Reduced light increases herbivore production due to stoichiometric effects of light/nutrient balance

J. Urabe, M. Kyle, W. Makino, T. Yoshida, T. Andersen, and J.J. Elser
Ecology ,2002,pp-


Ecological common sense says that decreased solor energy should reduce herbivore production because of reduced energy flow through primary producers. However, a field experiment in a phosphorus-limited lake showed that production of zooplankton herbivores was increased by shading. This paradoxical outcome was caused by a decoupling of producer carbon fixation and nutrient uptake under high light that reduced food quality for herbivores. At low nutrient supplies, shading increased nutrient contents relative to carbon within algal food, outweighing effects of decreased primary production. Thus, light/nutrient balance affects the degree of mismatch between primary producers and herbivores in nature, which in turn influences mass-transfer efficiencies along food chains. To predict how energy transfer efficiency and biological interactions will respond to perturbations, it is essential to take into account changes in light/nutrient balance and its effects on the stoichiometry of autotroph-herbivore interraction.


　生態学では、太陽光のエネルギーが減少すると植食者の生産性は減少するのが常識である。これは一次生産者からのエナジーフローが減少するためである。
　しかし、リン制限の湖でおこなった野外実験では、光を遮蔽すると植食性の動物プランクトンの生産性が増加した。
　この原因は、光の強い条件下では動物プランクトンのエサの質が低下するためである。一次生産者の炭素固定と栄養塩取り込みは連動しておらず、光の強い条件下では(炭素固定量が大きいため)エサとしての質は低下する。栄養塩の供給量が低いとき、光を遮蔽すると植物プランクトンのエサとしての質が向上する。これは光合成による炭素固定量が減少することで、植物プランクトンに含まれる栄養塩の炭素に対する割合が増加するからである。
　光と栄養塩の供給バランスは、生産者と植食者の間の食い違いに影響を与える。つまり、自然界の食物網における物質循環に影響を与えることになる。
　生産者と植食者の相互作用のstoichiometryに、光/栄養塩の供給バランスが与える影響を考慮することが不可欠である。なぜなら、エネルギーの変換効率と生物間の相互作用の予測は撹乱の影響を受けるためである。