112 年 國立臺灣大學海洋研究所生物漁業組《水產資源學》

本大題主要考驗考生對水產資源學基本名詞的理解與掌握。這些名詞涵蓋了漁業管理、種群動態、生態學等重要概念。

1. Spillover (溢出效應)：
   指在海洋保護區 (Marine Protected Area, MPA) 內，由於魚群密度增加、食物資源豐富，使得部分魚類或其幼體游出保護區範圍，進入周邊的漁業區，從而增加周邊漁業的漁獲量。這是一種保護區對周邊漁業資源的正面影響。
   【答案】指在海洋保護區內，由於資源量增加，部分魚類或其幼體遷移至保護區外，增加周邊漁業區的漁獲量。

2. Yield-per-recruit (YPR, 每補充量產量)：
   指在特定漁撈死亡率 (fishing mortality) 和自然死亡率 (natural mortality) 下，由一單位補充量 (recruit) 所能產生的總體漁獲量。YPR 分析是評估種群健康和設定漁撈管理目標的常用工具，可以透過改變漁撈死亡率來尋找最大 YPR 的條件，即所謂的 MSY/R (Maximum Sustainable Yield per Recruit)。
   【答案】在特定漁撈死亡率和自然死亡率下，由一單位補充量所能產生的總體漁獲量。

3. Trophic cascade (營養級聯效應)：
   指在生態系中，由於頂級掠食者 (top predator) 的數量變化，進而影響其下一營養級的生物數量，再依此類推，影響整個食物鏈或食物網中各個營養級生物數量的連鎖反應。例如，移除頂級掠食者可能導致其獵物數量增加，進而減少該獵物的下一級生物數量。
   【答案】指在生態系中，頂級掠食者數量的變化，透過影響其獵物數量，進而連鎖影響食物鏈中各營養級生物數量的現象。

4. Target reference point (TRP, 目標參考點)：
   是指漁業管理中設定的一個目標值，旨在引導漁業資源朝向期望的狀態發展。例如，目標種群生物量 (target biomass) 或目標漁撈死亡率 (target fishing mortality)，例如 $F_{target}$。管理措施的目標是使資源量或漁撈強度達到這個目標值。
   【答案】漁業管理中設定的期望目標值，用於引導資源量或漁撈強度朝向特定狀態發展。

5. Limit reference point (LRP, 限制參考點)：
   是指漁業管理中設定的一個臨界值，當資源量或漁撈強度低於（或高於）此值時，表示資源已處於危險狀態，可能面臨枯竭的風險，需要立即採取嚴格的保育措施。

本題主要考驗考生對漁具選擇性 (selectivity) 的理解，特別是網目尺寸選擇性、不同體型魚類與漁具的互動，以及網目尺寸管制效率的判斷。

核心觀念： 漁具選擇性是指漁具在捕撈過程中，對不同體型、大小或形態的魚類，其被捕獲機率的差異。網目尺寸是影響選擇性的重要因素，通常會對較大體型的魚類有較高的捕獲機率。

(1) What kind of fishing gear do these curves typically represent? (10分)

這些曲線通常代表使用網目尺寸 (mesh size) 的漁具，例如刺網 (gillnet) 或曳網 (trawl net) 等，這些漁具會根據魚體的尺寸，給予不同的捕獲機率。當魚體尺寸小於某個程度時，牠們可以從網目中逃脫，因此捕獲機率較低；當魚體尺寸逐漸增大，達到或超過網目尺寸的適當比例時，捕獲機率會迅速上升；而當魚體尺寸過大時，可能會因為卡住網目而無法完全通過，捕獲機率保持在一個較高的水平（接近 1）。這種 S 型的曲線是網目選擇性的典型表現。

【答案】使用網目尺寸 (mesh size) 的漁具，如刺網 (gillnet) 或曳網 (trawl net)。

(2) Which selection curve represents the selection for a species with irregular body shape and smooth body shape, respectively? (10分)

• Irregular body shape (不規則體型)：對於體型不規則的魚類，例如扁平魚類 (flatfish) 或某些有特殊突起的魚類，牠們的體型變化較大，且可能更容易卡在網目中。這通常會導致較寬的選擇性曲線，即在一個較大的體長範圍內，捕獲機率都會相對較高。

本題主要考驗考生對魚類年齡與生長研究方法及其實際應用的理解。這是水產資源評估與管理的重要基礎。

核心觀念： 了解魚群的年齡結構和生長速率，是評估魚群健康狀況、預測種群動態、設定漁業管理策略的關鍵。

(1) How to conduct an age and growth study? (10分)

進行魚類年齡與生長研究通常包含以下步驟：

1. 樣本採集 (Sample Collection)：

   • 在不同的季節和漁區，採集代表性魚群的樣本。樣本的體長、體重、性別等基本資訊應被記錄。
   • 採集過程中，應同時記錄採集地點、時間、漁具等資訊。

2. 年齡鑑定 (Age Determination)：
   這是研究的核心步驟，主要有兩種方法：

   • 硬組織法 (Hard-part analysis)：這是最常用的方法。從魚體採集骨骼結構，如耳石 (otolith)、鱗片 (scales)、脊椎骨 (vertebrae) 等。這些結構會隨著魚的生長，形成具有年輪或環紋的結構，類似樹木的年輪。透過顯微鏡觀察這些環紋，計算其數量來推斷魚的年齡。耳石通常被認為是最準確的年齡鑑定工具，因為它在魚的一生中持續生長，且不易磨損。
   • 標識-再捕法 (Mark-recapture method)：對魚體進行標識（如植入標籤），然後在之後的漁撈中重新捕獲這些標識魚。透過兩次捕獲的時間間隔，可以得知魚的生長量。雖然此法能直接提供生長資訊，但成本較高，且需要較長時間才能獲得足夠數據。
   • 化學定年法 (Chemical aging)：利用某些元素（如銫-137、鍶-90）在硬組織中的沉積來推斷年齡，但此法較少用於常規研究。

3. 生長資料分析 (Growth Data Analysis)：

   • 將鑑定出的年齡與對應的體長（或體重）資料整理成數據集。
   • 使用生長模型 (growth models) 來描述魚類的生長過程。最常用的是 von Bertalanffy 生長函數 (von Bertalanffy Growth Function, VBGF)，其公式為：
     $L_t = L_\infty (1 - e^{-K(t-t_0)})$
     其中 $L_t$ 是體長在時間 $t$ 的預測值，$L_\infty$ 是理論上的最大體長，$K$ 是生長係數，$t_0$ 是理論上的起始時間。
   • 也可以使用其他生長模型，如 Gompertz 模型、Logistic 模型等。
   • 還可以使用體重-體長關係式 (Weight-Length Relationship, WLR) 來估計魚的體重：
     $W = a L^b$
     其中 $W$ 是體重，$L$ 是體長，$a$ 和 $b$ 是模型參數。

4. 數據驗證 (Data Validation)：

   • 比較不同鑑定者對同一樣本的鑑定結果，或使用不同硬組織進行年齡鑑定，以確保結果的可靠性。
   • 將估計的生長參數與文獻資料進行比較。

【答案】透過採集魚體樣本，利用顯微鏡觀察耳石、鱗片等硬組織上的年輪結構進行年齡鑑定，並結合體長、體重資料，使用 von Bertalanffy 生長函數等模型來分析魚類的生長速率。

本題考驗考生對種群生殖種群生物量 (Spawning Stock Biomass, SSB) 與補充量 (Recruitment, R) 關係的理解，以及不同物種對漁撈壓力的反應和對環境變動的韌性 (resilience)。

核心觀念： SSB-R 關係曲線描述了親魚數量與其產生的下一代幼魚數量之間的關聯。這條曲線的形態反映了種群的繁殖策略、幼魚存活率的環境因子影響，以及種群對漁撈壓力的抵抗能力。

(1) Which curve represents for shark, cod, and shrimp, respectively? (10分)

這題需要根據不同物種的繁殖特性來判斷：

• Shark (鯊魚)：鯊魚通常是晚熟、生殖週期長、繁殖率低、胎數少且孕期長的物種 (K-selected species)。牠們的補充量對親魚數量的變化較為敏感，且補充量相對不高。在低 SSB 時，牠們的補充量可能仍然很低。曲線 B 在低 SSB 時補充量最低，且隨 SSB 增加的幅度相對較小，整體補充量水平不高，較符合鯊魚的特性。
• Cod (鱈魚)：鱈魚是廣泛分布的經濟性魚類，繁殖力較強，能產下大量的卵，但幼魚存活率受環境影響較大。在親魚數量達到一定水平後，補充量會顯著增加，但過高的親魚數量可能不會帶來同等比例的補充量增加，因為幼魚的生存空間和食物可能成為限制因素。曲線 C 在低 SSB 時補充量較低，但隨 SSB 增加，補充量迅速上升並可能超過 A，這反映了牠們較高的繁殖潛力，並且在親魚數量增加時，補充量能有效提高。
• Shrimp (蝦類)：蝦類通常是早熟、繁殖力極強、生長快速、生命週期短的物種 (r-selected species)。牠們的補充量對親魚數量的變化非常敏感，即使親魚數量不高，也能產生大量的幼體，並且幼體存活率受環境影響大，但親魚數量增加時，補充量會迅速且顯著地提高。曲線 A 在低 SSB 時補充量就已開始快速上升，且在較低的 SSB 範圍內就能達到相對較高的補充量，這符合蝦類高繁殖力的特性。