生態系統與食物網

基礎

生態系統 = 生物群落+環境。能量由生產者(植物)流入消費者(草食→肉食),分解者負責分解遺體。食物網由多條食物鏈交織成 — 箭嘴方向 = 能量流向。能量每傳一級大約只剩 10%。

適合:中三科學 · 單元:生物與環境(中一內容) · 建議學習路徑第 9/11 課

學完呢課,你會識:
  • 生產者→消費者→分解者;箭嘴 = 能量流向
  • 每級能量只剩約 10%
  • 食物網越複雜越穩定
科學Science

§課文原文 Passage

1生態系統是生物同環境組成的整體。能量由太陽開始:光合作用進入植物(生產者),傳給吃植物的動物(初級消費者),再到吃肉動物(次級、三級消費者);細菌同真菌負責分解遺體,把養分還返泥土。

2食物網由好多條食物鏈交織而成。箭嘴由「被吃」指向「吃他」,代表能量流動。例如草原:草→兔→鷹,同時草→鼠→蛇→鷹——鷹既可以吃兔又可以吃蛇,網絡越複雜就越穩定。

3能量傳遞有「十分之一定律」:每升一級,大約只有一成能量被儲存,其餘用於呼吸、排泄或根本沒有被吃到。所以頂級消費者數量最少。如果一個物種大減,連鎖反應會波及整個網絡。

1重點摘要 Summary

生態系統 = 生物群落+環境。能量由生產者(植物)流入消費者(草食→肉食),分解者負責分解遺體。食物網由多條食物鏈交織成 — 箭嘴方向 = 能量流向。能量每傳一級大約只剩 10%。

2生字卡 Vocabulary

P
Producer生產者

以光合作用自製養分,例如草、樹。

C
Consumer消費者

以其他生物為食物:初級(草食)、次級/三級(肉食)。

D
Decomposer分解者

分解死物和排泄物,把養分還回泥土,例如細菌、真菌。

F
Food web食物網

多條食物鏈互相交織的網絡。

E
Ecosystem生態系統

生物群落與其環境組成的整體,包括生物和非生物因素。

F
Food chain食物鏈

生物按「誰吃誰」排列的序列,顯示能量流動的方向。

H
Herbivore草食性動物

直接吃植物的動物,即初級消費者,例如兔。

C
Carnivore肉食性動物

吃其他動物的消費者,例如鷹和蛇。

E
Energy pyramid能量金字塔

顯示各營養級能量的圖:底層生產者最多,每上一級約剩 10%。

3逐步講解 Steps

  1. 分清角色生態系統中,生產者(植物)行光合作用自製養分,是食物鏈的起點;初級消費者是以植物為糧食的動物,例如兔;次級消費者獵捕初級消費者,例如蛇;三級消費者站在頂端,例如鷹。細菌和真菌則是分解者,把遺體中的養分分解並還回泥土,供生產者再次吸收,令養分得以在系統內循環使用。
  2. 箭嘴方向食物鏈的箭嘴由被吃者指向吃者,代表能量流動的方向,例如草、兔、鷹這條鏈,箭嘴由草指向兔,再指向鷹。易錯提示:畫成鷹指向兔即屬錯誤;記法是箭嘴指着「誰得益」的一方。能量便這樣沿着食物鏈逐級向上傳遞,箭嘴方向永遠不會逆轉,這是畫食物鏈的第一守則。
  3. 能量金字塔沿着食物鏈每上升一級,大約只有 10% 的能量傳到下一級,其餘在呼吸作用中散失、隨排泄物排出,或根本未被吃掉。所以生產者的數量和能量最多,頂級消費者最少,形成底闊頂尖的能量金字塔;食物鏈因此很少超過五層,頂級獵捕者的數目注定稀少,需要的範圍也特別大。
  4. 穩定性食物網交錯越複雜,生態系統越穩定:鷹可以吃兔,也可以吃蛇,某個物種減少時,獵捕者仍有替代食物,不會令整條鏈即時斷開;相反,單一的食物鏈一旦斷開,鏈上所有生物都受影響。物種數目少的系統最脆弱,一個環節出事便可能牽連全局,恢復也需時最久,所以保護物種多樣性十分重要。
  5. 生物與非生物因素生態系統由生物因素和非生物因素組成:前者包括動物、植物、細菌和真菌,後者包括陽光、水分、溫度、土壤和空氣。非生物因素決定生物的分佈,例如紅樹林生長在鹹淡水交界的泥灘,那裡棲息着彈塗魚和招潮蟹;環境一旦改變,例如河水受污染或水溫上升,整個食物網都會受波及。
  6. 物質循環,能量單向生態系統中物質循環不息:分解者把遺體中的碳、氮等養分還回泥土,供生產者再次吸收,物質可以反覆利用。能量卻是單向流動:由太陽進入生產者,沿食物鏈逐級傳遞,最後以熱能散失,不能循環再用。這是物質與能量流動的根本分別,也是生態系統必須不斷輸入太陽能的原因。

4圖解 Diagrams

食物網 Food web(箭嘴 = 能量流向)草Grass兔Rabbit鼠Mouse蝗蟲Locust鷹Eagle蛇Snake生產者 → 初級 → 高級消費者;每級能量只剩約 10%
圖 1:食物網

5例題示範 Example

草原:草 → 兔 → 鷹。如果大量捕獵鷹,會發生什麼事?

  1. 鷹減少 → 兔缺乏天敵
  2. 兔數量急升 → 草被過度啃食
  3. 草減少 → 兔缺食物,數量又跌
  4. 整個系統震盪,需要時間重新平衡
  5. 答案:鷹被大量捕獵後,兔失去天敵,數量先急升,把草過度啃食;草一旦減少,兔又因缺糧而下跌,整個系統上下震盪,需時才能重新平衡。答題不可只寫「兔變多」,須寫出「天敵減→兔增→草減→兔崩」的連鎖因果(骨牌效應),並指出最後食物網會在震盪後達到新平衡。點出「食物網越複雜,生態系統越穩定」可得更佳評價。

6常見錯誤 Mistakes

✗ 箭嘴畫反:鷹 → 兔 ✗
✓ 能量由兔流向鷹:兔 → 鷹。箭嘴 = 「被鷹吃」。記法:箭嘴指住「哪個得益」。
✗ 以為頂級消費者數量最多
✓ 掉轉:能量金字塔底部最大。生產者最多,越上層數量/能量越少。
✗ 把細菌和真菌當成食物鏈中的消費者
✓ 它們分解遺體和排泄物,把養分還回泥土,屬於分解者,不佔「吃與被吃」的消費級。
✗ 以為生態系統只包括生物
✓ 生態系統 = 生物群落+非生物環境(陽光、水分、溫度、土壤等),兩者合起來才構成完整的系統。

75 題快測 Quick check

Q1「草 → 蝗蟲 → 青蛙 → 蛇」裡面,青蛙是第幾級消費者?

Q2分解者的角色是什麼?

Q3為什麼食物網比單一食物鏈穩定?

Q4生態系統中,能量的最終來源是什麼?

Q5為什麼一條食物鏈的營養級通常不超過五層?

8重點回顧 Recap

  • 生產者→消費者→分解者;箭嘴 = 能量流向
  • 每級能量只剩約 10%
  • 食物網越複雜越穩定
  • 箭嘴由被吃者指向吃者,代表能量流向
  • 十分之一定律:每升一級約只有一成能量傳上去

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