3-1 ~ 3-7

3-1 What Is Ecology?

生態學是生物學的一個分支，生物學的研究對象向微觀和宏觀兩個方面發展，微觀方面向分子生物學方向發展，生態學是向研究宏觀方向發展的分支，是以生物個體、種群、群落、生態系統直到整個生物圈作為它的研究對象。生態學也是一個綜合性的學科，需要利用地質學、地理學、氣象學、土壤學、化學、物理學等各方面的研究方法和知識，是將生物群落和其生活的環境作為一個互相之間不斷地進行物質循環和能量流動的整體來進行研究。

生態危機的潛伏期不易被人們發現，一旦形成則很難再恢復，需要付出多年的努力和幾十倍到幾百倍的代價才能消除危機的影響。由於濫墾濫牧，在美國、蘇聯、中國都出現過「黑風暴」現象，水土流失、沙漠擴大、水源枯竭、氣候異常、森林消失等生態危機都是由於人類不適當的活動造成的。生態危機造成的物種滅絕則永遠也無法恢復，目前人類造成的生態危機還包括全球變暖、酸雨、臭氧層破壞，已經造成全球性的生態危機，全球生態危機已經威脅到90%以上的生物物種。


3-2 What Keeps Us and Other Organisms Alive?

所謂生命現象，是指個體所具有的代謝、生長、生殖、感應和演化等現象。具有生命現象的個體稱為生物，如動物、植物和微生物等。反之，沒有生命現象者，稱為無生物，如岩石、礦物等。生物和無生物都是由分子組成的，但是生物的組成較複雜。我們認識生物，學習生物學，要知道，生物只是自然界組織中的一環。　

絕大部分的生物需要養分、水、日光以及空氣等，以維持生命。
水佔生物體內成分的百分之七十左右，是生物行消化、排泄或光合作用等種種代謝作用所必需的物質。日光可供植物行光合作用，也使地球表面溫暖、光亮而適合生物生活。空氣中的氧氣(O2)供生物呼吸，二氧化碳(CO2)則供植物進行光合作用。由此可知，環境中的水、空氣和日光等，是維繫生物生存的重要因素。


3-3 What Are the Major Components of an Ecosystem?

生態系： 組成自然環境的因素，除了日光、溫度、水、土壤等因素外，還有生活於其中的各種形形色色的生物。在生物棲息的環境中，包含生物與非生物部分，共同組成生態系。在生態系中，因攝食而發生的族群關係，可以歸併為三個主要組成：生產者、消費者和分解者。

生產者：不依賴其它生物為能量來源的自營生物。一般為能行光合作用的藻類、綠色植物和藍綠菌；也有以硫和甲烷為能量來源的細菌。

消費者：生態系中不能行光合作用的生物將生產者當做食物，是為生態系中的初級消費者，例如草食性的生物牛、羊、兔、蚱蜢、蝗蟲等都是。而那些捕食草食性動物的消費者，例如蛙﹝吃蝗蟲﹞、獅子﹝吃野牛﹞、老虎等則稱為次級（二級）消費者。捕食次級消費者的動物，例如蛇吃蛙等，則可稱為三級消費者。少數物種以生物體的屍體為食物，執行生態系清除的任務，稱為清除者。

分解者：大多數生態系中的屍體被扮演分解者角色的微生物所分解。各種生態系 生物圈包含地球上所有的生物及其生活的環境。 不同環境會形成不同的生態系。水域：淡水生態系、河口生態系、海洋生態系。陸域：依氣候、雨量等因素，可分為沙漠生態系、草原生態系、森林生態系。


3-4 What Is Biodiversity and Why Is It Important?

生物多樣性(biological diversity)這個詞兒對生態學家來說不算新鮮，可是最近10年來，社會學家、經濟學家、法律學家、也談生物多樣性了，甚至連政治人物、新聞記者、公眾人物都把生物多樣性掛在嘴上，而且全球已經有175個國家和經濟體簽署了一份《生物多樣性公約》，成為《生物多樣性公約》的締約國，看來「生物多樣性」不但時髦，而且還會越來越受重視呢！過去有人把「diversity」，這個字翻譯為「龐雜度」或「歧異度」，聯合國的中文翻譯是「多樣性」，我覺得這個翻法老嫗能解，所以也樂意沿用。

不過，什麼是「生物多樣性」呢？根據《生物多樣性公約》的定義，生物多樣性的組成成分可以分為遺傳多樣性(genetic diversity)、物種多樣性(species diversity)和生態系多樣性(ecosystem diversity)。遺傳的多樣性所有的家雞都是同一物種，只是各是各有不同的遺傳特性，例如來亨雞是蛋雞，特別會生蛋；九斤雞這種肉雞則很會長肉。我們刻板印象中的豬(Sus scrofa)，都是肥肥胖胖，白白嫩嫩，垂著一雙大耳朵。事實上，這只是一般農家養的家豬中的一個品系。家豬的品系很多，大多是歐美的育種學家選育出來的，這些飼料豬其實都源自於野豬。不過，野豬的形態、生理、行為、個性變化很大，比方說歐洲野豬體格壯碩，褐色，有長鬃，而臺灣野豬相對體型較小，灰黑色、鼻子較長。把這些豬放一起，牠們多半都能交配，繁衍後代。

換言之，這些豬都是同一種Sus scrofa，牠們的差異都源自於遺傳多樣性。物種多樣性現代的生物學把所有的生物分為五界(Kingdom)，即原核生物界(Monera)原生生物(Protozoa)、植物界(Plantae)、動物界(Animalia)、真菌界(Fungi)。植物行光合作用，是生產者；動物行消化作用，是消費者；真菌行吸收作用，是分解者。世界上最多樣的生物就是動物了，除了多樣的無脊椎動物(包括最大的類群－昆蟲)，還有我們熟知的魚類、兩棲類、爬蟲類、鳥類、哺乳類等脊椎動物。

目前有名字的哺乳類有4,710種，鳥類有8,000多種，兩棲爬蟲合起來約有8,000多種，魚類2萬多種、昆蟲與無脊椎類有130萬種，維管束與非維管束植物加起來有40多萬種，總計有一百七十餘萬種生態系的多樣性生態系中生產者、消費者、分解者，有能量的流動、養分的循環，生態系是個概念，沒有一定的疆界和規模，撒哈拉沙漠是一個生態系，一條溪流也可以是一個生態系。熱帶雨林分布在赤道附近，降雨量很高，是一種重要的生態系。

熱帶雨林的樹冠有五到六層，植物競相爭取日光。臺灣墾丁的森林有一點熱帶雨林的味道，但卻不完全是。在臺灣北部的哈盆自然保留區的森林，則屬亞熱帶雨林，降雨量也很高，一年約有兩百多天下雨，霧氣很重，有許多附生的植物，漢人未到臺灣之前，台北盆地可能就是這種景象。因此這個三百多公頃的自然保留區，保存了臺灣的原貌，不只是原有的植物，生長在那個生態體系中的動物，也一同保留下來。從亞熱帶雨林往北走到溫帶的日本、美國，這裡的降雨量沒有赤道多，溫溼度不同，日照也不同，因此你會在這裡看到不同的生態系－溫帶闊葉林生態系，這個生態系和前面提到的雨林生態系結構不同，功能各異。

生物多樣性的價值 我們要保育生物多樣性、持久使用生物多樣性的先決條件是認識生物多樣性的價值。價值觀可以改變一個人的態度，影響他(她)的行為，因此，了解生物多樣性的價值就十分重要了，如果我們認識生物多樣性的價值，我們當然願意保育生物多樣性。最後，生物多樣性具有道德的價值。《生物多樣性公約》的序言特別提到生物多樣性的固有價值(或稱內在價值，intrinsic value)，一份有法律約束力的國際協定居然承認生物多樣性的固有價值，實在令人驚訝！當我們重新審視人類與其他生命間的關係時，生物多樣性為我們帶來了無上的道德價值。


3-5 What Happens to Energy in an Ecosystem?

在任何一種生態系統中，如果我們以能量的眼光來檢視其組成時，我們會發現其中的組成生物在生態系能量的轉移過程中只扮演下列數種角色，生產者、消費者與分解者。這種由生產者開始一級一級的獵食關係我們稱為食物鍊，其實在一生態系中，每種生物都在獵食某種或多種其他種的生物，而自己又被另一些他種生物所獵食，其間的關係不僅只是一條線而是一張網，一張食物網。在這張網中能量就從最初的生產者流向整個生物群聚中的其他種生物，事實上這種形式的能量轉移是一種非常沒有效率的傳輸工作，依科學家估計，每經一階的消費，只有10%的能量能為下一階的獵食者所捕獲，其他的90%都以熱散失在環境中了。光能->生產者->初級消費者->次級消費者->更次級消費者>>>>>分解者生產者自環境中吸

收礦物質元素，合成有機物，供生物利用經分解者分解回歸自然環境中，稱之為物質循環。一生態系中與生命息息相關的物質循環有四：氮循環、碳循環、磷循環、和硫循環。


3-6 What Happens to Matter in an Ecosystem?

生態系統中有幾種循環，有水循環、碳循環、氮循環和磷循環。這四種循環都是一樣的，都是在地球上的生物由各種形式，如死亡和人類燃燒化石燃料等等原因，讓這些物質重回大氣層中，然後再藉由一些菌類和微生物能重新取回物質回到地球上而產生提供與消耗的循環中。


3-7 How Do Scientists Study Ecosystem?

一些科學家是直接從大自然中觀察紀錄，來研究生態系統中生物的種種關係和因素，而一些科學家是利用實驗來研究，另外一些則是模擬生態系統，來由此了解生物。但對我們來說，不管如何，我們都必須學習到一個東西，那就是，學習更多關於世界生態系統的健康和永續性。