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生物圈、生物群落和生態系統
生態系統的定義是指任何包含生物和非生物物質的自然區域，它們相互作用併產生生物和非生物部分之間的物質交換。定義的一個問題是邊界的定義，因為定義可以應用於任何尺度。例如，一個池塘及其水、微生物、無脊椎動物、魚類和兩棲動物之間的相互作用可以被定義為一個生態系統。但是，如果偶爾光顧池塘並以魚類為食的水鳥被包括在這個生態系統中，那麼生態系統的邊界將擴充套件到包括水鳥的生存區域。生態系統可以透過觀察能量物質流經生態系統的方式來最好地研究。生物圈的定義是指地球上生命永久存在的區域，包括所有生物。這包括海洋、大陸表面和大氣層。動植物物種被歸類為適應特定環境的群落。主要的生物群落是：水生生物群落、沙漠生物群落、森林生物群落、草原生物群落和苔原生物群落。
水生生物群落
水覆蓋了地球表面的四分之三。大量的動植物適應了水生環境，據認為生命起源於數十億年前的水中。水生生物群落可以分為鹹水和淡水。
淡水對地球上的生命至關重要。淡水的鹽濃度很低。淡水環境包括池塘、湖泊、溪流、河流和溼地。池塘和湖泊是靜水環境，與河流和溪流不同，河流和溪流的水向特定方向流動。這些靜水體的大小可以從池塘的幾米到湖泊的數千公里不等。池塘和湖泊可能只在雨季含有水。在這種情況下，它們被稱為季節性。如果它們始終含有水，那麼它們被稱為永久性。池塘和湖泊可能只包含少數不同的動植物物種，因為池塘和湖泊通常被很長的距離隔開，一個池塘或湖泊的動植物無法與另一個池塘或湖泊的動植物混合。
在南非，只有一個天然湖泊。這就是誇祖魯-納塔爾的西巴亞湖。
池塘和湖泊可以根據水體的垂直層分類。
沿岸區的頂層是該區域中最溫暖、生產力最高的區域，因為它接收最多的陽光，也是氧氣含量高的區域。該區域以藻類、大型植物、蝸牛、蛤蜊、昆蟲、甲殼類動物、魚類和兩棲動物為主。該區域的動物為海龜、蛇和水鳥提供食物。
中間層是湖泊區。該區域通常光線充足。該區域通常以浮游生物為主。
最後一層是最深的層，通常光線很少，氧氣更少，溫度也更低。該區域主要以捕食者或以沉到底部的廢物為食的動物為主。
這三層明顯的層不會出現在淺湖和池塘中，因為風會導致這些層混合在一起。
溪流和河流起源於源頭。源頭可以是泉水、融雪區域或湖泊。該區域的水通常更乾淨、更清澈、更冷。溪流和河流的中部區域有更多不同的物種，這些區域更寬，以大型植物（水生植物）和藻類（微觀水生植物）為主。河流的河口通常水渾濁，不同的物種數量較少，生產力較低。這些區域以鯉魚和鯰魚為主，它們可以耐受較低的氧氣水平。
溼地是支援水生植物的積水區域。這些包括沼澤、沼澤和泥炭地。被稱為水生植物的植物在溼地生長，並且適應潮溼和潮溼的環境。這些植物包括睡蓮、香蒲、雪松和樹膠。這些地區擁有大量不同的物種，包括兩棲動物、爬行動物和鳥類。
鹹水或海洋區域覆蓋了地球表面的四分之三。海洋提供了極大的服務，因為海洋植物和藻類產生地球上大部分氧氣，同時吸收大量有害的二氧化碳。海水的蒸發也為陸地提供降雨，這一過程稱為水文迴圈。
水文迴圈的簡單表示。
海洋，就像湖泊一樣，被劃分為不同的區域。海洋最深處被稱為深淵帶。關於生活在這個區域的動物，我們所知甚少。這裡的動物適應了非常冷的水和水的高壓。由於該區域缺乏陽光，營養物質從上方的淺水區域進入該區域。然而，有一個例外。這就是部分海底存在熱液噴口。這將在本章後面更詳細地討論。
海洋中高於深淵帶的區域被稱為底棲帶。這裡光線穿透較少，隨著水深度的增加，水也變得更冷。該區域比深淵帶更具生產力，因為它富含營養物質。在這裡，您會發現海藻、真菌、海綿、海葵、蠕蟲、海星、魚類以及許多其他動物。
遠洋帶是指通常被稱為開闊海洋的海洋區域。光線可以穿透該區域，表面的微型浮游植物和海藻是該區域的主要生產者。許多魚類，以及鯨魚和海豚都棲息在這個區域。
潮間帶是海洋與陸地交匯的區域。根據潮汐，該區域要麼被水覆蓋，要麼露出水面。潮間帶的岩石部分是分層的，較少的物種和更耐寒的物種棲息在潮間帶的最高區域，只有最滿的潮汐才能到達那裡。在漲潮時被淹沒的區域，有更多型別的動物和植物，如藻類、蝸牛、螃蟹、海星和魚類。只有在最低潮時才暴露的岩石海岸部分也發現了許多植物和動物。沙灘上的區域之間沒有那麼大的區別。這裡的沙子一直在移動，動植物難以紮根。這裡有蛤蜊、甲殼類動物、蠕蟲和濱鳥等動物。
珊瑚礁
珊瑚礁存在於溫暖的淺水區。它們存在於島嶼周圍和大陸周圍的屏障。形成珊瑚礁的生物被稱為珊瑚。珊瑚是微小的群落，由藻類和微小的動物細胞組成。珊瑚透過光合作用從太陽獲得營養，以及從周圍的水中過濾浮游生物。珊瑚礁為大量不同的動物提供了避難所，因此對於保護來說非常重要。
河口
河口是淡水溪流或河流與海洋交匯的區域。河口以生產力高而聞名，為許多海洋生物的幼體提供了一個相對安全的育苗場。藻類、海藻、沼澤草和紅樹林等植物在河口生長。河口生活著許多不同型別的動物，包括蠕蟲、牡蠣、螃蟹、魚類和水禽。
沙漠生物群落
沙漠存在於地球上年降雨量小於 50 釐米的地區。生活在沙漠中的動植物高度適應沙漠環境。沙漠大約佔地球表面的五分之一。
炎熱乾燥的沙漠
這些沙漠通常在晚上非常冷，白天很熱。白天溫度全年保持高溫，在夏季尤其熱。此外，冬季降雨量非常少。降雨一年中以短時間的爆發形式出現。事實上，一些沙漠地區沒有降雨。這些沙漠的土壤粗糙、淺薄、岩石或礫石，地下水很少。生長在沙漠中的植物特別適應這些條件。這些包括貼地生長的灌木和矮樹。這些植物的葉子往往又短又厚，並覆蓋著一層厚厚的角質層。仙人掌的刺實際上是變態的葉子。許多沙漠植物只在晚上進行蒸騰，以便最大限度地減少水分流失。
沙漠動物包括小型哺乳動物、某些昆蟲、蛛形綱動物、爬行動物和鳥類。大多數沙漠動物白天保持不活躍，晚上狩獵或覓食。
半乾旱沙漠
半乾旱沙漠的夏季白天溫度很少超過 38 °C。夜間溫度通常很涼爽。半乾旱沙漠的冬季通常與乾旱期有關，降雨量比平時更少。涼爽的夜晚使動植物都能減少水分流失。晚上在陸地表面積聚的露水為動植物提供了重要的水源。土壤從沙質和細紋理到鬆散的岩石碎片、礫石或沙子不等。
這些半乾旱沙漠地區的植物通常有許多刺，具有遮陽和保護免受捕食者的雙重目的。許多植物也可能具有對捕食者來說令人不快的氣味或味道。
半乾旱沙漠中的動物包括小型哺乳動物，如各種齧齒動物，昆蟲，如蚱蜢和螞蟻，爬行動物，如蜥蜴和蛇，以及各種鳥類。這些動物中的許多都適應了夜間覓食或白天躲在陰涼處，如洞穴。
沿海沙漠
這些沙漠存在於近北區和新熱帶區等中等涼爽到溫暖的地區。智利的阿塔卡馬就是一個很好的例子。沿海沙漠的寒冷冬季過後是中等長度的溫暖夏季。夏季平均氣溫在 13-24 °C 之間；冬季氣溫為 5 °C 或以下。年最高氣溫約為 35 °C，最低氣溫約為 -4 °C。在智利，7 月的氣溫在 -2 到 5 °C 之間，1 月的氣溫在 21-25 °C 之間。
許多地區的平均降雨量為 8-13 釐米。多年來，年最大降雨量為 37 釐米，最小降雨量為 5 釐米。
土壤質地細膩，含鹽量適中。它相當多孔，排水良好。一些植物的根系廣泛，靠近地表，可以利用任何雨水。所有厚葉或肉質莖的植物，在有水的情況下都能吸收大量水分並儲存起來以備後用。在一些植物中，表面有縱向的脊和溝，呈波紋狀。當有水時，莖會膨脹，使溝變淺，脊間距變大。隨著水分的消耗，莖會收縮，使溝變深，脊靠攏。生長在這種沙漠裡的植物包括鹽灌木、蕎麥灌木、黑灌木、稻草、小葉馬刷、黑鼠尾草和金花菊。
一些動物已經進化出特殊的適應性來應對沙漠的酷熱和缺水。一些蟾蜍會用凝膠狀的分泌物把自己封閉在洞穴中，保持休眠狀態，直到下大雨時才出來活動。經歷幼蟲階段的兩棲動物，生命週期加速，這提高了它們在水乾涸之前達到成熟的機率。一些昆蟲產卵，卵會休眠，直到環境條件適合孵化。仙女蝦也會產下休眠的卵。其他動物包括：昆蟲、哺乳動物（土狼和獾）、兩棲動物（蟾蜍）、鳥類（大角鴞、金雕和白頭鷹）以及爬行動物（蜥蜴和蛇）。
寒冷沙漠 這些沙漠的特點是冬季寒冷，有降雪，整個冬季以及偶爾夏季降雨量較高。它們分佈在南極洲、格陵蘭和近北區。它們有短暫、潮溼、適度溫暖的夏季，以及相當長的寒冷冬季。冬季平均氣溫介於 -2 到 4 °C 之間，夏季平均氣溫介於 21-26 °C 之間。冬季降雪量相當多。年平均降水量為 15–26 cm。年降水量最大為 46 cm，最小為 9 cm。春季降水量最多，通常在 4 月或 5 月。在一些地區，秋季降雨量可能很大。土壤重，含泥沙，含鹽量高。土壤中包含沖積扇，這些地方土壤相對多孔，排水良好，因此大部分鹽分已被淋溶出去。
植物分佈稀疏。在沙鱗地區，大約 10% 的地面被覆蓋，但在一些鼠尾草灌木地區，覆蓋率接近 85%。植物高度在 15 cm 和 122 cm 之間。主要植物是落葉植物，大多數都有刺狀葉子。廣泛分佈的動物包括野兔、袋鼠鼠、袋鼠鼠、口袋鼠、蚱蜢鼠和叉角羚地松鼠。在猶他州等地區，這些動物的種群密度可能在每公頃 14-41 個個體之間。除了野兔以外，所有動物都是穴居動物。穴居習性也適用於食肉動物，如獾、小狐狸和土狼。幾種蜥蜴也進行一些穴居和土壤移動。鹿只在冬季出現。