108 年 國立臺北大學自然資源與環境管理研究所甲組《生態學》

本題要求解釋「Biomimicry」這個生態學名詞。

Biomimicry，或稱為仿生學，是指從自然界（生物體與生態系統）的設計、過程與系統中尋找靈感，以模仿、學習或借鑒其原理來解決人類面臨的挑戰與問題。

本題要求解釋「Biocapacity」這個生態學名詞。

Biocapacity，中文譯為生物承載力或生物生產力，是指一個生態系統或地球能夠再生供給人類所需資源（如食物、纖維、木材等）以及吸收人類產生的廢棄物（如二氧化碳）的能力。

本題要求解釋「Carbon footprint」這個生態學名詞。

Carbon footprint，中文譯為碳足跡，是指個人、組織、活動或產品在其生命週期中所產生的溫室氣體總量，通常以二氧化碳當量 (CO2e) 來表示。

本題要求解釋「Ecosystem」這個生態學名詞。

Ecosystem，中文譯為生態系統，是指一個特定的地理區域內，生物群落（所有生物的集合）與其非生物環境（如陽光、水、土壤、空氣、溫度等）之間相互作用所構成的統一整體。

本題要求解釋「Species richness」這個生態學名詞。

Species richness，中文譯為物種豐富度，是衡量生物多樣性最基本、最直接的指標之一。它指的是在一個特定的區域或棲地中，存在有多少種不同的物種。

本題考驗對生態學中物種重要性概念的理解。

本題考驗對生態學基本單位「族群」定義的理解。

本題考驗對「生態位」概念的理解。

本題考驗對生物多樣性組成要素的認知。

本題考驗對生態學中生產者角色的理解。

本題考驗對生態演替概念及其與生態系服務關聯的理解，特別是參照千禧年生態系統評估報告書 (Millennium Ecosystem Assessment, MEA) 的分類。

首先，需要了解生態演替 (ecological succession) 的定義：生態演替是指一個生態系統在時間的推移下，物種組成、結構和功能發生規律性變化的過程。它可以是初級演替（從無生命的基質開始）或次級演替（在原有生態系統被干擾後發生）。

接著，要回憶或查找千禧年生態系統評估報告書 (MEA) 所提出的生態系服務 (Ecosystem Services) 四大類別：

1. 供給服務 (Provisioning Services)：指人類直接從生態系統中獲取的產品，如食物、水、木材、纖維、燃料、生物資源、基因資源等。
2. 調節服務 (Regulating Services)：指生態系統對自然過程的調節作用，對人類福祉至關重要，如氣候調節、水淨化、洪水控制、疾病調節、授粉、土壤侵蝕控制等。
3. 文化服務 (Cultural Services)：指生態系統為人們提供的非物質利益，如精神和宗教價值、休閒和娛樂、美學價值、教育和啟發等。
4. 支持服務 (Supporting Services)：指維持其他三類生態系服務所必需的基礎過程和功能，如初級生產、養分循環、土壤形成、棲地提供等。

然後，針對每一類生態系服務，舉例說明生態演替如何提供或影響這些服務。

1. 供給服務 (Provisioning Services)

• 說明：生態演替影響物種組成和生物量，進而影響可獲取的資源。
• 舉例：森林演替過程中，從先驅群落（如草本植物、灌木）逐漸演替為頂極群落（如成熟的闊葉林）。在這個過程中，森林提供的木材量、可供採集的植物資源（如漿果、藥材）會隨著演替階段的推進而變化。例如，早期演替階段可能提供較多草本植物資源，而成熟林則提供高品質的木材和不同的野生動物棲地。

2. 調節服務 (Regulating Services)

• 說明：生態演替影響生態系統的結構和功能，進而調節物理、化學和生物過程。
• 舉例：
  • 氣候調節/碳儲存：森林演替，特別是從年輕森林到成熟森林的過程，會顯著增加生態系統的碳儲存量。成熟的森林透過光合作用吸收大量二氧化碳，並將碳儲存在生物量（樹幹、樹根）和土壤中，有助於調節區域乃至全球的氣候。
  • 水質淨化：濕地或森林演替過程中，植物根系和微生物活動能有效過濾水中污染物，淨化水源。例如，演替過程中形成的緻密植被層和土壤結構有助於沉澱懸浮物、分解有機物。
  • 洪水控制：演替過程中植被覆蓋的增加和土壤結構的改善，能增強土壤的滲透性，減緩地表逕流，有助於緩解洪水。

3. 文化服務 (Cultural Services)

• 說明：生態演替影響景觀的美學、精神價值和遊憩機會。
• 舉例：
  • 美學與遊憩：從一片開闊的草地演替為茂密的森林，景觀從開闊變得深邃，提供了不同的視覺美感和遊憩體驗。例如，成熟的森林景觀常被視為具有高度美學價值，適合散步、觀鳥、生態旅遊等活動。

本題要求闡述兩棲類物種保育的重要性，需列出三項原因並加以說明。

兩棲類（Amphibians），如青蛙、蟾蜍、蠑螈等，在生態系統中扮演著獨特且重要的角色，其保育的意義深遠。儘管牠們常被認為是「鼻涕蟲」、「害蟲」或無足輕重，但牠們的消失將對生態平衡和人類福祉造成不可忽視的影響。

以下列出三項保育兩棲類物種的原因並提供說明：

1. 生態系統的關鍵角色與指示物種 (Key Ecological Roles and Indicator Species)

   • 說明：兩棲類是許多生態系統中重要的中間消費者和獵物。牠們的幼體（蝌蚪）通常是植食性或雜食性，控制藻類和水生植物的生長；成體則主要捕食昆蟲、蜘蛛、蠕蟲等無脊椎動物，有效控制這些生物的族群數量，防止病蟲害的蔓延。同時，牠們本身也是鳥類、蛇類、哺乳類（如水獺）等高等動物的重要食物來源。
   • 保育意義：由於兩棲類對環境變化（如水質、棲地改變、氣候變遷）極為敏感，牠們的族群數量和健康狀況能靈敏地反映生態系統的健康程度。牠們就像生態系統的「哨兵」或「指示物種」，其數量的急劇下降往往預示著更廣泛的生態環境惡化問題。因此，保育兩棲類有助於維護生態系統的整體穩定性和功能。

2. 醫藥與生物科技潛力 (Potential for Medicine and Biotechnology)

   • 說明：兩棲類皮膚分泌物含有豐富的生物活性物質，這些物質在數百萬年的演化過程中，已發展出多樣的藥理功能，例如抗菌、抗病毒、鎮痛、抗癌、免疫調節等。許多現代藥物（如止痛藥、抗生素、麻醉劑）的研發都從兩棲類皮膚分泌物中獲得靈感或直接分離出成分。例如，某些蛙類的皮膚分泌物已被用於開發新型抗生素，以應對抗藥性細菌的威脅；還有研究發現某些蠑螈的再生能力，可能為人類組織修復和再生醫學提供突破。

本題要求說明都市生態系統在氣候變遷「減緩」(mitigation) 與「調適」(adaptation) 方面的作用。

都市生態系統，又稱為城市生態學，是指在城市環境中存在的各種生態過程、生物群落及其與人類活動、建築物、基礎設施等非生物環境之間的相互作用。儘管城市環境常被視為對生態不利，但透過規劃與管理，都市生態系統能為氣候變遷的應對做出貢獻。

一、都市生態系統如何協助人類達到氣候變遷減緩 (Mitigation)

氣候變遷減緩主要目標是減少溫室氣體的排放，或增加溫室氣體的吸收。都市生態系統主要透過以下方式實現減緩：

1. 碳匯功能 (Carbon Sequestration)：

   • 說明：城市中的綠色植被（如樹木、公園綠地、屋頂綠化、垂直綠牆）能夠透過光合作用吸收大氣中的二氧化碳，將其儲存在生物體（木質部、葉片）和土壤中，形成碳匯。
   • 舉例：增加城市綠地面積、種植吸碳能力強的樹種、推廣屋頂花園和綠色建築，都能有效增加城市整體的碳儲存量，減少大氣中二氧化碳的濃度。

2. 減少能源消耗 (Reducing Energy Consumption)：

   • 說明：良好的城市綠化設計可以降低城市熱島效應，減少建築物對空調的依賴，從而降低能源消耗和相關的溫室氣體排放。
   • 舉例：行道樹提供遮蔭，降低地面和建築物表面溫度；綠屋頂和綠牆有助於建築隔熱，減少夏季製冷和冬季供暖所需能源。

3. 替代能源與資源循環 (Alternative Energy and Resource Cycling)：

   • 說明：雖然較少直接與「生態系統」概念劃上等號，但都市中的生態規劃有時也與可再生能源（如太陽能板結合綠屋頂）或廢棄物處理（如堆肥、沼氣）的生態化方式結合，間接減少化石燃料使用。
   • 舉例：例如，城市廢棄物的堆肥化處理，將有機廢棄物轉化為土壤改良劑，減少垃圾掩埋的碳排放，並可回歸城市綠地使用。

二、都市生態系統如何協助人類達到氣候變遷調適 (Adaptation)

氣候變遷調適主要目標是增強人類社會和生態系統對已發生或預期的氣候變遷影響的抵禦能力和應變能力。都市生態系統在調適方面扮演更為直接和關鍵的角色：

1. 緩解城市熱島效應 (Mitigating Urban Heat Island Effect)：
   • 說明：氣候變遷導致極端高溫事件頻發，城市熱島效應會加劇高溫的影響，威脅居民健康。都市綠化（樹木、公園、綠地）能透過蒸散作用和遮蔭效應，顯著降低局部氣溫，為居民提供避暑空間。
   • 舉例：設立更多的城市公園、綠色廊道，增加行道樹種植密度，推廣屋頂綠化和透水鋪面，都有助於降低城市溫度，緩解熱浪衝擊。