主題11:生態系

單元參:能量的流動

 

一、食物鏈與食物網

依據生物間彼此的食性關係,將生物與生物串連起來,就會形成一條「食物鏈」。而將同一生態系中多條的食物鏈串連起來,就形成複雜的「食物網」,如下圖所示:

圖片來源:國立編譯館

在此食物網中同時具有生產者、消費者及分解者,各種生物均具有其重要的角色,若某種生物消失,一定會對此食物網中其他生物造成影響。
若生態系中的生物種類越多,食物網就越複雜,以上圖為例,若松鼠消失,對狐、梟和雲豹而言減少了一個食物來源,但這些生物族群並不會滅絕,因為狐、梟和雲豹還有替代的食物可吃。所以當食物網越複雜的時候,環境的變動造成生物間的影響幅度將會縮小,使生態系具有較高的彈性與恢復力,使得生態系較為穩定。

 

二、能量的流動與能量金字塔

具有生命的生物體若要維持其身體細胞的運作,就必須要獲得養分來產生能量供細胞使用,以維持生命現象的運作。
以整個地球而言,最初始的能量來源就是太陽光,太陽光中所具有的能量,必需透過具有葉綠素的生物進行光合作用,才能將太陽能轉變成葡萄糖等養分中的化學能,如此一來能量就能進入生命世界,供生物利用了。
光合作用的反應式如下所示:

當綠色植物行光合作用後,會製造出葡萄糖等養分,而藉由食物網的傳遞,可將養分傳遞給其他消費者與分解者。

在生物體中,只有少部分的養分(10%)是用來製造構成生物體的物質,而絕大多數的養分(90%)則會經由生物的呼吸作用而將養分分解釋放能量,供給細胞維持生命現象所需的能量來源,這些能量讓細胞消耗之後會轉變成熱能而散失,因此真正留在生物體內的能量,可以再傳遞給上層消費者的能量並不多(大約只有10% 左右)

而將能量透過食物鏈傳遞後,可以發現生產者所具有的總能量最多,依序遞減傳遞給上層消費者,只有約10% 左右的能量會向上傳遞,其餘90% 的能量則形成熱能散失,所以將生物依照總能量的多寡排列,會形成一個塔形,稱為能量金字塔
不論食物網如何複雜,能量流動的方向都是單方向,由底層的生產者向高階的消費者流動,而每一階層的能量都只有一小部分向上傳遞。

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