112 年 國立中山大學生物科學系碩士班甲組《普通生物學》

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第 1 題

請問以下那一位學者的學說並未促成達爾文(Charles Darwin)發表物種源始(The Origin of Species)一書?
(A) 林奈(Carl Linnaeus)
(B) 孟德爾(Gregor Johann Mendel)
(C) 拉馬克(Chevalier de Lamarck)
(D) 華萊士(Alfred Russel Wallace)
(E) 居維葉(Georges Cuvier)

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本題主要在測試考生對演化學史的了解,特別是達爾文《物種源始》的思想來源。達爾文的演化論深受當時許多科學家的影響,但其中有些人的學說與達爾文的觀點有所不同,或是在達爾文發表《物種源始》之後才提出。

(A) 林奈 (Carl Linnaeus) 是分類學的奠基者,他提出的二名法至今仍在使用。雖然林奈的分類系統隱含了物種的穩定性,但他的分類工作為後人研究物種之間的關係提供了基礎,間接影響了演化思想的發展。
(B) 孟德爾 (Gregor Johann Mendel) 在19世紀中葉提出了遺傳定律,解釋了性狀如何通過遺傳因子傳遞。孟德爾的工作在當時並未被廣泛認識,直到20世紀初才被重新發現。因此,他的遺傳學說並未直接促成達爾文在19世紀發表《物種源始》。

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第 2 題

華萊士主張性徵(sexual trait)之所以變得較有吸引力是因為性徵本身就彰顯了某些性狀的品質,例如繁殖力。請問以下那種生物的特徵品質與其所暗示意義的關聯性可能支持華萊士的觀點?
(A) 野生型孔雀魚的尾鰭長度
(B) 孔雀的羽毛眼紋數量
(C) 人類的膚色深淺
(D) 蝴蝶的觸角長短
(E) 海葵的觸手數量

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核心觀念

本題考查性選擇中的「性徵訊號」以及華萊士(Alfred Russel Wallace)與達爾文對性徵演化的不同觀點。

華萊士認為,雄性具有吸引雌性的性徵,並非單純因雌性偏好某種外形,而是因為性徵本身能反映雄性的品質,例如:

  • 年齡與性成熟程度
  • 健康狀況
  • 活力與競爭能力
  • 繁殖力或配偶品質

若某項性徵的表現程度,與個體真正的生存或繁殖品質有關,且能向雌性傳達可靠訊息,便屬於較能支持華萊士觀點的例子。

解題方法

判斷重點不是「該特徵是否漂亮」,而是:

性徵表現程度⟷個體品質或繁殖價值\text{性徵表現程度} \longleftrightarrow \text{個體品質或繁殖價值}

若性徵越明顯,確實越能代表個體健康、成熟或繁殖能力,便符合華萊士所強調的「性徵是品質訊號」觀點。

在野生型孔雀魚中,雄魚尾鰭長度可反映個體的發育程度、成熟度與整體健康狀況。較長的尾鰭也會增加游泳與逃避掠食的負擔,因此能維持良好尾鰭發育的雄魚,往往代表其具有較佳的身體狀況與繁殖競爭能力。這種性徵與個體品質之間的關聯,符合華萊士的主張。

選項分析

(A) 野生型孔雀魚的尾鰭長度——正確

雄性孔雀魚的尾鰭是性徵之一。尾鰭長度與雄魚的生長、性成熟及健康狀況具有關聯;尾鰭過長也可能降低游泳效率、增加被掠食的風險。

因此,能維持較長尾鰭的雄魚,通常須具備較佳的體況與生存能力。雌魚偏好較長尾鰭,便可視為選擇健康、成熟或繁殖品質較佳的雄魚,符合華萊士所說的「性徵彰顯個體品質」。

(B) 孔雀的羽毛眼紋數量——錯誤

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第 3 題

以下何者屬於微觀演化(microevolution)的議題範疇?
(A) 哺乳動物在更新世時普遍大型化(gigantism)
(B) 鳥類的羽毛源於獸足類恐龍的原始羽毛
(C) 水污染會打破深水湖中不同水層近緣魚類之間的生殖隔離
(D) 中生代海洋缺氧事件造就大量生態棲位出缺
(E) 柏格曼定則(Bergmann's rule)預測近緣生物的體型大小會與其分布的緯度有關

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本題考查微觀演化 (microevolution) 與宏觀演化 (macroevolution) 的區別。微觀演化指的是種群內或種群間的基因頻率隨時間的變化,通常發生在較短的時間尺度內,例如特定族群的基因頻率改變、適應性演化、遺傳漂變等。宏觀演化則是指發生在物種形成以上層級的演化事件,例如新物種的形成、大分類群的演化、滅絕事件、演化趨勢等,通常發生在較長的時間尺度內。

讓我們逐一分析選項:
(A) 哺乳動物在更新世時普遍大型化 (gigantism):這描述了一個發生在更新世(地質時間尺度)的普遍趨勢,涉及體型的巨大變化,屬於宏觀演化的範疇。
(B) 鳥類的羽毛源於獸足類恐龍的原始羽毛:這描述了鳥類羽毛的起源,涉及到不同分類群(鳥類與恐龍)之間的演化關係,屬於宏觀演化的範疇。
(C) 水污染會打破深水湖中不同水層近緣魚類之間的生殖隔離:這描述了環境變化(水污染)如何影響特定種群(近緣魚類)之間的生殖隔離,進而可能影響物種分化或維持物種界線。

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第 4 題

黑面琵鷺在台灣的渡冬族群曾因細菌感染大量死亡,但經族群遺傳研究顯示存活族群的遺傳多樣性並未因此降低,這個現象暗示黑面琵鷺曾遭遇什麼效應但安然無事?
(A) 邊際效應(edge effect)
(B) 創始者效應(founder effect)
(C) 瓶頸效應(bottleneck effect)
(D) 雜交優勢
(E) 生態交匯帶效應

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核心觀念

本題考查族群遺傳學中的「瓶頸效應(bottleneck effect)」。

當族群因疾病、災害、捕獵或棲地破壞等事件,個體數量在短時間內急遽下降,形成狹窄的族群瓶頸,即稱為瓶頸效應。倖存者重新繁殖後,後代的基因組成主要受到少數倖存個體影響,因此常伴隨:

  • 遺傳漂變增強
  • 等位基因流失
  • 遺傳多樣性降低
  • 近親繁殖風險增加

然而,瓶頸效應「通常」會降低遺傳多樣性,並不代表每次瓶頸事件都必然造成明顯的遺傳多樣性損失。若族群數量下降時間短、倖存個體仍涵蓋原本多數遺傳變異,或族群之間有基因流動,遺傳多樣性便可能維持。

解題方法

題幹提供兩項關鍵資訊:

  1. 黑面琵鷺曾因細菌感染而大量死亡,表示族群數量曾在短時間內急遽下降。
  2. 存活族群的遺傳多樣性並未降低,表示雖然經歷族群數量大幅縮減,遺傳變異仍得以保留。

「族群數量突然大幅減少」是瓶頸效應的典型特徵。題目特別指出遺傳多樣性沒有降低,是要測試考生是否理解:瓶頸效應的核心是族群規模急遽縮小,而遺傳多樣性降低是常見結果,不是絕對必要條件。

因此,黑面琵鷺曾遭遇的是瓶頸效應,但這次事件沒有造成明顯的遺傳多樣性損失。

選項分析

(A) 邊際效應(edge effect)

錯誤。邊際效應是指兩種不同生態系交界處,由於光照、溫度、濕度、食物或天敵等條件不同,使交界區的物種組成與族群密度異於核心棲地的現象。

它屬於生態學與群集生態學概念,與族群因疾病而大量死亡及遺傳多樣性變化無直接對應關係。

(B) 創始者效應(founder effect)

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第 5 題

壽山的山羌一再被浪犬咬死,許多學者擔憂壽山的山羌可能滅絕,請問除了浪犬的攻擊外,那一
「種效應最有可能伴隨浪犬攻擊促成壽山山羌在未來的滅絕?
(A) 繁殖力低落
(B) 壽山國家自然公園內缺乏棲地
(C) 與獼猴之間的棲位競爭
(D) 棲地破碎化促進遺傳漂變
(E) 種內競爭所造就的個體損失

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核心觀念

本題考查族群生態學與保育遺傳學,重點是「小型、隔離族群如何因外來死亡壓力而增加滅絕風險」。

浪犬攻擊會直接提高山羌的死亡率,使族群數量下降。當山羌族群原本已受到棲地破碎化影響,族群被分割成數個小而彼此隔離的亞族群時,會產生以下效應:

  1. 有效族群大小降低。
  2. 基因交流減少。
  3. 遺傳漂變加強。
  4. 有害基因較容易固定,近親繁殖增加。
  5. 遺傳多樣性降低,適應環境變化的能力下降。

因此,浪犬捕食與棲地破碎化造成的遺傳漂變會形成加乘效果,使山羌更容易進入「族群數量下降—遺傳多樣性降低—適應力下降—滅絕風險升高」的惡性循環。

解題方法

判斷各選項是否能與浪犬攻擊形成明顯的生態或遺傳加乘效果。

浪犬攻擊首先造成山羌個體死亡,使族群規模縮小。小族群中,遺傳漂變的影響較強,其強度與有效族群大小大致呈反向關係:

族群越小⇒遺傳漂變越強\text{族群越小} \Rightarrow \text{遺傳漂變越強}

棲地破碎化會將原本連續的棲地切割成彼此隔離的斑塊,限制個體移動與基因流動,使各亞族群的有效族群大小進一步下降。浪犬攻擊又會額外移除個體,因此兩者共同造成:

棲地破碎化+浪犬捕食⇒小型、隔離族群⇒遺傳漂變增強\text{棲地破碎化} + \text{浪犬捕食} \Rightarrow \text{小型、隔離族群} \Rightarrow \text{遺傳漂變增強}

遺傳漂變會降低族群的遺傳變異,並提高近親繁殖與有害等位基因固定的風險,最終削弱山羌族群的存續能力。因此正確答案為 (D)。

選項分析

(A) 繁殖力低落

繁殖力低落會使出生率下降,確實可能提高族群滅絕風險。然而題目詢問的是最容易伴隨浪犬攻擊、並共同促成滅絕的效應。

繁殖力低落不是棲地破碎化必然造成的直接結果,也沒有指出浪犬攻擊會特別導致山羌繁殖力下降,因此不是本題最具代表性的生態效應。

錯誤。

(B) 壽山國家自然公園內缺乏棲地

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第 6 題

有學者認為變溫動物在島嶼上容易因島嶼輻射等因素產生島嶼大型化現象(island gigantism),所以
就度量了臺灣與蘭嶼的斯氏攀蜥體長,但其結果發現臺灣本島與蘭嶼的攀蜥並沒有體型上的差異,
請問你認為以下那一個假說無法解釋這個結果?
(A) 蘭嶼的族群是近期才從臺灣播遷過去的
(B) 攀蜥的體型不存在個體差異
(C) 臺灣與蘭嶼對攀蜥來說其食物資源不一樣
(D) 蘭嶼面積太小不足以呈現島嶼輻射對變溫動物的效應
(E) 攀蜥在臺灣本島的分布範圍廣所以會稀釋蘭嶼個體的差異

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這一題的完整詳解

本題考查的是島嶼生物地理學 (island biogeography) 中的「島嶼大型化」(island gigantism) 現象,以及影響該現象的可能因素。島嶼大型化是指在島嶼環境中,一些物種的體型會比在陸地上更大。這通常與島嶼上的掠食者減少、資源相對豐富、以及競爭壓力較小有關。題目描述的實驗結果是:臺灣本島和蘭嶼的斯氏攀蜥體型沒有差異,這與島嶼大型化的預期相反。我們需要找出哪個假說「無法」解釋這個結果。

讓我們逐一分析各個假說:
(A) 蘭嶼的族群是近期才從臺灣播遷過去的:如果蘭嶼的斯氏攀蜥族群是近期才從臺灣遷移過去的,那麼牠們可能還沒有足夠的時間在島嶼環境下演化出大型化的特徵。這可以解釋為什麼體型沒有差異。
(B) 攀蜥的體型不存在個體差異:這個選項的說法是「攀蜥的體型不存在個體差異」,這顯然是不符合生物學事實的。任何一個物種的個體,即使在同一環境下,也會存在體型差異。因此,這個假說本身是錯誤的,它不能用來解釋實驗結果,也無法被視為一個有效的假說。
(C) 臺灣與蘭嶼對攀蜥來說其食物資源不一樣:食物資源是影響生物體型的重要因素。如果蘭嶼的食物資源不足以支持大型化,或者與臺灣本島的食物資源性質不同,那麼體型可能就不會產生差異。這可以解釋實驗結果。

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第 7 題

秋行軍蟲為近年入侵台灣的外來物種,據美國方面報導,秋行軍蟲可危害超過200種被子植物。
但是秋行軍蟲入侵台灣後卻只危害玉米。請問以下何種假說可解釋此現象?
(A) 創始者效應
(B) 蝴蝶效應
(C) 農藥防治效果顯著
(D) 基改作物可殺死多數毛蟲
(E) 瓶頸效應

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這一題的完整詳解

核心觀念

本題考的是族群遺傳學中的「創始者效應(founder effect)」與「瓶頸效應(bottleneck effect)」。

當少數個體離開原本的大族群,進入新的地區並建立新族群時,新族群的基因組成只代表原族群的一小部分。若與寄主選擇有關的基因沒有被帶入,新族群的寄主範圍便可能比原族群狹窄,這就是創始者效應。

秋行軍蟲在美國能危害許多被子植物,但入侵台灣的族群可能僅由少數個體建立。這些個體所攜帶的遺傳變異不一定涵蓋原族群的全部寄主利用能力,因此可能主要危害玉米。

解題方法

判斷重點是「原族群具有廣泛能力,但入侵新地區後形成的族群能力變窄」。

推理如下:

  1. 美國族群能危害超過 200 種被子植物,表示原族群具有較豐富的遺傳變異與寄主利用能力。
  2. 入侵台灣時,通常只有少數個體成功抵達並繁殖。
  3. 新建立的台灣族群,其基因頻率是少數創始個體基因的抽樣結果。
  4. 若這些創始個體主要具有取食玉米的遺傳特徵,後代便可能集中危害玉米。
  5. 因此,最適合解釋此現象的是創始者效應。

選項分析

(A) 創始者效應——正確

創始者效應是少數個體建立新族群時,造成新族群遺傳組成與原族群不同的現象。入侵台灣的秋行軍蟲族群若源自少數個體,可能因抽樣效應而缺乏利用其他植物的基因變異,導致寄主範圍縮小至主要危害玉米。

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第 8 題

這是貓科動物的親緣關係樹,家貓(Felis屬)與石虎所屬的Prionailurus 之間可產生可孕的後代,
「在市面上被稱為「豹貓」。然而兩個屬並非姐妹群(sister group),請問以下那一個假說可解釋這個
象?
🖼️【此處有附圖,請對照原卷】
(A) 分類錯了,石虎和家貓是同屬生物
(B) 石虎和家貓雜交打破了合子形成後(post-zygotic)的生殖隔離
(C) 石虎與家貓的生態棲位相同
(D) 石虎與家貓的分化過程是異域種化(allopatric speciation)所以生殖隔離薄弱
(E) 石虎與家貓的分化過程為共域種化(sympatric speciation)所以再雜交並不意外

🖼️ 本題含圖表,以下為原卷對應頁面:
原卷第 3 頁原卷第 4 頁

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核心觀念

本題考查「親緣關係樹」與「生殖隔離」的關係。

  • 姐妹群(sister groups):由親緣關係樹可判定,彼此共享最近共同祖先的兩個分類群。
  • 生殖隔離:阻止不同物種間基因交流的機制,分為:
    • 合子前隔離(pre-zygotic isolation):阻止交配、受精或合子形成。
    • 合子後隔離(post-zygotic isolation):雜交後代死亡、不育或適存度低。
  • 能產生「可孕後代」表示兩者之間的合子後隔離並不完整,仍保有一定程度的基因相容性。

親緣關係較遠,不代表兩者一定完全不能雜交;不同支系間仍可能保留部分共同的遺傳與生殖機制。

解題方法

先由圖判斷:Felis 家貓與 Prionailurus 石虎並非姐妹群,表示兩者不是最近親緣的分類群。

再由題幹判斷:兩者可以產生可孕後代,表示:

  1. 兩者之間沒有完全的合子前隔離。
  2. 合子後隔離也尚未完全形成。
  3. 兩個支系雖已分化,但生殖隔離仍然薄弱。

最能解釋此現象的機制,是兩者曾經歷地理隔離而分化。異域種化過程中,族群分隔可促成形態與基因分化,但不一定會同步演化出完整的生殖隔離,因此分化後仍可能產生可孕雜交後代。

選項分析

(A) 分類錯了,石虎和家貓是同屬生物

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第 9 題

這是兩個有關偶蹄類與鯨豚關係以及鯨豚起源的假說,請問以下解讀何者錯誤?
🖼️【此處有附圖,請對照原卷】
(A) Thewinsse et al. (2007) 的假說指出偶蹄類+勞氏獸(Raoellidae)的祖先為中爪獸(Mesonychia)
(B) O'Leary & Gatesy (2008) 的假說指出鯨豚的姐妹群為中爪獸
(C) O'Leary & Gatesy (2008) 的假說指出 Cetanodonta 為水生動物
(D) Thewinsse et al. (2007) 的假說指出從中爪獸到羚羊,水生這個性狀的演化是獨立出現的
(E) O'Leary & Gatesy (2008) 的假說指出若去除化石類群,河馬與鯨豚是現生最接近的兩群動物

🖼️ 本題含圖表,以下為原卷對應頁面:
原卷第 4 頁

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這一題的完整詳解

核心觀念

本題考察偶蹄類(Artiodactyla)、鯨豚(Cetacea)、河馬與中爪獸(Mesonychia)之間的親緣關係,以及由系統發生樹判斷共同祖先與演化性狀。

判讀系統樹時:

  • 分支點代表共同祖先。
  • 兩個分類群若共享最近的分支點,即為姐妹群。
  • 分類群名稱代表親緣關係,不一定代表成員具有相同的生活型或生態習性。
  • 若水生類群分散在不同分支,表示水生適應可能是獨立演化,而非只演化一次。

解題方法

逐一對照圖中的兩個假說:

  • 左圖為 Thewissen et al.(2007)的假說。
  • 右圖為 O'Leary & Gatesy(2008)的假說。

重點觀察各類群的分支位置,以及右圖中 Cetancodonta 所涵蓋的分類群。只要某選項把分類學上的演化支誤解為「全部都是水生動物」,即為錯誤。

選項分析

(A) 正確。
Thewissen et al.(2007)的樹形中,中爪獸位於偶蹄類與勞氏獸相關支系的基部,表示中爪獸代表較早期的近親或祖先型類群。此選項符合左圖所呈現的演化關係。

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第 10 題

這是一個被子植物的親緣關係假說,請問以下說明何者正確?
🖼️【此處有附圖,請對照原卷】
(A) ANTIA 為單系群
(B) Basal eudicots 為併系群
(C) Monocots 是(Basal eudicot + core eudicots)的姐妹群
(D) Chloranthales 是 Basal eudicots 的祖先
(E) Magnoliids 是單系群

🖼️ 本題含圖表,以下為原卷對應頁面:
原卷第 4 頁

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這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查親緣關係樹中的三個概念:

  • 單系群(monophyletic group):包含共同祖先及其全部後代。
  • 併系群(paraphyletic group):包含共同祖先,但排除部分後代。
  • 姐妹群(sister groups):由同一個最近共同祖先分化出的兩個群體。

判讀時應沿著親緣樹的分支,確認各群體是否包含共同祖先的全部後代。

解題方法

先依圖中的分支順序判斷:

  1. ANTIA 位於被子植物早期分化的階段,屬於一系列依序分化的類群。
  2. Basal eudicots 位於真雙子葉植物早期分支,未包含後續的 core eudicots。
  3. Monocots 與由 Basal eudicots + core eudicots 所構成的真雙子葉植物群,來自同一個最近共同祖先。
  4. Magnoliids 所包含的 Magnoliales、Laurales、Piperales 和 Canellales,具有共同祖先且圖中未排除其後代。

選項分析

(A) ANTIA 為單系群:錯誤

ANTIA 是由多個早期分化的被子植物類群所形成的分化階梯,並非包含某一共同祖先的全部後代。由於後續分化出的類群未全部包含在內,因此屬於併系群,而不是單系群。

(B) Basal eudicots 為併系群:正確

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第 11 題

在你的餐桌上有以下六種生物:甲、海帶;乙、香菇;丙、雨來菇;丁、虎皮蛙;戊、雞;己、豬。請問以下哪個親緣關係假說最吻合近代科學家的觀點?

(A) (乙(甲(丙(丁(戊+己))))(乙(甲(丙(丁(戊+己))))
(B) (甲(丙(乙(丁(戊+己))))(甲(丙(乙(丁(戊+己))))
(C) (丙(甲(乙(丁(戊+己))))(丙(甲(乙(丁(戊+己))))
(D) (丙(甲(乙(己(戊+丁))))(丙(甲(乙(己(戊+丁))))
(E) (甲(丁(戊(己(乙+丙))))(甲(丁(戊(己(乙+丙))))

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這一題的完整詳解

核心觀念

本題考查以親緣樹表示生物演化關係,重點是比較各生物的分類位置,判斷哪些生物共享較近的共同祖先。

題目中的六種生物可分為:

  • 雨來菇:主要由念珠藻等藍綠菌構成,屬於原核生物。
  • 海帶:褐藻,屬於真核生物。
  • 香菇:真菌,屬於真核生物。
  • 虎皮蛙、雞、豬:均屬動物界的脊椎動物。

親緣樹上的分支點代表共同祖先;兩個類群共享的最近共同祖先越近,親緣關係越近。現生生物不是彼此的祖先,而是由共同祖先分支演化而來。

解題方法

先從差異最大的類群開始排列:雨來菇是原核生物,其餘五種是真核生物,因此雨來菇應位於真核生物類群之外。

接著比較真核生物之間的親緣關係。動物與真菌親緣較近,牠們同屬後鞭毛生物演化支;海帶屬於褐藻,與動物、真菌的親緣較遠。因此在這組生物中,真核生物的分支順序應呈現海帶先與動物、真菌類群分開,再由真菌與動物分開。

最後比較動物內部:蛙屬兩生類;雞與豬分別屬鳥類和哺乳類。蛙與雞、豬同屬四足類,但雞與豬同屬羊膜類,因此在題目所列的動物中,應是蛙先與雞、豬分開,而雞與豬形成一支。

綜合以上關係,樹形應為:

雨來菇(海帶(香菇(虎皮蛙(雞+豬))))\text{雨來菇}\bigl(\text{海帶}\bigl(\text{香菇}\bigl(\text{虎皮蛙}(\text{雞}+\text{豬})\bigr)\bigr)\bigr)

選項分析

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第 12 題

在葉片的起源假說中,小型葉(microphylls)被認為來自支持孢子囊的單一條狀、不分叉維管束組織。請問以下何種結構比較可能是小型葉?

(A) 櫻花的托葉
(B) 菱角的水中葉
(C) 石松的葉片
(D) 金魚藻的葉片
(E) 銀杏的子葉

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核心觀念

本題考查小型葉(microphyll)與大型葉(megaphyll)的判別。小型葉的典型特徵是葉片內有一條不分叉的維管束;大型葉通常具有分枝葉脈,常見於蕨類與種子植物。

現生植物中,石松類的葉片是小型葉的代表。

解題方法

先依葉片內維管束的型態判斷:若只有一條不分叉的維管束,符合小型葉的典型特徵;再比對各選項的植物類群。石松屬於石松類,其葉片是小型葉,因此選項(C)符合題意。

選項分析

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第 13 題

以下何者是風媒花的特徵?

(A) 種子容易隨風播散
(B) 維管束組織具有發達的氣洞(lacuna)
(C) 花冠發達
(D) 雌性花
(E) 花粉具有氣囊

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核心觀念

本題考查風媒授粉的適應特徵。風媒植物仰賴空氣流動將花粉送到雌蕊,常見適應包括產生大量、輕而易散布的花粉;花通常不必以鮮豔花冠或花蜜吸引動物。松科植物的花粉常有氣囊,可增加飄浮與傳播能力。

解題方法

先分清楚題目問的是花粉如何傳播,還是種子如何散布。風媒授粉是花粉藉風傳送,與種子成熟後是否隨風散布是不同的性狀。再檢查各選項是否直接涉及風媒授粉,或只是其他生態適應、花的性別特徵。

選項分析

  • **(A) 種子容易隨風播散:錯。**這描述的是種子傳播方式,不是花粉授粉方式。風媒植物不一定具有適合風散的種子;種子風散也不代表植物靠風授粉。
  • **(B) 維管束組織具有發達的氣洞(lacuna):錯。
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第 14 題

近年許多學者使用基因體資訊重建動物主要類群間的演化關係,結果發現海綿動物未必是所有現生動物的最基群,也就是現生最接近祖先的類群。請根據以下(a)、(b)、(c)三個假說回答,何者解讀正確?

🖼️【此處有附圖,請對照原卷】

(A) (a)假說指出神經系統的出現獨立演化了兩次。
(B) (b)假說指出肌肉組織的出現演化了一次。
(C) (c)假說指出神經系統的出現獨立演化了一次。
(D) (a)與(b)假說的差異在於胚胎發育時口(mouth)的出現時期與位置。
(E) (b)與(c)假說的差異在於具有刺細胞的 Ctenophora 與 Cnidaria 是否趨同演化。

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原卷第 5 頁

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第 15 題

被囊動物(海鞘)為漂浮或固著生物,為何也被視為兩側對稱動物的成員?

(A) 具備中樞神經系統
(B) 成體具備頭部
(C) 可行濾食性生活
(D) 具有完整的食道與肛門
(E) 幼體具有中空神經索

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核心觀念

被囊動物(海鞘)屬於脊索動物門,被歸入後口動物,後口動物則屬於兩側對稱動物分支。海鞘的成體多固著,外形不呈明顯兩側對稱;但牠的幼體具有兩側對稱的身體型態,並具備脊索動物的典型特徵,例如中空背側神經索、脊索與具肛後尾。

因此,判斷海鞘的分類不能只看成體外形,也要看幼體與其脊索動物特徵。

解題方法

先區分題目問的是「為何屬於兩側對稱動物」,而非「海鞘有哪些濾食或消化構造」。海鞘成體固著,外觀容易讓人忽略其分類;關鍵在幼體保留了脊索動物的特徵,而脊索動物屬於兩側對稱動物。

選項中,幼體的中空神經索是最能指向脊索動物身分的特徵,因此選 (E)。嚴格來說,直接呈現兩側對稱的是幼體的身體型態;中空神經索則是支持其脊索動物分類的典型特徵。

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第 16 題

人類之所以屬於硬骨魚(osteichthyes)的原因,何者正確?

(A) 具有發達的頭顱
(B) 具有兩對肢體(limbs)
(C) 具有磷酸鈣硬骨基質
(D) 具有上下顎的分化
(E) 具有鰓裂或其同源結構

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核心觀念

本題考的是脊椎動物的演化分類,以及各類群的共同衍徵。現代支序分類把硬骨魚綱(Osteichthyes)視為一個演化支系;其後代包括輻鰭魚、肉鰭魚,也包括由肉鰭魚祖先演化而來的四足動物。因此,人類在演化分類上也屬於硬骨魚支系。硬骨魚的演化分類

硬骨魚的代表性特徵是內骨骼具有廣泛的骨組織。骨的無機基質含有磷酸鈣礦物,人類骨骼也具有這種礦化骨基質。題目要找的是能說明人類與硬骨魚支系關係的特徵,而不是人類具有、但也廣泛存在於其他動物類群的特徵。

解題方法

先把選項分成兩類:一類是廣泛存在於脊椎動物或有顎類的特徵;另一類是硬骨魚支系較具代表性的特徵。再判斷該特徵能否區分硬骨魚與其他脊椎動物。

硬骨魚名稱中的「硬骨」指內骨骼以骨組織為重要組成。骨基質含有磷酸鈣礦物,常見形式為羥磷灰石。人類骨骼具有礦化骨組織,符合這項特徵,因此選 (C)。

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第 17 題

以下何種證據足以判斷一群生物的地理分布與岡瓦納古陸(Gondwana)有關?

(A) 現在只分布於紐西蘭的蠕蛾,在華南也有化石出土
(B) 斐濟鬣蜥的祖先來自南美洲
(C) 東亞的寬尾鳳蝶的祖先來自北美洲
(D) 澳洲與馬達加斯加的淡水魚演化關係緊密
(E) 印度北部與青藏高原的生物相相近

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核心觀念

本題考的是歷史生物地理學,特別是「地理隔離與共同祖先」如何解釋現生生物的分布。岡瓦納古陸分裂後,各陸塊逐漸分離;若一群生物的共同祖先原先廣布於古陸,族群便可能隨陸塊分離而隔離、各自演化。這種由地理屏障造成族群分化的過程稱為隔離分化(vicariance)。

判斷分布是否與岡瓦納古陸有關,關鍵在於:親緣關係緊密的生物是否分布於曾屬岡瓦納的陸塊,以及這種分布能否由古陸分裂解釋。淡水魚通常難以跨越海洋,因此分布於分離大陸、卻親緣接近的淡水魚,能提供有力的古陸分裂線索。馬達加斯加與澳洲淡水魚的親緣關係,曾被用來探討岡瓦納隔離分化假說。馬達加斯加與澳洲彩虹魚類的親緣及生物地理研究

解題方法

逐項確認兩件事:

  1. 選項中的地點是否與岡瓦納古陸及其分裂後的陸塊相關。
  2. 生物的分布與親緣關係,是否能由古陸分裂造成的長期地理隔離合理解釋。

若選項只是提到跨洲祖先來源、化石出土,或現今生物相相近,卻沒有連結到岡瓦納分裂的證據,就不足以支持此判斷。

選項分析

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第 18 題

如果有一種原產於南美亞馬遜盆地的淡水龜是熱門寵物,主管單位擔心數量增加可能成為入侵種,請問以下哪些生物因子與牠是否可在臺灣建立野外族群無關?

(A) 食性廣度
(B) 幼龜顏色鮮豔討喜
(C) 成體需上岸曬太陽
(D) 性別決定因子
(E) 婚配模式

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核心觀念

外來種能否在新環境建立野外族群,關鍵在於個體能否存活、成熟並成功繁殖,使族群得以持續補充。判斷時要看生物特性是否會影響牠在臺灣的存活或繁殖;人類是否喜歡牠、是否因此購買,主要影響的是引入與棄養的機會,不等同於野外建立能力。

解題方法

逐項判斷:該特性是否直接影響龜在野外取得資源、適應環境或繁殖。若主要影響人類的寵物選擇,而非龜在野外的存活與繁殖,就與「能否建立野外族群」無關。

選項分析

  • (A) 食性廣度:相關。 食性較廣的龜能利用多種食物資源,在新環境中較容易取得所需能量,有利於存活與成長。
  • **(B) 幼龜顏色鮮豔討喜:無關。
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第 19 題

親代照護(parental care)對親代來說是相當大的投資,請問以下何者是具有親代照護行為物種的特質?

(A) 成體在護幼期間不取食,以降低天敵攻擊幼體的機率
(B) 兩性間會合作護幼
(C) 兩性間沒有敵對行為(agonistic behavior)
(D) 雌性壽命較雄性長
(E) 有親代照護行為的成體壽命較沒有親代照護物種之成體長

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核心觀念

親代照護是親代投入時間、能量或資源,以提高子代存活或繁殖成功的行為,例如築巢、孵卵、保護幼體及餵食。照護會增加親代當下的成本,也可能減少其未來繁殖機會,因此親代照護與生活史策略有關。

具有親代照護的物種,成體通常有較高的存活率、較長的壽命,也較有機會在本次繁殖後再次繁殖。較長的成體壽命使親代投入照護後,仍有未來繁殖的機會;照護也能提高當前子代的存活率。這是物種間常見的關聯,並非每個物種都符合的絕對規則。

解題方法

判斷各選項描述的是不是「具有親代照護的物種普遍呈現的生活史特徵」。若描述只適用於某些照護方式或特定物種,就不能視為普遍特質;若符合親代照護與成體存活、繁殖策略的關聯,則較合理。

選項分析

(A) 錯誤。 有些親代在護幼期間會減少或停止取食,但這不是所有親代照護物種的共同特徵。護幼能否降低天敵攻擊,也會依物種與生態情境而異。

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第 20 題

以下何種現象不足以說明親屬選擇(kin selection)的存在?

(A) 如果獨木橋只能過兩個人,你決定先救媽媽而不是配偶
(B) 親緣關係越近的樹木在森林中的競爭關係比較激烈
(C) 生娘那有養親,養育之恩大過天
(D) 生長距離較遠的酢醬草的授粉成功率越低
(E) 蚜蟲的同類相食行為在親屬間比例較低

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核心觀念

親屬選擇是指:影響個體行為的基因,因為也存在於其親屬身上,能透過提升親屬的繁殖成功而增加自己的包容適存度。常用漢彌爾頓法則判斷利他行為是否可能受到選擇:

rB>CrB>C

其中 rr 是行為者與受益者的親緣係數,BB 是受益者增加的繁殖利益,CC 是行為者付出的繁殖成本。親屬選擇不表示親屬之間必然合作;競爭也可能發生在親屬之間。

解題方法

逐項判斷現象是否能連結到「親緣程度」及「對親屬適存度的影響」。若行為偏向遺傳親屬,或親屬間的互動會影響包容適存度,便可能與親屬選擇有關;若現象主要由照顧、情感或空間距離造成,不能直接歸因於遺傳親緣。

選項分析

  • **(A) 正確:**母親與子女的親緣係數約為 0.50.5,配偶通常沒有遺傳親緣。若其他條件相近,優先救母親可符合親屬選擇的預測。這是概念上的例子,並非單憑一次選擇就能證明親屬選擇。
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第 21 題

有關共同花園(common garden)這類實驗設計的目的,以下何者正確?

(A) 這類試驗比較適用植物,而非動物與真菌
(B) 藉由把不同生物都移植到同樣環境,以評估何者的適應力較佳
(C) 促進一個棲地的物種多樣性
(D) 藉由互相移植生物到共同環境,以評估環境對生物性狀的效應
(E) 共同花園的實驗設計只能檢測短期效應,無法看到長期效應

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核心觀念

共同花園實驗(common garden experiment)是把來自不同族群或不同棲地的生物,放在相同且受控制的環境中培養,再比較其性狀。由於實驗期間的環境條件一致,族群間仍保留的性狀差異,較能反映遺傳差異;差異縮小或消失,則表示原先差異可能與生長環境有關。

互惠移植實驗(reciprocal transplant experiment)則是把不同來源的生物移到彼此的棲地,或移到多種環境中比較,藉此檢驗環境對性狀或適應表現的影響。兩種設計相關,但不完全相同。

解題方法

先抓住實驗設計的核心:共同花園透過控制環境,分辨族群間的性狀差異是否能在相同環境下仍然存在。選項中,D 最符合以移植和共同環境比較,評估環境與生物性狀關係的目的。嚴格來說,「互相移植」更常用來描述互惠移植實驗;共同花園則著重讓不同來源的生物處於相同條件。

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第 22 題

長江三峽大壩是一個影響東亞生態系統的重大工程,請問長江三峽大壩對東亞生態系統的影響何者為非?

(A) 改變東海海藻類相
(B) 降低淡水注入東海的量
(C) 東海與黃海鹽度提高
(D) 黑潮變得容易進入東海而改變生物分布
(E) 影響長江魚類洄游

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核心觀念

本題考查大型水庫改變河川水文與物質輸送後,對河口及近海生態系的影響。長江三峽大壩會調節長江流量,攔截部分泥沙,並改變淡水、營養鹽與懸浮物進入河口的時間和數量。河口淡水羽流的變化會影響近海鹽度、水質及生物分布。

判斷選項時,須區分兩種尺度:河川輸入變化能明顯影響河口與近岸水團;黑潮則是受大尺度海流環流、風場與海底地形等因素控制的洋流,不能直接推論為三峽大壩使它更容易進入東海。

解題方法

逐項檢視各敘述是否符合「大壩調節長江輸出,進而改變河口與近海環境」的因果鏈。涉及長江淡水、泥沙、魚類洄游及河口生物相的敘述,屬於大壩可能直接影響的範圍;若將影響擴大為改變黑潮進入東海的能力,則超出合理的直接因果推論。

選項分析

(A) 改變東海海藻類相:正確。
大壩改變長江帶入河口的淡水、泥沙與營養鹽,會改變近海的鹽度、透明度與營養條件,進而影響藻類生長及群聚組成,因此海藻類相可能改變。

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第 23 題

若學者要制定計畫移除一個外來入侵動物,以下何種資訊是不必要的?

(A) 兩性生命表
(B) 生殖週期
(C) 婚配模式
(D) 最小可存活族群
(E) 親代照護模式

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核心觀念

本題考查的是入侵動物族群管理:移除計畫需要掌握哪些生物學資訊,才能判斷族群如何繁殖、在哪個生命階段最容易控制,以及如何降低族群數量直到根除。

兩性生命表整理不同年齡或階段的存活率與繁殖力,可用來估算淨生殖率:

R0=∑xlxmxR_0=\sum_x l_xm_x

其中 lxl_x 是存活至年齡 xx 的比例,mxm_x 是該年齡雌體的平均繁殖量。這類資料能協助評估族群增長與控制效果。

最小可存活族群則是另一類概念,指在特定條件與時間尺度下,族群維持存續所需的最低規模。它主要用於保育族群,判斷族群是否有滅絕風險。

解題方法

先看題目目標是「移除外來入侵動物」,不是保育該物種。移除計畫需要的資訊,應能協助預測族群增長、掌握繁殖時機,或提高移除效率。因此,族群生命史與繁殖策略通常有實際用途;用於判斷族群能否長期存續的最小可存活族群,則不是移除目標物種時的必要資訊。

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第 24 題

在光電板搶奪農漁用地的爭議中,有人主張光電板可降低優養化,但也有人認為光電板會阻隔陽光,降低生產力。請問容易受陽光影響的產業為何?

(A) 鰻魚
(B) 臺灣鯛
(C) 文蛤
(D) 白蝦
(E) 午仔魚

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核心觀念

水域中的藻類與浮游植物利用陽光進行光合作用,形成水域食物網的基礎。遮蔽陽光會降低初級生產者的光合作用與生物量,進而影響以藻類或浮游植物為食的水產養殖。

文蛤是濾食性雙殼貝,會濾取水中的浮游植物與有機顆粒。因此,文蛤養殖的食物供應與水域初級生產力有直接關聯,較容易受光照變化影響。

解題方法

先辨認各選項的生物,再比較其主要食物來源是否直接依賴藻類或浮游植物。題目聚焦於光電板遮光造成的初級生產力變化;在選項中,文蛤的濾食習性使牠最直接受到浮游植物生產量變化影響。

選項分析

  • (A) 鰻魚:錯誤。 鰻魚主要攝食動物性食物,並非直接濾食浮游植物;光照對其養殖生產的影響不如對文蛤食物來源直接。
  • **(B) 臺灣鯛:錯誤。
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第 25 題

COVID-19 是一個典型的跨物種傳播人畜共通病毒。請問以下何者可解釋 alpha 病毒株初期造成高死亡率,後來卻能一直產生新的病毒株?

(A) COVID-19 的可能祖先來自蝙蝠,與人類關係甚遠,所以易造成高致死率
(B) 新病原感染新宿主時較容易與宿主共存,導致感染擴大
(C) 新病原感染新宿主時必然造成高致死率
(D) COVID-19 的中間宿主至今不明,影響溯源
(E) 因病毒快速感染大量個體,但各地個體免疫力與防疫措施不同,造成天擇壓力對病毒的差異性

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核心觀念

本題考查跨物種傳播後的病毒演化,以及天擇如何使病毒族群持續出現變異株。病毒複製時會產生遺傳變異;若某些變異能讓病毒在特定宿主族群中更容易傳播,帶有這些變異的病毒便會留下較多後代,其比例也會逐漸增加。

天擇作用於病毒能否成功繁殖與傳播,並不以「降低致死率」為必然方向。病毒致死率會受病毒特性、宿主狀況、感染途徑和醫療條件等因素影響;能否傳播,則是病毒變異株延續的關鍵。

解題方法

先區分題幹中的兩個現象:初期跨物種感染造成嚴重疾病,與後續持續出現新病毒株。前者涉及新病原與宿主的適應關係;後者則要從病毒變異、宿主免疫差異及防疫環境所形成的選汰壓力來解釋。

病毒在不同地區、不同時間面對的免疫背景與防疫措施並不一致,因此有利於傳播的變異也可能不同。這能解釋病毒株持續演化與更替,對應選項(E)。

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