第六單元 生物與環境
一. 族群與群集
1. 族群
(1). 定義：在特定時間與空間中，同種生物的組合/集合，稱為「族群」
Ps.時間與空間尺度是彈性的，可依選取的特性來決定大小
Ps.族群是探討演化與適應的單位 (個體)
(2). 形成族群的優劣
好處
共同合作(覓食、禦敵)、增加生殖機會
壞處
種內競爭激烈(生態地位/棲位一樣)、疾病的傳染
(3). 族群的特徵
A. 族群密度
a.
定義：單位時間與空間(面積
(陸域)/體積
(水域))內，族群的個體數
族群密度（D）＝生物豐度（N）
÷
單位空間（S）
b.
族群大小的估算方法(有時無法直接計數個體數)
捉放法 樣區抽樣法 對象 動物 植物 條件 個體具有較好的移動能力 避免個體過度重覆捕捉 個體為均勻分佈 避免樣區內個體過多或過少 計算c.
影響族群密度的直接因素：出生率、死亡率、遷入率和遷出率
d.
族群密度需經比較後，才顯得出其意義
B. 個體分布
a.
生物常因環境因子(如溫度、光線、雨量等)和與其他個體的關係
(如競爭、共生等)，導致於環境中有不同的分布模式
b.
類型
類型 環境因子和生物因子 例子 圖示 叢狀分布 環境資源分布不均勻 沙漠中的年幼灌叢 臺灣獼猴的分布 動物有特殊需求(育幼) 環境資源分布均勻 人為栽種的水稻田(4). 族群的結構。藉由以下的項目，可反映出族群的內部組成特性
A. 族群成長曲線
a.
依族群內個體數量隨時間而呈現的變化趨勢，所繪製的曲線圖
b.
類型
類型 J 型成長曲線 S 型成長曲線 ㄇ型成長曲線 別稱 指數型成長曲線 － 鐘型成長曲線 環境特徵 (a) 理想環境 (b) 食物、空間無限、無新 陳代謝廢物堆積的狀 態 (a) 開放空間 (b) 個體可自由遷移 (a) 密閉空間 (b) 食物有限、空間有限、 廢物堆積無法排除 說明 當生物進入一新環境中， 因資源充足且缺少天敵的 影響下，環境阻力甚小， 故個數量數量呈指數大幅 增加；細菌之繁殖亦呈現 相同的趨勢 族群大小與環境間呈穩定 狀態(動態平衡)，環境可供 養的族群最大個體數稱為 負荷量/負載力(可因環境 因子的條件而改變大小) 在密閉環境中，生物無法 遷移，族群於初期呈現 S 型成長曲線，但於後期因 無養分更新和廢物移除， 最後會造成個體死亡、數 量衰退。不會有動態平衡 的現象 圖示Ps. S 型曲線可分成適應期、增長期、減速期與平衡期，若族群成
長達平衡期時，表示已接近環境負荷力的限制，將維持一動態平衡
的狀態。
階段 生物潛能和環境阻力 出生率和死亡率 族群成長率 圖示 適應期 生物潛能＞環境阻力 出生率＞死亡率 正成長 增長期 生物潛能＞環境阻力 出生率＞死亡率 正成長 減速期 生物潛能＞環境阻力 出生率＞死亡率 正成長 平衡期 生物潛能≒環境阻力 出生率≒死亡率 零成長Ps.減速期並非表示族群負成長，而是仍有增加的趨勢(斜率>0)
c.
影響族群成長的因子
(a). 生物潛能，即生物增加子代數量的能力(ex.鼠>人)，可促進成長
(b). 環境阻力，即環境中供應生物使用之資源有限，可抑制成長
B. 存活/生存曲線
a.
依生物族群於不同年齡層存活率之差異，所繪製的曲線圖
b.
分析不同生物族群的存活曲線，可了解物種於不同年齡層的存
活/死亡率，以運用於生物保育、生物資源的利用等方面
c.
類型
類型 存活率/死亡率 育幼行為 產子數 例子 第Ⅰ型 (外凸型) 幼年期存活率高 老年期死亡率高 佳 較少 哺乳類 一年生草本植物 第Ⅱ型 (對角線型) 各 年 齡 階 段 的 存 活率相近 某些鳥類 多年生草本植物 第Ⅲ型 (內凹型) 幼年期死亡率高 成年期存活率高 差 較多 無脊椎動物 多年生木本植物C. 年齡結構圖
a.
依生物族群於不同年齡層(生殖前期、生殖期與生殖後期)之個體
數量，所繪製的曲線圖
b.
藉由年齡結構圖，可了解族群當時個體年齡的分佈狀況，進而
推測該族群未來的發展趨勢
c.
類型
增長型(成長型) 穩定型 衰退型(下降型) 圖形 金字塔型 砲彈型(鐘型) 錐形(上寬下窄) 年齡層特色 生殖前期＞生殖期 生殖前期≒生殖期 生殖前期＜生殖期 族群成長率 正成長 零成長 負成長 未來發展變化 族群會增大 族群維持穩定 族群會減少2. 群集
(1). 定義：在特定時間與空間中，不同種生物/族群所形成的組合/集合，稱
為「群集」
，又稱為「群落」
、
「群聚」
(2). 群集的特徵
A. 群集的結構：群集的物種組成、數量和分布，以及物種在空間上的
配置等情形
a.
物種多樣性 (隸屬於生物多樣性的三種層面之一)
(a). 物種豐富度，即物種的數量
(b). 物種均勻度，即不同物種在群集中所佔的比例
(c). 優勢種與關鍵種的比較
優勢種 關鍵種 特性 在群集佔有最多數量的物種 (通常是生產者) 數量不多，但可影響/制衡群集 的結構(通常是高級消費者) 應用 常以群集中的優勢種來命名 該群集，例如針葉林生態系 高級消費者可藉由食物鏈/網 的關係，層層放大其影響效果b.
空間結構的分層[以森林為例→垂直分層]
(a). 植物的分層：樹冠層→喬木層→灌木層→草本層→地被層
(b). 動物的分層：動物依食物和棲地不同，也有分層現象。
B. 時間的結構
a.
內部動態變化
(a). 群集中的生物組成及活動狀態，因環境因子隨時間之規律性，
而呈現週期性的改變，亦即生物於群集中的消失僅是短暫，待
時間與條件合適便會再度出現於群集的組成之中
(b). 特性：呈現週性的變化過程
(c). 圖示：□→○→◇→▽→☆→□→○→◇→▽→☆→循環
(d). 類型：日變動(日、夜行性動物)、季/年變動(候鳥遷徙)等
b.
消長，又稱為演替
(a). 群集中的生物，會因時間及環境因子的變動，導致族群的消失
(衰退)與出現(興盛)，促使群集原有的組成與結構隨時間而漸漸
改變，亦即生物間有取代的現象
Ps.雖是「取代」
，並不表示該生物消失於生態系中，而是失去
優勢地位，但仍存在於其中(ex.地衣仍一直存在於森林中)
(b). 特性：
1.
是一種長時間、緩慢、連續無明顯界線，且不可逆的改變
過程
2.
生物與環境共同交互作用明顯，能量流轉與物質循環亦會
改變
3.
消長的方向與結果，是可以被預測的
(c). 圖示：□→○→◇→▽→☆→▼→■→●→▲→…沒有循環
(d). 類型
項目 初級消長 次級消長 最初環境 新生地表，僅有岩石或石粒，環 境條件較差；無生物的新環境 非新生地表，地表已有土壤，環 境條件較佳；原群集被破壞 過程 裸岩→地衣→蘚苔類→草本植 物→灌木→喬木 草本植物→灌木→喬木 經歷階段 較多 較少 消長速度 較慢 較快 達顛峰群集所需時間 較長 較短 發生的頻率 較少 較多 例子 火山爆發後的消長、冰河消退後 的消長 火災後的森林、泥沙淤積的河 床、廢耕地(e). 消長的過程：先驅群集→過渡群集→巔峰群集(極相)
比較 先鋒群集 過渡群集 顛峰群集（極相） 個體構造 簡單 複雜 生物潛能 較大 較小 生活史 較短 較長 物種結構 簡單 複雜 物種多樣性 較低 較高 生物間的交互作用 簡單 複雜 物種取代速率 較快 較慢 生態穩定度 較低 較高c.
內部動態變化與消長之比較
群集內部動態變化
群集的消長
物種的組成 無明顯的改變
有明顯的改變
特性
具有週期性(循環變化)
不具週期性(不可逆)
舉例
日變化/變動、年變化/變動 初級消長、次級消長
(3). 生物間的交互作用
A. 類型
a.
掠食
(a). 定義：某一生物(掠食者)攝食另一生物(被掠食者、獵物)的過程
(b). 特性：
1.
掠食者與被掠食者兩族群之間呈現波動的動態平衡
2.
掠食者可藉由掠食來調控被掠食者族群的大小，並淘汱能
力較差的個體，以減少同種間/內的競爭
b.
競爭
(a). 生物間因資源有限的條件下，導致出現爭奪的行為；競爭的結
果往往會導致能力較弱的物種減少，甚至消失
(b). 種類
種內競爭(同物種的競爭)
種間競爭(不同物種的競爭)
資源需求
幾乎相同
部分相同
競爭程度
激烈(生態地位/棲位相同)
資源需求越相似越激烈
競爭的結果
1.對個體而言：競爭失敗的個體會失去繁殖機會，甚至因生
存資源不足而死亡。
2.對族群而言：淘汰族群中較弱的個體，對族群的長遠發展
是有利的。
Ps. 生態系中的每一物種都有其特定的棲所、角色和功能，
具有不可取代之特性，稱之為生態地位/棲位/區位
c.
共生
(a). 泛指兩種生物一起生活，相互依存的關係
(b). 種類與特性
寄生
僅有一方獲益，另一方則是受害
菟絲子 vs 馬鞍藤；寄生蟲 vs 宿主
片利共生
僅有一方獲益，另一方並無影響
山蘇(鳥巢蕨)vs 樹木；藤壺 vs 螺貝；
附生蘭花 vs 樹木；鮣魚 vs 鯊魚(腹面)
互利共生
兩物種彼此受益
Ⅰ.地衣：藍綠菌、綠藻 + 真菌的共生體
菌絲分解底質，提供水和礦物質光合作用，提供養分
藍綠菌、綠藻
真菌
Ⅱ.菌根：植物的根 + 真菌
菌絲協助吸水與礦物質光合作用，提供養分植物的根
真菌
Ⅲ.根瘤：植物的根 + 根瘤菌(細菌)
光合作用，提供養分協助固氮，提供氮源
植物的根
根瘤菌
Ⅳ.滿江紅(蕨類) + 念珠藻(一種藍綠菌)
的共生
提供生存/固定的棲所
協助固氮，提供氮源滿江紅
念珠藻
Ⅴ.珊瑚 + 藻類 的共生
提供棲所與氮源
光合作用，提供養分珊瑚蟲
藻類
B. 統整
[表中”+”為獲益；”–”為受害；”○”為無影響] 交互 作用 甲生物 乙生物 例子 圖示 掠食 掠食者：＋ 獵物：－ 山貓捕食雪兔、蛇吃 青蛙、螳螂捕蟬，黃 雀在後 寄生 寄生物：＋ 宿主：－ 瘧原蟲、蝨子、菟絲 子、寄生蜂、寄生蠅 互利 共生 共生者：＋ 共生者：＋ 地衣中的藻類與真 菌、菌根、根瘤、滿 江紅與念珠藻、榕果 與榕果小蜂 片利 共生 共生者：＋ 共生者：○ 附生蘭花與樹木 競爭 競爭者：－ 競爭者：－ 耳草履蟲與尾草履蟲二. 生態系
1. 生態系=環境因子(非生物) + 生物因子
(1). 環境因子
日光
a. 地球上的能量幾乎皆來自日光
光合作用
光能
生產者
食物網
b. 光週期會影響植物的開花及動物的遷徙
日照時間>臨界日照 長日照植物開花，短日照植物不開花
c. 日光的強度會影響生物的分布
海洋中的無光區，沒有光合自營生物，但仍有化學自營生物
d. 日光會影響植物的生長
照光→植物綠化長葉；無光→植物白化(無葉綠素、葉小、莖長)
大氣
a. 組成：約有氮(78%)、氧(21%)，及少量的二氧化碳和水氣。
b. 利用二氧化碳行光合作用(合成糖)；利用氧氣行呼吸作用(產能)
c. 氮氣經固氮生物轉化成含氮化合物(NH
4+&NO
3-)，供植物吸收
d. 大氣流動形成風，風會影響植物的生長、植物的傳粉、種子的傳
播及鳥類的遷徙等。
水
a. 水是生物體內含量最多的物質，亦能調節/恒定體溫
b. 影響陸生植物分布與類型的主要因子：水的多寡
c. 影響水域生物分布的因子：水的溫度、透光度、鹽度、溶氧量、
酸鹼度、水中所含的礦物質等。如：櫻花鈎吻鮭與蜉蝣幼蟲需
生存於溶氧量大的水中
d. 生物演化出不同適應水份需求的特徵，如鱗片骨板與角質層、膠
狀保水、針狀葉等
e. 伴隨著滲透壓的變化，影響生物的分佈 (海水 vs 淡水)
土壤
a. 組成：岩石風化的碎屑 + 生物遺體分解而成的腐植質
b. 土壤含有水、空氣、礦物質和微生物等是陸生植物生長和動物棲
息的基質
c. 土壤中的微生物(細菌和真菌)，能分解有機物以促進物質的循環
(2). 生物因子。依生物獲得能量與營養方式的差異，可分成生產者、消費
者與分解者三類
生產者 消費者 分解者 物質轉變 無機物→有機物 有機物→有機物 有機物→無機物 養分來源 可進行光合作用(光合自 營)或化學合成(化學自 營)作用，自行合成有機 養分 以其他物種為營養來源 會分泌酵素至體外，分 解有機物或生物遺體並 加以吸收，過程中可能 使元素回歸大自然 生物種類 a. 光合自營生物：光合 細菌、藍綠菌、藻類、 植物 b. 化學自營生物：亞硝 化菌、硝化菌、硫化 菌 a. 一級消費者：直接利 用生產者的生物 b. 二級消費者：利用一 級消費者的生物 c. 清除者：利用枯枝落 葉、動物遺骸或有機 碎屑為食的消費者， 如馬陸、禿鷹 細菌、真菌、原生菌類生命世界和無生命世界的轉換橋樑
生產者，光合作用分解者，分解作用環境-無機物
生物-有機物
2. 生態系的特點
(1). 大小不限，從森林到草地，甚至是水族箱均是
(2). 可自然形成或是人為造成，例如森林、農田與水庫等
(3). 不同生態系間並沒有明顯界限，但常有過渡地帶(ex 河流–河口–海洋)
(4). 具有自我調節的能力，食物網越複雜，動態平衡越穩定
(5). 具有能量流轉與物質循環的功能
3. 能量的流轉
(1). 食物鏈中的各營養階層間，因掠食關係而發生能量流轉
(循環)
(2). 能量總來源：直接或間接來自太陽輻射能
(3). 流轉的特性
A. 僅能單向流動，無法雙向循環
B. 能量傳遞過程，僅有約 10%的能量傳至下一營養階層，將此現象稱
為「10%定律」(另 90%能量大多以熱的形式散失)
a.
食物鏈的營養階層愈多，所損耗的總能量也愈多，對環境資源
的利用上較不經濟。
b.
以生態系中各營養階層所能利用的總能量來計量，會呈現下大
而上小的金字塔形，稱為能量塔
(4). 生態塔。以不同單位來呈現各營養階層的關係，所形成的塔型
Ps.底層為生產者，上層依序為各級消費者；分解者不在其中
種類 計量單位 形狀 能量塔 獲得的總能量 必為下大而上小的金字塔形(因為有 10% 定律的現象，所以高階消費者的總能量較低) 生物數塔 生物總個體數 a. 大部分為下大而上小的金字塔形 b. 在生產者個體較大，消費者個體較小 的食物鏈中，可能出現下小而上大的 倒立金字塔形 1 樹→10 鳥→100 寄生蟲 生物量塔 生物總重量 a. 大部分為下大而上小的金字塔形 b. 水域生態系的食物鏈中，可能出現下 小而上大的倒立金字塔形(藻類被初級 消費者攝食，所以藻類增加的重量會轉移至初 級消費者，導致藻類重量不變，消費者增加) 藻類→浮游生物→魚類4. 物質的循環
(1). 構成生物體的元素均來自於自然環境，這些元素在生物死後則又再回
歸自然環境，因此元素可在生物與自然環境之間不斷雙向循環，稱為
元素循環(康熹版)
A. 碳循環
環境中的碳元素
1.主要：大氣和溶於水中的 CO
22.其他：岩石和化石燃料中的碳
生物體的碳化合物
醣類、脂質、蛋白質和核酸等
碳循環中最主要的作用：光合作用與呼吸作用
Ps.燃燒化石燃料會釋放古代植物所固定的碳，對溫室效應影響較為明顯
呼 吸 作 用 光 合 作 用B. 氮循環
作用 方式 參與生物與反應 氧氣 需求 農業上的應用 固 氮 作 用 a. 單棲固氮：固氮細菌與藍綠菌 b. 共生固氮：根瘤菌和豆科植物的根 好氧 豆科植物根部細胞和根瘤菌互利 共生，可增加土壤中的氮素，所以 農田休耕期間種植豆類植物 N2 → NH3 硝 化 作 用 亞硝化細菌、硝化細菌 好氧 土壤中充滿水或缺氧時會抑制 NO3－的產生；NO3－可被植物吸收 NH4 ＋ → NO2 － →NO3 － 氨 化 作 用 分解者 好氧 NH3溶於水中形成 NH4 ＋ ，可被植 物吸收利用 屍體、排遺 → NH3 脫 氮 作 用 脫氮細菌 厭氧 脫氮細菌在無氧情況下會進行脫 氮作用，使土壤中的氮素減少；翻 土可以增加土壤中的氧氣量 NO3 － → N2C. 碳循環與氮循環的比較
元素循環 存在環境的狀態 環境→生物體 生物體→環境 碳循環 a. 空氣中的二氧化碳 b. 土壤中的碳酸鹽 a. 光合作用 b. 植物的根吸收 a. 呼吸作用 b. 分解作用 c. 燃燒 氮循環 空氣中的氮氣 a. 固氮作用 b. 硝化作用 a. 氨化作用 b. 脫氮作用D. 當生態系達動態平衡時，會有以下特性
a.
生態系中物質與能量的輸出、輸入大約相等
b.
族群個體的遷入、遷出，出生和死亡維持平衡
c.
生物多樣性高、食物網複雜，具有較高的自我調節能力，因此
系統較為穩定(若外界干擾超過生態系的自我調節能力，將會失
去平衡)
d.
掠食者與獵物的族群動態平衡示意圖
Ⅰ
Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
Ⅰ Ⅱ
Ⅲ
Ⅳ
三. 多樣的生態系
凍原生態系
針葉林生態系
陸域生態系 森林生態系 闊葉林生態系
熱帶雨林生態系
草原生態系
沙漠生態系
河流生態系
淡水
水域生態系 湖泊生態系
河口：沼澤生態系
鹹水：海洋生態系
1. 陸域生態系
(1). 陸地佔地球面積約 25%
(2). 因降雨量與溫度的差異，而形成不同類型的陸域生態系
緯度 生態系與降水量 高 凍原（極區）、針葉林（寒帶）生
態
系
(3). 全球陸域生態系的類型
年雨量 常見生產者 生產者適應特徵 常見消費者 消費者適應特徵 凍原/苔原 250mm 以下 苔蘚 a. 緊貼地面匍匐生長→避免強 風侵襲，吸收地面輻射熱 b. 葉面有小絨毛具保溫作用 c. 生長季節短，迅速繁殖 馴鹿、北極熊、雪 兔、旅鼠 a. 厚毛皮或脂肪以度冬 b. 體形肥胖 森 林 針葉林 400~1000mm 松柏類、裸 子植物 a. 葉終年常綠，可隨時行光合 作用 b. 葉呈針狀、表面具角質層、 氣孔下陷或葉聚成叢，以減 少水分和熱量散失 昆蟲、交喙鳥、麋 鹿、熊、狼 動物可藉由季節遷徙與冬眠，來度過寒冬 落葉林 750~1500mm 落葉闊葉樹 a. 四季分明，秋冬掉葉可減少 水分和能量的消耗 b. 草本植物利用早春行光合作 用開花結果 昆蟲、鳥類、鹿、 熊、狐、松鼠 熱帶雨林 2500~4500mm 常綠闊葉樹 a. 以呼吸根直接吸收空氣中之 水分 b. 板根和支柱根，以支持植物 體 c. 附生植物多 d. 幹生花 e. 纏勒現象 昆蟲、樹蛙、飛 蛇、飛蜥、犀鳥、 鼯鼠、長臂猿 a. 形狀多變和顏色鮮豔，以吸引異性 b. 用鳴聲溝通 c. 用滑翔或擺盪方式運動 草原 250~750mm 草本植物 a. 根系深且廣 b. 以種子或地下根度過乾旱季 節 野牛、斑馬、羚 羊、兔、獅子 a. 四肢發達適合奔馳(被追&追人) b. 居住在洞穴中 c. 以休眠或遷移來避旱 沙漠 250mm 以下 耐旱植物 a. 根系淺而廣，增加吸水面積 b. 莖肥大，可貯水 c. 葉呈針狀，減少水分散失 d. 以休眠狀態的種子度過乾旱 e. 在短暫的雨季完成生活史 昆蟲、爬蟲類、鳥 類、嚙齒類、駱駝 a. 昆蟲的外骨骼和爬蟲類的鱗片，可減少水分 散失 b. 動物排尿酸結晶與濃尿，節省水分 c. 蜥蜴和蛇晝伏夜出(4). 台灣陸域生態系
A. 台灣物種多樣性大的原因
a.
氣候：位於亞熱帶與熱帶之間→溫暖、潮溼
b.
地理：海島環境，隔離了與大陸的相連→易形成新種/特有點
c.
地形：縱谷多，高底落差大→形成類似不同緯度的環境特性
d.
高山環境猶如高緯度地區的條件，具有孑遺生物(如臺灣冷杉、
臺灣山椒魚、櫻花鉤吻鮭和南湖柳葉菜等)的存在
B. 類型
海拔 氣候或環境特色 常見生產者 常見消費者 高山寒原/岩原 3400m 年平均溫度低於 10℃，日照強，風大，日夜溫差大 表土多碎石，土壤少；植物匍匐生長，花色鮮豔(助授粉) 玉山薄雪草、玉山圓柏、玉山杜鵑 雪山草蜥、酒紅朱雀、高山 白腹鼠 高山草原 3000m 溫度低、土壤薄；和針葉林相嵌生長 玉山箭竹地下莖深廣、生長茂密，具代表性 玉山箭竹、高山芒草 高山田鼠、華南鼬鼠、水鹿 針葉林 2000~3500m 分布最高的森林，和寒原及草原間的界線稱為森林線(約 3300m) 林相單一，呈現純林的特徵 冷杉：海拔較高處 鐵杉(向陽)、雲杉(潮溼)：海拔較低處 林下可見箭竹密佈 臺灣黑熊、白面鼯鼠、臺灣 山椒魚 針闊葉混合林 1800~2500m 臺灣山區最潮濕區域，多霧氣，有霧林帶之稱 森林結構複雜，生物多樣性高 針葉林：紅檜、扁柏為主 闊葉林：殼斗科植物為主 長鬃山羊、帝雉 闊葉林 50~1800m 氣候溫暖溼度高土壤肥沃 森林層次複雜，生物種類多，是臺灣維管束植物種類多樣 性最高的區域 落葉樹和常綠闊葉樹混生，以楓、樟、 楠木和櫟樹為主 深山竹雞、赤腹松鼠、臺灣 獼猴、藍腹鷴 熱帶季風林 恆春半島、 蘭嶼、綠島 高溫潮濕，與熱帶雨林條件相似，但有明顯的乾季(冬季) 有季風吹襲(半年)→植株個體較為矮小 植物常有板根、幹生花、支柱根和纏勒現象 高大常綠喬木：榕樹、欖仁、棋盤腳、 蓮葉桐 附生植物和藤本植物 黃裳鳳蝶、椰子蟹、珠光黃 裳鳳蝶(蘭嶼特有) 砂丘 鹽寮、風吹 沙、雲林外 傘頂洲 臨海風強；砂粒保水性低且有機物含量少 為台灣最類似沙漠生態系的環境 植物具有耐旱、耐風以及耐鹽的特性 植物形態的特異：葉肥厚(保水)、根分支、莖蔓延 耐風、耐旱、耐鹽性植物，如馬鞍藤、 濱刺麥、林投、瓊麻 蟻獅、蜥蜴 Ps.此處並不是潮間帶，所以 沒有螃蟹的出現Ps. 林帶分佈(高→低)： 冷杉林帶(2900-3600m)→鐵杉雲杉林帶(1800-2900m)→樟殼林帶(800-2500m)→楠榕林帶(0-800m)
2. 水域生態系
(1). 水域類型的比例 (取自翰林版)
水域的種類
水域占水圈比例
海洋
97％
極地冰原與冰河
2％
河流、湖泊、溼地、地下水
1％
(2). 淡水生態系
A. 淡水的定義：鹽度低於 0.2%的水體
B. 類型：依水流速度，可分成流動水域與靜止水域
水域種類
流動水域
靜水水域
水流速度
較快
較慢
溶氧量
較高
較低
主要生產者
附著性藻類、水草
(1) 湖泊：浮游藻類
(2) 池塘：水生植物
消費者所需
能量來源
(a)主要：河岸兩旁的枯枝落
葉(與陸地生態系相關密切)
(b)其他來源：附著性藻類或
水草行光合作用
浮游藻類
舉 例
河川、溪流
湖泊、池塘
a.
溪流生態系的特性
海拔 水流 營養鹽 酸鹼度 生物 環 境 特 徵 上游 高 (水溫低) 湍急 (溶氧量高) 少 (汙染物少) 偏鹼 少，需氧高、耐低溫 如櫻花鉤吻鮭等 中游 中 漸慢 較上游多 多 下游 低 (水溫高) 緩慢 (溶氧量低) 多 (汙染物多 ) 偏酸 少，耐污濁 如吳郭魚、琵琶鼠魚 生產者 1.藻類及水生植物 2.岸邊植物的斷枝、落葉，為蝦、蟹和水棲昆蟲等的能量來源 生物的適應 1.植物體柔軟、可隨波漂動、有附著性 2.呈現流線型以減低水的阻力：如上游區的櫻花鉤吻鮭b.
湖泊生態系的特性
分區 沿岸區 湖沼區 透光區/湖心區 無光區(池塘無此區域) 生產者 沉水植物、浮水植物和挺水植 物等大型水生植物 矽藻、綠藻和藍綠菌 等浮游藻類 無法行光合作用，缺乏生產 者 能量來源 生產者和陸地上經雨水沖刷而來的有機碎屑和礦物質 透光區的有機碎屑 補充說明 臺灣的天然湖泊多不深，陽光可透射至湖底，湖水分層不明顯 如日月潭、鯉魚潭等 高山湖泊：分布在高海拔地區的湖泊， 如苗栗縣的翠池、高雄縣的大鬼湖及臺東縣的嘉明湖等 受低溫與光照的限制，生產力不高Ps.不同類型植物之生長模式/位置
(3). 沼澤生態系
A. 環境特徵：長期積水、排水不良，有機養分豐富的低地，亦常被稱
為溼地
B. 功能：調節水量、防範水患、淨化水質及保護海岸線，為許多生物
的棲息地等
C. 類型：
沼澤類型 鹹水沼澤 淡水沼澤 分布 河流出海口 多在河流下游兩岸；內陸地區 出現率 常見 常受颱風豪雨沖刷而消失不見 比例 多 少 水位升降 會 不會 舉 例 大肚溪口 鴛鴦湖、南仁湖D. 河口沼澤
環境特徵 由於潮汐的作用，水位會週期性地升降；溫度、鹽度和其他環境因子的變動幅度 較大 生態系 的特色 1.基礎生產量高 2.「種少量多」：物種多樣性不高，但物種的族群大小通常較大 主要植物 1. 草澤： 蘆葦、海雀稗等禾本科植物，如蘭陽溪口溼地 和臺中縣的高美溼地 2. 林澤： 水筆仔、海茄苳、紅海欖(五梨跤)和欖李組成 的紅樹林，如淡水紅樹林(以水筆仔為主) 草澤 食物鏈 植物的枯枝落葉，經過微生物分解為有機碎屑 沙蠶、魚、貝、蝦、蟹類 鳥 類 ，此以有機碎屑作為食物鏈的供應物質，而非生產者，稱為碎屑食物鏈 優勢動物 螃蟹 1. 可加速河口底質中的物質交換 螃蟹在挖洞時可將底層和表層之間的物質混合 2. 螃蟹攝食有機碎屑，是生態系的清除者，和分解者共同促進自然界的能量流轉 和物質循環 重要性 是魚、貝、蝦、蟹類等動物的棲地E. 紅樹林 (修改自康熹版)
(4). 海洋生態系
A. 環境特徵：平均鹽度 3.5％，世界各大洋相通，故海洋生物多為全
球性分布
B. 分區
位置(深度) 海底地形(底質) 潮間帶 高潮線和低潮線之間的海岸 泥岸、沙岸、岩岸、礁岸 近海區 低潮線以下水深＜200 公尺的區域 大陸棚 大洋區 水深＞200 公尺的區域(透光區和無光區) 大陸斜坡、深海平原 紅樹林 1. 泛指生長在熱帶、亞熱帶地區的河口，及海岸潮間帶的耐鹽性長綠灌木或喬木所形成的樹林。 2. 名稱由來：因為有一種叫做紅茄苳的紅樹林，其木材是紅色的，樹皮含有單寧酸，可以提煉 紅色染料，後來，就統一將這一類的樹木稱作「紅樹林」。 3. 適應河口環境的特徵：具呼吸根、支柱根或胎生苗，長出可以排鹽的葉子等。 4. 臺灣現存紅樹林植物：紅樹科的水筆仔、紅海欖（五梨跤），使君子科的欖李及馬鞭草科的 海茄苳等四種。 5. 紅海欖、水筆仔具有顯著的胎生苗，海茄苳則較少發現，欖李全無胎生苗。 6. 紅海欖、水筆仔的呼吸根由莖枝向下垂長，海茄苳則由根向上生長出來，欖李的呼吸根根部 呈屈曲纏繞狀。位置 環境特徵 生物與其適應特徵 分區 / 其他特性 潮間帶 高、低潮線之 間 陽光充足；礦物質、CO2豐富 海浪拍打；潮汐(溫度、水份)變化 Ⅰ.抵抗海浪拍打與沖擊的方式： (a)具有堅硬的外殼：如蝦、蟹、螺和貝類等 (b)具有固著能力：如藤壺；藻類是用附著器固定(根) (c)具有扁平且柔軟的體型：如紫菜和石蓴等藻類 Ⅱ.防止水分流失的方式： (a)具有膠質可吸收並保持水分：如紫菜和石蓴等藻類 (b)具有堅硬的外殼：如蝦、蟹、螺和貝類和藤壺等 如下頁表格 近海區 低潮線以下 水深＜200 m 陽光充足；礦物質、有機物豐富 無潮汐海浪影響，環境條件穩定 Ps.因洋流及沉澱，有機物多 浮游性藻類與大型固著性藻類，為主要生產者 放置魚礁之處，提供利用的空間資源，以增加魚群密 度，為漁業資源的重要來源 (a)熱帶和亞熱帶地區的淺海珊瑚礁生態 系，被稱為是海洋中的熱帶雨林 (b)溫帶地區的淺海可以發現有巨型褐藻 所形成的海藻森林 遠洋區 水深＞200 m 透光區 營養鹽較少，且缺乏 來自陸地的有機物 種類較淺海區少，以浮游藻類為主，缺少固著性的大 型藻類 浮游藻類為該區主要的生產者 深海區/ 無光區 無光，且壓力大而水 溫低，故生物種類和 數量少 動物的食物來源：主要來自上層海水沉降下來的生物 遺骸碎屑等有機物 動物通常具有發光構造，以照明與捕食；利用較大的 嘴和鋒利的齒，以攝食取得不易的食物等 (a)雖無光線穿透，但仍有化學自營性細菌 的生產者 (b)本區的氧氣由其他生態系擴散獲得
C. 潮間帶不同底質特性比較
分類 沙岸 泥岸 岩岸 礁岸 底質 沙礫 細泥 岩石 珊瑚礁 特徵 底質易受海流 沖刷，較不穩定 且有機質很少 細泥中含多量有 機物 堅硬且穩固，海水侵 蝕所造成的坑洞為 生物良好的棲所 具有許多孔隙和洞 穴，為許多動物的良好 棲地 生產者 與 消費者 生產者較泥岸 少，消費者除螃 蟹外，少有其他 種類 生產者缺少大型 藻類，能量主要來 自細泥中的藻類 和有機物 生產者為大型藻 類，消費者有許多固 著性生物，包括海 葵、海膽、螺、貝類 等 生物種類及數量皆相 當豐富，如海綿、海 兔、藤壺、、陽燧足、 海膽，各式各樣的珊瑚 礁魚類等 生物多 樣性 礁岸＞岩岸＞泥岸＞沙岸四. 人類與環境
1. 人口問題
(1). 人口膨脹。人口快速成長的兩個時期：農業社會(食物供應充足) & 農業
與工業發達(死亡率下降)
Ps.人口倍增年數：人口增加一倍所需的時間；年數越短代表成長越快
Ps.人口自然增加率(成長率)=出生率–死亡率
(2). 人口結構的改變。台灣已呈現高齡化的社會(65 歲以上佔總人口 7%以上)
(3). 人口問題所帶來的負面效應
人口問題 對社會與生態的影響 1.人口膨脹 資源過度開發與利用破壞棲地(生物多樣性降低)、環境污染 2.人口結構改變 老年人口增加加重社會負擔 3.人口分布不均 都市化熱島效應熱島效應： 都市地區因工廠、交通工具和空調設備等大量的散熱，加上綠地面積有限，而出現高 溫化現象
(4). 台灣目前的人口問題：少子化與高齡化
2. 人類對生態的影響 (for 資源、污染與外來種)
(1). 過度使用資源與開發
資源的類型 可更新的資源 舉例 空氣、淡水、土地，以及生物資源等 特色 在合理的利用下，經過一段時間後，可以自然更新 不可更新的資源 舉例 煤、石油等化石燃料和礦物 特色 會因人類的使用而耗盡 資源過度使用的情形 對生態的影響 生物資源 過度獵捕 物種瀕臨滅絕，甚至絕種(如：梅花鹿) 化石燃料 大量的開採 資源瀕臨枯竭；空氣污染和全球暖化 水資源 1. 大量抽取地下水 2. 水壩和攔沙壩等水利工程 1.地層下陷、海水倒灌及土壤鹽化等 2.破壞溪流生物的棲息、影響迴游性魚 類的生活和繁殖(阻斷迴游路線) 土地資源 (a)森林、原始林的過度開發，轉 變成種植經濟作物的類型(農地 等)，且長期施用肥料和農藥影 1.破壞生物棲地生物多樣性降低 2.光合作用降低影響空氣更新能力 溫室效應(2). 環境污染
汙染是指人類活動所引入的物質或能量，導致環境發生不自然的變化。
對環境造成不良影響的物質或能量稱為汙染物，包括廢水、廢氣、廢棄
物、化學肥料、農藥、動物排泄物、熱能、輻射和噪音等。
A. 水污染 – 以優養化為例
排放含有大量氮、磷有機物的廢水(來自家庭、農牧業)→藻類快速繁
殖→耗盡水中養分，導致大量死亡→細菌分解死亡的藻類大量耗氧→
水中溶氧量降低，水質惡化→水中生物無法生存
Ps. 另一說法：藻類進行呼吸作用，亦會降低水中溶氧量
B. 生物累積/放大/濃縮作用 (有版本歸於水污染中)
部分有毒物質(如 DDT、戴奧辛、和銅、汞、鉛、鉻、鎘等重金屬)，具有脂溶
性以及不易分解/排除的特性，所以會隨著食物鏈/網往上層營養階層
轉移/累積，所以越高階消費者的體內濃度越高，進而影響生物生理反
應(如卵殼變薄→孵卵易破)
C. 環境荷爾蒙
a.
有些人工合成的化學物質，不易被分解而長存於環境中，待進
入人體後，因結構與人體荷爾蒙相似，以致影響正常荷爾蒙的
作用，導致內分泌失調，故稱為環境荷爾蒙
b.
引發徵狀：誘發癌症、性發育異常、免疫力降低、行為異常，
並影響懷孕初期的胚胎成長
c.
種類：多氯聯苯、DDT(除草劑)、戴奧辛(燃燒電纜產生)
D. 空氣污染
酸雨 全球暖化 臭氧層的破壞 主要 汙染物 燃燒石油和煤產生的化合 物如 SO2、NO、NO2等 CO2(最主要)、CH4、 N2O、O3、H2O 與氟氯碳 化物等溫室氣體 氟氯碳化物(冷凍劑及噴霧劑) 形成 過程 SO2、NO、NO2溶於大氣的 水中→形成硫酸、硝酸，雨 水 pH 值下降→pH 值＜5 時，即形成酸雨 溫室氣體吸收地表輻射 的紅外線和反射熱能回 到地球表面→產生溫室 效應(溫度漸增) 氟氯碳化物(CFCs)逸入臭氧層 →受紫外線照射→分解產生氯原 子→氯原子使臭氧分解→臭氧層 變薄(南極)(臭氧層破洞) 對生態 的影響 1.直接傷害動物、植物、人 體健康 2.改變土壤性質→影響植物 生長 3.湖泊酸化→影響水域生物 的生存 1.暖化造成極地融化→ 海平面上升→沿海低地 及島嶼消失 2.氣候變遷→乾旱與暴 雨等 Ps.溫室效應是必要的， 只是過度的增溫會造成 全球暖化的現象 臭氧減少 →阻擋紫外線能力減弱 →地球表面的紫外線增加 →破壞 DNA、誘導基因突變 →生物異常生長、死亡Ps. 碳足跡 (修改自康熹版)
1.每個人日常活動所製造的二氧化碳及其他溫室氣體的總量。
E. 土壤污染 (修改自康熹版)
a.
汙染物：以重金屬及農藥為主
b.
汙染物的來源：工業廢水
c.
影響：對動物或人類造成嚴重的危害
d.
舉例：鎘米事件
桃園縣工業區所排放的廢水（含有鎘等重金屬），汙染了鄰近
地區的土壤→種植出來的稻米含有鎘→食用了鎘米的民眾罹患
痛痛病
F.
熱污染
核能發電廠或工廠的熱廢水排入附近水域使水溫高於正常溫度
威脅水中生物的生存，如珊瑚的白化現象(因共生藻死亡)
保護生物多樣性的國際公約 1.「 瀕臨絕種野生動植物國際貿易公約」（簡稱為「華盛頓公約」） ⑴ 1973 年6 月21 日於美國首府華盛頓簽訂，並於1975 年7 月1 日正式生效。 ⑵ 採用物種分級與許可證的方式，管制野生動植物貿易，以達到野生動植物的永續利用。 2. 生物多樣性公約 ⑴ 世界各國領袖於1992 年6 月5 日在巴西 里約熱內盧「地球高峰會議」簽署。 ⑵ 將保育的範圍擴大到了生態系與基因。 ⑶ 推動並落實三大目標： ①保育生物多樣性。 ②永續利用其組成。 ③公平合理的分享基於利用生物多樣性遺傳資源所產生的利益。 重金屬對農作物及人體健康的影響 1. 鎘非常容易被植物所吸收，而且容易被輸送至作物之上部 ，如水稻穀部，故在國際上鎘被視為必須嚴加管制汙染物質 之首位，當土壤受少量鎘汙染時，所種植之作物常有高濃度 之累積現象，進入人體後又因無法被肝分解排出體外，累積 在肝、腎，對人體造成很大的傷害。 2. 鎘中毒：痛痛病 鎘堆積→腎小管損傷→鈣由尿中流失→軟骨症及自發性骨 折→全身關節疼痛 3. 其他重金屬： ⑴ 鉛→胎兒中樞神經發育不良、成人生育力下降 ⑵ 汞→引起水俁病（患者的神經系統會萎縮退化而產生手腳麻痺、四肢動作不協調 等類似腦性麻痺的症狀）（如右圖） ⑶ 銅→綠牡蠣 ⑷ 砷→肺癌、淋巴癌、烏腳病梨子椅子亂入
(3). 外來種入侵
外來種 由外地經人為活動引入，不屬於該地區生態系的物種，稱為外來種 外來入侵種 可以在被引入的地區建立穩定的族群，並威脅到當地的物種生存的外來 種，稱為外來入侵種 外來入侵種 對生態平衡的衝 擊 1. 生物多樣性降低(對生物多樣性的威脅僅次於棲地的消失) 外來入侵種生長快速、缺乏天敵大量占據了原生物種的生長空間，且與 其競爭資源威脅當地原生物種的生存甚至絕滅 2. 影響當地族群的基因庫 例如：棄養或逃逸的大陸畫眉和臺灣畫眉雜交後，使臺灣畫眉族群的基因 無法保持純粹 臺灣的外來入侵 種 小花蔓澤蘭：有綠癌之稱，常大面積地覆蓋低海拔丘陵，被覆蓋的植物無 法行光合作用，嚴重影響其他物種的生存 福壽螺：造成嚴重的農業損失 巴西龜：與原生龜競爭棲地，嚴重威脅原生龜的生存 吳郭魚：適應能力強，且會捕食其他魚類幼魚，降低河川中魚類的多樣性 其他外來入侵種：非洲大蝸牛、大肚魚、布袋蓮、馬櫻丹、松材線蟲、紅 火蟻等3. 自然保育與永續經營
(1). 自然保育：指合理的去經營管理及使用自然資源(南一版)
A. 立法保育野生生物及其棲息地，立法管制汙染等
B. 教育人民了解自然保育的意義和重要性
(2). 資源回收與利用
A. 資源利用的 4R 措施。
a.
Reduce：減量使用資源，如搭乘大眾運輸系統。
b.
Reuse：重複利用資源，如使用可重複使用的餐具。
c.
Recycle：回收資源重製，如回收紙張重製成再製紙。
d.
Recovery：回收資源再生，如回收橡膠製品轉變為學校跑道的鋪
面材料。
Ps1.節約使用資源（Reduce）與開發替代性的可再生能源，是善用
資源的最根本作法。
Ps2.資源重複使用（Reuse）及回收重製再使用（Recycle、Recovery）
，
是妥善利用資源的最佳方式。
(3). 生態工法
A. 美國生態學家歐當(Howard T. Odum)提出
B. 生態工法是指人類基於對生態系統的深切認知，為落實生物多樣性
保育及永續發展，採取以生態為基礎、安全為導向，減少對生態系
統造成傷害的永續系統工程。
C. 原則：尊重生物生存與原生環境；因地制宜；就地取材；融入自然
(4). 生物多樣性的保育
A. 生物多樣性的保育是指保育生物的遺傳多樣性、物種多樣性和生態
系多樣性。
B. 生長在臺灣的生物中，大約有 25％是特有種，也就是說在全球其他
地方沒有的物種。
C. 1992 年世界各國在巴西里約高峰會議中簽署生物多樣性公約，各締
約國依其能力制定國家策略與計畫，展開全球生物多樣性保育的相
關工作。
D. 臺灣在生物多樣性保育上的具體做法，包括有教育、研究、立法，
並設立國家公園(8 處)、自然保留區(19 區)及野生動物保護區(17
區)。[另有 12 處沿海保護區以及 75 處國家重要溼地]
保育機構 國家公園 自然保留區 野生動物保護區 依據法律 國家公園法 文化資產保存法 野生動物保育法 成立目的 保護國家特有的自然風 光、野生生物、人文史 蹟，並提供人民育樂和研 究之用 保護具有代表性的生態 系，僅供做為學術研究的 場所，不可觀光遊憩、工 程建設及採集標本 保 護 野 生 動 物 及 其 棲 地，可做觀光遊憩的合理 規劃與利用 目前狀況 墾丁、玉山、陽明山、太 魯閣、雪霸、金門、東沙 環礁及台江國家公園，目 前共成立了 8 座國家公 園 依保護對象的不同，可分 為 動 物 （ 如 關 渡 的 水 鳥）、植物（如淡水河的 紅樹林）、生態系（如墾 丁的高位珊瑚礁）和地景 （如三義的火炎山）四類 保護的動物種類主要包 括鳥類（如曾文溪口黑面 琵鷺動物保護區）、淡水 魚類（如櫻花鉤吻鮭野生 動物保護區）、大洋性的 海龜（如望安島綠蠵龜產 卵棲地保護區）Ps 相關公約
華盛頓公約 / 瀕臨絕種 野生動植物國際貿易公約 1973 管制野生動植物貿易，以達到野生動植物的永續利用 蒙特婁議定書 1989 限制氟氯碳化物的使用，保護臭氧層 生物多樣性公約 1992 保育生物多樣性；永續利用其組成；公平合理的分享 基於利用生物多樣性遺傳資源所產生的利益 京都議定書 2005 管制溫室氣體的排放臺灣的國家公園 國家公園 生態系特色 墾丁國家公園 是我國第一座成立的國家公園，具有高位珊瑚礁、海蝕地形等特殊 的地理景觀。特殊的海陸位置加上熱帶氣候，孕育出豐富多變的生 態系，如熱帶季風林、海岸林、沙丘、草原等，每年冬季還有大批 候鳥過境，海底的珊瑚和熱帶魚景觀更是繽紛絢麗，生物多樣性高。 陽明山國家公園 是臺灣唯一擁有火山地形的國家公園，火山地質完整豐富。具有特 殊的地質景觀，如火山口、硫磺噴氣孔、地熱以及火山溫泉等。也 具有草原、森林等生態系。 玉山國家公園 是典型的高山型國家公園，具有森林、高山草原、溪流等生態系， 孕育了從低海拔到高海拔等多樣性的動植物，生物資源豐富。 太魯閣國家公園 太魯閣國家公園橫跨花蓮、臺中與南投三縣市，東沿清水斷崖、西 有合歡山群、南倚奇萊連峰與太魯閣大山、北緣南湖大山。具有大 理石峽谷、斷崖、褶皺山脈等地質景觀、森林林相富變化、動植物 資源非常豐富。 雪壩國家公園 是高山型的國家公園，從海拔 760 公尺的大安溪河谷，到海拔 3886 公尺的雪山主峰，落差達 3000 多公尺，具有高山草原、森林、溪 流等生態系，孕育了豐富的動植物生態，如櫻花鉤吻鮭等保育動物。 金門國家公園 具有以花崗片麻岩為主的特殊地質、豐富的生物資源並保存完整的 戰地遺跡。是國內第一座以維護歷史文化遺產、戰役紀念為主兼具 自然資源保育的國家公園。 東沙環礁國家公園 具有大型且完整的環礁，園區內的地形包含有礁臺、潟湖、沙洲、 淺灘、及島嶼等特殊自然地形，為臺灣面積最大的國家公園，也是 臺灣首座海洋國家公園。 台江國家公園於 98 年 10 月 15 日正式公告設立，海埔地與沙洲為 本國家公園區域海岸地理景觀與土地利用的一大特色。園區具有許
