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フードウェブは、一つの生態系の中のすべての食物連鎖から構成されています。 生態系内の各生物は、複数の食物連鎖の一部となっています。 各食物連鎖は、エネルギーや栄養素が生態系を移動する際に通る可能性のある経路の1つである。 生態系内のすべての食物連鎖が相互に関連し、重なり合って食物網を構成している。
栄養段階
食物網内の生物は、栄養段階と呼ばれるカテゴリーにグループ分けされる。 大雑把に言うと、生産者（第一栄養段階）、消費者、分解者（最終栄養段階）に分けられます。
生産者
生産者は第一栄養段階を構成している。 生産者は独立栄養生物としても知られ、自分で食べ物を作り、栄養を他の生物に依存しません。 ほとんどの独立栄養生物は、光合成というプロセスを用いて、太陽光、二酸化炭素、水から食物（グルコースという栄養素）を作り出します。
最も身近な自然栄養生物は植物ですが、ほかにもいろいろな種類があります。 藻類は、大きなものは海藻として知られているが、独立栄養生物である。 植物プランクトンは海に生息する小さな生物ですが、これも独立栄養生物です。 バクテリアの中にも独立栄養のものがあります。 例えば、活火山に生息するバクテリアは、二酸化炭素ではなく硫黄を使って自分たちの食べ物を作り出します。 このプロセスは化学合成と呼ばれる。
消費者
次の栄養段階は、生産者を食べる動物で構成されています。 これらの生物は消費者と呼ばれる。
消費者には、肉食動物（他の動物を食べる動物）と雑食動物（植物と動物の両方を食べる動物）がある。 雑食動物も人間と同じで、いろいろな種類の食べ物を食べます。 人は、野菜や果物などの植物を食べます。 また、肉、牛乳、卵などの動物や動物性食品も食べます。 私たちは、キノコなどの菌類を食べます。 海苔（巻き寿司に使われる）やシーレタス（サラダに使われる）のような食用海藻に含まれる藻類も食べます。 クマも雑食です。 ベリー類やキノコ類も食べますし、サケやシカなどの動物も食べます。
第一の消費者は草食動物です。 草食動物は、植物や藻類などの生産物を食べる。 第2栄養段階である。 草原の生態系では、シカ、ネズミ、そしてゾウも草食動物である。 草、潅木、樹木を食べる。 海の生態系では、多くの種類の魚やカメが草食動物で、藻類や海草を食べます。 ケルプの森では、ジャイアントケルプと呼ばれる海藻が、生態系全体に避難場所と食料を提供しています。 ケルプの森では、ウニが強力な主食となっている。 小さな草食動物であるウニは、毎日何十キロものジャイアントケルプを食べる。
二次消費者は草食動物を食べる。 第三栄養段階である。 砂漠の生態系では、二次消費者はネズミを食べるヘビであるかもしれない。 ケルプの森では、ラッコがウニを狩る二次消費者である。
三次消費者は、二次消費者を食べます。 彼らは第4栄養段階である。 砂漠の生態系では、フクロウやワシがヘビを捕食することがある。
連鎖が最終的にトップ・プレデターに到達するまでには、さらに多くのレベルの消費者が存在する可能性がある。 頂点の捕食者は頂点捕食者とも呼ばれ、他の消費者を食べる。 4番目か5番目の栄養段階かもしれません。 彼らには人間以外の天敵はいない。 ライオンは草原の生態系における頂点捕食者である。 海では、ホホジロザメのような魚が頂点捕食者である。 砂漠では、ボブキャットやマウンテンライオンが頂点捕食者である。
解食者と分解者
解食者と分解者は、食物連鎖の最後の部分を構成しています。 腐敗食生物は、生きていない植物や動物の遺骸を食べる生物である。 例えば、ハゲタカのようなスカベンジャーは動物の死体を食べます。 ダンゴムシは動物の糞を食べる。
菌類やバクテリアなどの分解者は、食物連鎖を完成させる。 分解者は、腐敗した植物などの有機廃棄物を、栄養価の高い土などの無機物質に変える。 そして、栄養分を土壌や海洋に還元し、独立栄養生物に利用させるという、生命のサイクルを完成させる。 こうして、まったく新しい食物連鎖が始まるのです。
食物連鎖
食物網は、多くの異なる食物連鎖と多くの異なる栄養段階をつなぐ。 食物網は長く複雑な食物連鎖を支えることもあれば、非常に短い食物連鎖を支えることもある。
例えば、森林の空き地に生えている草は、光合成によって自分自身の食料を生産しています。 ウサギがその草を食べる。 そのウサギをキツネが食べる。 キツネが死ぬと、ミミズやキノコなどの分解者がキツネの体を分解して土に戻し、草などの植物に栄養を与える。
このような短い食物連鎖は、森の食物網の一部分です。 同じ生態系にある別の食物連鎖では、まったく別の生物が関与しているかもしれない。 毛虫が森の中の木の葉を食べるかもしれません。 スズメなどの鳥がイモムシを食べるかもしれない。 そのスズメをヘビが捕食する。 蛇を頂点捕食者である鷲が捕食するかもしれない。 さらに別の鳥、ハゲタカが死んだワシの体を食べる。
海洋生態系では、藻類とプランクトンが主な生産者である。 オキアミと呼ばれる小さなエビは、微細なプランクトンを食べる。 地球最大の動物であるシロナガスクジラは、毎日何千トンものオキアミを捕食しています。 シャチのような頂点捕食者はシロナガスクジラを捕食する。 クジラなどの大型動物の死体が海底に沈むと、ミミズなどの腐食生物がその物質を分解する。 腐敗した肉から放出される栄養分は、藻類やプランクトンの化学物質となり、新たな食物連鎖が始まるのである。
バイオマス
食物網は、そのバイオマスによって定義される。 バイオマスとは、生物に含まれるエネルギーのことである。 食物網の生産者である独立栄養生物は、太陽エネルギーをバイオマスに変換する。 バイオマスは、栄養段階が上がるにつれて減少します。 低次栄養段階には高次栄養段階よりも常に多くのバイオマスが存在する。
栄養段階が上がるにつれてバイオマスが減少するため、健全な食物網では常に草食動物よりも独立栄養動物の方が多く存在します。 肉食動物より草食動物が多い。 生態系は、より多くの草食動物やさらに多くの独立栄養生物を維持することなく、多数の雑食動物を維持することはできません。
健全な食物網には、豊富な独立栄養生物、多くの草食動物、比較的少数の肉食動物および雑食動物が存在する。 このバランスは、生態系がバイオマスを維持し、再利用するのに役立つ。
食物網のすべてのリンクは、少なくとも2つの他のリンクに接続されています。 生態系のバイオマスは、食物網がどれだけバランスよくつながっているかに依存する。 食物網の1つのリンクが脅かされると、いくつかまたはすべてのリンクが弱まったりストレスを受けたりする。 生態系のバイオマスは減少する。
たとえば、植物の損失は、通常、草食動物の個体数の減少につながる。 植物が減少するのは、干ばつ、病気、人間の活動などが原因です。 森林は、建築用の木材を供給するために伐採されます。 草原はショッピングモールや駐車場のために舗装されます。
第2、第3栄養段階でのバイオマスの損失も、食物網のバランスを崩す可能性があります。 サケの遡上が迂回されるとどうなるかを考えてみましょう。 サケの遡上とは、サケが泳ぐ川のことです。 サケの遡上は、地滑りや地震、ダムや堤防の建設によって迂回させられることがあります。
サケが川から切り離されることで、生物量が失われる。 サケが食べられなくなったクマなどの雑食動物は、アリなど他の食料源に頼らざるを得なくなる。 この地域のアリの生息数は減少しています。 アリは通常、腐食性動物であるため、土の中で分解される栄養分が少なくなります。 土壌は多くの独立栄養生物を養うことができず、バイオマスが失われる。 サケは昆虫の幼虫や小魚を捕食します。 サケがいなければ、水生昆虫は地域の植物群落を荒廃させるかもしれない。 生き残る植物が少なくなり、バイオマスが失われるのです。
肉食動物など栄養段階が高い生物がいなくなると、食物連鎖が乱れることもあります。 ケルプの森では、ウニがケルプの主要な消費者である。 ラッコはウニを捕食する。 病気や狩猟でラッコの個体数が減ると、ウニが昆布の森を荒廃させる。 生産者集団がいなくなり、バイオマスが激減。 コンブ林全体が消滅してしまうのだ。 このような地域はウニバレンと呼ばれる。
人間の活動は、捕食者の数を減らすことができる。 1986年、ベネズエラの役人がカロニ川を堰き止め、ロードアイランドの2倍の大きさの巨大な湖をつくった。 この湖では、何百もの丘の上が島と化した。 そのため、多くの陸生肉食動物が十分な餌を得ることができず、小さな島になってしまったのです。 その結果、ホエザルや葉刈りアリ、イグアナなどの餌となる動物が繁栄したのです。 そして、アリは熱帯雨林を破壊し、木々や植物を枯らしてしまったのです。 カロニ川を取り巻く食物網は破壊されました。
生物蓄積
生物量は、栄養段階が上がるにつれて減少していきます。 しかし、ある種の物質、特に有毒化学物質は、食物網の各栄養段階が上がるにつれて増加します。 これらの化学物質は通常、動物の脂肪に集まる。
たとえば、草食動物が農薬にまみれた植物やその他の独立栄養生物を食べると、それらの農薬は動物の脂肪に蓄積される。 肉食動物がこの草食動物を何匹も食べると、獲物に蓄えられていた農薬を取り込むことになる。 このプロセスを生物濃縮と呼びます。
生物濃縮は水域の生態系でも起こります。 都市部や農場からの流出水には、汚染物質が多く含まれていることがあります。 藻類、細菌、海草などの小さな生産者は、これらの汚染物質を微量に吸収します。 海草を食べるのは、ウミガメや魚などの一次消費者です。 海草から供給されるエネルギーと栄養分を利用し、化学物質を脂肪組織に蓄えます。 サメやマグロなどの第三栄養段階を担う捕食者は、魚を食べます。 マグロが人間に消費される頃には、驚くほど大量の生物濃縮毒素を蓄えている可能性があります。
生物濃縮のため、一部の汚染された生態系の生物は食べるのに安全ではなく、収穫が許可されません。 たとえば、アメリカのニューヨーク市の港にある牡蠣は、食べるのに安全ではありません。 港の汚染物質は、その濾過摂食者である牡蠣に蓄積されるからです。
1940年代から1950年代にかけて、病気を広げる虫を殺すためにDDT（ジクロロジフェニルトリクロロエタン）という殺虫剤が広く使われました。 第二次世界大戦中、連合国はヨーロッパでチフスを撲滅するために、また南太平洋でマラリアを制御するためにDDTを使用しました。 科学者たちは、自分たちが奇跡の薬を発見したと信じたのです。 DDTは、台湾、カリブ海、バルカン半島などの地域でマラリアを撲滅することに大きく貢献しました。
悲しいことに、DDTは生態系に生物濃縮し、環境にダメージを与えます。 DDTは土壌や水中に蓄積されます。 DDTの中には、ゆっくりと分解されるものもあります。 ミミズ、草、藻類、魚がDDTを蓄積する。 ワシなどの頂点捕食者は、捕食した魚や小型哺乳類から蓄積された大量のDDTを体内に持っていました。
体内に大量のDDTを持つ鳥は、非常に薄い殻を持つ卵を産みます。 この殻は、雛鳥が孵化する前に割れてしまうことがよくあります。
DDTは、主に魚や小さな齧歯類を捕食する頂点捕食者の白頭ワシが減少した大きな理由でした。 今日、DDTの使用は制限されています。 その一部である食物網は、国内のほとんどの地域で回復しています
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