4 · Ecology and the environment

Who lives where, and what eats whom

A pond holds more than water: populations that feed each other, cycle carbon and nitrogen, and respond — sometimes catastrophically — to what humans add. Ecology asks four questions: who lives here (population, community, habitat, ecosystem), who eats whom (food chains, webs, pyramids), what goes round (the carbon and nitrogen cycles), and what we are doing to it (pollution, greenhouse gases, eutrophication, deforestation).

Edexcel International GCSE Biology 4BI1, Section 4 (statements 4.1–4.18B) rewards precise definitions and the carbon cycle drawn from memory.

The organism in the environment

A population is all the organisms of one species in a habitat; a community is all the populations in that habitat; a habitat is the place; an ecosystem is the community plus its non-living surroundings. Population size is set by abiotic factors (light, water, temperature) and biotic factors (food, predators, disease, competition). Quadrat practicals estimate population size (mean per quadrat × total area ÷ quadrat area), and (B) quadrats along a transect show distribution and biodiversity.

Feeding relationships

ผู้ผลิต (พืช) จับพลังงานแสง; ผู้บริโภคระดับต้น กินผู้ผลิต; ผู้บริโภคระดับที่สอง และ 三级消费者 ตามมา; ผู้ย่อยสลาย ทำลายซากสิ่งมีชีวิตลูกศรในสายอาหารชี้จากสิ่งที่ถูกกินไปยังสิ่งที่กิน — ซึ่งเป็นทิศทางที่พลังงานไหลผ่าน สามเหลี่ยมจำนวน อาจกลับด้านได้ (ต้นไม้หนึ่งต้น มีแมลงจำนวนมาก) แต่ สามเหลี่ยมมวลชีวภาพ และ สามเหลี่ยมการถ่ายโอนพลังงาน จะแคบลงเมื่อขึ้นไปข้างบนเสมอ เนื่องจากมีเพียงประมาณ 10 % ของพลังงานในระดับหนึ่งที่จะส่งต่อไปยังระดับถัดไป ส่วนที่เหลือสูญเสียไปในการหายใจ การเคลื่อนไหว และการขับถ่าย รวมถึงเป็นความร้อน

วัฏจักรภายในระบบนิเวศ

คาร์บอน: การสังเคราะห์ด้วยแสงดูด CO₂ ออกจากอากาศ; การกินอาหารส่งต่อคาร์บอนไปตามสายใยอาหาร; การหายใจ (โดยสิ่งมีชีวิตทุกชนิด) และ การย่อยสลาย คือกินคาร์บอนกลับเข้าไป; การเผาไหม้ เชื้อเพลิงฟอสซิลปล่อยคาร์บอนที่สะสมมานานหลายล้านปีออกมา

(B) ไนโตรเจน: แบคทีเรียตรึงไนโตรเจนสร้างสารประกอบไนโตรเจนจาก N₂ ในบรรยากาศ; ผู้ย่อยสลายทำลายซากสิ่งมีชีวิตให้เป็นแอมโมเนีย; แบคทีเรียทำปฏิกิริยาออกซิเดชันเปลี่ยนแอมโมเนียเป็นไนเตรตที่พืชดูดซึมได้; แบคทีเรียลดไนโตรเจนคืนไนโตรเจนกลับสู่บรรยากาศ

อิทธิพลของมนุษย์

มลพิษทางอากาศ: ซัลเฟอร์ไดออกไซด์ละลายในฝนเกิดเป็นฝนกรด (ทำลายใบไม้ ทะเลสาก และอาคาร); คาร์บอนมอนอกไซด์จับกับฮีโมโกลบิน ลดความสามารถของเลือดในการพกพาออกซิเจน ก๊าซเรือนกระจก ได้แก่ ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกไซด์ของไนตรัส เมเทน และ CFCs กักเก็บรังสีที่แผ่ออกมาจากการเผาไหม้เชื้อเพลิงฟอสซิล การตัดไม้ทำลายป่า การเกษตร และอุตสาหกรรมเพิ่มปริมาณเหล่านี้ ทำให้ผืนผ้าห่มหนาขึ้น (ปรากฏการณ์เรือนกระจกที่ทวีความรุนแรง) นำไปสู่ภาวะโลกร้อน ระดับน้ำทะเลสูงขึ้น และการเปลี่ยนแปลงสภาพภูมิอากาศ น้ำเสีย ในแหล่งน้ำกระตุ้นให้จุลินทรีย์เจริญเติบโตและใช้ออกซิเจน การขาดแคลนออกซิเจนในน้ำ (Eutrophication): ปุ๋ยล้นลงสู่แหล่งน้ำ藻类 bloom ตายลง และผู้ย่อยสลายจะดึงออกซิเจนออกไป — ปลา窒息ตาย

(B) การตัดไม้ทำลายป่า กำจัดรากและชั้น tán雨林: ฝนชะล้างแร่ธาตุในดินออก ดินถูกกัดเซาะ การระเหยและคายน้ำลดลง (เมฆและฝนน้อยลง) และคาร์บอนที่สะสมอยู่จะถูกปล่อยกลับสู่บรรยากาศ ทำให้สมดุลของก๊าซในอากาศเสียไป

ตรวจสอบความเข้าใจของคุณเอง

1. นิยามPopulation, Community, Habitat และ Ecosystem
2. ทำไมสามเหลี่ยมจำนวนถึงสามารถกลับด้านได้ ในขณะที่สามเหลี่ยมมวลชีวภาพไม่สามารถ?
3. อธิบายว่าทำไมพลังงานจึงมีเพียงประมาณ 10 % ที่ส่งต่อระหว่างระดับ Pressionary
4. ชื่อบกระบวนการหลักสี่อย่างของวัฏจักรคาร์บอน
5. (B) แบคทีเรียตัวใดแปลงแอมโมเนียเป็นไนเตรต และตัวใดคืนไนโตรเจนสู่บรรยากาศ?
6. ทำไมคาร์บอนมอนอกไซด์จึงฆ่า?
7. ชื่อก๊าซเรือนกระจกทั้งห้าชนิด
8. อธิบายลำดับเหตุการณ์ของการขาดแคลนออกซิเจนในน้ำ (Eutrophication) เป็นสี่ขั้นตอน
9. (B) ระบุผลกระทบสองประการของการตัดไม้ทำลายป่าที่มีต่อวัฏจักรคาร์บอน และสองประการที่มีต่อดิน

คำตอบ: 1 Population — สิ่งมีชีวิตทุกชนิดของสายพันธุ์เดียวกันในพื้นที่อาศัย; Community — Population ทั้งหมดในพื้นที่อาศัย; Habitat — สถานที่ที่สิ่งมีชีวิตอาศัยอยู่; Ecosystem — Community plus其与environment; 2 จำนวนนับจำนวนบุคคล — ต้นไม้ขนาดใหญ่หนึ่งต้นสามารถเลี้ยงแมลงได้มากมาย จึงทำให้รูปทรงกลับด้าน — ในขณะที่มวลชีวภาพวัดมวลรวม ซึ่งมักจะลดลงในแต่ละระดับ; 3 พลังงานสูญเสีย在每个ขั้นตอนผ่านการหายใจ (ความร้อน) การเคลื่อนไหว และการขับถ่าย/การขับออกของส่วนที่ไม่ได้รับประทาน; 4 การสังเคราะห์ด้วยแสง การหายใจ การย่อยสลาย การเผาไหม้; 5 (B) แบคทีเรียทำปฏิกิริยาออกซิเดชัน; แบคทีเรียลดไนโตรเจน; 6 มันจับกับฮีโมโกลบินแรงกว่าออกซิเจน ทำให้เลือดพพานำออกซิเจนไปยังเนื้อเยื่อได้น้อยลง; 7 ไอน้ำ คาร์บอนไดออกไซด์ ออกไซด์ของไนตรัส เมเทน CFCs; 8 ปุ๋ยไหลลงสู่แหล่งน้ำ → algae Bloom → algae ตายและผู้ย่อยสลายเพิ่ม数量 → ผู้ย่อยสลายหายใจ ใช้ออกซิเจน → ปลาและสิ่งมีชีวิตอื่น ๆ ตาย; 9 (B) คาร์บอน: ต้นไม้น้อยลงทำการสังเคราะห์ด้วยแสง และการเผาไหม้/combaction ปล่อยคาร์บอนที่สะสมไว้; ดิน: การชะล้างแร่ธาตุและการกัดเซาะโดยไม่มีการยึดเกาะของราก และการระเหยและคายน้ำลดลง