)行的定量分析，發(fā)現(xiàn)生態(tài)系統(tǒng)的能量流動(dòng)具有單向流動(dòng)、逐級(jí)遞減兩個(gè)特點(diǎn)，能量在相鄰兩個(gè)營養(yǎng)級(jí)間的傳遞效率大約是10%～20%。林德曼以數(shù)學(xué)方式定量地表達(dá)了群落中營養(yǎng)級(jí)的相互作用，建立了養(yǎng)分循環(huán)的理論模型，標(biāo)志著生態(tài)學(xué)開始從定性走向定量。林德曼于1942年不幸死于肝炎，年僅27歲。

意義在營養(yǎng)結(jié)構(gòu)中，營養(yǎng)總是從較低層次向較高層次轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)化效率相當(dāng)?shù)?，大約只有10%的能量能夠從較低層次向相鄰的較高層次轉(zhuǎn)化，這就是“百分之十遞減率”。因這一規(guī)律是美國生態(tài)學(xué)家林德曼發(fā)現(xiàn)的，故又稱作“林德曼定律”。
這一規(guī)律告訴我們兩點(diǎn)：

1、由于轉(zhuǎn)化過程中，有效轉(zhuǎn)化率太低，因而食物鏈不能太長，營養(yǎng)層次不能太多；

2、生態(tài)系統(tǒng)中各生命有機(jī)體應(yīng)該保持較為嚴(yán)格的數(shù)量關(guān)系，特別是居于食物終端的生命體不能太多。2