-
2007
生態學
IV
生態系中的能量流動及物質循環
(Energy flow and material
cycling in ecosystem)
生態系中的生物都被它們之間的能量及營養關係連繫著
1.
方向
Direction
能量流向
(flow of energy):
營養流向
(flow of
nutrients):
輸入
:
太陽
土壤
,
空氣及水體
經生產者及消費者
:
能量流
,
營養流
頁
1
能量以輻射散失
到太空
分解者
*
-
能量的最終來源是太陽能
(solar energy)
-
化學物質可以再循環
(recirculated )
-
大部份能量的流動是單方向的
<
/p>
(unidirectional)
，所以來自太陽的能量供應是
必需的
生產者
(Producers)
-
自養營養生物
(autotrophs
)
-
吸取
:
-
能量自太陽
-
物質自無機物
消費者
(Consumers)
-
異養生物
(heterotrophs)
-
從植物或動物中取得能量
初級消費者
(Primary
consumers)
: -
草食性動物
(herbivores)
次級消費者
(Secondary
consumers)
:
-
肉食性生物
(carnivores)
攝食初級消費者
三級消費者
(Tertiary
consumers)
: -
大的肉食性攝食次級消費者
食腐動物
(Scavengers)
: -
攝食任何可得到的有機物質
食碎屑生物
(Detritus-
feeders)
: -
從吃下的泥中取得有機物
[
e.g.
蚯蚓
（
earthworm
s
）
,
蛆
（
maggots
）
,
海參（
sea
cucumbers
）
]
分解者
(Decomposer)
-
異養生物
(
腐生生物（
saprobiont
）
，
主要是細菌（
bacteria
）及真菌（
fungi)
-
於死去生物聚積處最充裕
-
分解有機廢物及生物死屍
(
把有價值的營養再循環
)
?
簡單無機物
?
綠色植物
(
生產者
)
2007
生態學
IV
2.
生態系統中的能量流
2.1
食物鏈（
Food
Chain
）
-
< br>能量的傳送自植物（生產者）經一系列生物（消費者）間吃與被吃
-
兩種基本類型
:
i.
吃草的食物鏈（
Grazing
Food Chain
）
a.
捕食食物鏈（
Predator food
chain
）
(
陽光
sunlight
)
綠色植樹
(
生產者
)
頁
2
典型的捕食食物鏈
中肉食生物體積沿
食性層次上升而增
加
.
草食性動物
herbivores
(
初級消費者
primary consumers)
肉食性生物
carnivores
(
次級消費者
secondary consumers)
更大的肉食生物
greater carnivores
(
三級消費者
tertiary consumers)
b.
寄生食物鏈（
Parasitic food
chain
）
鞭毛蟲
flagellates
ii.
碎屑食物鏈（
Detritus Food
Chain
）
(
植物
plants
異養生物
heterotrophs)
食碎屑動物
(detritivore / detritus feeding
organisms)
肉食性生物
carnivores
高級肉食性生物
higher carnivores
2.2
-
-
-
食物網（
Food
Web
）
互相連結的食物鏈
?
食物網
複雜的攝食關係
食物網越複雜便越穩定
(
死去的有機物
dead
organic matter
)
微生物
micro-
organisms
蚤
flea
(
陽光
sunlight
)
草
grass
兔
rabbit
典型的寄生食物鏈中
寄生物體積沿食性層
次上升而減少
2007
生態學
IV
2.3.
食性層次（
Trophic
level
）
-
食物鏈中的位置
-
生物在食物鏈中經相同步數自植物取得食物的，屬於同一食性層次
-
-
第一食性層次
First trophic
level
第二食性層次
Second trophic
level
第三食性層次
Third trophic level
第四食物層次
Fourth trophic
level
-
例
:
Community in
植物
(
生產者
)
所以同一生物在一個食物網中的不同食物鏈內可以是不同的食物層次
植物屬第一層食性層次
頁
3
草食性生物
(
初級消費者
)
肉食性生物
(
次級消費者
)
次級肉食性生物
(
三級消費者
)
生產者
初級消費者
次級消費者
三級消費者
(
植物
)
(
草食性生物
)
(
肉食性生物
)
(
次級肉食性生物
)
Green algae
?
protozoa
?
mosquito larva
?
fish
淡水池塘
Fresh water
pond
綠藻
原生動物
蚊幼蟲
魚
Sea weeds
?
mollusk
?
starfish
?
sea birds
岩岸
海藻
軟體動物
星魚
海鳥
Rocky shore
Grass
?
grasshopper
?
lizard
?
snake
草地
草
草蜢
蜥蝪
蛇
Grassland
Green plants
?
caterpillars
?
tree sparrow
?
merlin
木林
綠色植物
毛蟲
麻雀
鴿艂隼
Woodland
2.4
-
-
生態塔（
Ecological
Pyramids
）
一生物群落中食性層次結構的圖形表達
最底層是生產者，而最高是頂級消費者
i.
數量塔（
Pyramid of
numbers
）
=
＞
顯示某一任何時間中每一食性層次的生物數量
-
通常沿著食物鏈自生產者到消費者的個體數目會減少，因為：
--
能量於每一食性層次散失到環境中去
--
通常較高食性層次的生物體積會較大
-
好處
:
容易及方便
-
缺點
:
沒有考慮每一食性層次中的生長階段
(
幼年及未成熟的階段與成體所需的能量不同
),
、
質量（
mass
）
、
及能量（
en
ergy
）
--->
當生產者的體積較大時，倒轉金字塔（
inverted
pyramids
）可能出現
2007
生態學
IV
頁
4
ii.
生物量金字塔（
Pyramid of
biomass
）
=
＞
顯示於
某一任何時間每一食性層次的有生命物質的總乾質量／生物量（
total dry
weight of
living material
／
biomass)
-
-
好處
:
--
比數量塔更準確（
accurate
）
因為當能量於每一層次散失，於接著的一個食性層次所合
成的生物量便會減少
缺點
:
--
生物量樣本未必具代表性因為
:
-
樣本數字未必夠大
-
只顯示某一時間的生物量而生物量的生產速率並未顯示
--->
當生產者很細小、生命短及有快速繁殖率時，倒轉金
字塔可能出現
iii.
能量或生產力金字塔（
Pyramid of energy
or productivity
）
=
＞
顯示於
特定時間內每一平方米中不同食性層次內生物利用了的能量總和
-
總初級生產力
Gross primary
productivity
=
每一單位面積及一單位時間中植物生產有機食物的速率
淨初級生產力
Net
primary productivity
=
每一單位時間內植物生產的食物除去消耗後的剩餘
次級生產力
Secondary
productivity
=
消費者合成體內生物量的速率
草食性動物的生產力
productivity of herbivores <
植物的生產力
productivity of plants
由於
i.
非所有植物被消費
ii.
非所有被消費的植物被同化（
assimilated
）
(
經排遺
egestion
散失
)
iii.
非所有被同化了的能量被轉化成草食性動物的生物量
< br>
(
經呼吸作用
respiration
散失
)
?
只有小部份的能量可供同化作用成為活組織
i.e.
於一單位時間內新組織或生物的生產量
(
生產力
productivity
)
--->
在研究生態系的運作時較生物量重要
金字塔形狀不受個體的不同大小及代謝速率影響
--->
沒有倒轉金字塔出現
:
當能量沿著食物鏈再傳送上更高食性層次時相同事件會發生
無論任何時候
,
能量被生物利用時
,
便會有部份散失到周圍去
所以能量傳遞（
energy
flow
）是一單向過程，並且不可再循環
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