住んでいる場所と、何を食べているか
池には水だけでなく、互いに摂食し合い、炭素と窒素の循環を行ない、人間が加えるものに対して時として大惨事として反応する個体群が含まれる。生態学は4つの質問を提起する：ここに住んでいるのは誰か（個体群、群落、生息地、生態系）、誰が誰を食べるか（食物鎖、食物網、ピラミッド）、何が循環するか（炭素と窒素の循環）、そして私たちがこれに対して何をしているか（汚染、温室効果ガス、富栄養化、森林破壊）。
Edexcel国際IGCSE生物学 4BI1、セクション 4 （記述 4.1–4.18B）は正確な定義と記憶から描いた炭素の循環を評価する。
環境中の生物
個体群とは、生息地内の一つの種のすべての生物を指します。群落とは、その生息地内のすべての個体群を指し、生息地とは場所そのものを指します。生態系とは、群落とそれらの非生物的環境を合わせたものです。個体群の大きさは、非生物要因（光、水、温度）や生物要因（食料、捕食者、病気、競争）によって決まります。四角形区画を用いた実習では、個体数を推定するために「1区画あたりの平均個体数 × 総面積 ÷ 区画面積」を用い、(B) 横断線上の四角形区画は分布と生物多様性を示すために用いられます。
摂食関係
生産者（植物）は光エネルギーを取り込み、一次消費者が生産者を食べ、次に二次消費者と三次消費者が続きます。分解者は死骸を分解します。食物鎖の矢印は、食べられた方から食べる方へ向かい、これがエネルギーの流れる方向を表しています。個体数ピラミッドは逆になることがあります（例：1本の木に多くの昆虫）、しかし生物量ピラミッドとエネルギー移動ピラミッドは常に上方に向かって狭くなります。これは、ある栄養段階のエネルギーのうち約**10 %**しか次の段階へ移らないためです。残りは呼吸、運動、排泄、および熱として失われます。
生態系内の循環
炭素: 光合成により大気中のCO₂が除去され、摂食によって食物鎖に沿って移動し、呼吸（すべての生物）や分解によって大気に戻ります。化石燃料の燃焼により、何百万年も蓄積されていた炭素が放出されます。
(B) 窒素: 窒素固定細菌が大気中のN₂から窒素化合物を作ります。分解者は死骸をアンモニアに分解し、硝化細菌はアンモニアを植物が吸収する硝酸塩に変換します。脱窒細菌は大気中に窒素を戻します。
人間の影響
大気汚染: 二酸化硫黄は雨に溶け酸性雨となり（葉、湖、建造物を損傷）、一酸化炭素はヘモグロビンに結合して血液が運べる酸素量を減らします。温室効果ガス（水蒸気、二酸化炭素、一酸化二窒素、メタン、フロン）は outgoing radiation を閉じ込めます。化石燃料の燃焼、森林伐採、農業、産業によってこれらが増加し、毛布のように厚くなり（増強温室効果）、海面上昇や気候変動を伴う地球温暖化をもたらします。水中の下水は酸素を消費する微生物の餌となります。富栄養化: 肥料が雨水で流出し、藻類が爆発的に繁殖して死滅すると、分解者が酸素を奪い、魚が窒息します。
(B) 森林伐採は根や樹冠を取り除き、雨による土壌のミネラル流出、土壌侵食、蒸散の減少（雲と雨の減少）、そして大気中のガスバランスを崩す炭素の再放出を引き起こします。
自己チェック
- 個体群、群落、生息地、生態系の定義を述べる。
- なぜ個体数ピラミッドは逆になることがあるのに、生物量ピラミッドは逆にならないのか説明してください。
- トロフィックレベル間のエネルギー移動率が約10 %である理由を説明してください。
- 炭素循環の4つのプロセスを挙げてください。
- (B) アンモニアを硝酸塩に変換する細菌と、窒素を大気に戻す細菌をそれぞれ挙げてください。
- 一酸化炭素が致死する理由を説明してください。
- 5つの温室効果ガスを挙げてください。
- 富栄養化の過程を4つのステップで説明してください。
- (B) 森林伐採が炭素循環と土壌に与える影響をそれぞれ2つ挙げよ。
正解: 1 個体群 — 生息地内の一つの種の全生物; 群落 — 生息地内の全個体群; 生息地 — 生物が生息する場所; 生態系 — 群落＋その環境; 2 個体数計測は個体を数える — 一本の巨大な木が多くの昆虫を養うため、形が逆になる — 一方、生物量総量は各レベルで常に減少します; 3 呼吸（熱）、運動、未摂食部分の排泄・糞出によって、各段階でエネルギーが失われます; 4 光合成、呼吸、分解、燃焼; 5 (B) 硝化細菌; 脱窒化細菌; 6 酸素よりヘモグロビンとの結合力が強いため、組織への酸素運搬量が減ります; 7 水蒸気、二酸化炭素、一酸化二窒素、メタン、フロン; 8 肥料が水流れ出し → アオコ発生 → アオコが死んで分解者が増加 → 分解者が呼吸して酸消費 → 魚や他の生物が死亡; 9 (B) 炭素: 樹木が減って光合成が低下し、燃焼・燃焼により蓄積された炭素が放出されます; 土壌: 根がないことで鉱物の浸透流出・侵食が進み、蒸散も減少します。