3-6 What Happens to Matter in an Ecosystem?

1.在大自然中某些元素或化合物之循環，會造成營養物質在大氣、
水、土壤、岩石以及有機體中流動，使之循環重覆使用，此即稱
之為『生物地球化學循環』。

2.而此類的循環有：水循環、碳循環、氮循環、磷循環...等，其
中又以水循環以及碳循環較為重要。

3.碳循環：地球的碳元素可由環境進入生物體內，再釋回環境中，
此一過程稱為碳循環。環境中能夠為生物利用的碳，主
要指大氣中的二氧化碳。大氣二氧化碳可因植物的光合
作用而固定於植物體內，形成有機碳，再由食物鏈傳遞
進入動物體內，同時海洋亦能貯存大量的二氧化碳。生
物體內的碳可藉呼吸作用及分解者之分解再形成二氧化
碳，回歸於大氣，形成碳的循環。人類活動如石化燃料
的燃燒、砍伐森林，造成二氧化碳排放量增加，同時造
成二氧化碳固定量明顯減少，對碳循環產生巨大的影響。

4.水循環：由於太陽的照射，使得海洋和陸地的水分子蒸發，遇冷
凝結為水滴，再以降水形式降落至海洋、陸地。降至地
面的雨、雪，部分在高寒之地形成冰河，部分則在較低
暖之區，或匯瀦成湖泊；或匯流成河川；或滲入土壤中
成為地下水。最後河、湖、地下水等水分子再流入海洋。
透過蒸發、降水的過程，使地球上的水分不斷在大氣圈
、水圈、岩石圈、生物圈流動的現象，稱為水循環。由
於地球上的水可以不斷循環，因此是一種可更新的資源
，具有取之不竭的特性。

3-7　How Do Scientists Study Ecosystems?

1.親臨於大自然中，實際探訪、直接採樣、觀察、研究。

2.從圖書館獲運用網路資源找尋相關資料，並加以分析、歸納、註解。

3.仿造生態系統並做出相似之模型，以便做研究。

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

1.生物圈是由兩大體系共同組成的，分別為：
a.無生命體：水、空氣、營養物、太陽能...
b.有生命體：植物、動物、微生物...

2.食物鏈：生產者(直接運用太陽能製造能量之綠色植物或藻類)→初級消
費者(攝取生產者以產生本生所需之能量)→次級消費者(攝取生
產者或初級消費者以產生本生所需之能量)→三級消費者(以此
類推)→分解者(分解動植物屍體中的有機物並且利用其中的能量
，將有機物轉化成為無機物供生產者如植物再利用，重新以有機
物形式出現於食物鏈的基層，因此造就了能量的循環。細菌、蚯
蚓等生物便屬於分解者。)

3.食物網：由於各種生物未必只依賴一種食物為生，互相之間甚至還有互為
食物的關係，這些複雜的關係往往不是一根鏈條能說明的，因此
把各種關係聯繫起來就會組成一個「網」，此即為食物網。

3-4 What is Biodiversity and Why is it important?

1.生物多樣性是指陸地、海洋和其他水生生態系等所有生態系中活生物體
，包括植物、動物及微生物和它們所擁有的基因以及由這些生物和環境
所構成生態系。
2.生物多樣性包括了遺傳多樣性、物種多樣性及生態系多樣性三個層面。
3.它之所以重要是因為它可使生態環境維持穩定的基礎，並提供了人類賴
以生存的生命維持系統，其功能如保護土壤、穩定水文、調節氣候。

3-5 What Happens to Energy in an Ecosystem?

能量的流動是透過生態系統中的食物鍊或食物網的關係，由生產者→
初級消費者→次級消費者→三級消費者...以此類推，但每當能量轉移一次
十，僅會保留與原本相比十分之ㄧ的能量給高一層的生物，其餘的百分之九
十會轉變成熱能散佈在環境中，此為十分之ㄧ法則。

然而越高等的生物其所需之能量，相對也越多，因此若要較有效吸收能
量，最好的方法就是直接攝取生產者或較低階層之消費者。

3-1 What is ecology?

1.生態學就是在研究生物與環境的中的物質和能量的相互關係的科學。
其最基本的任務就是研究、認識生物與其環境所形成的結構以及這種
結構所表現出的功能關係的規律。

2.科學家將有機體等級化，其等級體系由小到大分別為：原子→分子(到
此為化學層級)→細胞(物體之基本單位)→有機體(到此屬於細胞層級)
→族群→群聚→生態系→生物圈(到此為生態層級)

3-2 What keeps us and other organisms alive?

維持生物的生存主要是依靠大自然中的四大系統，分別為：大氣層、
水圈、岩石圈以及生物圈

2-3 How can matter change?

1.物質主要會經歷物理變化、化學變化、核反應等三種變化。
隨著變化的不同，也會有不同的結果產生。

2.物理變化：指物質外在形狀的改變，而自己本身卻沒有改變，
也就是說他本身的原子或離子均與原來相同，並無
因此而增加或減少，只是分子和分子間距離改變。
例如：水的三態為固態、液態、氣態，他們存在的
型式雖然不一樣，但是終究還是水，這是不變的。

3.化學變化：就是分子重新組合排列，但是本身的原子並沒有被
破壞，但是物理變化可以隨便轉換，而化學變化就
沒辦法，它通常是無法復原的。例如：氫氣＋氧氣
產生水，氫氣本來是Ｈ－Ｈ排列，氧氣是Ｏ＝Ｏ排
列，最後水是Ｈ－Ｏ－Ｈ排列，但是是有角度的，
類似 Ｏ 。
／＼
Ｈ　Ｈ

4.核反應：分為天然放射性衰變，核分裂和核融合三種，它不像
物理變化和化學變化有遵守『質量守恆定律』，它僅
遵守『質能守恆定律』，因為他涉及到了核的變化。

2-4 What is energy and how can it change its form?

1.能量主要是被用來做功或是將其轉換成熱是放於大自然中。

2.能量的轉換主要是靠兩大科學定律，分別是：
a.熱力學第一定律：也叫能量不滅原理，就是能量守恆定律，
不同的能量形式之間可以相互轉化，但是能量既不能憑空產
生，也不能憑空消失。
b.熱力學第二定律：是指熱永遠都只能由熱處轉到冷處，這代
表著在自然界的過程，熱能只會從較高溫處傳往較低溫處。

2-5 How can we use matter and energy more sustainably?

在現在這個工業化的社會，隨著科技日新月異的發展和進步，
伴隨而來的問題就是能源的浪費和短缺，為了解決此問題，我們應
該節約能源並能重覆使用大自然中有限的資源。