生態系：練習題

以下哪項是「生態系」中生物與環境相互作用的結果？

在某個穩定的生態系中，一條簡單的食物鏈為：生產者 \(\to\) 一級消費者 \(\to\) 二級消費者。如果由於環境變化，該生態系中二級消費者的數量突然大幅減少，以下哪項是對食物鏈中其他物種數量隨後變化的最合理解釋？

下表顯示某森林生態系統在兩個不同演替階段（階段 X 及階段 Y）的年度能量流動估計值：

階段 X：總初級生產量 (GPP) = \( 45,000 \, \text{kJ} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{year}^{-1} \)；總呼吸量 (R) = \( 15,000 \, \text{kJ} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{year}^{-1} \)
階段 Y：總初級生產量 (GPP) = \( 90,000 \, \text{kJ} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{year}^{-1} \)；總呼吸量 (R) = \( 88,000 \, \text{kJ} \cdot \text{m}^{-2} \cdot \text{year}^{-1} \)

基於上述數據，下列哪項推論是正確的？

根據生物學定義，一個完整的生態系必須包含哪些部分？

在氮循環中，哪一個過程主要負責將大氣中的氮氣 (\(N_2\)) 轉化為可供植物生產者吸收利用的化合物？

在生態演替的過程中，當一個生物群落發展至結構最為複雜、物種組成維持動態平衡且能自我維持穩定的最終階段時，該群落被稱之為何？

在同一生境中，兩種具有極其相似生態位（ecological niche）的生物通常難以長期共存。請解釋這種現象的原因，並指出其中一種可能的演化結果。

對比原生演替和次生演替，解釋為何在棄置農田上發生的演替速度，遠比在新形成的熔岩流上發生的演替速度快？請提及土壤和種子庫的作用。

在一個淡水湖生態系中，存在著多種生物群體，共同維持著生態平衡。

(a) 列出淡水湖生態系中三種主要的生物群體（根據它們的營養方式分類），並簡述它們在生態系中的基本功能。

(b) 假設湖泊受到少量有機污染物排放，這些污染物會被分解。解釋在此情況下，分解者在該生態系中扮演的關鍵角色。

就某濕地的保育研究，科學家觀察到四種在泥灘活動的螃蟹。牠們的照片特徵如下，並提供了一個二叉式檢索表以供辨識：

（此處應有螃蟹 A、B、C、D 的照片）

1a. 具有一隻明顯巨大的螯 .............................. 招潮蟹 (Uca arcuata)
1b. 兩隻螯的大小相近 .................................... 2

2a. 背甲形狀接近方形 .................................... 3
2b. 背甲形狀接近圓形 .................................... 股窗蟹 (Dotilla scopifera)

3a. 步足上長有密集的硬毛 .............................. 絨螯近方蟹 (Hemigrapsus penicillatus)
3b. 步足上沒有明顯的硬毛 .............................. 雙齒近方蟹 (Helice tientsinensis)

(a) 運用以上所提供的索引，辨識螃蟹 A和 B。寫出每種螃蟹的學名和辨識螃蟹時所引用的檢索順序。(2分)

(b) 哪兩種螃蟹的生態位差異可能最大？根據照片中關於螯的特徵，解釋你的答案。(3分)