109 年 國立中山大學生物科學系碩士班甲組《生態學》

本題考驗對不同高山或緯度植被帶的理解，特別是與北方針葉林（boreal forest）相似的區域。北方針葉林主要分布在高緯度地區，以針葉樹為主，氣候寒冷，冬季漫長。

分析選項：
(A) Lower montane：指山地較低海拔的區域，通常氣候較溫和，可能會有落葉闊葉林或混合林。
(B) Montane：指山地，範圍較廣，不同地區的 montane 區域植被差異很大，但一般來說，高海拔的 montane 區域會比低海拔的 montane 區域更接近寒冷氣候。
(C) Subalpine：意為「亞高山」，位於森林線下方，樹木開始變得矮小、稀疏，但仍有連片的森林。這個區域的氣候較為寒冷，常有較強的風，植被形式常為矮曲林或針葉林，與北方針葉林有相似之處。

本題考驗對生物學中不同層次變化時間尺度的理解，特別是世代（generations）與個體生命週期（lifetime）的區別。

分析選項：
(A) Acclimatization（適應/馴化）：指個體在生命週期內，對環境變化所做的生理或行為上的調整，以提高生存或繁殖機率。這是個體層面的變化，發生在單一生命週期內，而非世代間的遺傳變化。例如，人類在高海拔地區會產生紅血球增加的反應。
(B) Transpiration（蒸散作用）：植物體內水分透過蒸發散失的過程，是個體的生理活動，發生在個體生命週期內。

本題考驗對能量在生態系統中傳遞形式的理解。熊吃鹿的行為涉及到能量的轉移。

分析選項：
(A) Radiant energy（輻射能）：主要是指太陽能，是生態系統的最終能量來源，但熊吃鹿的過程不是直接轉移輻射能。
(B) Chemical energy（化學能）：生物體內的能量儲存在有機分子（如碳水化合物、脂肪、蛋白質）的化學鍵中。熊透過攝食（吃）鹿，將鹿體內的有機物分解，獲取其中儲存的化學能，以維持自身生命活動。這是生物體內能量的主要儲存和轉移形式。

本題考驗對 Hardy-Weinberg 平衡原理的理解，特別是計算等位基因頻率。雖然題目沒有明確說明族群處於平衡狀態，但計算等位基因頻率的方法是通用的。

已知：
總個體數 (N) = 500
基因型 DD 的個體數 = 135
基因型 Dd 的個體數 = 280
基因型 dd 的個體數 = 85

計算等位基因 D 的頻率：
每個 DD 個體含有 2 個 D 等位基因。
每個 Dd 個體含有 1 個 D 等位基因。
每個 dd 個體含有 0 個 D 等位基因。

總的 D 等位基因數 = (個體數 of DD * 2) + (個體數 of Dd * 1) + (個體數 of dd * 0)

本題考驗對 r 選型生物（r-selected species）和 K 選型生物（K-selected species）特徵的理解。r 選型生物通常在不穩定或資源豐富但競爭不激烈的環境中生存，傾向於最大化繁殖率。

r 選型生物的典型特徵包括：

1. 繁殖策略： 產生大量後代，但每個後代存活率較低。
2. 生長： 生長快速。
3. 體型： 通常體型較小。
4. 生命週期： 短生命週期。
5. 繁殖： 早熟，常一次性大量繁殖（semelparity），繁殖率高。
6. 親代投資： 親代投資低（通常是生產大量卵或幼苗，不提供太多照護）。
7. 環境： 適合在不穩定、資源易變動的環境，或開拓新棲地。

本題考驗對植物間化學物質干擾的生態學術語的理解。

分析選項：
(A) Isoclines（等值線）：在生態學或地理學中，等值線是指連接相同數值或相同條件的地理點的線。例如，等溫線（isotherm）、等高線（isohypse）。這與植物釋放化學物質的現象無關。
(B) Exploitation competition（剝削性競爭）：指兩個或多個生物體為了爭奪同一有限資源而發生的競爭。例如，植物爭奪陽光、水分、養分。雖然釋放毒素可能會間接影響資源的可利用性，但剝削性競爭的核心是資源的爭奪，而不是直接的化學毒害。
(C) Allelopathy（化感作用）：指生物體分泌化學物質，對其他同種或異種生物產生抑制或毒害作用的現象。

本題考驗對不同生物間相互作用類型的理解。題目描述了獅子（Lions）和草（grass）之間的一種互動關係。

關係分析：

• 獅子：活動（奔跑）對草有益，但獅子本身在此互動中「neither benefit nor are harmed」，即沒有獲得益處也沒有受到傷害。
• 草：獅子的活動「helps the grass grow」，即對草有益。

這種互動關係中，一方（草）受益，另一方（獅子）不受影響。

分析選項：
(A) Mutualism（互利共生）：雙方都受益的關係。例如，蜜蜂為花授粉，同時獲取花蜜。
(B) Endosymbiosis（內共生）：一種共生關係，其中一個生物生活在另一個生物的體內。

本題考驗對食物鏈和營養級（trophic level）概念的理解。

分析選項：
(A) Omnivores（雜食動物）：指攝食植物和動物的生物。因為牠們既吃生產者（植物），也吃初級消費者（植食性動物）或其他消費者，所以牠們跨越了多個營養級。例如，熊、人、烏鴉。
(B) Herbivores（植食性動物）：只攝食植物（初級生產者）。牠們位於第二營養級。
(C) Tertiary consumers（三級消費者）：攝食二級消費者的生物。牠們位於第四營養級。

本題考驗對生態演替（ecological succession）階段的理解。生態演替是指一個群落被另一個群落逐步取代的過程。

分析選項：
(A) Omega：希臘字母的最後一個字母，通常用來表示結束或終點，但在生態演替的標準術語中不常用。
(B) Ultimate：指「最終的」、「極致的」。雖然概念上接近，但生態學上「Climax」是更精確的術語。
(C) Penultimate：指「倒數第二的」。

本題考驗對生物地理學中物種分佈術語的理解。

分析選項：
(A) Boreal：指「北方」的，通常與高緯度地區的寒冷氣候和森林（北方針葉林）相關。
(B) Endemic（特有種）：指某個物種僅僅局限於一個特定的地理區域，在世界其他地方都找不到。例如，台灣的櫻花鉤吻鮭。
(C) Beta：在生物地理學中，Beta 多樣性（Beta diversity）是指不同棲地之間物種組成的差異程度。Beta 本身不是物種的分類。

本題要求定義「自然選擇」（Natural selection）。

核心觀念：
自然選擇是演化學中最主要的驅動機制之一，由查爾斯·達爾文提出。它描述了生物族群中，因為個體間的遺傳變異，使得某些具備有利於特定環境生存和繁殖的性狀的個體，比其他個體更有可能將其基因傳遞給下一代，從而導致族群的性狀頻率隨世代改變的過程。

定義：
自然選擇是指在一個族群中，由於環境對個體生存和繁殖能力的不同壓力（例如資源競爭、捕食、疾病、氣候等），導致那些擁有有利於在該環境下生存和繁殖的遺傳性狀的個體，比擁有不利性狀的個體，有更高的機率存活下來並繁殖後代。隨著時間的推移，這些有利性狀的頻率在族群中會逐漸增加，而不利性狀的頻率則會降低，這就導致了族群的演化。

本題要求描述「適應性演化」（Adaptive evolution）。

核心觀念：
適應性演化是指透過自然選擇，使生物族群的性狀逐漸適應其生存環境的演化過程。它強調的是演化結果的「適應性」，即生物體變得越來越適合牠們所處的環境。

描述：
適應性演化是指一個族群透過遺傳變異和自然選擇，在世代間逐漸獲得或增強有利於其生存和繁殖的性狀的過程。在這個過程中，環境扮演了關鍵的篩選者角色，傾向於保留那些能更好地適應環境的個體及其遺傳特徵。例如，植物在乾旱地區演化出更深的根系以獲取水分，或動物演化出更有效的偽裝以躲避捕食者。

本題要求定義「化感作用劑」（Allelopathic agent）。

核心觀念：
化感作用（Allelopathy）是指生物體（通常是植物）分泌的化學物質，對其他生物（同種或異種）產生抑制、毒害或影響其生長、發育、代謝或行為的現象。而「化感作用劑」就是這些分泌出來的化學物質本身。

定義：
化感作用劑（Allelopathic agent）是指由生物體（最常見的是植物，但也包括某些微生物）所分泌或釋放出來的，能夠對其他生物產生負面影響（如抑制生長、毒害、干擾繁殖或行為）的化學物質。這些化學物質是化感作用現象的直接作用媒介。

本題要求定義「競爭排斥」（Competitive exclusion）。

核心觀念：
競爭排斥原理，也稱為高斯原理（Gause's principle），是生態學中關於物種間競爭的一個重要概念。它指出，兩個或多個物種若在同一生態位（ecological niche）上進行資源競爭，且資源有限，那麼其中一個物種最終會因為競爭優勢而將另一個物種排除出該棲地。

定義：
競爭排斥是指，當兩個或多個物種共享同一有限的資源，並且佔據完全相同的生態位時，競爭能力較弱的物種最終會被競爭能力較強的物種在該區域內完全排除，無法共存。換句話說，如果兩個物種在所有環境條件和資源利用上都完全相同，那麼牠們就不能在同一個棲地長期共存。

關鍵要素：

1. 物種間競爭（Interspecific competition）： 來自不同物種的個體為爭奪同一資源而發生的互動。

本題要求定義「棲地」（Habitat）。

核心觀念：
棲地是指生物體或族群在自然界中生存和繁衍的地理空間或環境。它不僅包括物理環境，還包括生物賴以生存的生物及非生物資源。

定義：
棲地（Habitat）是指一個生物體、族群或物種在自然界中生存、生長、繁殖和尋找資源（如食物、水源、庇護所）的特定地理區域或環境。它是生物體與其周圍環境（包括物理環境、化學環境以及其他生物）之間相互作用的場所。

棲地的組成要素：

• 物理環境： 包括氣候（溫度、濕度、光照）、地形、土壤、水源等。
• 生物環境： 包括食物來源、庇護所、繁殖場所、以及與之互動的其他生物（如捕食者、獵物、競爭者、共生者）。

本題要求定義「促進作用」（Facilitation）。

核心觀念：
促進作用是生態演替過程中，一種群落對另一種群落產生正面影響的互動方式。特別是在早期演替階段，先驅群落（pioneer community）的出現和活動，可能改善環境條件，從而有利於後續群落的建立和發展。

定義：
促進作用（Facilitation）是指在生態演替過程中，一個生物群落的建立和存在，能夠改善該環境的條件，從而有利於其他物種（特別是後續演替階段的物種）的定居、生長和繁殖的現象。簡單來說，就是「幫助」後續物種進入和發展。

促進作用的機制：

• 改善土壤條件： 例如，先驅植物（如地衣、豆科植物）可以固定氮素，增加土壤肥力；或其分解物增加土壤有機質。
• 提供遮蔽或緩衝： 小型草本植物或灌木可以為幼苗提供遮蔽，減少水分蒸發，降低溫度，或保護其免受風害。

本題要求定義「群落」（Community）。

核心觀念：
生態群落是生態學研究的基本單位之一，它指的是在同一時空範圍內，所有相互作用的生物種群的集合。

定義：
生態群落（Community）是指在一個特定的地理區域或棲地內，所有相互作用的生物種群（包括植物、動物、真菌、微生物等）的集合體。這些種群之間存在著各種形式的相互作用，如捕食、競爭、共生、寄生等，共同構成一個動態的、相互聯繫的生態系統的一部分。

群落的特徵：

• 物種組成（Species composition）： 群落中包含哪些物種以及牠們的相對數量。
• 物種豐富度（Species richness）： 群落中物種的總數。
• 物種多樣性（Species diversity）： 結合了物種豐富度和相對豐度。

本題要求定義「動態平衡模型」（Dynamic equilibrium model）。

核心觀念：
動態平衡模型是生態學中用來描述生態系統（特別是群落）狀態的一種觀點。它認為生態系統並非總是處於一個靜態的、單一的穩定狀態，而是經常處於一種持續變動但總體上保持相對穩定的狀態，這種狀態被稱為動態平衡。

定義：
動態平衡模型（Dynamic equilibrium model）是一種生態學觀點，認為生態系統（尤其是生物群落）並非處於一種絕對靜止的穩定狀態，而是經常受到各種擾動（如火災、洪水、捕食、疾病爆發等）的影響。然而，儘管存在這些擾動，生態系統仍能透過自身的調節機制（如物種間的相互作用、恢復力、韌性等），在一定範圍內維持其功能、結構和物種組成，呈現出一種「變動中的平衡」狀態。這種平衡並非固定不變，而是隨著時間和環境的變化而波動。

與傳統頂極群落理論的對比：
傳統的頂極群落理論（Climax theory）強調生態演替最終會達到一個穩定、均質的頂極狀態，並在此狀態下保持相對靜止。

本題要求定義「標準冗餘模型」（The standard redundancy model）。

核心觀念：
標準冗餘模型是一個關於生物多樣性與生態系統功能（特別是生產力）之間關係的模型。它認為，在一個生態系統中，許多物種可能扮演著相似的功能角色，即牠們在維持生態系統功能方面具有冗餘性。

定義：
標準冗餘模型（The standard redundancy model），也稱為功能冗餘模型（functional redundancy model）或種群冗餘模型（population redundancy model），是一種生態學模型，它提出在一個生態系統中，許多不同的物種可能執行著相似的功能（例如，同一個營養級的食草動物，或同一個固氮的細菌）。因此，即使失去一些物種，生態系統的功能（如初級生產力、養分循環）也不會立即顯著下降，因為其他具有相似功能的物種可以「冗餘地」填補其空缺。該模型強調，只有當關鍵物種或具有獨特功能的物種被移除，或者當冗餘物種的數量下降到一定程度時，生態系統的功能才會受到嚴重影響。

關鍵概念：

• 功能冗餘（Functional redundancy）： 兩個或多個物種執行相似的生態功能。

本題要求定義「淨初級生產」（Net primary production）。

核心觀念：
初級生產（Primary production）是生態系統能量流動的起點，由自營生物（主要是植物、藻類和某些細菌）將太陽能或化學能轉化為有機物的過程。淨初級生產是初級生產扣除生產者自身呼吸消耗後剩餘的能量。

定義：
淨初級生產（Net primary production, NPP）是指自營生物（如植物）在一定時間內，透過光合作用（或化學合成作用）所固定的總有機物量（總初級生產, GPP），扣除掉其自身呼吸作用（respiration, R）所消耗的能量後，剩餘的、可供其他異營生物利用的有機物量。

數學公式：
$NPP = GPP - R$

其中：

• $GPP$ (Gross Primary Production)：總初級生產，是自營生物在一定時間內固定的總有機物量。
• $R$ (Respiration)：生產者自身的呼吸作用消耗的能量。