生物圈
  前言    生物與環境    族群和群集    自然界物質的循環與能量的流動    生態系   
基礎篇課程內容    形形色色的生物    人類與環境    自然資源的保育    人類與自然界的平衡   

◎生態系

  生態系泛指在特定區域內的群集(所有生物)及其生活環境的總和;而此區域內能量流動的方式和物質循環的情形是其特性。地球可謂一個大的生態系,其所需的能量來自於太陽。太陽光(光能)透過植物行光合作用轉而形成化學能,存在於光合作用的產物---葡萄糖中,這是能量輸入生命世界的途徑。能量只在生命世界做短暫的停留後,經過生物的分解作用,其會被釋放並離開生命世界。構成生命世界所需要的物質,全取材於地球。地球中有各式各樣的物質,只有少數幾種能進入生命世界,如碳、氫、氧、氮、磷、硫等,它們在生物體內會組成構造與代謝所需的大分子物質。

  生態系可因攝食而達到能量流動與物質循環的目的,因攝食而衍生出的族群關係,可以分成三個主要組成,即生產者(植物)、消費者(動物)及分解者(微生物)。藻類和綠色植物是生態系中的生產者,其為地球上生命世界獲得物質與能量的窗口,即能捕捉光能,轉變成化學能。有些動物以生產者為食,以獲得物質與能量,其被稱為初級消費者;以初級消費者為食者為二級消費者,其餘依次類推。依照物種間攝食的相關性,循單一方向將物種由低階(生產者)至高階(消費者)連接起來,便形成一條食物鏈(圖3-4-1)。結合多於一條食物鏈的攝食關係,則會發現在一生態系中,各族群間的攝食關係交錯如網,是為食物網(圖3-4-2)。

  不論物質與能量,最終均會離開生命世界,回歸地球的非生命世界;而此項工作則是由生態系中的分解者來執行。它們以生物體的屍體及其他生物的排泄物為食物,將組成生物體的大分子物質分解成最簡單的形式,並與隨伴產生的能量一起被釋放至非生命世界。因此,分解者又被稱為生態系的清道夫。在大多數生態系中的微生物則扮演這個角色。總結,地球上的能量需由太陽不斷提供;而物質則可以在生命及非生命世界中流轉,週而復始的為生命世界所利用。

  一個穩定的生態系端賴此系統中生物間及生物與環境間相互依存以達到能量與物質的動態平衡。當一個生態系中的生物種類越多,會形成一個穩定不易瓦解的食物網,因而它自動調整以達物質與能量平衡的能力就越強,生態系就越容易保持穩定,而呈現生態平衡。自然界中生物間的關係環環相扣,無所謂贏家或輸家的區別,只要其中任何一種生物被毀滅,其它生物直接或間接也會牽連受害,因而破壞食物網;嚴重時造成生態的不平衡。地球上的資源與空間是有限的,因此,此生態系中的環境對存在於其間的每一種族群具有一定的負荷量(carrying capacity),即能維持與提供生存於其中所有生物所需的能量與物質的能力。當某種生物族群超過生態系對之負荷量,該生物最後必遭淘汰。

  生態系的範圍有大有小,下面舉四個常見而易於觀察的生態系,供同學們參考。

1. 淡水生態系

  這個生態系一般見於湖泊、池塘及河流。湖泊和池塘中,其能量的固定是由植物性的浮游生物完成,植物性的浮游生物,是為此生態系中的生產者,消費者以魚類為主。典型的河川由高山源頭而下至出海口,可粗分為上游森林區及下游農墾區或都會區。上游森林區的河川(圖)其能源主要來自枯枝落葉。枯枝落葉首先為水棲昆蟲利用,繼而其他動物以水棲昆蟲為食,形成河川生態系之食物鏈。河川下游通常經過農墾區及都會區,因此河水可能因有機汙染而缺氧,並不利水生生物之生存。

2. 海洋生態系

  海洋既深且廣,整個生態系可分為兩區:近海區及遠洋區(圖3-4-3)。近海區通常位於水深不超過200公尺之與陸地連接海區;而遠洋區則在近海區之外,向開放海洋端延伸,水深超過200公尺,甚至達到數千公尺。浮游性的藻類是海洋的主要生產者,小型的節肢動物是主要的初級消費者,魚類則是屬於二、三級消費者。

3. 河口生態系

  河口水域由河川及海洋之交會所構成,由陸地來的物質一部分在輸送的途中經分解而為營養鹽,最後被送到這裡。於是,河口水域通常是富營養鹽之地區,物種組成也相當地複雜。河口地帶受潮水來回,以及河川水量變化的影響,鹽度起伏很大。這裡的生產者包括浮游植物及較大型的水生植物。大部分的生產者以殘碎物的形式進入食物網中;殘碎物先為分解者--細菌及菌類--所分解,再為棲息於河口之軟體、節肢動物及魚類所利用。所以河口之食物網極複雜,其基本結構與陸域或典型的海洋生態系不盡相同。

4. 陸域生態系

  在陸域,土壤、氣候、地形決定了扮演生產者角色的植物型態。沙漠中,地面白天很熱,晚上相對地冷,一眼望去,盡是一些耐乾燥的仙人掌類植物。在這種變動幅度較大的環境中,能生存的生物種類相對地少,因此沙漠生態系顯得較簡單而寂寞。草原上,年降雨量較沙漠為高,適合草類的生長,於是草類構成草原生態系的生產者。由於草原上地形平坦,沒有高大的樹木,穴居者及食草動物為生態系中的消費者。喬木或灌木構成森林的主體,例如熱帶雨林以闊葉林為主,直接接受太陽能;然而,附生植物也攀附在喬木枝幹,捕捉間隙太陽能。雨林中之生產者物種極多,因此光合作用旺盛,所造成的生態系既大且複雜。

本節有概念圖


  前言    生物與環境    族群和群集    自然界物質的循環與能量的流動    生態系   
基礎篇課程內容    形形色色的生物    人類與環境    自然資源的保育    人類與自然界的平衡