108 年 國立臺灣大學環境工程研究所規劃與管理組《環境生態學》

本題旨在考察學生對「自然資本」（Natural Capital）的理解。自然資本是指由自然環境所提供的，可用於生產商品與服務的資產存量。這些資產包括資源（如礦產、森林、水）以及生態系統的服務（如氣候調節、授粉、水質淨化）。

解題思路：

1. 定義自然資本：首先需理解自然資本的核心概念，即其為一種「資本」，具有產生收益（生態系服務）的能力。
2. 構成要素：識別構成自然資本的主要組成部分，通常可分為：
   • 資源庫 (Stock)：例如，土壤、水體、森林、生物多樣性、礦產等。
   • 生態系統服務 (Flow)：例如，氣候調節、水淨化、授粉、生產力（如糧食生產）、休閒遊憩等。
3. 繪製圖示：
   • 可繪製一個包含「自然資本」核心的圖。
   • 從核心向外延伸，表示其所提供的「生態系統服務」（Flow）。
   • 同時，圖示中應包含構成自然資本的「資源庫」（Stock）。

本題主要考察學生對地球上磷循環（Phosphorus Cycle）的理解，特別是需要區分自然途徑與人類活動影響的途徑。磷循環是重要的生物地球化學循環之一，與生態系統的生產力及水體優養化密切相關。

解題思路：

1. 磷的來源與形態：磷主要存在於岩石和礦物中，以磷酸鹽（phosphate）形式存在。與碳、氮循環不同，磷循環沒有明顯的氣態階段。
2. 自然途徑：
   • 風化作用：岩石經風化後，磷酸鹽釋放到土壤和水中。
   • 吸收與轉化：植物吸收土壤中的磷酸鹽，動物攝取植物，磷在食物鏈中傳遞。
   • 沉積：死亡生物體分解後，磷回到土壤或水體；水中的磷酸鹽沉積在湖底或海底，最終可能形成沉積岩。
   • 地質抬升：地質作用使含磷的沉積岩抬升，重新暴露於風化作用。
3. 人類影響的途徑：
   • 開採磷礦：人類開採磷礦，用於製造肥料和洗滌劑。
   • 農業活動：大量施用磷肥，導致過量磷酸鹽進入土壤，並透過雨水沖刷進入河流湖泊。
   • 污水排放：生活污水和工業廢水中含有磷（來自洗滌劑、人類排泄物等），未經妥善處理排放入水體。

本題主要考察學生對溫室效應（Greenhouse Effect）的理解，要求繪製圖示並包含太陽、大氣層與地球。溫室效應是地球維持適宜溫度的關鍵機制，但過度的溫室效應則導致全球暖化。

解題思路：

1. 溫室效應的定義：地球大氣層中的某些氣體（溫室氣體）能吸收並重新輻射地表散發的紅外線輻射，從而使地球保持溫暖的現象。
2. 關鍵要素：
   • 太陽 (Sun)：提供能量，發射短波輻射（可見光）。
   • 地球 (Earth)：接收太陽輻射，吸收一部分能量，並以長波輻射（紅外線）的形式向外散發。
   • 大氣層 (Atmosphere)：包含溫室氣體（如水蒸氣 $H_2O$、二氧化碳 $CO_2$、甲烷 $CH_4$、氧化亞氮 $N_2O$ 等），能吸收地球散發的長波輻射。
3. 繪製圖示：
   • 繪製一個太陽，發射短波輻射（可見光）到達地球。
   • 繪製地球，一部分短波輻射被反射回太空，大部分被地表吸收，使地表增溫。
   • 繪製地球向外散發長波輻射（紅外線）。

本題要求解釋四種生態學上重要的物種分類：指示物種、關鍵物種、原生種和非原生種。這四個概念分別從物種在生態系統中的作用、分布範圍以及對環境變化的敏感性等角度進行定義。

解題思路：

1. 指示物種 (Indicator Species)：
   • 定義：對環境變化的敏感度較高，其存在、豐度或健康狀況能反映特定環境條件或生態系統健康狀態的物種。
   • 作用：可作為環境監測的指標。
   • 例子：某些兩棲類對水質和棲地破壞敏感；地衣對空氣污染敏感。
2. 關鍵物種 (Keystone Species)：
   • 定義：在生態系統中，其影響力遠大於其相對豐度或生物量的物種。牠們的存在對維持生態系統的結構、穩定性和多樣性至關重要。
   • 作用：牠們的消失會導致生態系統發生劇烈變化，甚至崩潰。
   • 例子：某些掠食者（如海獺、獅子）、傳粉者（如蜜蜂）、築巢者（如河狸）。
3. 原生種 (Native Species)：
   • 定義：在特定地理區域自然演化、分佈且在此區域繁衍的物種。

本題要求解釋「生態型」（Ecotype）的概念，並列舉幾個例子。生態型是演化生物學和生態學中的一個重要概念，描述了同一物種內，因適應不同環境而產生的遺傳上可區分的種群。

解題思路：

1. 定義生態型 (Ecotype)：
   • 生態型是指同一物種內，由於對特定環境選擇壓力的適應，而形成的形態、生理或行為上具有遺傳基礎的差異性種群。
   • 牠們通常在地理上隔離（或有部分隔離），並且在繁殖上可能有一些（但不一定是完全的）生殖隔離。
   • 關鍵在於「遺傳上的適應性差異」。
2. 與其他概念的區別：
   • 物種 (Species)：生殖隔離是關鍵。
   • 亞種 (Subspecies)：通常指地理上隔離、形態有區別但仍能與其他亞種自由交配並產生可育後代的種群。生態型可能更側重於對特定環境的適應，不一定有明顯的地理隔離或形態差異。
   • 表型變異 (Phenotypic Variation)：僅僅是外觀或生理上的差異，不一定有遺傳基礎或適應性。
3. 列舉例子：
   • 植物：
     • 海岸植物與內陸植物：同一種植物，海岸種可能對鹽分、強風有更高耐受性，其根系、葉片形態可能不同，這是由遺傳決定的。
     • 高海拔與低海拔植物：同一種植物在高海拔地區可能具有較矮小的株型、較厚的角質層以適應低溫、強紫外線和乾旱。

這題是一道論述題，要求針對「永續性只能在城市被視為相互生態平衡的巢狀系統中的系統與組成部分時才能達成」這句話，討論永續都市發展的原則與考量。這需要結合生態學、系統思考以及都市規劃的知識。

解題思路：

1. 理解引言的核心概念：
   • 城市是系統 (Cities as Systems)：強調城市是一個複雜的、相互關聯的系統，包含經濟、社會、環境、基礎設施等多個子系統。
   • 巢狀系統 (Nested Systems)：城市並非獨立存在，而是嵌入在更大的區域、國家乃至全球生態系統之中，同時城市內部也包含許多層級的子系統（如社區、建築物）。
   • 生態平衡 (Ecological Balance)：指出城市發展必須與其所處的自然環境達成動態平衡，尊重自然生態的承載能力，減少對環境的負面衝擊。
   • 相互依存 (Interconnectedness)：強調城市各組成部分之間以及城市與外部環境之間的相互影響與依存關係。
2. 連結至永續發展 (Sustainability)：
   • 永續發展的目標是滿足當代人的需求，同時不損害後代人滿足其需求的能力。這意味著經濟、社會、環境三者必須協調發展。
   • 引言強調了「生態平衡」和「系統性思維」是達成永續性的關鍵。
3. 討論永續都市發展的原則與考量：
   • 系統性思維與整合規劃 (Systems Thinking & Integrated Planning)：
     • 原則：打破部門壁壘，將城市視為一個整體來規劃和管理。
     • 考量：整合土地利用、交通、能源、水資源、廢棄物管理、綠地系統等規劃；考慮不同決策對其他子系統的連鎖效應。
   • 尊重自然承載力與生態平衡 (Respecting Carrying Capacity & Ecological Balance)：
     • 原則：理解並限制城市對自然資源的消耗和對環境的污染，將環境保護置於發展的核心。
     • 考量：進行環境影響評估；保護和恢復生態系統（如綠地、濕地、河流）；採用綠色基礎設施；管理水資源和能源消耗；減少碳排放。
   • 資源效率與循環經濟 (Resource Efficiency & Circular Economy)：
     • 原則：最大化資源利用效率，減少廢棄物產生，推動物質的循環利用。
     • 考量：發展再生能源；推動綠色建築；建立完善的廢棄物分類、回收和再利用體系；推廣共享經濟模式。
   • 韌性與適應性 (Resilience & Adaptability)：
     • 原則：提升城市應對環境變遷（如氣候變遷、自然災害）和社會經濟衝擊的能力。
     • 考量：多元化能源供應；強化基礎設施韌性；建立緊急應變機制；保護生物多樣性以增強生態系統韌性。
   • 社會公平與包容性 (Social Equity & Inclusivity)：
     • 原則：確保城市發展的利益能公平分配給所有居民，特別是弱勢群體，並鼓勵公眾參與決策。