第五章 生物圈中形形色色的生物及其生活環境

1. 第五章生物圈中形形色色的生物及其生活環境 第五章第1節陸圈(陸地生物及其生活環境) • 陸地生物的適應： • 精子與卵的相遇(受精)：缺少水為媒介 • 花粉管：種子植物 • 雌雄交尾(交配)：陸生動物 • 兩生類.苔蘚類：生活在水邊或潮溼處(無法防水散失和受精問題)

2. 支持身體：缺少浮力 • 甲殼.骨骼：動物 • 維管束：植物 • 防止水份散失 • 角質化的表皮 • 特化構造： ①外骨骼：節肢動物(蠍.昆蟲.蜘蛛) ②鱗片.骨板：爬蟲類(蜥蜴.蛇.龜) ③革.蠟質的葉：植物 ④針狀葉：仙人掌(莖肥厚的多肉植物) ⑤落葉 ⑥濃尿(尿量少)：尿酸結晶的含氮廢物排出(毒性：氨>尿素>尿酸) 地錢(蘚苔植物：通常體型細小,缺乏支持構造)

3. 陸地生物分布不均勻：和環境有密切關係 • 各地環境因子不同 • 生物對環境需求不同 • 限制因子：能阻止生物生長或散布的理化或生物因子 • 針葉林：森林線約3300m,為溫度10℃及風力的極限 • 蜉蝣幼蟲：生存於溶氧量大於5ppm的水中 • 櫻花鉤吻鮭(梨山鱒.次高山鱒.臺灣鱒) ①生活於氧充足.低溫(18℃以下)的流動水中 ②具地理學.古氣候學意義：第三紀冰河時期成為陸封性迴游魚類

4. 「環境容忍度」不同：「生物對其環境因素的忍受範圍」「環境容忍度」不同：「生物對其環境因素的忍受範圍」 • 廣適應性：分布愈廣 如蟑螂.家蠅(5~45℃).虱目魚(10~30℃).鹽蝦(5~40％0) • 狹適應性：分布受限制 如南極鱈(-2~2℃).海水魚(30~35％0).藍腹鷴(中海拔原始闊葉林) • 有些生物在不同發育階段,對同一環境因素適應範圍有差異： 如蛙幼蟲(蝌蚪)於水中,成體離水生活

5. 藍腹鷴 森林線

6. 容忍度區域 容忍度曲線 (a)和(b)表示考慮單一因子 生物對溫度的容忍度與分佈的關係

7. 陸地環境：占地球表面約30% • 陸地生物彼此依賴,有特定食性關係 • 影響陸地生物分佈主要因素：光照.溫度和雨量 • 緯度愈高,接收的太陽輻射能愈少,光強度較弱,溫度愈低 • 雨量多寡,主要由高空中之水氣含量來決定 ①赤道地區對流旺盛,潮濕空氣遇到高空的冷空氣便凝結成雨,赤道因有充沛的雨量形成熱帶雨林 ②在緯度30度左右,易形成高壓帶,天氣晴朗,少雲少雨,較易形成沙漠 ③因地球上的氣流流動及局部地形影響,使各地雨量及溫度有所不同,因而形成森林.草原.沙漠.苔原等不同的生態系

8. 地球生域圈

9. 5

10. 高溫低溼 高溫高溼 溫度及降水量與生物相的關係 熱帶雨林 沙漠 草原 闊葉林 15 年平均溫度( ℃) 針葉林 寒原 低溫低溼 低溫高溼 年平均降水量(公釐) 2000

11. 生物相：某氣候區內具有共同適應特性的動.植物群集(或所在地區)生物相：某氣候區內具有共同適應特性的動.植物群集(或所在地區) • 受氣候(溫度.雨量).土壤.生物因素影響 • 有許多重疊,沒有明顯界限 • 以優勢種植物代表生物相的特徵： • 植物(提供食物.棲所)決定動物的種類和分布 • 高海拔地區和高緯度地區氣候相似,生物相接近 • 寒原.針葉林.落葉林.熱帶雨林.草原.沙漠等陸地生物相：呈帶狀分布

12. 海拔高度與緯度影響陸地生物分布的相似性 寒原 草原 寒原 針葉林 高海拔 闊葉林 草原 熱帶雨林 闊葉林 針葉林 針葉林 草原 寒原 低海拔 闊葉林 熱帶雨林 針葉林 草原 闊葉林 寒原 低緯度 高緯度

13. 熱帶雨林：分佈在赤道附近,緯度低 • 環境特徵： • 陽光充足,氣候因子穩定 • 溫度高.雨量充沛,年平均雨量在2000公釐以上 • 無乾.雨季之分 • 生物相： • 概述： ①森林層次複雜,終年生長良好 ②以常綠闊葉樹為主,形成高達90公尺以上的高大喬木 ③濕度高,附生植物多 ④植物種類多,能提供各種棲息與食物,動物種類也多 ⑤潮濕高溫適合黴菌和細菌生長,分解速度快,物質循環速度快

14. 常見物種： ①植物：附生植物,如蘚苔.地衣.蘭花.蕨類及藤本植物 ②動物：昆蟲.鳥類.滑翔動物等 • 生物適應： ①植物： a.喬木：發達的板根,減少每天陣雨對土壤的沖刷和侵蝕,亦可增加根的呼吸作用 b.附生植物：以暴露在空氣中的根直接吸收水氣 ②動物： a.昆蟲和鳥類形狀和顏色變化繁多,有利於吸引異性 b.密林中活動不便,鼯鼠.樹蛙及飛蜥等以滑翔方式克服；長臂猿用長臂穿越於樹幹間 c.密林中視線受阻,同種動物用聲音溝通

15. 附生蕨類 馬來西亞熱帶雨林 (樹高可達60公尺以上)

16. 鼯鼠 熱帶雨林中常見的滑翔動物

17. 溫帶落葉林：分佈在中緯度的溫帶地區 • 環境特徵： • 陽光充足,氣候溫和,冬季寒冷 • 雨量充沛,年平均雨量約750~1500公釐 • 生物相： • 概述： ①森林有分層現象 ②以高大落葉性闊葉樹為主 ③動.植物種類皆多 • 常見物種： ①植物：楓香.橡樹.槭樹.榆樹及山毛櫸等 ②動物：昆蟲.鳥類.鹿.熊.狐及松鼠等 • 生物適應： ①喬木秋.冬落葉,可減少水分散失以度過冬天乾季 ②矮小草本,生長於林底層,在高大的落葉樹尚未萌芽長葉的早春期間,快速生長.開花結果 秋天的落葉林

18. 針葉林：呈帶狀分佈於緯度較高的地區 • 環境特徵： • 接受的太陽輻射能較少,氣溫低 • 年平均雨量約250~3750公釐 • 生物相： • 概述： ①數冠整齊層次分明 ②植物種類少,動物的種類和數量均不多,生物歧異度小 • 常見物種： ①植物：以松.杉.柏.紅檜及針樅等裸子植物為主 ②小型動物：昆蟲.鳥類,以針葉樹毬果.葉子.腐木為食 ③大型動物：麋鹿.熊等 ④交喙鳥：其喙上下交叉,適於啄食毬果中的種子,是針葉林中的特殊鳥類

19. 生物適應： • ①植物： • a.減少水分.熱量散失方式:針葉狀.表面具角質層.氣孔下陷 • b.葉終年長綠,整年可行光合作用 • ②動物：冬季酷寒,有的動物以冬眠來減少能量消耗 北美落磯山脈之針葉林 交喙鳥

20. 草原：分佈在中緯度的溫帶地區 • 環境特徵： • 緯度與落葉林相似,氣候相仿,但年雨量比落葉林少,約250~750公釐 • 地形平坦,氣候乾燥 • 生物相： • 概述： ①生物種類較森林少 ②具有許多大型的動物 • 常見物種： ①主要生產者：一年生草本植物,如禾本科.菊科 ②初級消費者：大象.野牛.斑馬.羚羊.長頸鹿.穴兔.土撥鼠 ③次級消費者：非洲草原上的獅子.獵豹為代表 • 生物適應：

21. ①植物： • a.其根系廣且深,地下部重量常大於地上部 • b.以根或種子的休眠方式度過乾旱季節 • ②動物： • a.沒有密林阻礙,視野遼闊,大型動物四肢發達,便於瞭望捕食或逃避掠食 • b.小型動物如穴兔,營穴居生活,減少被捕食機會 疏林上的大型草食性動物 土撥鼠

22. 苔原(凍原) ：分佈在高緯度 • 環境特徵：氣候寒冷,土壤貧瘠,多強風 • 生物相： • 概述：生物種類少 • 常見物種： ①植物：主要為蘚苔.地衣.多年 生禾草及莎草類.低矮的小灌木 ②動物：有昆蟲.馴鹿.北極熊.雪兔及旅鼠等 • 生物適應： • 植物： ①生長速度非常緩慢 ②在短暫的生長季節後迅速開花或利用根.莖或芽來無性繁殖 • 動物：厚的毛皮.脂肪層以及肥胖的體型 凍原

23. 沙漠：分佈在內陸區或背風面的山區,多位於南.北緯度30度附近沙漠：分佈在內陸區或背風面的山區,多位於南.北緯度30度附近 • 環境特徵： • 雨量稀少且分配不均,年平均雨量約在250公釐以下 • 水的蒸發率大於降雨率 • 乾旱.晝夜溫差大 • 生物相： • 概述：生長環境惡劣,生物種類少,此區生物都有特殊的適應方式 • 生物適應：減少水分散失

24. ①植物： a.根：淺而廣的根系,增加吸水的面積 b.莖：肥大的肉質莖儲存大量液體,表皮厚 c.葉：針狀葉,乾旱時會脫落,表皮具厚的角質或蠟質 d.氣孔：白天關閉,晚上開放 e.生活史：在短暫的雨季完成生長.開花及結果等過程,乾旱時以休眠種子渡過 ②動物： a.昆蟲和爬蟲類體表具有外骨骼或鱗片 b.鳥類和囓齒類能排固體的尿酸或濃尿 c.駱駝的駝峰中儲存的脂肪,分解過程可產生水 d.晨昏活動

25. 劍羚 美國西南部沙漠之仙人掌 沙漠中的爬蟲類 響尾蛇 蜥蜴

26. 第五章第2節台灣的陸域生態系 • 臺灣的陸域生態系：包括高山寒原.高山草原.針葉林.針闊葉混生林.闊葉林.熱帶季風林.草原.沙丘.熱帶雨林.農田生態系 • 臺灣森林：分佈在台中到花蓮之間(北迴歸線通過臺灣的嘉義附近) • 包括針葉林.針闊葉混生林(霧林).闊葉林.熱帶季風林 • 年均溫約22℃ • 年雨量約250cm

27. 台灣的各種生態系 • 台灣陸域多樣性(歧異度)大： • 高溫.雨量充沛的熱帶和亞熱帶氣候：地處亞熱帶且黑潮從東西兩岸通過 • 台灣與大陸隔離：植物種類多樣,所以動物種類繁多 • 孑遺生物：第三紀冰河時期遺留的生物,如紅檜.台灣冷杉.台灣山椒魚.櫻花鉤吻鮭 • 海拔高度對生態環境影響大： • 歐亞板塊受菲律賓板塊擠壓形成高山 • 赤道到兩極的各種生態系幾乎都可見：熱帶(恆春.蘭嶼.綠島),溫.寒帶(高山)

28. 臺灣的孑遺生物 臺灣山椒魚 櫻花鉤吻鮭

29. 臺灣陸域生態系垂直分佈圖

30. 臺灣山區雨量隨海拔上升而先上升後下降 臺灣山區氣溫隨海拔上升而下降

31. 高山寒原：分佈在海拔3400公尺.森林線以上的山區,包括南湖大山.大霸尖山.玉山.雪山等山頭高山寒原：分佈在海拔3400公尺.森林線以上的山區,包括南湖大山.大霸尖山.玉山.雪山等山頭 • 環境特徵： • 冬天甚長,一年冰封至少四個月 • 日夜溫差大,年平均溫<10℃,最冷月-8℃以下 • 氣溫低,比平地低20~21(高度每增加1000公尺,平均溫降低6℃) • 土壤極少,受重力及風化影響,地表為碎石,地形陡峭,保水力差 • 因強風吹襲擊.烈日照射,水分蒸發快 • 非常不適合生物生存

32. 生物相： • 植物的適應： ①避免風雪侵襲及吸收地面輻射 a.矮小的蘚苔緊貼地面,草本植物通常有深埋於地下的根和莖 b.多年生木本植物以小面積灌木叢成群分佈,如玉山圓柏.高山杜鵑及玉山小檗 ②葉子呈針狀.葉面長毛或變小,以減少水分散失 ③花色鮮豔,以吸引各種動物傳播花粉,如阿里山龍膽.南湖柳葉菜.玉山佛甲草及高山薊等 ④秋冬有的地上部枯死,僅以地下部或種子過冬 • 動物有昆蟲及採食果實及種子的酒紅朱雀.金翼白眉.高山白腹鼠以及以高山白腹鼠為主食的華南鼬鼠(黃鼠狼)

33. 臺灣高山寒原的矮灌木 (A)高山杜鵑 (B)玉山小檗 (C)玉山圓柏 南湖圈谷(高山寒原的碎石坡)

35. 高山草原：分佈在海拔3000公尺以上山區,除了高山寒原之外。包括中央山脈.玉山山脈.雪山山脈的高山地帶高山草原：分佈在海拔3000公尺以上山區,除了高山寒原之外。包括中央山脈.玉山山脈.雪山山脈的高山地帶 • 環境特徵： • 氣溫低 • 表土層薄,地形陡峭,保水力差 • 不適合樹木生長 八通關大草原 冰雪中的劍竹

36. 生物相： • 植物：種類少 ①分為玉山箭竹草原.高山芒草原及兩者混生型 ②玉山箭竹草原占地最廣,最具代表性 a.主要分佈於迎風坡或凹谷地區 b.地下莖深且廣,火災後仍能倖存且快速抽新芽 c.其他植物很難與其競爭,僅龍膽.杜鵑等可生活其下方 ③高山芒草原主要分佈於背風坡或其他向陽而乾燥地區 ④與針葉林呈鑲嵌分佈。可能的原因為針葉林遭到火災後,次級消長所形成的不安定植被,未來可能消長為森林 • 動物：種類也少,具代表性者如雪山草蜥.高山白腹鼠.華南鼬鼠及蝗蟲及虎甲蟲等

37. 雪山草蜥 水鹿

38. 針葉林：分佈在海拔2500~3300公尺左右的高山地區針葉林：分佈在海拔2500~3300公尺左右的高山地區 • 環境特徵：雨量較高山草原多 • 生物相： • 植物：種類少 ①森林由單一樹種組成純林,喬木層只有一層,高海拔形成冷杉純林,較低海拔形成鐵杉純林 ②林相與北方的針葉林相似 ③喜愛生長於排水良好.土層較淺的山坡地 ④年平均溫度低,其他樹種不易生長 ⑤林下地被植物為玉山箭竹.蕨類及蘚苔類等 • 動物：種類也少,具代表性者如帝雉.酒紅朱雀.金翼白眉.岩鷚.雪山草蜥及臺灣挺蜥等

39. (C) (A) (B) 臺灣針葉林樹種 (A)臺灣冷杉 (B)臺灣鐵杉 (C)臺灣雲杉

40. 霧林 • 針闊葉混生林(霧林)： 分佈在海拔1800~2500公尺 左右的暖溫帶山區。包括 阿里山.太平山.拉拉山區 • 環境特徵：全年濕度高, 林內充滿霧氣,故稱為霧林 • 生物相： • 植物：種類多 ①針葉樹以紅檜.臺灣扁柏為主,樹型高大 ②四周被較矮小的闊葉樹,如牛樟.九芎等佔據,故稱針闊葉混生林 • 動物：種類也多,代表性生物如白面鼯鼠.臺灣長鬃山羊.帝雉.水鹿.臺灣黑熊.臺灣山椒魚等

41. A.白面鼯鼠 B.長鬃山羊

42. 闊葉林：分佈在海拔500~2000公尺的山區 • 環境特徵：氣候溫暖.濕度高.土壤肥沃 • 生物相： • 植物：種類多,森林層次複雜 ①落葉樹及常綠闊葉樹混生 ②樹種複雜,以樟科和殼斗科為主,常見楓.樟.楠.赤楊.臺灣胡桃及櫟樹等 ③有許多附生植物及藤本植物 ④相思樹： a.臺灣全島低海拔丘陵(海拔500公尺以下)最常見的優樹種 b.為早期薪炭主要來源.磚窯中燒製紅磚的柴火 • 動物種類也多,如各種昆蟲.鳥類.囓齒類(如松鼠.森鼠) • 底層落葉堆積適於蕈類生長 • 原始森林大多已遭砍伐,由柳杉.竹及茶等所取代,改變了原來森林的動態平衡

43. 熱帶季風林：分佈在南部恆春半島.蘭嶼及綠島等地熱帶季風林：分佈在南部恆春半島.蘭嶼及綠島等地 • 環境特徵： • 夏季多雨,冬季乾燥多風 • 年平均雨量約3000公釐以上 • 全年溫暖,年平均溫25℃ • 生物相： • 植物： ①海岸林以棋盤腳.蓮葉桐等為主;內陸熱帶林常見榕屬植物.板根植物-欖仁.銀葉樹等 ②榕屬以赤道為分佈中心,為熱帶林的指標生物。幹生花.纏勒現象為榕屬植物特有 ③森林層次構造複雜,樹冠層相當發達,附生植物特多 ④近似熱帶雨林的森林,但因受到長達半年的季風吹襲,森林高度受限 • 植物物種歧異度大,動物種類也多 • 蘭嶼的物種稀有而特殊,如椰子蟹(又稱八卦蟹,為體型最大的寄居蟹),珠光黃裳鳳蝶(幼蟲食草專一,僅吃港口馬兜鈴)

44. 墾丁森林遊樂區銀葉板根 纏勒(雀榕先附生在樟樹上,最後將樟樹勒殺而死)

45. 蘭嶼的特殊動物 椰子蟹 珠光黃裳鳳蝶

46. 草原：分佈在中.低海拔強風.乾旱或人為開墾部分地區,樹木生長受限,形成類似非洲莽原的疏林草原景觀草原：分佈在中.低海拔強風.乾旱或人為開墾部分地區,樹木生長受限,形成類似非洲莽原的疏林草原景觀 • 環境特徵：乾濕季明顯,夏季雨量多且集中,秋.冬乾燥 • 生物相： • 只能生長耐旱的禾本科植物,如狗牙根.五節芒及狗尾草等 • 西部平原已被農田.住家取代,今以恆春半島大草原最具代表性 臺灣草原的動植物

47. 沙丘：分佈在臨海雨量稀少的地區,因時時受到強烈海風吹襲,形成規模不大的沙丘沙丘：分佈在臨海雨量稀少的地區,因時時受到強烈海風吹襲,形成規模不大的沙丘 • 生物相： • 植物的適應： ①耐旱.耐風.耐鹽的植物,才能居住於沙多土少.保水性低.有機物含量少的沙丘 ②瓊麻及文珠蘭：葉肥厚多汁以儲存水分 ③馬鞍藤：匍伏沙丘上,根部分支多,莖橫走蔓延,有不定根固定植物體 ④林投：葉革質以防止水分散失,葉叢生可防風,根可固沙 ⑤另有矮生的草葉桐.海埔姜及濱刺麥等,皆可適應類似沙漠的環境 • 植物少.環境不穩定,定居的植物種類少。以小型動物為主,如蜘蛛.螞蟻.蟻獅.蜥蜴及鳥類等

48. 臺灣砂丘的動植物 林投為海濱防風植物

49. 農田(人工植被) ： • 自三百多年前,低海拔的自然植被逐漸消失,由農田取代 • 生物種類單純,化學農藥的累積日增,非常脆弱,不易維持生態平衡

50. 溫帶果園 柳杉人造林 低地果園 ↑農田 ↓魚塭水域