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4.2 能量的流動與物質的循環 自然暖身操/ 這個玻璃球是什麼啊? 裡面有蝦、藻類、 珊瑚…… 這是「生態球」 玻璃球沒有開口耶! 這樣要怎麼餵蝦呢? 不用餵飼料也不用加水, 球中的生物都活得好好的, 已經維持數年囉! 5 太神奇了, 這是怎麼辦到的?! ★ 圖4-10 生態系構成示意圖 10 1 生物在生態系中扮演的角色 生態系是生物群集(生物因子)與其 生活環境(非生物因子,例如陽光、溫度、 空氣、土壤及水等)所構成的一個交互作 5 用密切的系統。生態系可大可小,其中生 物與生物間、生物與環境間關係密切, 藉此維持能量流動與物質循環的功能(圖 4-10) 。 生態系 環境(非生物因子) 陽光 提供生物所需的能量 溫度 影響生物代謝速率 在生態系中,生物依據獲得能量方式 10 的不同來區分,主要有生產者、消費者和 分解者等,介紹如下: ■■ 知識快遞 生態系中的生物角色概分: 生物 自行製造養分 從外界獲得養分 生產者 廣義消費者 攝食 非攝食 消費者 分解者 分類定義將在高中進一步學習 。 126 空氣 提供生物生存所需氣體 土壤 .提供植物養分 水 維持生物體生理運作 交互作用
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10 1.生產者:可自行製造養分的生物,例如可行光合作用 2 的植物、藻類和藍綠菌等。 2.消費者:透過攝食獲得所需養分的生物,例如各種動 物等。 $ 3.分解者:依靠分解外界的各種生物碎屑、排泄物等來 獲得養分的生物,例如不行光合作用的細菌、真菌和 原生菌類等。 3 以臺灣森林生態系為例,臺灣水青岡、臺灣檫樹和 其他綠色植物等是生產者,松鼠、寬尾鳳蝶、黃山雀、 小啄木和大冠鷲等動物是消費者,而細菌、原生菌類和 真菌則是分解者。 初級生產者 1 知識快遞 消費者 禿鷹、鬣狗和埋葬蟲等以生 物遺體為主食的消費者,又 稱為(清除者),他們會將生物 遺體變成更小的碎塊,攝食 後所排出的糞便也更有利於 分解者分解。 生 真菌 次級一初级 (三級一二級 消費者 赤腹松鼠 肉食性動物 臺灣水青岡 大冠鷲 被分解 分解者 被分解 靈芝 原生菌類 黏菌 細菌 3.5 μm 大腸桿菌 第4章 生態系 127
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■■ 知識快遞 在食物鏈的關係中,通常稱 草食動物為初級消費者,以 草食動物為食的肉食動物為 次級消費者,以此類推之後 可有三級、四級消費者等。 將消費者與生產者彼此之間的食性關係依序相連, 會形成食物鏈;同一種生產者可能被不同消費者攝 食,而同一種消費者也可能有不同的食物來源,因此一 物鏈彼此交錯,形成了食物網(圖4-11A), 種生物可能同時存在於兩條以上的食物鏈,使得眾多食 S 圖4-11 食物鏈與食物網 A 食物鏈彼此交錯而構成食物網(圖中代表其中一條食物鏈)。 1次級以上消費者 鷹 初級消費者 生產者 黃鼠狼 蛇 松鼠 次級以上消費者 初級消費者 生產者 老鼠 ★ 學習小幫手 植物 兔子 128 k 描出圖4-11中藍箭號以外的另一條 食物鏈,並說明其食: 雉雞
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10 食物鏈上某種生物的族群減少或消失,會影響其他生物族 群的生存。例如寬尾鳳蝶的幼蟲只吃臺灣檫樹的葉子,而黃山 雀又以寬尾鳳蝶為食,三者之間形成食物鏈。但是因為森林開 發,使得臺灣檫樹的數量銳減,因此寬尾鳳蝶數量也越來越 5少,以寬尾鳳蝶為食的黃山雀也受到影響(圖4-11日)。 在生態系中,生物各自扮演著不同角色,皆有其功能及重 要性。食物網中的食性關係越複雜,食物網就越容易維持穩 定,也較能應付環境的變化。上述例子中,由於黃山雀除了以 寬尾鳳蝶為食外,還會吃植物的果實、種子等,所以不會因為 寬尾鳳蝶的數量減少就受到嚴重的影響。 臺灣檫樹→寬尾鳳蝶→ 黃山雀三者形成食物鏈, 數量增減會互相影響。 黃山雀 ①受影響較少 長葉木薑子 > > > > 寬尾鳳蝶幼蟲 ①受影響大 臺灣檫樹 《 ① 數量銳減 The 第4章 生態系 129/
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觀念速記 地球上的生物能量主要源自 於下列何者?(請勾選) √ 太陽 □ 消費者 生產者 1分解者 2 能量的流動 [能量塔 食物鏈包含了物質循環和能量流動的過程。從太陽 來的能量可從生產者向各級消費者流動,每一階層只有 約70的能量向上傳遞。若將各層級生物體所含的總能量! 依序排列,就會成為金字塔形的能量塔(圖4-12)。 圖4-12 能量塔 4 位於塔底端的生產者所含能量 (來自於太陽)最多;越靠近塔頂 端,所含能量越少;每一階層約只 有 升的能量向上傳遞。 10% 10% 次級消費者|老鷹 約1%能量 > 散失 初級消費者|兔子 日光 100 生產者|綠色植物 1000kg 130 向上傳遞 【約10%能量 向上傳遞 散失 (約90%能量) 100%能量
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能量的轉換與散失 以綠色植物→兔子 老鷹的食物鏈為例,植物製造的養分大 部分經由呼吸作用產生能量,轉變成熱能散失;而兔子與老鷹攝 食時,大部分養分所含的能量也會散失(圖4-12日~0) 。 由於在能量傳遞的過程中有這麼多的能量流失,因此生態系 中的食物鏈並不會太長,才足以維持最高階消費者的族群。 吸收 糞便、 >散失 呼吸作用 D 老鷹攝食時不會完全吸收兔 子所含能量,且大部分能量會 在消化與代謝過程中散失。 90% 攝取 能量 吸收 ® 【攝取 能量 C 兔子吃草時不會完全吸收草 糞便、 >散失 所含能量,且大部分能量會在 呼吸作用 消化與代謝過程中散失。 90% 日光 吸收 10. 呼吸 > 散失 作用 40% 合成 養分 B 植物行光合作用所產生的養 分,少部分用來構成植物體的 物質,大部分則經由呼吸作用 產生能量,在代謝過程中消耗 並散失掉。 1000 100 10 ①藻—虱目一人(消耗990) 進一步探索能量的傳遞②漢-虱具-鮪魚一人(消耗999) 1000 以能量消耗的角度來考慮,當你吃草食性的虱目魚或肉食性的鮪魚時, 「哪一種魚肉消耗了較多來自太陽的能量?為什麼? 鮪 第4章 生態系131
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alalalalalalalala tat tom. 圖4-13 碳循環示意圖 3 物質的循環 在生態系中,所有生物體內的物質都會經歷物質循環的過 程,維持了地球上生物的永續生存。 以碳元素為例,碳元素在地球上的生物、地層、水域及大 氣間交換的過程,稱為碳循環(圖4-13)。碳元素是組成生物: 體多種物質的重要元素,例如醣類、蛋白質和脂質中都含有碳 元素。碳元素在地球大氣中多以二氧化碳的形式存在,生產者 行光合作用後,會將二氧化碳合成醣類,再轉換成其他養分, 大氣中的二氧化碳 光合 作用 呼吸 分解 作用 作用 真菌 攝食 分解 生產者 消費者 分解者 分解 ★ 學習小幫手 從圖4-13中找出: ●細菌 化石燃料 (埋藏) 132 ①哪個作用使碳循環方向由大氣進入生物體? ②哪些作用使碳循環方向由生物體離開,回歸大氣? ③ 埋藏在岩層中的碳,是經由什麼途徑進入大氣?(請圈出) 燃燒 化石燃料 供人類使用 AWA
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者、 這些養分經由消費者攝食,進入動物體內;而無論是生產 、消費者或分解者,都會進行呼吸作用,分解者會行分 解作用,因此養分中的碳元素又會轉變為二氧化碳,並釋 放回大氣中。另外,古生物的遺體經過長時間埋藏在地 13底,會漸漸形成煤、石油或天然氣等化石燃料,經過燃燒 後,也會產生二氧化碳,並再度進入大氣中。 除了碳元素外,其他物質也可以由生產者進入食物 鏈,經層層傳遞,最後由分解者的分解作用再回歸環境, 如此不斷循環■■2。 ■ 知識快遞 | 1.(1)化石燃料是古代生物死亡後,其遺骸經長期掩埋沉積,受到 環境的高溫高壓作用而逐漸形成,一般認為煤主要是由植物 形成。 (2)人類大量使用化石燃料後,溫室效應越來越明顯,影響了全球 氣候與生物分布範圍。 | 2.水在環境中藉由蒸發、凝結、降水及生物體的作用不斷循環轉 換,稱為水循環。 w 大氣中的水 凝結 凝結 降水 呼吸作用的 吸收 蒸發 降水 地表逕流 地下水 自然暖身操 |解答 「 生態球是一個密封的生態系統,藻類是系統中的生產者;小蝦以藻| 「類及細菌為食物,是消費者;細菌把小蝦的排泄物分解成無機養| 1分,為分解者;柳珊瑚枝條及小石則為生物提供生長棲息的環境。 第4章 生態系133
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