自然與生活科技領域 國中１下 第 5 章 生態系 5-1多采多姿的生態系 5-2生物間的交互關係 5-3能量的流動 5-4物質的循環

紅樹林是生長在熱帶及亞熱帶河口沼澤地區的耐鹽性、常綠灌木林。 臺灣現有的紅樹林植物包括 水筆仔、五梨跤（長柱紅 樹）、海茄苳、欖李等。 多采多姿 拜訪過臺北 關渡的紅樹林嗎？搭乘捷運到紅樹林站，下車後步行就可以看到關渡的紅樹林，那裡有水筆仔及生活在樹林間的各種生物，例如彈塗魚、小白鷺和招潮蟹等。 知識快遞 紅樹林是生長在熱帶及亞熱帶河口沼澤地區的耐鹽性、常綠灌木林。 臺灣現有的紅樹林植物包括 水筆仔、五梨跤（長柱紅 樹）、海茄苳、欖李等。

＃什麼是「紅樹林」？為何叫做「紅樹林」？ 　　紅樹林的中文名稱由來是源於紅樹科植物，因其木材呈紅色，樹皮可以提煉出單寧做為紅色染料，因此被稱為「紅樹」。 　　紅樹林的學術定義則為「生長在熱帶與亞熱帶沿海潮間帶泥濘地的植物，主要是由紅樹科植物與一些適應此種環境的植物所組成」。根據國際紅樹林組織（International Society for Mangrove Ecosystem）所列，全世界目前有24科30屬83種紅樹林植物 　　若照此定義來看，台灣目前屬於真正紅樹林的植物只有紅樹科的「水筆仔」、「五梨跤(紅海欖)」，與使君子科的「欖李」，以及馬鞭草科的「海茄苳」。

水筆仔 五梨跤

欖李 海茄苳

褐頭鷦鶯 大卷尾 小鷿鵜 翠鳥 斑文鳥 紅鳩 家燕 夜鷺 棕背伯勞 綠繡眼 麻雀 紅冠水雞 喜鵲 小白鷺 白頭翁 白鶺鴒

黑面琵鷺 反嘴          高蹺           小水鴨 綠頭鴨 尖尾鴨 琵嘴鴨 赤頸鴨

紅樹林的生態系 網紋招潮蟹(公) 粗腿綠眼招潮蟹(公)

族群:同一時期生活在同一棲地的同種生物。例：水筆仔族群、小白鷺族群等 群集（或群落）:同一時期生活在同一棲地的所有生物。例：紅樹林群集 多采多姿的生態系 族群:同一時期生活在同一棲地的同種生物。例：水筆仔族群、小白鷺族群等 群集（或群落）:同一時期生活在同一棲地的所有生物。例：紅樹林群集 個體 族群 群集(群落)

多采多姿的生態系 生態系的組成： 生物－水筆仔、彈塗魚 非生物－石頭、泥土和海水 生態系

生產者：能行光合作用製造養分。例：水筆仔 消費者：攝取食物獲得養分。例：彈塗魚、小白鷺和招潮蟹等動物 多采多姿的生態系 生產者：能行光合作用製造養分。例：水筆仔 消費者：攝取食物獲得養分。例：彈塗魚、小白鷺和招潮蟹等動物 分解者：能分解動物的排泄物和生物的遺體，例如細菌、原生菌類和菌物類等。 生產者 消費者 分解者

影響族群大小的因素有： 負荷量：一個環境所能供養的生物最大數量 族群數目增加－－出生、遷入 族群數目減少－－死亡、遷出 多采多姿的生態系 ＝ 100隻牛 200隻羊 50隻牛 100隻羊 ＝ ＝

族群數目增加－－出生、遷入 族群數目減少－－死亡、遷出 多采多姿的生態系 例：某地區野馬的一年內的數量資料 出生 ＋100隻 死亡 －30隻 出生　　　＋100隻 　死亡　　　－30隻 　遷出　　　－30隻 　遷入　　　＋60隻 　總和　　　＋100隻　　　　族群變大

生物圈包含地球上所有生物及其生活的環境。 多采多姿的生態系 生物圈包含地球上所有生物及其生活的環境。 不同的環境會形成不同的生態系，一般來說，水域環境可分為海洋、河口與淡水等生態系；陸域環境則可依氣候、雨量等因素，分為沙漠、草原、森林等生態系。

多采多姿的生態系 生態系之旅 海洋生態系 主要生產者是藻類，消費者有海葵、魚和鯨、海豚等各種生活在海洋中的動物。潮間帶及淺海有大型藻類生長，生物種類繁多。遠洋區域，只有透光的上層有浮游藻類；生物種類較少。在陽光無法照射到的深海中，有以沉落的生物殘骸為食物的魚、蝦和貝類棲息。

多采多姿的生態系 生態系之旅 海洋生態系

多采多姿的生態系 生態系之旅 河口生態系 河口是河川與海洋的交界處，由陸地沖刷而下的物質在這裡匯集，形成一個養分含量很高的地區，相對的汙染物也容易在此集中，使得環境汙染非常嚴重。由於潮汐與河水的影響，使得河口生態系中的鹽度變化很大，主要的生產者有蘆葦等草本植物或紅樹林植物，生產者主要先被分解者分解成碎屑，再被消費者利用，主要的消費者有彈塗魚、招潮蟹、水鳥等。

多采多姿的生態系 生態系之旅 河口生態系

多采多姿的生態系 生態系之旅 淡水生態系 湖泊、河川等生態系都屬於淡水生態系。淡水生態系中，生產者包含水中的藻類、岸邊的蘚苔、蕨類與樹木等，而消費者包含昆蟲、魚類和鳥類等。河川生態系容易受到水質及岸邊環境影響，河川上游流速快，含氧量比下游高，且汙染物濃度也較低。

多采多姿的生態系 生態系之旅 沙漠生態系 沙漠生態系年雨量低於250公厘，其中的生產者主要為仙人掌類等耐旱植物。消費者大都是能適應乾旱環境的昆蟲、爬蟲類和哺乳類等，生物的種類比其他生態系少。

多采多姿的生態系 生態系之旅 草原生態系 年雨量在250～1000 公厘之間，生產者是草本植物及灌木。消費者包含各種草食和肉食性動物，如斑馬、獅子等。地形大都平坦，除了雨量因素外，有些地區也會因為火災、強風而形成草原。

多采多姿的生態系 生態系之旅 森林生態系 年雨量在1000公厘以上，各種大型樹木是森林生態系生產者，消費者是昆蟲、鳥類和哺乳類等各種動物。根據氣候的差異可分為熱帶雨林、闊葉林和針葉林等生態系。

水域生態系 生態系 特性 生產者 消費者 海洋生態系 淺海區 潮間帶：漲潮和退潮間的區域 藻類(有大型藻類，如 昆布、紫菜等) 初級消費者：小型節肢動物，如蝦、蟹 二、三級消費者：魚類 大陸棚：潮間帶至200公尺深的區域 遠洋區 透光區：上層約200公尺深的海域，光線能夠到達的範圍 浮游藻類 魚類 無光區：深度超過200公尺的深海區，缺乏光線，故無光合作用生物 無 魚、蝦和蟹等，以上層生物屍體及其碎屑為食

生態系 特性 生產者 消費者 河口生態系 (特殊生態類型： 生產者→分解者→消費者) 1.河、海交界處。 2.鹽度起伏大、富含 水域生態系 生態系 特性 生產者 消費者 河口生態系 (特殊生態類型： 生產者→分解者→消費者) 1.河、海交界處。 2.鹽度起伏大、富含 營養鹽、土壤缺氧 3.生物要有特殊適應 能力，如支持根、 具鹽腺排鹽等 1.浮游植物和大型水 生植物 2.生產者先被分解為 殘碎物的型態才被 利用 蝦、蟹、貝類、鳥類等

生態系 特性 生產者 消費者 淡水生態系 湖泊、 池塘 靜止水域，含氧量低 浮游藻類 魚、蝦、貝類 河川 流動水域，含氧量高 水域生態系 生態系 特性 生產者 消費者 淡水生態系 湖泊、 池塘 靜止水域，含氧量低 浮游藻類 魚、蝦、貝類 河川 流動水域，含氧量高 固著的藻類及岸邊的枯枝落葉 水棲昆蟲、魚類和其他動物

生態系 氣候 特色 生產者 消費者 沙漠 年雨量＜250mm 晝夜溫差大 耐乾旱的植物，如仙人掌 如爬蟲類，體表具鱗片可防止水分散失 草原 陸域生態系 生態系 氣候 特色 生產者 消費者 沙漠 年雨量＜250mm 晝夜溫差大 耐乾旱的植物，如仙人掌 如爬蟲類，體表具鱗片可防止水分散失 草原 年雨量250mm~1000mm 多分布於內陸地區，夏季炎熱，冬季寒冷 草本植物 草食性動物或其掠食者

森林 年雨量＞1000mm 寒帶 生物需耐寒 針葉樹 動物種類繁多，如鳥類、哺乳類、昆蟲等 溫帶 四季分明 落葉樹 熱帶 蕨類等附生植物多 陸域生態系 森林 年雨量＞1000mm 寒帶 生物需耐寒 針葉樹 動物種類繁多，如鳥類、哺乳類、昆蟲等 溫帶 四季分明 落葉樹 熱帶 蕨類等附生植物多 常綠闊葉樹

生物間的交互關係 生物間除了攝食與被攝食的關係之外，還有其他交互關係，例如競爭關係、共生關係和寄生關係等。當生物個體間須爭取相同的資源時，便產生競爭關係；兩種生物生活在一起且互相幫助，對彼此都有利，稱為互利共生；寄生則是對其中一方有利，但對另一方有害的交互關係，但寄生者通常不會使寄主死亡。 動腦時間 被寄生的生物（寄主）在被寄生的過程中存活或死亡，對寄生者會有什麼影響？

生物間的交互關係 競爭 榕樹下樹幹周邊區域，植物生長稀少，這是樹木為了爭取養分及陽光所產生的結果。 競爭 why榕樹下周邊區域植物生長稀少? 麻雀與白頭翁的關係? 競爭 榕樹下樹幹周邊區域，植物生長稀少，這是樹木為了爭取養分及陽光所產生的結果。 競爭 麻雀與白頭翁的食物來源種類很相近，彼此產生了競爭關係。

生物間的交互關係 互利共生 蚜蟲會分泌甜液給螞蟻食用，而螞蟻會幫助蚜蟲抵禦瓢蟲的攻擊。這種生物之間互相幫助的關係，稱為互利共生。 共生 蚜蟲VS螞蟻 樹木VS啄木鳥 生物間的交互關係 共生 樹木提供啄木鳥居住的棲所，啄木鳥則替樹木去除害蟲，這也是一種共生關係。 互利共生 蚜蟲會分泌甜液給螞蟻食用，而螞蟻會幫助蚜蟲抵禦瓢蟲的攻擊。這種生物之間互相幫助的關係，稱為互利共生。

生物間的交互關係 寄生 臺灣獼猴的身上常會有寄生蟲寄生，例如跳蚤、蝨子等。 寄生 寄生蜂VS毛毛蟲 臺灣獼猴VS跳蚤 寄生 寄生蜂將卵產在蝴蝶或蛾的毛毛蟲體內，卵孵化後，幼蟲就寄生在毛毛蟲體內，以毛毛蟲的組織為食。 寄生 臺灣獼猴的身上常會有寄生蟲寄生，例如跳蚤、蝨子等。

生物間的交互關係 在農業上，科學家可以利用生物的交互關係，來對病蟲害進行一些無農藥汙染的生物防治，例如臺灣果樹的主要害蟲之一－東方果實蠅，目前果農便是利用寄生蜂寄生在其幼蟲中的方法，而有效降低蟲害。 知識快遞 在農業上，利用害蟲的天敵（例如東方果實蠅中的寄生蜂）或微生物感染，來減少蟲害的方式，稱為生物防治。生物防治技術可減少因使用農藥所造成的環境汙染及對人類的傷害。

種類 情形 族群 舉例説明 共生 片利共生 互利共生 交互作用的種類 種類 情形 族群 舉例説明 共生 片利共生 對一方有利，另一方無害 有利一方變大，無害一方不變 蘭花生長在樹上 互利共生 對雙方都有利 皆變大 螞蟻和蚜蟲、啄木鳥與樹木、海葵和寄居蟹

競爭 雙方都有害 皆變小 鳥兒競爭食物、牛和羊共棲一草地 寄生 寄生者有利，被寄生者有害 寄生者變大，被寄生者變小 寄生蜂將卵產在毛毛蟲體內 交互作用的種類 種類 情形 族群 舉例説明 競爭 雙方都有害 皆變小 鳥兒競爭食物、牛和羊共棲一草地 寄生 寄生者有利，被寄生者有害 寄生者變大，被寄生者變小 寄生蜂將卵產在毛毛蟲體內 掠食 掠食者有利，獵物有害 掠食者變大，獵物變小 蛇捕捉青蛙

食物鏈:把生物間攝食者與被攝食者的關係連起來。 例如植物→松鼠→老鷹 種子→雉雞→老鷹 能量的流動 食物鏈:把生物間攝食者與被攝食者的關係連起來。 例如植物→松鼠→老鷹 種子→雉雞→老鷹 生產者 次級消費者 初級消費者

以草食動物為食的肉食性動物為次級消費者， 能量的流動 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性動物為次級消費者， 以此類推之後可有三級、四級消費者等，因此初級消費者也通稱為低階消費者，食性等級較高者則稱為高階消費者。

食物網:生態系中，攝食者與被攝食者的關係錯綜複雜，食物鏈彼此交錯而形成。 能量的流動 食物網:生態系中，攝食者與被攝食者的關係錯綜複雜，食物鏈彼此交錯而形成。 高階消費者 低階消費者 生產者 分解者

食物鏈 樹 黄雀 人 蟬 螳螂 蛙 松鼠 蛇 老鷹 食物網 能量的流動 一級消費者 生產者 三級消費者 四級消費者 二級消費者 此食物網中共有多少條食物鏈?

能量的流動 動腦時間 在下圖食物網中，如果松鼠數量變少了，會對食物網中的生物有什麼影響？ 高階消費者 低階消費者 生產者 分解者

能量的流動 由食物鏈可知，生態系中某種生物的族群減少或消失，一定會影響其他生物族群的生存。例如寬尾鳳蝶的幼蟲吃臺灣擦樹的葉子，而鳥類又吃寬尾鳳蝶的幼蟲，三者之間形成食物鏈。但因為森林開發，使得臺灣擦樹的數量減少，因此寬尾鳳蝶的數量也越來越少，同時以寬尾鳳蝶幼蟲為食的鳥類也受到影響。

寬尾鳳蝶（Agehana maraho）為臺灣特有種蝴蝶， 其種名 maraho 是源自泰雅族語中「頭目」的意思，1932 年被當時宜蘭農林學校任教的日人鈴木利一，在宜蘭縣羅東鎮烏帽子（今名獨立山） 河灘首度發現，1934 年由日籍學者素木得一與楚南仁博士正式發表為臺灣特有新種，其珍貴性及特殊地位也引起學界的震撼，1935 年寬尾鳳 蝶被列為日本天然紀念物加以保護，目前政府已公告為瀕臨絕種蝶類。

能量的流動 在生態系中，生物各自有不同的角色，且各有其重要性。物種越多，食物網就越複雜，生態系也就更具有彈性與恢復力，以應付環境的變化。因此生態系的物種如果能維持多樣性，也就比較能夠維持穩定。在上述的例子中，如果鳥類不只以寬尾鳳蝶的幼蟲為 食就不會因 為寬尾鳳蝶 減少而受到 嚴重的影響。

能量金字塔:生物體所含的總能量按食物鏈層級排列成為塔形。 能量由生產者向高階消費者流動，每一階層的能量都只有一小部分向上傳遞。 能量的流動 能量金字塔:生物體所含的總能量按食物鏈層級排列成為塔形。 能量由生產者向高階消費者流動，每一階層的能量都只有一小部分向上傳遞。 大部分能量散失 高階消費者 小部分能量傳遞 10 大部分能量散失 低階消費者 小部分能量傳遞 1000 生產者 100000

生物行呼吸作用，產生二氧化碳 物質的循環 大氣中的二氧化碳 碳的循環途徑 二氧化碳溶於水 綠色植物行光合作用吸收二氧化碳 燃燒化石燃料放出二氧化碳 古生物遺體經長時間高溫高壓作用下，形成化石燃料 分解者分解動物排泄物及生物遺體，放出二氧化碳 碳的循環途徑

重點整理 碳循環 綠色植物行光合作用 吸收二氧化碳 二氧化碳溶於水 大氣中的二氧化碳 生物行呼 吸作用產 生二氧化 碳 動物藉由 攝食植物 而吸收碳 元素 燃燒化石 燃料放出 二氧化碳 古生物遺體 經長時間高 高壓作用下 ，形成化石 燃料

(2)古生物的遺體 煤、石油或天然氣等化石燃料 燃燒 產生二氧化碳 物質的循環 碳元素循環: (1)二氧化碳 植物行光合作用 轉換成醣類和其他養分 攝食進入動物體內 呼吸作用 二氧化碳 (2)古生物的遺體 煤、石油或天然氣等化石燃料 燃燒 產生二氧化碳

物質的循環 人類大量使用化石燃料，使大氣中的二氧化碳濃度越來越高，造成溫室效應增強，而影響氣候的變化與生物的分布。全球暖化更造成極地冰層融化，使得海平面上升。目前已有一個位於南太平洋的島國因海平面上升而舉國遷徙。近年來，各國陸續簽訂條約限制二氧化碳的排放量，以減緩溫室效應的影響。

物質的循環 知識快遞 太陽的能量到達地球之後，可供生物利用並被物體吸收。地球除了吸收太陽的能量外，也會以輻射的方式傳出能量。二氧化碳等氣體會吸收部分由地表輻射傳出的熱能以維持地表溫度，就像在地球表面蓋上一層玻璃罩一般，稱為「溫室效應」。

物質的循環 知識快遞 我國位於南太平洋的友邦— 吐瓦魯（Tuvalu），由於全球暖化造成海平面上升，導致土地逐漸被海水淹沒，估計50 年後就會全部消失，其政府已向國際社會求助，目前紐西蘭已同意逐年收容其全國一萬一千名居民。

物質的循環 氮的循環途徑 大氣中的氮氣 動物攝食植物得到氮化物 閃電使氮和氧結合成氮化物 二氧化碳溶於水 土壤中的微生物將氮化物轉化成植物可利用的形式 植物吸收 微生物分解土壤中的含氮物質，轉換成氮氣 土壤中的含氮物質

重點整理 氮循環 大氣中的氮氣 氮和氧結合成含氮物質 微生物將土壤中的 含氮物質分解轉換 成氮氣 土壤中的微生物將含氮 物質轉化成植物可利用 的形式 微生物把動物排泄 物及生物遺體分解 成含氮物質 植物吸收含氮物質 動物攝食得到含氮物質

物質的循環 氮元素是組成蛋白質和DNA的重要元素。雖然大氣中約有78%是氮氣，但是只有少數種類的微生物能直接利用氮氣，並轉換成植物可以利用的形式。土壤中的含氮物質才是大部分生物體中氮的來源，這些含氮物質被植物吸收後，經由食物鏈傳遞到消費者體內。動物的排泄物及生物的遺體，經過微生物分解後，氮會再度回到土壤及大氣中。除了碳及氮元素之外，水分、磷元素及其他物質也會在生態系中循環。

重點整理 1.組成生態系的層次由小到大依序為： 個體→ 族群→ 群集（群落）→ 生態系 2.生物依獲得養分及能量的方式，可分為： (1)生產者：能利用太陽能，行光合作用來製造養分。 (2)消費者：必須攝取食物以獲得養分。 (3)分解者：分解生物遺體及排泄物。

重點整理 3.環境負荷量決定族群大小的上限，遷出遷入、出生、死亡會影響族群的大小。 4.生態系依氣候、雨量等各種環境因素，可區分成許多不同類型： (1)水域：淡水、河口和海洋生態系等。 (2)陸域：沙漠、草原和森林生態系等。

重點整理 5.將生物間攝食者與被攝食者的關係連起來，就成了食物鏈；而生態系中的食物鏈彼此相連，則形成食物網。 食物鏈 植物 松鼠 老鷹

重點整理 食物網 高階消費者 低階消費者 生產者 分解者

重點整理 6.食物網中，每種生物數量的增減都會影響其他生物。食物網越複雜的生態系，越能應付環境的變化。 7.將生物體所含的總能量，按食物鏈層級排成的塔形結構，稱為能量金字塔。 大部分能量散失 高階消費者 小部分能量傳遞 大部分能量散失 低階消費者 小部分能量傳遞 生產者

重點整理 10.生物之間除了攝食與被攝食外，還有競爭、共生與寄生等關係。