1、第六章 生物與環境,第二節 生態系,個體 族群 群集 生態系 生物圈,生 態 系,定義：在一特定地區，由生物(群集)與環境 所組成的一個交互作用的系統1.生物環境：生產者、消費者、分解者、清除者2.物理環境：日光、溫度、濕度、壓力 化學環境：酸鹼度、溶氧量、鹽度、營養物3.交互作用：生物與生物之間，生物與環境之間 (1)池塘內的水中生物產生的排泄物影響水質。 (2)水中的溶氧、酸鹼度等會影響水中生物的種 類和數量；溫度則會影響酵素的活性。 (3)生物之間有掠食、寄生、共生、競爭等關係,生態系 與 生態學,1.生態系可大可小，可簡單或複雜，可自然形 成亦可人工營造，但必須能維持動態平衡。2.生態
2、學研究生態系的功能： (1)生物間的互動關係 (2)能量的流轉 (3)物質的循環,天然的生態系- 池塘,物化因子：空氣、水、底泥、水中無機物生物因子： 生產者- 浮游藻類、水生植物 消費者- 蛙(蝌蚪)、蜻蜓、水黽 分解者- 水中及泥土中的微生物,人造的迷你生態系- 生態球,無機環境-光能、水、氧氣、二氧化碳等生產者- 藻類，消費者-小蝦，分解者-細菌,生態系中的生物因子,依據能量及養分的來源區分： 1.生產者- 能自行產生養分 (自營)並作為其他生物的食物來源 (1)光合自營- 利用陽光行光合作用合成養分 如：植物、藻類、藍綠菌、光合細菌 (2)化學自營- 以無機物的化學反應獲得能量 如：化
3、合細菌(硝化菌、硫化菌) 2.消費者- 攝食其他生物獲得能量、養分(異營) (清除者- 以動植物遺體為食) 3.分解者- 分解有機物獲得能量、養分(異營),消費者,1.攝食其他生物以獲得能量 如：動物、寄生細菌、寄生植物2.類型： 初級(一級)消費者-以生產者為食物 次級(二級)消費者-以初級消費者為食物 三級消費者-以次級消費者為食物 依此類推,清除者（亦可視為腐食性消費者)生態功能-以動植物的屍體、排出物為食 清除大屍塊，留下小碎片， 以利細菌、黴菌進行分解作用 (清除者無法使有機物無機物),實例：禿鷹- 攝食動物屍體 馬陸- 攝食枯枝殘葉 糞金龜-攝食動物糞便,分解者,1.分泌酵素至體外
4、，分解動物排泄物、排遺 或分解動植物遺骸維生2.如：腐生細菌、菌物(真菌),毒傘,水玉黴,生命世界與自然環境的橋樑-生產者與分解者, ,生產者、消費者、清除者、分解者在環境中的功能： 1.能量的流轉 (在不同的營養階層及環境間流動) 2.物質的循環 (在生物體與環境間循環),食物鏈,以被食者與掠食者的關係，依序單向排列成鏈狀,食物網,1.由多條食物鏈構成複雜的網狀食性關係。2.食物網越複雜，生態系越穩定。,食物鏈中的能量流轉,1.生物所需的能量在食物鏈中單向流動。2.能量在營養階層間的轉換效率約10%。 水稻 蝗蟲 麻雀 蒼鷹蝗蟲攝取水稻1000卡的能量後，僅有100卡儲存 在蝗蟲體內(大部分
5、能量用於作功、代謝、熱能)麻雀捕食蝗蟲(100卡)，僅有10卡儲存在麻雀體內蒼鷹捕食麻雀(10卡)，僅有1卡儲存在蒼鷹體內,每經過一個營養階層，都會有許多能量用在生理代謝，或以熱能形式散失在環境中。,10%定律,為何能量轉換效率低？,生態塔- 能量塔、生物數塔、生物量塔,1.生態系中各營養階層的關係，以塔狀表示2.塔底為生產者，塔頂為最高級消費者 底層往往生物量最多，總能量最高,生態塔的三種類型,生物數塔 生物量塔 能量塔,1.能量來自太陽能，在生物體中能轉換為不同 型式的能量。但熱能會散失，不能循環利用2.營養階層越多，頂層生物所能利用的能源越少 ，故通常生態系只會有34個營養階層,可能倒置
6、的生態塔- 生物量塔 與 數塔,1.生物量塔： 池塘中的浮游植物- 質量小，但生長繁殖快速 初級消費者浮游動物- 生長緩慢，但質量大2.生物數塔 ： 1 棵樹可供養許多昆蟲 1 隻鳥身上可能有許多寄生蟲,想想看：以能量的觀點，若要養活較多 的人口，應該吃素或吃肉？,元素循環的基本模式,無機環境（空氣、水、泥土、礦物） 生物體內 合成各種成分 (醣類、蛋白質) 生物體死亡 分解作用形成簡單的元素或化合物元素回歸自然環境,碳的循環 (CHO循環),1.自然環境中的碳： (1)空氣中的二氧化碳 (2)水域與地層中的碳酸鹽2.生物體中的碳： (1)生物體的重要成分，構成醣類、蛋白質、 脂肪、核酸等有機
7、分子 (2)以碳酸鈣形式形成貝類、珊瑚的硬殼,碳循環的過程,1.光合作用：生產者以二氧化碳和水為原料合成醣類2.動物攝食：由食物鏈進入各營養階層的消費者3.呼吸作用：動植物、微生物釋出二氧化碳到大氣中4.分解作用：細菌、真菌分解動植物排泄物、遺體5.物質燃燒：火山爆發、森林大火、垃圾焚化爐 近150年來大氣中的二氧化碳增加30%6.地質作用：沈積在地層中的碳酸鹽及貝類、珊瑚殘 骸經地殼變動而隆起，經風化作用而被 植物吸收利用,氮的循環,1.自然環境中的氮 (1)大氣中的氮氣占78% (2)土壤中的含氮化合物2.生物體中的氮- 構成蛋白質、核酸3.植物無法利用大氣中的氮氣，只能吸收土壤 中的硝酸
8、鹽(NO3)、銨鹽(NH4)4.土壤淹水缺氧時的硝酸鹽很快被厭氧細菌 分解成氮氣(脫氮作用),氮循環的過程,1.固氮作用：N2 NH3 自然生成-在大氣中經閃電催化形成 生物合成-根瘤菌及某些藍綠菌的作用2.硝化作用：NH4 NO2 NO3 (銨鹽) (亞硝酸鹽) (硝酸鹽) 閃電的作用或亞硝化細菌、硝化細菌的作用(有氧時)3.氨化作用： 蛋白質 NH3 由腐生細菌、真菌分解動植物組織或生理代謝產生4.脫氮作用： NO3 N2 (微生物在缺氧環境下進行)5.植物吸收：吸收土壤中的硝酸鹽、銨鹽，合成蛋白質6.動物攝食：藉由攝取食物獲得蛋白質,脫氮作用（缺氧環境）,固氮作用,硝化作用（有氧環境）,
9、氨化作用,氮的循環,動動腦：,農民為何時常翻耕田裏的表土？與氮循環有何關聯？,1.翻土能使土壤鬆軟，增加土壤中的空氣(O2)2.硝化細菌在有氧的環境下才能將銨鹽轉變 為硝酸鹽，供植物吸收利用3.避免缺氧環境下脫氮細菌的作用,生態系的動態平衡,1.發展成熟的生態系中，物質與能量的輸入、 輸出大致相等， 環境能維持穩定。2.生態系的平衡是屬於動態平衡- 即使環境、氣候、生物數量每年會有波動， 生態系能自我調節，使環境回復到穩定狀態3.生態系越複雜（生物多樣性越高），環境的 穩定性越高（受干擾後的恢復力越強）。,受破壞的生態系- 平衡狀態瓦解,1.超限利用- 對環境資源的利用超越環境負荷量 例如：過漁-造成海洋資源枯竭 大規模砍伐森林-氣體平衡失調2.加入過多物質- 例如：廢棄物進入河川、湖泊-污染、優養化 引進外來種-原本平衡的食物網受破壞3.加入過多的能量- 例如：高溫的廢水造成珊瑚白化、死亡受破壞後的生態系可能需要數十年才能重新建 立平衡狀態，且和原來的生態環境大不相同,
