109 年 國立中山大學海洋生態與保育研究所《科學英文》

本題考驗對海水基本性質及海洋酸化現象的理解。

核心觀念：

• pH 值與酸鹼性： pH 值小於 7 為酸性，等於 7 為中性，大於 7 為鹼性。
• 海洋酸化 (Ocean Acidification)： 指的是海水 pH 值下降的過程，即海水變得更酸。

詳解：
題目敘述了兩個事實：

1. 海水是微鹼性： 這表示海水的 pH 值通常大於 7。
2. 海洋酸化涉及 pH 值的轉變： 海洋酸化是 pH 值向中性（pH = 7）移動，而不是向酸性（pH < 7）移動。

這裡的敘述「towards neutral rather than acidic conditions (pH < 7)」可能引起一些混淆。嚴格來說，海洋酸化是指 pH 值下降，海水變得更酸（pH 值趨近於 7 或小於 7）。然而，題目中提到是 "towards neutral"，這暗示 pH 值從一個較高的鹼性值（例如 8.2）下降到接近中性（例如 7.8 或 7.9）。

本題考驗對生態系基本概念的理解。

核心觀念：

• 生態系 (Ecosystem)： 指的是一個特定的地理區域，其中生物群落（生物）與其非生物環境（物理和化學因素）相互作用，形成一個功能單元。
• 生物成分 (Biological components)： 包括所有生物，如生產者（植物、藻類）、消費者（動物）和分解者（細菌、真菌）。
• 物理成分 (Physical components)： 包括非生物因素，如陽光、溫度、水、空氣、土壤、pH 值、養分等。
• 互動系統 (Interactive system)： 生態系中的生物與非生物環境之間存在著密切且持續的相互作用和影響。

本題考驗對「初級生產力」兩種表達方式的理解。

核心觀念：

• 初級生產力 (Primary productivity)： 指的是生態系統中生產者（主要是植物、藻類）通過光合作用或化學合成，將無機物轉化為有機物的速率。這是能量進入生態系統的主要途徑。
• 單位面積 (per unit area)： 生產力的衡量通常會考慮空間尺度，以單位面積來表示，以便進行比較。

詳解：
題目指出了初級生產力的兩種常見衡量單位：

1. 能量單位： 每單位面積的能量，例如每平方公尺卡路里（kilocalories per square meter）。這代表了生產者固定能量的速率。
2. 質量單位： 每單位面積的乾燥有機物質量，例如每平方公尺克（grams per square meter）。這代表了生產者在單位時間內所製造的有機物總量（以乾重計）。

本題考驗對地球大氣中主要溫室氣體的認知。

核心觀念：

• 溫室氣體 (Greenhouse gases)： 指的是能夠吸收並重新散發紅外輻射（熱輻射）的氣體，從而導致地球表面溫度升高的氣體。
• 主要溫室氣體： 指的是對地球溫室效應有顯著貢獻的氣體。

詳解：
題目列出了地球大氣中幾種主要的溫室氣體及其化學式：

• 水蒸氣 (water vapor, H₂O)： 是地球上含量最多、對自然溫室效應貢獻最大的氣體。
• 二氧化碳 (carbon dioxide, CO₂)： 人類活動（如燃燒化石燃料）排放增加，是氣候變遷的主要驅動因素之一。
• 甲烷 (methane, CH₄)： 來自自然來源（如濕地）和人類活動（如農業、廢棄物處理）。
• 氧化亞氮 (nitrous oxide, N₂O)： 來自農業活動、工業過程和燃燒。

本題考驗對光合作用過程及其產物的理解。

核心觀念：

• 光合作用 (Photosynthesis)： 是植物、藻類和某些細菌利用光能，將二氧化碳和水轉化為葡萄糖（一種有機物）並釋放氧氣的過程。這是地球上大多數生態系統能量的來源。
• 反應物： 光能、二氧化碳 (CO₂)、水 (H₂O)。
• 產物： 葡萄糖 (C₆H₁₂O₆)，以及氧氣 (O₂)。
• 能量轉換： 將光能轉化為儲存在有機物中的化學能。
• 3-碳糖： 在光合作用的卡爾文循環 (Calvin cycle) 中，最初穩定的有機產物是三碳化合物（如 G3P, Glyceraldehyde-3-phosphate），而非直接生成葡萄糖（六碳糖）。題目中的「3-carbon sugar」是指這個早期產物。

詳解：
題目描述了光合作用的關鍵方面：

1. 執行者： 植物、藻類及其他生物。
2. 目的： 將光能和二氧化碳轉化為化學能。
3. 初始產物： 一個三碳糖（3-carbon sugar）。這個三碳糖是光合作用碳固定階段的直接產物，例如 G3P。

本題考驗對海洋光合層（photic zone）的定義及其光線穿透特性的理解。

核心觀念：

• 光合層 (Photic zone)： 也稱為透光層，是海洋或湖泊的上層水域，陽光能夠穿透至此，足以支持光合作用的進行。
• 光線穿透性： 不同波長的光線在水中穿透的能力不同。
  • 長波長光（如紅光）能量較低，容易被水吸收或散射，穿透力較弱。
  • 短波長光（如藍光）能量較高，穿透力較強。

詳解：
題目對光合層及其光線特徵進行了描述：

1. 定義： 海洋的光合層是海洋最上層的區域，是光合作用能夠發生的地方。
2. 光線穿透性： 長波長的光（如紅光）比短波長的光（如藍光）更難穿透海水。
3. 結果： 因此，在光合層較深處，藍光比紅光更普遍（或說含量更多）。

這兩個觀點是正確的。隨著光線深入水中，紅光首先被吸收，其次是橙光、黃光，最後是綠光。藍光和紫光因為波長較短，穿透力最強，所以能在較深的水域中被偵測到。這也是為什麼海洋看起來是藍色的原因之一。

本題考驗對海水鹽度定義及其組成的理解。

核心觀念：

• 鹽度 (Salinity)： 指的是海水或淡水中溶解的鹽分總量。通常以每千克（kg）水中的溶解鹽分克數（g）來表示，即「千分率」（‰, per mille）。
• 平均鹽度： 開放海水的平均鹽度約為 35‰。
• 主要離子： 海水中溶解的離子中，鈉離子 (Na⁺) 和氯離子 (Cl⁻) 是含量最多的兩種。

詳解：
題目對海水鹽度進行了說明：

1. 平均鹽度： 全球開放海水的平均鹽度約為 3.5%。
2. 鹽度定義的解釋： 這意味著，在一公斤（kg）的海水中，大約含有 35 克（g）的溶解鹽分。這裡的 3.5% 等同於 35‰ (35 克/千克)。
3. 主要離子成分： 這些溶解的鹽分主要是鈉離子 (Na⁺) 和氯離子 (Cl⁻)。

這個敘述是正確的。鹽度是海洋學中的一個基本參數，影響著海水的密度、沸點、冰點以及許多海洋生物的生理活動。

本題考驗對潮汐成因及其與海平面變動的其他因素的理解。

核心觀念：

• 潮汐 (Tides)： 指的是由於月球和太陽的引力作用，以及地球自轉，導致海水面週期性升降的現象。
• 主要影響因素： 月球引力（影響最大）、太陽引力、地球自轉。
• 海平面變動的其他因素： 除了潮汐，海平面還會受到風、氣壓（大氣壓力）、洋流、地震（海嘯）等影響。
• 短期海平面變動 (short-term sea-level fluctuations)： 指的是在較短時間尺度內（小時、天）發生的海平面變化。

詳解：
題目闡述了潮汐的成因以及海平面變動的其他因素：

1. 潮汐成因： 潮汐是海水面升降的現象，其原因是月球和太陽的引力作用，以及地球的自轉。
2. 潮汐在短期變動中的角色： 潮汐通常是造成短期海平面變動的最大因素。
3. 其他影響因素： 海平面也會受到風（例如風暴潮）和氣壓變化（大氣壓力變化）等力的影響。

這個敘述是準確的。月球的引力是造成潮汐的主要原因，太陽的引力也有影響，但較小。地球的自轉也參與了潮汐的形成過程。在短期內，潮汐的漲落是顯著的，但長期來看，氣候變遷導致的海平面上升（由全球暖化引起）則是更重要的趨勢。