食物鏈與食物網

國中生物草原的洛特卡-沃爾泰拉食物網模型

關於此實驗

草原食物網將草、三種草食動物、青蛙、蛇和兩種頂級掠食者連結在一起。所有物種起初都處於平衡狀態。點擊任意物種將其移除,觀察接下來幾年裡影響如何波及整個食物網:有些族群會增加,有些會減少,還有些會完全消失。改變降雨量,看看食物網底層的乾旱如何影響頂層動物。

學習目標

  • 辨識食物網中的生產者、初級消費者、次級消費者和頂級掠食者
  • 說明食物網中的箭頭表示能量流動的方向
  • 預測移除一個物種會如何影響牠的掠食者、獵物和競爭者
  • 描述生產者的變化如何沿著食物網向上傳遞

使用方法

  1. 1說出生產者和所有消費者,並逐一追蹤從草到鷹的每條食物鏈。
  2. 2預測兔子會發生什麼事,接著點選狐狸將牠移除,然後按下播放。
  3. 3重設後移除老鼠,並說明蛇和鷹為什麼會消失。
  4. 4重設並將降雨量調低至60%。哪些物種最先受到影響?為什麼?

模型

廣義洛特卡-沃爾泰拉模型。捕食關係會增加掠食者的數量,並減少獵物的數量。
草會自行生長。沒有食物時,所有動物的數量都會減少。
擁擠會限制每個物種的數量,因此群落會趨於穩定狀態

假設

  • 這是一個定性教學模型。族群數量以相對於初始值的百分比表示,而非實際數量。
  • 每條食物連結都以固定速率傳遞生物量,而每個物種的數量都會受到擁擠的限制。
  • 如果某個物種的族群數量降至初始值的1%以下,就視為在當地滅絕,除非你再次將其加入,否則不會恢復。
  • 降雨量只會改變草的生長速度。季節、疾病和遷徙均不納入考量。

在課堂上試試這個實驗

  1. Q1移除狐狸後,兔子數量會增加。那麼,為什麼草會稍微減少呢?
  2. Q2移除老鼠會導致蛇和鷹消失。那麼,為什麼狐狸能存活下來呢?
  3. Q3移除蚱蜢會導致青蛙滅絕,但狐狸數量卻會增加。請解釋這一連串的影響。
  4. Q4如果移除一個物種,哪個物種會導致最多其他物種消失?這說明了它的什麼特點?

常見問題

食物鏈和食物網有什麼不同?

食物鏈是從生產者到頂級掠食者的一條取食路徑。食物網將棲地中的所有食物鏈連結起來,顯示大多數動物會捕食多個物種,也會被多個物種捕食。

箭頭為什麼從獵物指向掠食者?

箭頭表示能量和物質的流動。狐狸吃兔子時,能量會從兔子傳遞到狐狸。

這個模型顯示了動物的實際數量嗎?

不。它顯示的是趨勢。真實的食物網包含更多物種,而且牠們之間互動的強度是在野外測量的。學生應該比較的是變化的方向。