导语
能量沿食物链每传递一级仅留存约10%，是生态学领域传播最广的经典经验法则之一。自1942年生态学家Lindeman基于淡水湖泊食物网研究提出该规律以来，“1/10定律” 被写入全球绝大多数生态学教材，成为支撑生态系统模型构建、渔业资源承载力评估、顶级捕食者保护策略制定乃至农牧业生产效率测算的核心基础参数。然而八十余年间，学界始终缺乏覆盖全球所有主要生态系统类型的大规模实证检验，这一经验法则的真实普适性、跨系统分异规律与内在驱动机制长期悬而未决。2026年7月3日发表于《Science Advances》的研究成果，通过覆盖全球 122 项实测研究的元分析，首次系统量化了海洋、淡水、陆地三大类生态系统的营养级传递效率，全面修正了沿用数十年的经典认知。
关键词：营养级传递效率（Trophic Transfer Efficiency, TTE），1/10定律，元分析（Meta-analysis），食物网能量流动，生态化学计量学，全球变化生态学
论文题目：Global synthesis reveals systematic variation in trophic transfer efficiency across and within ecosystems
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.aeg4002
发表时间：2026年7月3日
论文来源：Science Advances
一个沿用了半个世纪的生态学规律，
被全球数据重新检验
一个沿用了半个世纪的生态学规律，
被全球数据重新检验
1942年，生态学家林德曼（Raymond Lindeman）在研究湖泊生态系统时提出营养级动态理论，发现能量从一个营养级传递到下一个营养级时，大约只有10%能够被保留下来，这一经验规律后来被概括为“1/10定律”，并长期用于解释食物链长度、营养级金字塔以及生态系统模型。
然而，10%并不是一个严格的自然常数。能量沿食物链传递需要经历摄食、同化和生产等多个过程：消费者摄入的资源只有部分能够被吸收，而吸收后的能量又有大量用于呼吸和代谢，最终只有少量转化为新的生物量。因此，资源质量、消费者生理特征以及环境条件都可能改变能量传递效率。
过去几十年，生态学研究大量依赖模型估算TTE，但全球尺度的实测数据一直不足。不同生态系统之间是否存在系统性差异？温度和生物特征如何影响能量传递？1/10定律究竟是否适用于全球生态系统？这些问题一直缺少统一答案。这项研究整合了全球生态系统数据，对这一经典规律进行重新评估。
全球数据揭示，
真实能量传递效率远低于10%
全球数据揭示，
真实能量传递效率远低于10%
为了重新测量生态系统中的能量流动，研究团队开展了一项全球尺度综合分析。研究者从已有生态学研究中筛选出122项实证研究，共获得2052组TTE数据，覆盖海洋、淡水和陆地生态系统。研究同时分析了两类传递效率：能量传递效率（energy transfer efficiency, TTEe）和营养元素传递效率（nutrient transfer efficiency, TTEn）。前者描述碳基生物量如何沿食物链传递，后者关注氮、磷等元素的循环。
图1. 展示营养级n-1与n之间能量/营养物质传递过程效率及潜在驱动因素的概念示意图。
研究结果给出了一个明确答案：全球生态系统中的TTEe并不是10%左右，而明显低于这一经典估计。全球TTEe的平均值仅为5.92%，显著低于10%的传统假设。而TTEn的平均值为11.13%，与10%较为接近。这一差异说明，“1/10定律”对于描述营养元素循环可能仍具有一定参考价值，但对于真实能量流动存在系统性高估。
研究进一步发现，过去依赖模型得到的结果也存在偏差。以 Ecopath 等生态系统模型为例，其估计的全球平均TTEe约为10.49%，明显高于实测数据。这意味着，如果继续采用固定10%的参数，可能会高估生态系统能够支持的高营养级消费者数量。
海洋、淡水和陆地生态系统为何差异巨大
海洋、淡水和陆地生态系统为何差异巨大
研究发现，不同生态系统之间存在明显的TTEe梯度。海洋生态系统的平均TTEe最高，为8.13%，淡水生态系统为5.53%，陆地生态系统最低，仅为1.52%。这种差异首先来自生产者资源质量的不同。
图2. 能量传递效率（TTE(e)）和养分传递效率（TTE(n)）的频度分布。
海洋生态系统以结构简单、难消化组分少的浮游植物为基础生产者，能量更易高效进入食物链。陆地植物为支撑躯体、抵御捕食，富含纤维素、木质素等难分解物质，植食动物摄入的大量生物量无法转化为自身组织，多在消化代谢中损耗，因此陆地TTEₑ显著更低。淡水生态系统中，升温会加快生物代谢速率，使更多能量消耗于呼吸、更少用于生长繁殖，TTEₑ随温度升高明显下降。除此之外，消费者自身特征也有显著影响：取食动物资源的类群因食物营养匹配度更高，传递效率优于植食者。恒温动物因体温调节的高昂能耗，TTEₑ普遍低于变温动物。这些规律共同说明，TTE并非固定常数，而是由资源品质、消费者生理特性与环境条件共同决定。
重新理解食物链中的能量流动
重新理解食物链中的能量流动
这项研究通过全球尺度实测数据，重新审视了沿用了近80年的“1/10定律”。生态系统中不存在一个普适的TTE常数，能量如何沿食物链传递，取决于生态系统类型、生物特征以及环境条件。在全球变化背景下，温度升高、资源变化以及生态系统结构改变，都可能进一步影响食物网中的能量流动。因此，未来生态模型需要从固定参数假设转向更加动态的效率描述。食物链中的能量传递并不是简单的“1/10定律”，而是一种由生物与环境共同塑造的复杂生态过程。
论文作者：
理论生态学读书会
生态学本身就是一种充满隐喻的、整体化的自然科学方法论，对人类社会的组织、社群、各类系统都提供了观摩自然界的“模型”和“理论”照鉴。理论生态学是理论中的理论、方法中的方法，因此对这一领域的熟悉和梳理，对更系统地走进生态学的思想宝库、熟练分析和研究工具，具有基础而重要的意义。分享理论生态学框架与前沿、对理论生态学进行祛魅和进一步发展其与相关领域的连接，是我们发起举办这次读书会的初衷。“生态学欢迎所有人”——人生而来源于大自然，生活在各种的生态系统之中，终将归宿于大自然，取材自然、问道天地，遵循和应用自然的秩序和规律。相信理论生态学的读书会会给所有参与者带来一次很有启示意义的学习和共研旅程，从方法论的角度深度理解生态系统更本质的规律和特征。
集智俱乐部联合北京林业大学大学副教授李周园，普利高津奖章得主、Towson大学Brian D. Fath教授以及北京大学理论生态学课题组博士研究生于越共同发起「理论生态学读书会」，旨在深入探讨理论生态学的基础思想与前沿进展，通过分享经典文献与最新研究，促进对生态学复杂性、共存机制及生态系统动态的理解，推动理论生态学与实际生态问题的连接与创新。
#速递