109 年 國立臺灣大學海洋研究所生物漁業組《生態學（B）》

此題考查海洋環流的知識。海洋中的大型環流系統，如哈德利環流（Hadley Cells）、費雷爾環流（Ferrel Cells）和極地環流（Polar Cells）是影響全球熱量分佈的重要因素。這些環流是從大氣環流概念延伸而來，描述了在不同緯度帶上空氣的垂直和水平運動。然而，題目明確指出是「circulating water within the oceans」，這指的是海洋中的水體環流，而非大氣環流。

此題考查沙漠植物的熱量平衡適應策略。沙漠環境極度乾旱且高溫，植物需要發展出特殊的機制來維持生存和熱量平衡。

(A) 生長形式高離地面 (Growth form high off the ground)：高離地面的結構可以減少植株根部或下部吸收來自地表反射的高溫，同時也能促進空氣流通，有助於散熱。這是一種可能的適應。
(B) CAM 光合作用途徑 (CAM photosynthetic pathway)：CAM (Crassulacean Acid Metabolism) 植物在夜間打開氣孔吸收二氧化碳並儲存為有機酸，白天則關閉氣孔以減少水分蒸散，同時利用儲存的二氧化碳進行光合作用。

此題考查 Hardy-Weinberg 原理的五個基本假設條件。Hardy-Weinberg 原理描述了一個理想族群的基因頻率與基因型頻率在世代間保持不變的狀態，這是演化遺傳學的基礎。其五個基本假設為：

1. 無突變 (No mutation)：基因頻率不因突變而改變。
2. 無遷移 (No gene flow/migration)：族群間沒有個體遷入或遷出，因此基因頻率不會因基因流動而改變。
3. 族群夠大 (Large population size)：族群必須足夠大，以避免遺傳漂變 (genetic drift) 的影響。
4. 隨機交配 (Random mating)：個體間的交配是隨機的，沒有偏好，例如不會因為基因型而影響交配機率。
5. 無自然選擇 (No natural selection)：所有個體具有相同的生存和繁殖機率，沒有某些基因型比其他基因型更有優勢。

此題考查「最佳覓食理論」(Optimal Foraging Theory, OFT)。OFT 是一種生態學理論，用於解釋動物如何選擇食物來源，以最大化其能量攝取並最小化消耗（如時間、能量、風險）。理論的核心是，動物的覓食行為是一種權衡（trade-off），尋求在獲取能量與付出成本之間達到最佳平衡。

我們來分析各選項：
(A) 掠食者應該總是捕捉最豐富的獵物尺寸，因為它們最容易找到。雖然易於找到的獵物確實降低了尋找成本，但 OFT 並不認為「最豐富」一定代表「最佳」。如果最豐富的獵物提供的能量很少，或者尋找和捕捉的成本很高（例如，雖然多但難以捕捉），那麼掠食者可能不會優先選擇它。

此題考查族群的恢復力 (resilience) 特性。恢復力是指一個族群在遭受干擾後，能夠快速恢復到干擾前狀態的能力。通常，具有高恢復力的物種會表現出一些特定的生命史特徵。

我們來分析各選項與恢復力的關係：
(A) Long life span (長壽命)：長壽命的物種通常繁殖較慢，對環境變化的反應也較慢。在干擾後，牠們可能需要更長的時間才能恢復族群數量，因為牠們的繁殖率較低。因此，長壽命通常與恢復力較弱相關，而非恢復力強的特徵。
(B) Small body size (小型體型)：小型體型的物種通常有較快的生長速率和較短的世代時間，這有助於快速繁殖和擴散。

此題考查 r-策略 (r-selected) 物種的特性。r-策略和 K-策略是生態學中用來描述物種生命史策略的兩種極端類型，它們與環境的穩定性有關。r-策略物種通常出現在不穩定或經常受干擾的環境中，而 K-策略物種則出現在穩定、資源有限的環境中。

r-策略物種的主要特徵包括：

• 高繁殖率 (High reproductive rate)：能夠快速產生大量後代。
• 早熟 (Early maturity)：生命週期短，能快速進入繁殖期。
• 小型體型 (Small body size)。
• 短生命週期 (Short lifespan)。
• 對環境變化敏感 (Sensitive to environmental changes)，但能快速恢復。
• 分散能力強 (Good dispersal ability)。
• 傾向於利用新出現的資源。
• 對資源競爭能力較弱。

此題考查用於模擬族群動態的數學模型，特別是當資源有限時。

我們來分析各選項：
(A) $N_t = N_0 \lambda^t$：這是離散時間模型下的指數增長模型。其中 $N_t$ 是時間 $t$ 時的族群數量，$N_0$ 是初始族群數量，$\lambda$ 是離散時間的族群增長因子（$\lambda = e^r$）。這個模型描述的是無限資源下的族群增長，當 $\lambda > 1$ 時，族群數量呈指數級增長。
(B) $dN/dt = rN(1-N/K)$：這是連續時間模型下的邏邏輯斯諦增長模型 (Logistic growth model)。

此題考查內溫動物 (endothermic animals) 的體型與代謝率之間的關係。內溫動物需要維持恆定的體溫，這需要消耗能量來產生熱量，因此牠們具有代謝率。

研究發現，動物的總代謝率 (Total Metabolic Rate, TMR) 與體重 (Body Mass, M) 之間存在著一種冪次律關係，通常表示為：
$TMR \propto M^b$
其中 $b$ 的值通常介於 0.67 到 0.84 之間，平均約為 0.75。這表示總代謝率隨著體重的增加而增加，但增加的速度比體重本身慢（即不是線性關係）。

此題考查生態學中的物種間交互作用類型。題目描述了一個情況：在一個海崖區域，兩種濾食性生物（filter-feeders）存在。其中一種，即群體性苔蘚蟲 (colonial bryozoan)，隨著時間的推移，完全覆蓋了另一種生物——藤壺 (barnacle)。

我們來分析選項：
(A) Predation (掠食)：掠食是指一個物種（掠食者）捕食另一個物種（獵物）。這裡苔蘚蟲並非直接吃掉藤壺，而是將其覆蓋，這不是典型的掠食關係。
(B) An indirect interaction (間接交互作用)：間接交互作用是指一個物種通過影響第三個物種或改變環境來影響另一個物種。雖然覆蓋藤壺可能改變了周圍環境，但更直接的解釋是它們之間存在直接的資源競爭。

核心觀念

本題考察水域生物依「移動能力與水流關係」所作的生態分類：

• 浮游生物（plankton）：主要隨水流漂移，缺乏抵抗水流、進行長距離定向移動的能力。
• 游泳生物（nekton）：能主動游泳，且游泳速度與方向足以抵抗水流，因此可在水中進行自主移動。
• 底棲生物（benthos）：生活於水底或附著在水底基質上。

題目問的是「能屬於 nektonic invertebrate 的生物」，也就是「能主動游泳的水生無脊椎動物」。

解題方法

先判斷各選項是否為無脊椎動物，再判斷其主要生活型態是否屬於游泳生物：

1. 排除脊椎動物。
2. 在無脊椎動物中，選擇能主動游泳、而非主要隨水流漂移的生物。

符合條件者為烏賊（squid）。

選項分析

(A) Tuna

Tuna 為鮪魚，屬於魚類，是脊椎動物，具有脊椎、骨骼與發達的游泳能力。

雖然鮪魚確實屬於 nekton，但不符合題目要求的「invertebrate（無脊椎動物）」條件，因此錯誤。

(B) Copepod

生物放大作用（Biological magnification）是指某些化學物質（例如重金屬或持久性有機污染物）在生物體內累積，並且隨著食物鏈的層級升高，其濃度

共生（Commensalism）是一種生物間的交互作用，其中一個物種從中獲益，而另一個物種則不受

分解者（Decomposer）是指能夠分解死亡的有機物質（如動植物屍體、排泄物）的生物，主要是細菌和真菌。

生態演替（Ecological succession）是指在一個區域內，生物群落（community）隨時間推移而發生的有規律的、可預測的變化過程。

優養化（Eutrophication）是指水體（如湖泊、河流）中氮、磷等營養鹽含量過高，導致藻類和其他水生植物過度生長，進而引

創始者效應（Founder effect）是遺傳漂變的一種形式，發生在新族群由少數個體建立時。

基因瓶頸效應（Genetic bottleneck effect）是遺傳漂變的另一種形式，發生在族群數量因環境災難（如疾病、天災）而急劇減少時。

缺氧症（Hypoxia）是指生物體組織或器官中氧氣供應不足的狀態。

入侵物種（Invasive species）是指一個物種被引入到一個非原生的地理區域，並在那裡能夠成功繁殖、擴散，且對當

海洋雪（Marine snow）是指在海洋中，由死亡的浮游生物、有機碎屑、排泄物、黏液等組成的有機顆粒，它們緩慢地從海洋

營養級聯（Trophic cascade）是指在一個生態系統中，一個營養級的變化（通常是頂級掠食者的數量變化）通過食物鏈或食物網，向下影響到其他較低營養級生物的數量和結構。

太平洋十年際際振盪（Pacific Decadal Oscillation, PDO）是一種長期、大尺度的海洋環流變異現象，主要影響北太平洋的海洋表面溫度和氣壓模式。

替代穩定狀態（Alternate stable state）是指一個生態系統可能存在兩種或多種不同的、穩定的狀態。

微生物環（Microbial loop）是指在水生生態系統（特別是海洋）中，由細菌、微小浮游生物（如微藻、病毒）和原生動物組成的能量和營養流動路徑。

中生動物（Meiofaunal organisms）是指棲息在沉積物（如海底、河床）中的小型無脊椎動物，牠們的體型介於微生物和較大的底棲動物（如蠕蟲、貝類

商業捕鯊對海洋生態系統可能產生廣泛且深遠的影響，主要體現在以下幾個方面：

1. 頂級掠食者數量的減少與生態失衡：

   • 鯊魚多為頂級掠食者，牠們的數量減少會導致其獵物的數量過度增加。例如，鯊魚會捕食魚類、海豹、海龜等，如果鯊魚數量銳減，這些被捕食的物種數量可能會急劇上升。
   • 這種數量上的失衡會引發連鎖反應，影響到整個食物網的結構和功能，可能導致「營養級聯」（trophic cascade）現象。

2. 生態系統結構的改變（頂級掠食者移除效應）：

   • 頂級掠食者的存在有助於維持其獵物的行為模式，例如，牠們的存在會迫使獵物避開某些區域或改變覓食時間，從而影響獵物的活動範圍和覓食效率。
   • 當頂級掠食者消失後，牠們的獵物可能會過度開發某些資源，例如過度捕食某些魚類或底棲生物，這可能導致這些被捕食者的數量下降，甚至滅絕。
   • 例如，在某些地區，鯊魚數量的減少導致了其獵物（如海獺）數量的減少，進而使得牠們的獵物（如海膽）數量過度增加，結果是海膽過度啃食海藻床，導致海藻床消失，影響了依賴海藻床生存的眾多物種。

3. 物種多樣性的下降：

   • 由於上述連鎖效應，當生態系統的平衡被破壞，許多物種的生存空間和資源受到威脅，整體物種多樣性會下降。

針對台灣西部近海海上風力發電機興建對漁業權益受損的補償機制設計，需要一套科學、客觀且具備可操作性的方法。以下是一個建議的科學性方法框架，包含幾個關鍵步驟：

核心原則：

• 科學數據為基礎 (Science-based)：補償額度應基於嚴謹的科學評估，而非單純的漁民訴求。
• 公平與公正 (Fairness and Equity)：確保補償能夠合理彌補漁民的實際損失，同時也考慮到風電開發的經濟可行性。
• 透明與參與 (Transparency and Participation)：評估過程應公開透明，並納入漁民、專家、開發商等各方代表的意見。
• 可持續性 (Sustainability)：補償機制應具備長期性，並考慮到未來可能發生的影響。

科學性方法框架：

第一階段：影響評估與損失類型識別 (Impact Assessment & Loss Type Identification)

1. 確立評估範圍與基準線：

   • 地理範圍：明確界定受風電場影響的漁業區域，包括風機基礎、輸電線路、施工區域、錨碇區等，並考慮施工和營運階段的擴散影響。
   • 基準線資料收集：在風電場建設前，詳細收集該區域的漁業生產狀況，包括：
     • 漁業資源現況：主要漁獲物種的種類、數量、資源量、分佈範圍、迴游路徑等。
     • 漁業活動模式：漁船種類、作業方式（拖網、刺網、延繩釣、箱網養殖等）、作業時間、作業海域、漁獲量、漁獲組成、漁獲單價。
     • 漁民生計狀況：漁戶的收入結構、就業人數、勞動投入、家庭經濟依賴程度。
     • 生態環境資訊：底質、水文、洋流、重要棲地（如產卵場、育幼場）等。

2. 識別潛在的漁業損失類型：

   • 直接損失：
     • 作業區域限制：風機基礎、輸電線路、施工活動等直接佔用或限制漁業作業空間，導致可作業面積減少。
     • 漁業資源減少或遷移：風機建設（如打樁、噪音、電磁波、改變水流）和營運（如噪音、燈光、結構物影響）可能對魚類棲息、繁殖、索餌行為產生干擾，導致目標魚種數量減少、分佈改變或迴游路徑受阻。
     • 漁具損壞風險：風機結構、錨碇、輸電線路可能對漁船作業和漁具造成損壞。
     • 養殖損失：若有箱網養殖，可能因水質改變、船隻進出、結構物影響等造成損失。
   • 間接損失：
     • 生產力下降：作業區域減少、資源量變化、作業效率降低，導致總漁獲量和漁獲價值下降。
     • 成本增加：為避開風機區域或尋找替代漁場，可能增加燃油消耗、作業時間、運輸成本。
     • 生計衝擊：漁獲量和收入減少，可能導致漁民生計困難，甚至被迫轉業。
     • 生態系統功能改變：風機結構可能成為人工魚礁，吸引某些物種，但也可能阻礙其他物種的移動，改變原有的生態平衡，長期影響資源。

第二階段：損失量化與評估 (Quantification & Valuation of Losses)

1. 量化作業區域限制的影響：

   • 利用 GIS 技術，計算風電場佔用或限制的漁業作業面積。
   • 估算該區域在基準線期間的平均漁獲量、漁獲價值、以及該區域對總漁獲量的貢獻比例。
   • 將減少的作業面積與總漁獲量/價值進行關聯分析，估算因面積減少而損失的漁獲價值。

2. 量化漁業資源變化的影響：

   • 科學監測與研究：委託專業研究機構，針對風電場施工和營運階段，進行長期、系統性的漁業資源監測和生態影響評估。
     • 聲學與視覺調查：評估魚群密度、種類、分佈變化。
     • 生物採樣：分析魚體健康狀況、生殖狀況、餌料組成。
     • 行為學研究：利用聲納、標籤追蹤等技術，觀察魚類對風機結構、噪音、電磁波的反應，評估迴游路徑是否受阻。
     • 底棲生物調查：評估風機基礎對底棲生態的影響。
   • 建立模型：根據監測數據，建立生態模型（如族群動態模型、棲地適宜性模型），預測風電開發對目標魚種資源量、分佈和生產力的長期影響。