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生物群落與生態系

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  除了在動物園或旅行馬戲團之外,你不會期望在溫帶地區中遇到大象。同樣,在寒冷地帶棕櫚樹不會發芽,在世界海洋中也不會出現大量的淡水魚。這是因為地球上某個地區的環境條件並不適合所有生命形式。地球上的每一個生物都有一個特定的地方稱之為家 ( 生物棲地 ) ,科學家將這些地理區域劃分為生物群落和生態系統。 本文將 詳細解釋了這些概念,以及創造和維持生命的方式,生物及其非生物環境如何保持自然平衡,以及維持地球生物及其棲息地之間健康多樣性的重要性。 以科學角度來看,生命是一個自上而下的命題。最高層是生物圈,它是地球系統中支援生命的一部分。生物圈向下延伸到較小的組成部分,包括生物群落和生態系統。每一個生物群落都是地球上一個巨大的區域,那裡有著類似的動植物,它們適應了該地區的氣候。一般來說,生態系統與生物群落相似,但非生物或非生物元素也有助於定義它們。生物圈中較小的單位包括群落和棲息地。 對地球生物群落和生態系統的研究始於對生物圈本身的調查。生物圈僅與地球直徑相對較薄,它覆蓋了整個行星表面,向上延伸到大氣中,向下延伸到地球表面下的土壤和岩石中。這一層的生命屬性是由太陽的輻射能提供動力的。植物和其他類似植物的有機體吸收這種能量,並通過光合作用將其轉化為化學能,主要是碳水化合物。當植物被食草動物消耗時,能量流通過食物鏈,而食肉動物又會消耗這些植物。在鏈的每一個環節,能量的效力都被稀釋了。然而,儲存在植物體內的大部分能量從未進入食物鏈。它腐爛形成植物生長的土壤。 能源並不是生物圈中唯一能傳遞的東西。細胞生長所需的許多關鍵營養素在植物、動物和較小的生物體中循環,這些生物體在死亡後會分解。這樣循環的六種主要營養素是氫、氧、碳、氮、硫和磷。任何一個營養循環的改變都會顯著改變動植物甚至人類生存和繁殖的能力。 隨著生物圈經過數十億年的進化,它所維持的生命形式也在進化。隨著時間的推移,每一個都會影響到另一個。例如,生活在海洋中的細菌,地球上已知的最早的生命形式,從大氣中獲得的營養物質比今天的二氧化碳濃度要高得多。一些細菌獲得了代謝二氧化碳並作為副產品釋放氧氣的能力。在這些生物處理了大量的二氧化碳之後,氧氣充斥大氣,為生物圈的擴張和陸地生物的進化鋪平了道路。溫度的劇烈波動,如冰河時期的波動,海洋中溶解氧含量的變化,以及其他氣候或生態事件,使得任何特定時期的動植物都必須適應或面臨滅絕的