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3-1 個體與族群 3-2 群集 3-3 生態系 3-4 陸域生態系 3-5 水域生態系 3-6 討論.

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1 3-1 個體與族群 3-2 群集 3-3 生態系 3-4 陸域生態系 3-5 水域生態系 3-6 討論

2 生物和環境 生物和環境間,具極密切的依存關係。生物必須在環境中尋找適當的地方棲息、躲避敵害,以及覓食和繁衍子代。
棲地:生物族群生長和居住的地方。 臺灣水韭:主要是生長在陽明山國家公園的夢幻湖。 紅樹林─水筆仔:在半淡半鹹的淡水河口生長。

3 臺灣水韭的棲地 |夢幻湖 臺灣水韭:主要是生長在陽明山國家公園的夢幻湖。

4 生態學 為什麼? 特定種類的生物族群,只分布在某些特定的地區呢? 有哪些生物族群與其生活在一起? 它們為什麼會在一起?
為什麼這些生物一定要在這種環境生長?  這些生物與其生存的環境之間,一定有某些特殊的關係存在。

5 生態學 生態學(ecology)就是一門探討「生物與生物」以及「生物與環境」之間交互作用的科學。
由於人類恣意利用地球資源,自然環境保育已成為今日人類必須面對的重要議題,因而使生態學日趨重要。

6 3-1 個體與族群 牛羚 個體是組成族群的單位

7 3-1 個體與族群 個體:是組成族群的基本單位。 族群:是指在某一特定時間生活在某一地區(空間)的一群同種個體。
3-1 個體與族群 個體:是組成族群的基本單位。 族群:是指在某一特定時間生活在某一地區(空間)的一群同種個體。 例如:「今年(時間)校園內(空間)的白頭翁族群似乎比往年大」。

8 3-1 個體與族群 個體的壽命短暫,但族群卻可以長存。 族群的性質(特徵):成長型式、大小、密度、動態平衡和個體生存曲線等。 8

9 下列何者可視為一個族群? (A)樹上的地衣  (B)珊瑚礁上的熱帶魚  (C)池塘裡的浮游植物  (D)校園裡的黃花酢漿草 ANS: (D)

10 3-1.1 族群密度 族群密度(D)是指在單位空間(S)內某一族群的個體數(N)。 D = N / S
3-1.1 族群密度 族群密度(D)是指在單位空間(S)內某一族群的個體數(N)。 D = N / S 陸地生物的族群密度以面積為單位來表示,如每平方公尺有 16 株車前草。 水生生物的族群密度則以體積單位來表示,如每立方公尺池水中有 5 條鯽魚。

11 3-1.1 族群密度 測量族群密度還可以了解在一段時間之內,某一族群密度的變化。 假若有一位生態學家在調查某海岸紅樹林中,水筆仔族群的密度。
3-1.1 族群密度 測量族群密度還可以了解在一段時間之內,某一族群密度的變化。 假若有一位生態學家在調查某海岸紅樹林中,水筆仔族群的密度。 1965年為 10.2 株 / 100 m2 1970年為 株 / 100 m2 1975年為 株 / 100 m2

12 3-1.1 族群密度 假若有一位生態學家在調查某海岸紅樹林中,水筆仔族群的密度。
3-1.1 族群密度 假若有一位生態學家在調查某海岸紅樹林中,水筆仔族群的密度。 1965年為 10.2 株 / 100 m2 1970年為 株 / 100 m2 1975年為 株 / 100 m2 由三次調查資料可發現水筆仔的族群密度在這十年來一直在下降推測一定有什麼原因導致這種現象發生尋找對策來保育水筆仔。 12

13 3-1.1 族群密度

14 3-1.2 族群的成長型式 生殖潛能(又稱為生物潛能):指一個族群在理想的環境下,例如充足的食物、豐富的棲地、適宜的生活環境等,增加其個體數的最大速率。 通常是以「每一個個體增加多少個體為單位」來表示。 生殖潛能的大小因生物種類的不同而異:細菌的生殖潛能非常大;人類的就比較小。

15 家蠅(Musca domestica)的生殖潛能很大
3-1.2 族群的成長型式 家蠅(Musca domestica)的生殖潛能很大 世代 全存活下來且繁殖的數量 1 120 2 7,200 3 432,000 4 25,920,000 5 1,555,200,000 6 93,312,000,000 7 5,598,720,000,000 摘引自Curtis, H.,& Barnes, N.S., Invitation to Biology, 5th Ed. Worth Publishers, Inc., P.776

16 3-1.2 族群的成長型式 環境負荷量:是指在特定時空下,某一個環境可以供養的特定族群之最大個體數。
3-1.2 族群的成長型式 環境負荷量:是指在特定時空下,某一個環境可以供養的特定族群之最大個體數。 大部分動物族群:環境負荷量可能是食物和棲地的豐富程度。 植物族群:環境負荷量可能是陽光和水的供應量。

17 3-1.2 族群的成長型式 族群的成長會受生殖潛能和環境負荷量的影響。
3-1.2 族群的成長型式 族群的成長會受生殖潛能和環境負荷量的影響。 由於食物、空間、疾病、天敵等環境因素的影響,生物族群很少依最大的生殖潛能來增加個體數。 生活在某一特定環境下的族群大小(個體數的多寡)通常是由環境負荷量所決定。

18 3-1.2 族群的成長型式 在環境負荷量的影響之下,一般生物族群通常呈 S 型族群成長的型式。

19 3-1.2 族群的成長型式 當某族群以S型的型式成長時(開放環境): 1.適應期:初入新環境需要時間來適應環境 →成長緩慢
3-1.2 族群的成長型式 當某族群以S型的型式成長時(開放環境): 1.適應期:初入新環境需要時間來適應環境 →成長緩慢 2.對數期:適應環境後,發揮生殖潛能 →成長加速 3.減速期:環境阻力增加 →成長速率漸減 4.平衡期:個體數達最大負荷力 →成長速率維持一定 19

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21 3-1.2 族群的成長型式 族群成長的指數成長(J型成長曲線)型式:在適宜的環境下,生物族群的個體數以指數的方式成長。

22 3-1.2 族群的成長型式 例如:大腸桿菌(E. coli)培養在培養基裡,大約每30分鐘就會分裂一次,亦即一個細胞在30分鐘後就增長為兩個細胞,60分鐘後成為4個細胞,10代之後,即達210個細胞。因此這種類型的族群成長型式可以用N=2t來表示。 指數成長曲線 22

23 3-1.3 族群的動態平衡 影響族群大小變化的因素主要是個體的出生、死亡以及遷入和遷出。 (出生+遷入)-(死亡+遷出)
3-1.3 族群的動態平衡 影響族群大小變化的因素主要是個體的出生、死亡以及遷入和遷出。 (出生+遷入)-(死亡+遷出) >0  使族群變大。 <0  使族群變小。 =0  零成長。 出生率:單位時間內,每千個個體中新生的個體數。 死亡率:單位時間內,每千個個體中死亡的個體數。

24 3-1.3 族群的動態平衡 還受環境因素影響: 生物因子:如掠食者、病原菌等。 非生物因子:如食物、空間等。
3-1.3 族群的動態平衡 還受環境因素影響: 生物因子:如掠食者、病原菌等。 非生物因子:如食物、空間等。 在環境因素的影響之下,許多生物族群往往有隨時間而規律波動的現象。 長期而言,其波動都維持在一定的範圍之內,而保持大體上穩定的狀態,這種略有波動的平衡稱為動態平衡 。 例如:山雀族群的大小在連續幾年之間,隨季節變化而呈現規律的波動。

25 3-1.3 族群的動態平衡

26 想想看 長久以來,政府的衛生行政單位每年都會推動「滅鼠週」活動,假若城市中的老鼠族群是以S型曲線的型式成長,則要有效達成減少「鼠口」的目標,應該運用何種策略滅鼠比較符合生物學的原理? 要控制老鼠、蟑螂等的族群大小,最符合生態學原理的方法是減低老鼠、蟑螂的環境負荷量。所以減少廚餘、清除垃圾等以減少老鼠、蟑螂的食物,才是根本方法。

27 3-1.4 個體生存曲線 不同的生物具有不同的生命期。 生命期通常是以平均壽命來表示。
3-1.4 個體生存曲線 不同的生物具有不同的生命期。 生命期通常是以平均壽命來表示。 人類的平均壽命約在70~80歲。 狗的平均壽命則僅約為8~15歲。 蝴蝶等昆蟲,平均壽命更短。 將一生物族群由幼年、成年至老年期,依年齡層的不同分別計算死亡率,將可發現各年齡層的死亡率並不相同。

28 3-1.4 個體生存曲線 個體生存曲線(survivorship curve):
3-1.4 個體生存曲線 個體生存曲線(survivorship curve):  追蹤1,000個個體,計算在各年齡層存活下來的個體數,並以曲線圖來表示。 橫坐標:該生物的最長年齡百分比。 縱坐標:一千個個體中存活的個體數。

29 個體生存曲線 1,000 每千個個體中存活的個體數( ) 人類 假設族群 100 水螅 10 牡蠣 log 50 100 年齡百分比(%)
每千個個體中存活的個體數( ) log 1,000 人類 假設族群 100 水螅 10 牡蠣 50 100 年齡百分比(%) (以各該動物最長壽為100%)

30 想想看 1.為何人類的個體生存曲線與牡蠣和水螅不同,而與圖3-8中假設族群的曲線十分相近?
人類對幼兒的哺育、照顧和保護非常周密,加上醫藥衛生發達,使絕大多數的個體都能存活到趨近於人類的平均壽命才死亡。

31 想想看 2. 澎湖的綠蠵龜每年都定時回到望安島產卵,每隻母龜每次產卵多達百粒,如果這些卵孵出的小龜都能長大成為成龜,則綠蠵龜的族群將會如何?
2. 澎湖的綠蠵龜每年都定時回到望安島產卵,每隻母龜每次產卵多達百粒,如果這些卵孵出的小龜都能長大成為成龜,則綠蠵龜的族群將會如何? 再想想烏魚子是烏魚的卵巢,一對烏魚子就含有數以萬計的卵,如果每一個卵都能受精並孵化長成烏魚,那麼海域中的烏魚族群將如何? 如果所有的卵都能孵化並存活至成龜或成魚,不出數十年,臺灣海峽就全部被這些動物所充滿!事實上,綠蠵龜幼年期的死亡率達90%,烏魚則更達99%以上。

32 想想看 3.接續上題的討論,動物的個體生存曲線與生殖策略之間有何關係?
產卵數愈多的動物,其存活曲線愈呈凹型,換言之:較高等的動物(哺乳類、鳥類)的生殖策略為「產卵少,護幼周密」,而較低等的動物(魚類、無脊椎動物)則「產卵多、護幼較少」,甚至「產卵多、無護幼行為」。如果親代對下一代的育幼行為愈周到(例如:護卵、哺乳、育幼等行為),則幼年期個體的生存機會愈高,否則便以數量(卵)取勝,以提高族群的存活機會。

33 下列何種生物的個體生存曲線和右圖最相似?
(A)牡蠣 (B)水螅  (C)海鷗  (D)海豚 ANS: (A)

34 3-1.5 年齡結構 34

35 3-1.5 年齡結構 類型 a.增長型 (快速成長) b.衰退型 (負成長) c.穩定型 (零成長) 圖形 金字塔型 棍棒型 砲彈型
3-1.5 年齡結構 類型 a.增長型 (快速成長) b.衰退型 (負成長) c.穩定型 (零成長) 圖形 金字塔型 棍棒型 砲彈型 年齡結構 老年個體最少 幼年個體最多 未達生殖年齡者最少 出生率和 死亡率相近 代表國家 肯亞、墨西哥 丹麥 德國、瑞典 35

36 圖片來源說明 P1 臺灣影像圖庫網 P3 a. 戴進元,臺灣影像圖庫網,am4270 b. 楊榮祥 P5 許嘉錦
P 山雀:http://kite.kl.edu.tw/ite/good/details.php?image_id= &mode=search&s=58ea08f2a6bb2c0bfa3fd3f54c12ed2a P a.~b. 廖達珊老師 c. 編輯部 P 編輯部 P25 自訂動畫動作設計 復興高中 趙芸老師 P 編輯部


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