109 年 國立臺灣大學生態演化研究所《生態學（A）》

本題考驗對「生物群系」（biome）定義的理解。生物群系是生態學中一個重要的分類單元，用來描述特定地理區域內，由氣候條件所主導，並由此決定其植被類型，進而影響該區域內動植物群落組成的大尺度生態系統。

選項 A (flora and fauna) 僅描述了生物組成，但未包含決定生物群系的關鍵環境因素。
選項 B (temperature and moisture) 是決定生物群系的重要氣候因子，但生物群系的定義更廣泛，包含了植被類型。

本題探討生物在適應新環境時，可能涉及的機制。題幹中的 "acclimated" 指的是生物個體在短期內，透過生理或行為上的調整，以適應環境變化的過程，這通常是可逆的，且不涉及基因的改變。

選項 A (physiological changes) 是指生物體內部的生理功能或結構發生調整以適應環境，例如動物在高海拔地區紅血球數增加，或是植物的氣孔密度改變。這是「適應」（acclimation）最直接的體現。
選項 B (genetic changes) 指的是基因頻率的改變，這是演化（evolution）的過程，通常需要多個世代，而非個體層級的適應。

核心觀念

本題考查植物體內水分運輸的方向，以及水勢（water potential, $\Psi_w$）的概念。

水分會沿著水勢梯度由較高水勢流向較低水勢：

$$\text{水勢較高} \longrightarrow \text{水勢較低}$$

在通常以兆帕（MPa）表示的情況下，水勢數值越大，代表水勢越高。例如：

$$-0.2\ \text{MPa} > -0.8\ \text{MPa}$$

因此，$-0.2\ \text{MPa}$ 是較高水勢，$-0.8\ \text{MPa}$ 是較低水勢。植物中的水分通常由土壤經根部、莖部，最後到達葉片並散失至大氣，整體方向是由較不負的水勢流向較負的水勢。

水勢可概念性地表示為：

$$\Psi_w=\Psi_s+\Psi_p+\Psi_g+\Psi_m$$

其中：

• $\Psi_s$：溶質勢，溶質增加時通常使水勢降低；
• $\Psi_p$：壓力勢，膨壓或正壓力可提高水勢；
• $\Psi_g$：重力勢；
• $\Psi_m$：基質勢，水與細胞壁或土壤顆粒的吸附作用所造成。

在一般植物水分運輸的基礎判斷中，最重要的是：水由較高水勢流向較低水勢。

解題方法

先將各選項中的敘述轉換為水勢高低關係：

• less negative：較不負，數值較大，水勢較高；
• more negative：較負，數值較小，水勢較低；
• less positive：較不正，水勢較低；
• more positive：較正，水勢較高。

接著套用水勢梯度原則：

$$\text{較不負的水勢} \longrightarrow \text{較負的水勢}$$

例如：

$$-0.1\ \text{MPa} \longrightarrow -1.0\ \text{MPa}$$

這正是植物水分運動的基本方向，所以選擇 A。

選項分析

A. from less negative water potential to a more negative water potential.

正確。較不負的水勢代表水勢較高，較負的水勢代表水勢較低。水分沿水勢梯度由高水勢流向低水勢，因此方向為：

本題考驗對不同營養級生物類型的分類。
Herbivores（草食動物）是吃植物的動物。
Carnivores（肉食動物）是吃其他動物的動物。
Detritivores（碎屑食者）是吃死亡有機物（如腐爛的植物和動物殘骸）的生物。

選項 A (omnivores) 指的是雜食動物，牠們同時吃植物和動物。雖然某些草食動物或肉食動物也可能是雜食性的，但這並非 Herbivores, carnivores, and detritivores 的共同特徵。
選項 B (autotrophs) 指的是自營生物，能夠自己製造養分（如植物進行光合作用）。Herbivores, carnivores, and detritivores 都是消費者，需要攝取外部的有機物，因此牠們都是異營生物。
選項 C (animals) 指的是動物。

本題考驗對「生態位」（niche）概念的理解，特別是區分不同類型的生態位。

生態位（niche）是指一個物種在生態系統中所扮演的角色，包括牠對環境的需求（如溫度、濕度、食物）以及牠對環境的影響（如對其他物種的影響）。

選項 A (functional niche) 通常指物種在生態系統中的功能性角色，例如傳粉者、分解者等，較偏向於物種的生態功能。
選項 B (realized niche) 是指在存在其他物種（如競爭者、捕食者）影響下，物種實際佔據的生態位。
選項 C (principle niche) 並非標準的生態學術語，可能為誤植或非通用概念。

本題考驗對生物空間分布模式的理解。生物的空間分布模式主要有三種：規則分布（regular/uniform）、隨機分布（random）和聚集分布（clumped）。

選項 A (regular) 指的是生物個體之間距離相等，分布非常均勻，例如樹木在人工種植的林地中。
選項 B (clumped) 指的是生物個體傾向於聚集在某些區域，而在其他區域則很少發現。這種分布模式通常是由於資源的分布不均勻、繁殖方式（如種子散布、群居行為）或個體間的吸引力所導致。

本題考驗對生命表（life table）和繁殖表（fecundity schedule）在種群生態學中應用範圍的理解。生命表記錄了特定時間點或時間段內，一個種群各年齡組的存活率和繁殖率。繁殖表則更詳細地列出各年齡組的產卵數或後代數。

A. Per capita rate of increase ($r$ 或 $\lambda$)：種群的瞬時增長率或離散時間增長率，可以透過生命表中的存活率和繁殖率計算得出。
B. Net reproductive rate ($R_0$)：指一個個體在其一生中平均能產生的後代數。這是繁殖表和生命表直接計算的結果，表示種群世代之間的平均增長倍數。

本題考驗對邏輯斯諦增長模型（logistic growth model）的理解。邏輯斯諦模型描述種群在資源有限環境下的增長，其公式為：
$\frac{dN}{dt} = rN\left(1-\frac{N}{K}\right)$
其中：
$N$ 是種群數量。
$t$ 是時間。
$r$ 是內禀自然增長率（intrinsic rate of natural increase），或稱最大增長率。
$K$ 是環境容納量（carrying capacity）。

題目中提到 $r$ (realized per capital rate of increase) < 0。這裡可能有一點術語上的混淆。通常 $r$ 代表的是最大內禀增長率，而實際的增長率是 $r(1-N/K)$。然而，題目中的 $r$ 似乎是指「實際的」每股資本增長率，這與標準邏輯斯諦模型的符號定義略有不同。

我們假設題目中的 $r$ 就是指邏輯斯諦模型中的 $r$（內禀自然增長率），且該值為正（通常情況下）。那麼，實際的增長率是 $r_{actual} = r(1-N/K)$。
如果題目說的是「實際的每股資本增長率 < 0」，那麼就是 $r(1-N/K) < 0$。
因為 $r$ 通常是正的，所以必須是 $1 - N/K < 0$，這意味著 $N/K > 1$，即 $N > K$。
當 $N > K$ 時，增長率為負，種群數量會減少。

然而，如果題目中的 $r$ 就是指邏輯斯諦模型中的 $r$（內禀自然增長率），而且題目說的是「if $r < 0$」，這本身就意味著該物種的潛在增長能力是負的，也就是說，即使在資源無限的情況下，種群數量也會下降。

本題考驗對「生命史策略」（life history strategy）在自然選擇下的演化，特別是針對高死亡率物種的預測。生命史策略是指生物體的繁殖和生存相關特徵的組合，如性成熟年齡、繁殖頻率、後代數量與大小、壽命等。

自然選擇會優化生物體的生命史策略，使其在特定環境下最大化其適應度（fitness）。對於死亡率高的物種，特別是成年個體死亡率高時，牠們面臨的選擇壓力是：在生命結束前盡可能多地繁殖，以確保後代的延續。

分析選項：
A. "fish species with high adult mortality tend to mature at a younger age."：當成年個體死亡率高時，個體能進入繁殖期的時間就變得有限。因此，選擇壓力會傾向於讓牠們更早性成熟，以便在死亡前有機會繁殖。這符合預期。
B. "fish species with high adult mortality tend to mature at an older age."：這與高死亡率的壓力相悖。如果成年個體很容易死亡，延遲性成熟會降低繁殖機會。

核心觀念

本題考查植物的「種子大小—種子數量權衡」（seed size–number trade-off）及生活史策略。

在母體可投入繁殖的資源總量有限時，植物通常在以下兩種策略間取捨：

• 大量小種子：單粒種子資源少，但數量多、散布範圍廣，較容易有少數種子抵達適合萌發的地點。
• 少量大種子：單粒種子含有較多儲藏物質，幼苗初期根系、莖葉及耐逆境能力較強，但產生的種子數較少。

大量小種子的策略，通常有利於快速佔據新形成、競爭者尚少的空間；少量大種子的策略，則有利於幼苗在資源不足、遮蔭、深埋或既有植物競爭的環境中存活。

解題方法

判斷各選項的關鍵，是比較哪一種環境最需要「大量尋找空缺生境」的能力。

擾動會造成植被死亡、土壤裸露或資源重新釋出，使原本穩定的群落出現許多暫時性的空間空缺。此時：

1. 既有植物數量減少，競爭壓力降低。
2. 光照與土壤資源通常較充足。
3. 能快速散布並抵達空缺地點的種子，建立族群的機會增加。
4. 單粒種子不需攜帶大量儲藏物質，因此植物可生產更多種子。

這種環境有利於「先到先得」的先驅植物或擾動適應型植物，因而選擇大量小種子的策略。

選項分析

A. nutrient limitation

「養分限制」表示土壤中的氮、磷等必要養分不足。大種子含有較多儲藏養分，能在幼苗初期提供較多內部資源，使幼苗在根系尚未充分建立前仍能維持生長。

因此，養分限制通常較有利於少量大種子的植物，而非大量小種子植物。本選項錯誤。

B. competition from established plants

「島嶼生物地理學平衡模型」（Equilibrium Model for Island Biogeography）是由 MacArthur 和 Wilson 在 1967 年提出的，用來解釋島嶼上物種數量的形成機制。該模型的核心觀點是，島嶼上的物種數量是由「物種的遷入率」（immigration rate）和「物種的滅絕率」（extinction rate）兩個動態過程的平衡所決定的，而非靜態的。

模型的主要內容和假設：

1. 遷入率與島嶼大小和隔離度的關係：
   • 島嶼大小 (Island size)：較大的島嶼擁有更多樣化的棲息地，能支持更大數量的物種，因此從大陸或鄰近島嶼遷入新物種的機會也較多。模型假設遷入率隨島嶼大小的增加而增加（但通常是遞減的）。
   • 隔離度 (Isolation)：島嶼距離大陸或來源區越遠，遷入率越低。模型假設遷入率隨隔離度的增加而降低。
2. 滅絕率與島嶼大小和隔離度的關係：
   • 島嶼大小 (Island size)：較大的島嶼能支持較大的種群規模，種群的滅絕風險較低，因此滅絕率隨島嶼大小的增加而降低。
   • 隔離度 (Isolation)：距離來源區越遠的島嶼，其物種滅絕後，重新被該物種遷入填補的機率越低。

「生物地球化學循環」（Biogeochemical Cycle），簡稱物質循環，是指構成生物體和維持地球生命必需的化學元素（如碳、氮、磷、硫、水、氧等）在生物圈（biosphere）、地圈（geosphere）、水圈（hydrosphere）和氣圈（atmosphere）之間循環運動的過程。

這些循環是地球生命系統運作的基礎，因為它們確保了生命必需的元素能夠被不斷地重新利用和轉化。一個典型的生物地球化學循環通常包含以下幾個關鍵過程：

1. 儲存庫 (Reservoir)：元素暫時儲存的地方，例如大氣中的氮氣、海洋中的水、岩石中的磷。
2. 流動 (Flux)：元素在不同儲存庫之間移動的過程。
3. 生物過程 (Biological processes)：生物體吸收、轉化、釋放元素的過程（如植物吸收二氧化碳進行光合作用，動物攝取有機物，微生物分解作用）。

「競爭排斥原理」（Competitive Exclusion Principle），又稱 Gause 原理，是由俄國生態學家 G. F. Gause 在 1934 年提出的，是生態學中關於物種之間競爭關係的一個基本原則。

該原理指出：在一個穩定的生態環境中，如果兩種或多種生物競爭同一種有限資源，那麼其中一個物種最終會因為競爭優勢而將其他物種排斥出去，只有一個物種能夠在該環境中長期生存。 換句話說，具有相同生態位的物種不能在同一個地方共存。

核心概念：

• 生態位 (Niche)：物種在生態系統中所扮演的角色，包括牠對環境的需求和對環境的影響。
• 資源限制 (Resource limitation)：當某種資源（如食物、空間、光照）的供應量不足以滿足所有個體的需求時，就會發生競爭。
• 共存的條件：如果兩個物種的生態位高度重疊（即牠們對同一種有限資源的需求幾乎相同），牠們就無法長期共存。

「基石物種」（Keystone Species）是指一個生態系統中，儘管其數量可能不多，但對維持該生態系統的結構、功能和物種多樣性具有不成比例的關鍵影響的物種。牠們的消失會導致生態系統發生劇烈變化，甚至崩潰。

這個概念是由 Robert Paine 在 1969 年提出的，他研究了海岸潮間帶的捕食者（如海星）對其獵物（如藤壺、貽貝）的影響。他發現，當他移除海星後，獵物物種數量急劇增加，佔據了大部分的棲息地，導致其他較弱的物種消失，生態系統的物種多樣性大幅下降。

基石物種的特徵：

• 高影響力，低生物量：牠們在生態系統中的數量或生物量可能不高，但牠們的作用卻非常關鍵。
• 維持生態系統結構：牠們可能透過捕食、傳播種子、築巢、改變環境條件（如河狸築壩）等方式，影響其他物種的數量、分布和相互作用。

「演替」（Succession）是指一個生態系統在時間尺度上，經過一系列有規律的結構和組成的變化過程，從一種群落（或生態系）逐漸被另一種群落取代的現象。這是一個動態的過程，通常會朝著更穩定、更複雜的群落結構發展。

演替主要分為兩種：

1. 初級演替 (Primary Succession)：發生在完全沒有生命、沒有土壤的裸露地表，例如火山爆發後的熔岩地、冰川退縮後裸露的岩石、或新形成的沙丘。這個過程非常緩慢，需要從先驅群落（pioneer community）開始，例如地衣、苔蘚等，牠們能夠在貧瘠的環境中生存，並開始分解岩石、形成土壤。
2. 次級演替 (Secondary Succession)：發生在原有生態系統被干擾（如火災、洪水、砍伐、廢棄農田）破壞後，但土壤和種子庫仍然存在的區域。由於有現成的土壤和種子來源，次級演替通常比初級演替快得多。例如，森林被砍伐後，會先長出草本植物，然後是灌木，最終恢復為森林。

「韌性」（Resilience）是生態學中描述一個生態系統在受到干擾後，恢復到原有狀態或結構的能力。這是一個非常重要的概念，尤其在面對氣候變遷、棲地破壞等全球性威脅時。

韌性可以從兩個方面來理解：

1. 抵抗力 (Resistance)：生態系統抵抗外部干擾而不發生顯著變化的能力。例如，一個物種豐富的森林，可能比單一樹種的林地更能抵抗病蟲害的爆發。
2. 恢復力 (Recovery)：生態系統在受到干擾後，能夠在多長時間內、恢復到多大程度上接近其原有的結構和功能。例如，經過火災的森林，如果在幾年內就能重新長出大部分原有植物，則恢復力較強。

影響韌性的因素：

• 物種多樣性：通常，物種越豐富的生態系統，韌性越強。因為不同的物種可能對相同的干擾有不同的反應，總體上能維持系統的關鍵功能。
• 生物多樣性：包括物種多樣性、遺傳多樣性和生態系統多樣性，都會影響韌性。

「集合種群」（Metapopulation）是指由一群空間上分離但具有一定程度的遷入遷出聯繫的局部種群（local populations）所組成的種群系統。這些局部種群共同棲息在一個由多個小塊棲息地組成的「棲息地斑塊」（habitat patches）網絡中，而這些斑塊被非棲息地（non-habitat）的區域所隔開。

核心概念：

• 局部種群 (Local populations)：居住在單一棲息地斑塊內的同種個體群。
• 棲息地斑塊 (Habitat patches)：適合物種生存和繁殖的空間單元。
• 非棲息地 (Non-habitat)：分隔棲息地斑塊的區域，對該物種而言是難以穿越或無法生存的。
• 遷入與遷出 (Immigration and Emigration)：局部種群之間通過個體遷移（散布）而產生的聯繫，這使得一個種群的滅絕可能被另一個種群的遷入所填補。

集合種群動態模型：
這個模型關注的是整個集合種群的動態，而不是單一局部種群的內部動態。它主要研究：

• 局部種群的滅絕率：單一棲息地斑塊內種群滅絕的可能性。
• 局部種群的建立率（遷入率）：從其他斑塊遷入個體形成新種群或補充現有種群的可能性。

「永續發展」（Sustainable Development）是一個廣泛的概念，最早由布倫特蘭委員會（Brundtland Commission）在 1987 年的報告《我們共同的未來》（Our Common Future）中提出，其經典定義為：「滿足當代人的需求，又不損害後代人滿足其自身需求的能力的發展模式。」

這個概念強調發展必須同時考慮經濟、社會和環境三個面向，並且要在時間（代際公平）和空間（區域公平）上實現平衡。

三大支柱：

1. 經濟永續 (Economic Sustainability)：追求經濟成長，但這種成長必須是效率高、可持續的，並且能夠創造就業和財富，同時要考慮資源的有效利用和環境的承載能力。
2. 社會永續 (Social Sustainability)：關注社會公平、公正、包容和福祉。包括消除貧困、保障人權、提供教育和醫療、促進文化多樣性、確保社會穩定等。

「物候學」（Phenology）是生態學的一個分支，研究生物生命週期中的週期性事件（如開花、結果、遷徙、冬眠、落葉等）發生的時間，以及這些時間與氣候、季節等環境因素之間的關係。

物候學研究的對象：

• 植物：發芽、展葉、開花、結果、落葉、休眠等。
• 動物：遷徙、繁殖、換毛、冬眠、休眠、孵化等。

物候學研究的目標：

• 記錄和描述：記錄不同物種在不同地區的物候事件發生時間。
• 解釋原因：分析氣候（溫度、降水、日照長度）和季節變化如何影響這些事件的發生時間。
• 預測趨勢：利用物候數據，預測物候事件的變化，尤其是在氣候變遷背景下。
• 探究相互作用：研究不同物種物候事件的相互影響，例如傳粉者與開花時間的匹配。

「生物復育」或「生物修復」（Bioremediation）是指利用生物（主要是微生物，如細菌、真菌、藻類，有時也包括植物）來處理、降解或轉化環境中的污染物，以達到淨化環境的目的。這是一種環境友善且成本相對較低的污染治理技術。

基本原理：
許多微生物具有代謝特定化學物質的能力。在適當的環境條件下，牠們可以將污染物分解成較無害的物質（如二氧化碳、水），或將其轉化為對環境影響較小的形式。

生物復育的類型：

• 原地生物復育 (In-situ Bioremediation)：在污染物存在的現場進行處理，無需將受污染的土壤或水移走。例如，向地下水中注入氧氣或營養物質，以促進微生物降解。
• 異地生物復育 (Ex-situ Bioremediation)：將受污染的土壤或水挖出或抽取出來，在特定場地進行處理。例如，將受污染的土壤堆成堆（biopile）或放入生物反應器（bioreactor）中進行處理。
• 植物復育 (Phytoremediation)：利用植物吸收、轉化、穩定或分解污染物。

A) 「生物抗性假說」(Biotic Resistance Hypothesis)

生物抗性假說認為，一個生態系統的生物多樣性（通常以物種豐富度為指標）越高，其抵抗外來入侵物種（exotic/invasive species）建立和擴散的能力就越強。換句話說，高生物多樣性的生態系統具有更強的「生物抗性」。

這個假說的機制主要有以下幾點：

1. 資源競爭：在一個物種豐富的生態系統中，可用的資源（如空間、養分、光照、水）已被本地物種充分利用，入侵物種難以找到足夠的資源來建立新的種群。
2. 捕食和疾病：本地物種組成的複雜網絡可能包含對入侵物種有捕食、寄生或致病作用的生物，從而抑制入侵物種的發展。
3. 生態位填充：高多樣性的生態系統，其生態位（niches）通常被本地物種更有效地填充，使得入侵物種難以找到適合牠們生存和繁殖的生態位。

對生物多樣性保育的啟示：
生物抗性假說強調了保護和恢復本地生物多樣性的重要性。一個健康的、高生物多樣性的生態系統，本身就是抵抗入侵物種的天然屏障。因此，在保育工作中，應優先保護原生棲地，恢復受損生態系統，增加物種豐富度，而不是僅僅依賴於事後的清除和管理措施。保護生物多樣性，就是保護生態系統免受外來入侵的威脅。

B) 支持生物抗性假說的圖形：
圖形 Fig. 1b 支持生物抗性假說。

解釋：
生物抗性假說預測，隨著本地物種豐富度（native species richness）的增加，外來物種的出現或建立（exotic species occurrence）應該會減少，呈現負相關。

• Fig. 1a 顯示了正相關：本地物種豐富度越高，外來物種出現越多。這似乎與生物抗性假說相反。
• Fig. 1b 顯示了負相關：本地物種豐富度越高，外來物種出現越少。這與生物抗性假說的預測一致。

解釋觀察研究 (Fig. 1a) 與實驗研究 (Fig. 1b) 結果差異的原因：

這種差異非常普遍，並且可以從研究方法的本質來理解：

A) 頂級控制 (Top-down control)、底層控制 (Bottom-up control) 和 營養級聯 (Trophic cascade)：

• 頂級控制 (Top-down control)：
  這種控制機制是指生態系統的結構和功能主要受到頂級捕食者（或更高營養級的生物）的影響。頂級捕食者透過捕食其下一個營養級的生物，來調節其數量和行為，進而影響整個食物網的結構和能量流動。

  • 例子：若狼是鹿的頂級捕食者，狼的數量增加會導致鹿的數量減少，進而影響鹿所攝食的植物數量。

• 底層控制 (Bottom-up control)：
  這種控制機制是指生態系統的結構和功能主要受到生產者（如植物）或初級生產力（如陽光、養分）的影響。初級生產力的變化會向上影響更高營養級的生物。

  • 例子：若土壤養分增加，植物生長旺盛，則草食動物數量可能增加，進而影響肉食動物數量。

• 營養級聯 (Trophic cascade)：
  營養級聯是指由於頂級捕食者對其獵物的影響，而引發的影響向下傳遞到較低營養級的現象。這是一種由頂級控制驅動的級聯效應。

  • 例子：當頂級捕食者（如狼）控制了草食動物（如鹿）的數量時，鹿對植物的啃食壓力減小，導致植物數量增加，進而影響整個植物群落的結構。

B) 黑熊對水鹿及植物的影響解釋：

題幹和圖示提供的情境是：水鹿（Sambar deer）啃食台灣山區植物的嫩芽（Fig. 2a），若台灣黑熊（black bear）的保育成功，可能會觀察到圖示 Fig. 2b 的結果。

• Fig. 2a：顯示水鹿密度越高，對植物嫩芽的損害越大。這符合常識，即越多草食動物，對植物的啃食壓力越大。
• Fig. 2b：
  • 第一條曲線：顯示黑熊密度越高，對植物嫩芽的損害越小（負相關）。
  • 第二條曲線：顯示黑熊密度越高，水鹿密度也越高（正相關）。

請注意，Fig. 2b 的第二條曲線 (Bear density vs. Deer density) 似乎與一般生態學的預期（頂級捕食者控制獵物數量）相反。通常，頂級捕食者（黑熊）的增加會導致獵物（水鹿）數量的減少，而非增加。這裡可能存在兩種解釋，或者圖示本身有誤。我們將基於「黑熊能影響水鹿」這一前提，並結合常見的生態學機制進行解釋。

可能的解釋與機制：

1. 直接影響 (Direct Effect)：

   • 黑熊作為捕食者 (Predation)：台灣黑熊是雜食性動物，但牠們也可能捕食水鹿（特別是幼鹿）。如果黑熊成功捕食水鹿，那麼黑熊數量的增加應該導致水鹿數量的減少，這與 Fig. 2b 的第二條曲線（黑熊密度越高，水鹿密度越高）的預測不符。
   • 黑熊作為競爭者 (Competition)：黑熊和水鹿可能競爭某些資源，例如某些植物的果實或根莖。如果黑熊的競爭壓力很強，理論上會導致水鹿數量減少。
   • 黑熊的威脅效應 (Threat/Fear Effect / Trait-mediated indirect effect)：即使黑熊不直接捕食或與水鹿激烈競爭，牠們的存在本身也可能對水鹿產生威脅。水鹿為了避免被黑熊捕食，可能會改變其行為，例如：
     • 改變棲息地選擇：水鹿可能會避開黑熊經常出沒的區域，轉而棲息在對牠們而言資源較少或較不安全的區域。
     • 改變覓食時間：水鹿可能只在黑熊活動較少的時段（如白天）覓食，而減少在夜間或黎明黃昏時的活動，這些時段對牠們來說風險更高。
     • 改變覓食行為：水鹿可能會選擇在更開闊、視野較好的地方快速覓食，而不是在隱蔽但可能資源更豐富的地方慢慢享用。

2. 間接影響 (Indirect Effect)：

A) 生態系統服務的分類與授粉者：

千禧生態系統評估報告 (Millennium Ecosystem Assessment, 2005) 將生態系統服務分為四大類：

1. 支持性服務 (Supporting Services)：
   這是其他所有生態系統服務的基礎。它們是維持生物圈生存和生產其他生態系統服務所必需的過程。

   • 例子：初級生產（光合作用）、養分循環（如氮循環、磷循環）、土壤形成、水分循環、棲地提供。

2. 供應性服務 (Provisioning Services)：
   這是人類直接從生態系統中獲得的產品。

   • 例子：食物（糧食、魚類、肉類）、淡水、木材、纖維、生物燃料、藥物、遺傳資源。

3. 調節性服務 (Regulating Services)：
   這是生態系統透過其過程調節對人類有益的服務。

   • 例子：氣候調節（碳封存）、洪水調節、病蟲害調節、水淨化、授粉、侵蝕控制。

4. 文化性服務 (Cultural Services)：
   這是人類從生態系統中獲得的非物質利益。

   • 例子：精神和宗教價值、教育、娛樂、休閒、美學價值、文化遺產。

授粉者的服務與哪一類最相關？

授粉者（如蜜蜂、蝴蝶）提供的服務，最直接地屬於 調節性服務 (Regulating Services)。

解釋：
授粉是植物繁殖（特別是許多農作物和野生植物）的關鍵過程。沒有授粉，許多植物無法結果或產生種子。因此，授粉者在維持植物種群、食物供應（如農作物產量）和生態系統的結構與功能方面，扮演著至關重要的調節角色。授粉服務直接影響著食物的供應（屬於供應性服務的一部分），但其「過程」本身，即「授粉作用」，被歸類為調節性服務，因為它是生態系統調節生物繁殖和維持生產力的過程。

嚴格來說，授粉也間接支持了供應性服務（食物生產），但其「過程」的分類歸屬是調節性服務。

B) 蜂群崩潰失調 (Colony Collapse Disorder, CCD) 的可能原因：

蜂群崩潰失調 (CCD) 是指蜜蜂蜂群中工蜂突然大量消失，導致蜂群無法維持的現象。科學界提出了多種可能的原因，且通常認為是多種因素複合作用的結果：

1. 農藥接觸 (Pesticide Exposure)：
   • 新煙鹼類殺蟲劑 (Neonicotinoids)：這類殺蟲劑對蜜蜂的神經系統有毒害作用，即使是低劑量暴露，也可能損害

A) 假設 (Hypothesis)：

觀察到「大花咸豐草 (Bidens pilosa var. radiata) 侵入台灣後，部分本地植物變得較不普遍」，這表明大花咸豐草可能對本地植物產生了負面影響。基於此觀察，我提出以下假設：

假設：大花咸豐草透過與本地植物競爭資源（如空間、光照、水分、養分），抑制了本地植物的生長和繁殖，導致其數量減少。

具體化假設：

• 資源競爭假說：大花咸豐草具有較強的競爭能力，牠們快速生長並形成茂密的植被，從而顯著減少了土壤中的水分、養分，並遮蔽了陽光，使得本地植物因資源匱乏而難以生存或繁殖，進而導致其數量減少。

B) 實驗設計 (Experimental Design)：

為了檢驗上述「資源競爭假說」，可以設計一個控制實驗，模擬大花咸豐草入侵的過程，並測量本地植物的反應。

實驗目標：評估大花咸豐草對特定本地植物（例如，在台灣常見且受影響的某種草本植物）的資源競爭影響。

實驗方法：

1. 選擇研究對象：

   • 入侵物種：大花咸豐草 (Bidens pilosa var. radiata)。
   • 本地植物：選擇一種在台灣受大花咸豐草入侵影響較明顯的本地草本植物（假設為 Species A）。
   • 試驗地點：選擇一塊相對均勻、沒有或只有少量大花咸豐草和 Species A 的場地，或者在溫室中進行。

2. 實驗處理組 (Treatments)：
   設定幾個處理組，模擬不同的競爭強度：

   • 處理組 1 (單獨本地植物)：僅種植本地植物 Species A。此組作為對照，代表沒有大花咸豐草競爭的情況。
   • 處理組 2 (本地植物 + 低密度大花咸豐草)：將本地植物 Species A 與少量、低密度的大花咸豐草種植在一起。
   • 處理組 3 (本地植物 + 高密度大花咸豐草)：將本地植物 Species A 與大量、高密度的大花咸豐草種植在一起。此組模擬了較強的入侵競爭壓力。
   • (可選) 處理組 4 (單獨大花咸豐草)：僅種植大花咸豐草，用於評估其生長潛力。

3. 實驗設置：

   • 重複性：每個處理組設置足夠的重複（例如，每個處理組至少 5-10 個試驗單元/地塊），以確保結果的可靠性並進行統計分析。

A) 物候學 (Phenology) 和 功能性狀 (Functional Traits)：

• 物候學 (Phenology)：
  如前所述（見第 19 題），物候學是研究生物生命週期中週期性事件（如發芽、開花、遷徙、繁殖）發生時間及其與環境因素（主要是氣候）之間關係的學科。它關注的是「何時」發生。

• 功能性狀 (Functional Traits)：
  功能性狀是指生物體內那些與其生存、生長、繁殖以及與環境（包括非生物環境和其他生物）互動相關的、可測量的特徵。這些特徵直接影響物種在生態系統中的功能和牠們的生態位。功能性狀是物種適應環境和影響生態系統過程的基礎。

  • 例子：
    • 植物：種子大小、葉片大小、葉片氮含量、莖的強度、生長速率、開花時間（這也與物候學相關，但開花時間本身是一個性狀）、根系深度、木材密度。
    • 動物：體型大小（body size）、覓食行為、繁殖率、壽命、遷徙能力、抗熱性。
  • 重要性：研究功能性狀有助於理解物種如何應對環境變化，以及這些變化如何影響群落結構和生態系統功能。

B) 物種對氣候暖化的響應：範圍、物候和體型變化：

全球氣溫上升（如 Fig. 3 所示的 IPCC 預測）正在深刻影響著地球上的生物。許多研究記錄了物種在範圍、物候和體型等方面的響應：

1. 範圍變化 (Range Shifts - Space)：
   • 朝向極地或高海拔移動：隨著氣溫升高，許多物種正在將牠們的地理分布範圍向高緯度地區（朝向極地）或高海拔地區移動，以尋找牠們適應的、較冷的氣候條件。這是一種「跟隨氣候」的現象。
   • 改變棲息地選擇：有些物種會改變牠們在特定棲息地內的活動範圍，例如，在山區尋找更涼爽的山坡。
   • 擴散受限：移動速度受物種自身能力的限制（如遷徙能力），以及棲地破碎化等因素的影響。有些物種可能無法及時移動到合適的新棲地，面臨滅絕風險。