生態系
生態系
生物獲得有機養分的方式
• 自營生物(生產者)
無機物 有機物
• 異營生物(消費者、分解者)
由外界攝入有機物
能量
生產者(自營生物)
無機物 有機物
CO2 C6H12O6
CO2 C6H12O6
能量
太陽能
氧化
無機物
釋能
光合
自營生物
化學
自營生物
植物
藻類
藍綠菌
硝化菌
硫化菌
化學自營生物
• 硝化菌
NH4+ → NO2
- + ATP
NO2
- → NO3- + ATP
• 硫化菌
H2S → SO2 + ATP
CO2
C6H12O6
亞硝化菌
硝化菌
硫化菌
消費者(異營生物)• 以攝食維生
• 依食性可區分為:
1. 草食性:草食性昆蟲、兔、牛、羊等。
2. 肉食性:獅、虎、鷹等。
3. 雜食性:同時可以動物或植物為食,如蟑螂、人類等。
• 腐食性:以動植物死後屍體碎片為食,如蚯蚓、馬陸等
※ 清除者:清除者≠分解者
清除者屬於消費者,指以動、植物的遺體為食的生物
( 腐食性 ) ,如禿鷹、蚯蚓、馬陸、招潮蟹
大分子有機物→小分子有機物(x將物質釋回環境)
消費者
• 動物• 食性特殊的動物→清除
者• 寄主植物(生產者) &菟絲子(消費者)• 豆科植物(生產者) &根瘤菌(消費者)• 地衣=藻類(生產者
) + 真菌(消費者
)
清除者
紅胸
埋葬蟲
提外話
• 用筷子抓蒼蠅其實不難• 只要你準備吹風機!
GO 抓蒼蠅
分解者(異營生物)
• 腐生腐生:分泌酵素到體外,分解動物的排泄物、排遺物或生物遺體,並吸收其養分而維生
有機物→無機物( O 將物質釋回環境)
• 如腐生細菌、真菌
從大自然取材,生產者能產生養分
消費者吃掉生產者
清除者解決生產者與消費者的排遺或屍骸
分解者再把剩下的東西通通處理掉,還給大自然
能量流轉
傳遞特色• 單向
• 不能循環
食物鏈
能量常藉由吃 與 被吃 的關係,在生命世界(有機體)中傳遞。
食物網
食物網愈複雜,生態系的穩定性愈高。
能量的流轉• 生產者藉將能量用以合成有機養分,
而生產者利用這些養分以產生能量。• 生物所需的能量在各營養階層中層層轉移,
依單方向進行,不能循環利用。單方向進行,不能循環利用。• 能量轉變的過程中,
有一部分能量會形成熱能而消失一部分能量會形成熱能而消失。
10% 定律
• 能量在各生物間的轉移過程中,大部分的能量會以熱能的形式散失,大約僅存能量的僅存能量的 10%10% 傳遞給另一階層的生傳遞給另一階層的生物物
• 食物鏈愈短,其所消耗的能量愈少,可利用的能量則愈大
• 食物鏈不可能無限制延長,大多維持四或五個營養階層 10000 KJ
1000 KJ
100 KJ
10 KJ
• 一塊農地可種植一定量的農作物,若直接以農作物作為主要食物來源OR將農作物飼養雞、豬等動物,再以這些動物作為主要食物來源;以能量塔概念,何種方式可養活較多的人?
吃葷還是吃素?
•能量塔的觀念•環保減碳
• 2008年 9月 IPCC 主席 Rajendra Pachauri 指出:
『以少吃肉來縮小畜牧業的規模,是減少溫室氣體排放最有效的方法。 』
畜牧業所造成的影響• 聯合國糧農組織 (FAQ) 在 2006年 11月份發表一份『牲畜的巨大陰影』報告中指出,牲畜所產生的溫室氣體已經超越汽車所排放之溫室氣體量了。
• CO2 排放量來計算,牲畜比汽車排放多18% 。
• 牲畜排放大量甲烷。• 蓄養過程所耗費的林地、水、穀物等資源量驚人。
生態塔
• 能量塔• 數塔
• 生物量塔
能量塔
數塔
一棵樹
1000隻寄生蟲
生物量塔
浮游植物
浮游動物
物質循環
• 雙向• 可循環
(物質不滅定律)
• 生物體內的物質 &元素的傳遞
生產者與分解者是連接生命世界 (有機物 )
與非生命世界 (無機物 ) 的橋樑。
• 無機物 → 有機物 → 有機物生產者 消費者
分解者
分解者
碳循環
• 在自然界中碳常伴隨著氫與氧元素一同循環,因此碳的循環過程又稱為碳氫氧循環。
• 碳主要來自大氣中的二氧化碳及土壤中的碳酸鹽類。
碳循環碳循環過程包括:
(1) 光合作用
(2) 吸吸作用
(3) 分解作用
(4)燃燒作用
(5) 地質作用
氮循環(重要多了!)• 大部分生物無法直接利用空氣中的 N2 ,
需倚賴微生物行固氮作用取得氮源。
• 固氮作用 : N2 → NH3 ,固氮菌、根瘤菌、藍綠菌
• 硝化作用 : NH4+ → NO2
- → NO3
-
亞硝化菌 硝化菌
• 脫氮作用 : NO3- → N2 ,去硝化菌 (厭氧菌 )
• 氨化作用 : 動植物含氮有機物 → NH3 ,分解者
※ 除去硝化菌為厭氧菌外 ,其他與氮循環有關的微生物為好氧菌。
N2
NH3 NH4+ NO2
- NO3-
植物
動物
屍體&排泄物
溶於水
(1)固氮作用
(2)硝化作用
(3)氨化作用
(4)脫氮作用or去硝化作用藍綠菌
根瘤菌
固氮菌
亞硝化菌 硝化菌
脫氮菌(厭氧)
腐生細菌
(5)閃電
土壤缺氧會發生什麼事?
土壤缺氧會發生什麼事?
• NO3-含量決定土壤的肥沃程度
缺氧• 不利硝化 作用→無法增加土壤NO3
-的含量
• 利 去硝化作用→使土壤NO3-含量減
少 『賠了夫人又折兵』
土壤中的 O2含量對於植物的重要性
• 植物的根吸收水分 (滲透 , 被動運輸 , 不耗能 )
間接依賴有氧呼吸。根
主動運輸(耗能)
有氧呼吸產生較多的 ATP
營養鹽造成根內滲透壓上升
水滲透水由滲透壓小往滲透壓大的方向移動
植物的根吸水的策略其實就是俗話說的
『一兼二顧,摸蜊仔兼洗褲』
耗能利用主動運輸土壤中的無機鹽類,也順便建立了滲透壓梯度,
讓水自然而然順著梯度進入根。
PS
• 如果我是植物,我一定很討厭缺氧環境–害我無法進行有氧呼吸( 36 ATP ),只好加減進行無氧呼吸( 2 ATP )獲得少量的能量以供無機鹽類的主動運輸,再間接助吸水。
–害我討厭的脫氮菌,把我可以吸收的無機營養鹽又變成『看有呷嘸』的氮氣!
生態平衡
• 生態系的組成愈複雜,生物多樣性愈高,自我調節能力愈強,遭受干擾後的恢復能力愈強。
• 生態系如果受到人為或天然的衝擊過大,而超出該生態系的容忍極限時,生態系就可能失去平衡。
生態平衡
• 穩定平衡的生態系中,群集的物種組成、物質和能量的輸出和輸入,皆達成一種相
對穩定的狀態。
• 生態平衡為一種動態的平衡。
• 生態系有自我調節能力。
食性關係單純&物種結構簡單的生態系
自我調節能力差,易失衡
EX:寒原生態系(生物種類少)