115 年 國立臺灣大學生命科學研究所《生態與演化生物學》

這題在考生態學的核心定義。生態學（Ecology）是研究生物體與其周遭環境（包含非生物環境與其他生物）之間相互關係的科學。

這題在考影響陸地生物群落（Biome）分布的主要氣候因子。生物群落是指在特定氣候條件下，由一群特定植物、動物和微生物組成的生態系統。

影響陸地生物群落分布最關鍵的兩個氣候因子是溫度（Temperature）和降水量（Precipitation）。這兩者共同決定了植物的生長季節長度、植物的種類，進而影響整個生態系統。例如，高溫多雨的地區可能形成熱帶雨林，而低溫少雨的地區則可能是苔原或沙漠。

這題在考植物如何適應乾旱環境，特別是減少蒸散作用（transpiration）造成的水分流失。蒸散作用主要透過葉片上的氣孔（stomata）進行。

選項 (A) 高氣孔密度（High stomatal density）會增加蒸散作用，不利於乾旱環境。
選項 (B) 厚角質層（Thick cuticle）是植物葉片表面的一層蠟質保護層，可以有效減少水分從葉片表面蒸發，進而降低蒸散作用。

這題在考特定生物群落（Biome）的特徵。題目描述的特徵是：永久凍土（permafrost）、低初級生產力（low primary productivity）和短生長季節（short growing season）。

永久凍土是土壤在一年中大部分時間都處於冰凍狀態，這限制了植物根系的生長和水分的滲透，導致植物生長緩慢且生產力低下。短的生長季節是因為氣溫在一年中只有很短的時間適合植物生長。

這題在考指數增長（exponential growth）族群的特性。指數增長是指族群數量以一個固定的比率持續增加，其數學模型為 $dN/dt = rN$，其中 $N$ 是族群數量，$t$ 是時間，$r$ 是內在增長率。

選項 (A) 密度依賴性反饋（density-dependent feedbacks）是指族群密度升高時，死亡率上升或生育率下降，這會減緩或停止族群的增長，是邏輯斯諦增長（logistic growth）的特徵，而非指數增長。

這題在考三種類型的存活曲線（survivorship curves），它們描述了族群中個體在不同年齡階段的死亡率。

類型 I 曲線：在生命早期和中年死亡率低，個體壽命較長，大部分個體活到老年才開始大量死亡（例如人類、大型哺乳動物）。
類型 II 曲線：在整個生命週期中，死亡率大致恆定（例如某些鳥類、爬行動物）。

這題在考密度依賴性（density-dependent）因子與密度獨立性（density-independent）因子的區別。密度依賴性因子是指其影響的強度隨族群密度變化而變化，通常在族群密度高時影響較大，反之則影響較小。密度獨立性因子則不論族群密度如何，其影響的強度大致相同。

這題在考 K 選擇（K-selected）與 r 選擇（r-selected）的生命史策略。K 選擇策略的生物通常生活在相對穩定、競爭激烈的環境中，其族群數量接近環境負載量（K）。

K 選擇的特徵包括：

• 生長緩慢，體型較大。
• 成熟晚，壽命長。
• 投資較多於後代的生存（例如提供親代撫育、較大的後代）。
• 後代數量較少。
• 族群數量相對穩定，較少劇烈波動。

這題在考性狀演替（Character displacement）的概念。性狀演替是指由於物種間競爭，導致共同分布區內物種的形態、生理或行為特徵發生差異化的演化過程。這個過程的目的是減少競爭。

性狀演替最可能發生在：
選項 (A) 競爭物種共存且使用相似資源時（Competing species coexist and use similar resources）。當兩個物種共享資源且資源有限時，它們之間會產生競爭。如果它們在共同分布區內，自然選擇會傾向於讓其中一個或兩個物種改變其對資源的使用方式（例如改變食性、利用不同的棲息地），從而減輕競爭。這種改變會體現在其形態（如喙的形狀、牙齒大小）或其他性狀上。

這題在考關鍵物種（keystone species）的定義。關鍵物種是指在其生態系統中，雖然個體數量或生物量不一定很高，但對維持生態系統的結構和功能具有不成比例的、關鍵性的影響的物種。

選項 (A) 生物量最高或數量最多（highest biomass or most abundant numerically）描述的是優勢物種（dominant species），而不是關鍵物種。
選項 (B) 在群落中影響最大（Has the largest influence in a community）這個描述比較籠統，關鍵物種的影響是「不成比例的」影響。

這題在考淨初級生產力（Net Primary Productivity, NPP）的定義。初級生產力是指生產者（如植物、藻類）將無機物轉化為有機物的速率。

總初級生產力（Gross Primary Productivity, GPP）是指生產者在一定時間內進行光合作用所固定的總能量或總碳量。
生產者在進行光合作用的同時，也會進行呼吸作用以維持自身的生命活動，這個過程消耗一部分能量，稱為自營呼吸（autotrophic respiration, Ra）。

淨初級生產力（NPP）是指生產者在進行呼吸作用後，剩餘下來用於生長和繁殖的能量或有機物，是生產者淨增長的部分。其計算公式為：
$NPP = GPP - Ra$

這題在考開闊海洋生態系統（open-ocean ecosystems）如何在低營養鹽濃度下維持其生產力。開闊海洋通常被認為是營養鹽限制（nutrient-limited）的環境，特別是磷和氮。

選項 (A) 能量傳遞效率異常高（Energy transfer efficiency is unusually high）是不正確的，能量傳遞效率通常很低（約 10%）。
選項 (B) 營養鹽被消費者和微生物快速循環利用（Nutrients are rapidly recycled by consumers and microbes）。這是開闊海洋生態系統得以維持的關鍵。

這題在考分解者（decomposers）在生態系統中的作用。分解者（如細菌、真菌）的主要功能是分解死亡的有機物，將有機物中的營養鹽釋放回環境中，供初級生產者利用。

選項 (A) 生產者的能量捕獲（Energy capture by producers）主要依賴光合作用，與分解者無直接關係。
選項 (B) 營養級能量傳遞效率（Trophic transfer efficiency）與能量從一個營養級傳遞到下一個營養級的效率有關，分解者參與了能量的最終釋放，但不是直接影響傳遞效率。

這題在考棲地破碎化（Habitat fragmentation）的生態後果。棲地破碎化是指大片連續的棲地被分割成較小的、不連續的斑塊。

棲地破碎化的主要長期生態後果包括：

• 棲地斑塊變小，導致總棲地面積減少。
• 斑塊之間的距離增加，阻礙了個體遷移和基因流動。
• 邊緣效應（edge effects）增加，即斑塊邊緣區域的環境條件（如光照、溫度、風速）與內部區域不同，這會影響棲地內生物的分布和生存。
• 孤立的斑塊容易導致族群規模變小，面臨更高的滅絕風險。
• 由於族群規模變小，隨機事件（如出生率、死亡率的波動）對族群動態的影響（稱為人口統計學隨機性，demographic stochasticity）會變得更顯著。

這題在考滅絕渦（extinction vortex）的概念。滅絕渦是指一個族群由於某些因素（如棲地破壞、過度狩獵）導致數量下降，進入一個惡性循環。

這個惡性循環的關鍵是：
族群數量減少 -> 遺傳多樣性降低 -> 近親繁殖（inbreeding）和基因漂變（genetic drift）增加 -> 個體適應度（fitness）下降 -> 死亡率升高、生育率降低 -> 族群數量進一步減少。
這個過程就像一個渦，將族群捲入滅絕的深淵。

選項 (A) 因災難性干擾而快速滅絕（Rapid extinction due to catastrophic disturbance）是快速滅絕，但不是滅絕渦的過程。

這題在考具有狹窄溫度適應範圍（narrow thermal niches）的物種對氣候變遷的脆弱性。狹窄溫度適應範圍意味著這些物種只能在一個很小的溫度區間內生存和繁殖。

選項 (A) 缺乏遷徙能力（They lack dispersal ability）會加劇其脆弱性，因為它們無法遷徙到更適合的溫度區域，但這不是「因為」狹窄溫度適應範圍。
選項 (B) 微小的溫度變化會降低生理表現（Small temperature shifts reduce physiological performance）。

這題在考何種保育策略最能維持物種長期的適應潛力（adaptive potential）。長期適應潛力是指物種在面對未來環境變化時，透過演化來適應的能力。這種能力很大程度上取決於其遺傳多樣性。

選項 (A) 圈養繁殖少數個體（Captive breeding of a few individuals）。圈養繁殖雖然可以防止物種立即滅絕，但如果個體數量太少，容易導致遺傳多樣性喪失和近親繁殖，不利於長期適應。
選項 (B) 保護多個小型、隔離的保護區（Protecting multiple small, isolated reserves）。

這題在考達爾文演化論的核心觀點，以及與早期演化思想的區別。

早期演化思想（如拉馬克）已經提出了：
(A) 物種隨時間改變（Species change through time）。
(B) 生物體展現變異（Organisms show variation）。

達爾文的革命性貢獻在於：
(D) 自然選擇是適應機制（Natural selection as a mechanism of adaptation）。

這題在考可遺傳變異（heritable variation）對於自然選擇演化的重要性。自然選擇的過程是：

1. 族群中存在變異（variation）。
2. 這些變異中的一部分是可以遺傳的（heritable）。
3. 存在生存和繁殖的競爭，以及環境壓力。
4. 適應環境的變異會被自然選擇保留，不適應的變異會被淘汰。
5. 透過遺傳，有利的變異在後代中累積，導致物種演化。

選項 (A) 所有性狀都必須是遺傳決定的（All traits must be genetically determined）是不正確的。許多性狀受到環境影響，或者是由遺傳和環境共同決定。

這題在考哈迪-溫伯格平衡（Hardy-Weinberg equilibrium）的五個基本假設條件，以及違反這些條件時會發生的情況。哈迪-溫伯格平衡描述了一個不發生演化的族群的基因頻率和基因型頻率。

五個基本假設條件是：

1. 無突變（No mutation）。
2. 無基因流動（No gene flow / migration）。
3. 隨機交配（Random mating）。
4. 族群規模極大（Large population size），以避免基因漂變。
5. 無自然選擇（No natural selection）。

這題在考不同類型的自然選擇對族群表型變異的影響。

選項 (A) 方向選擇（Directional selection）：選擇壓力作用於族群的一端，使得某一極端表型頻率增加，另一極端表型頻率下降，族群的平均表型發生移動。
選項 (B) 分裂選擇（Disruptive selection）：選擇壓力作用於兩個極端表型，使得中間表型頻率下降，兩個極端表型頻率增加。這可能導致族群分裂成兩個不同的族群。

這題在考性選擇（sexual selection）與生存（survival）之間的權衡關係。性選擇是自然選擇的一個特例，它促進了那些能提高個體繁殖成功率（而非生存率）的性狀的演化。

性選擇的結果常常是演化出一些對生存不利，但對吸引配偶或爭奪配偶有利的特徵。例如，雄孔雀的華麗尾羽雖然能吸引雌性，但也使其更容易被掠食者發現，且行動不便。

選項 (A) 自然選擇很弱（Natural selection is weak）是不正確的，性選擇本身就是一種選擇壓力。

這題在考局部適應（local adaptation）發生的條件。局部適應是指一個族群在其特定局部環境中演化出適應性性狀的過程。

局部適應最容易發生在：
選項 (C) 選擇壓力強且基因流動受限時（Selection is strong and gene flow is limited）。強的選擇壓力意味著環境對特定性狀有明確的偏好，能有效地篩選出適應的個體。而有限的基因流動（遷徙）則能阻止外來基因的滲入，確保當地選擇壓力所塑造的適應性基因在族群中累積和固定。

這題在考生殖隔離（reproductive isolation）的定義。生殖隔離是指阻止不同物種之間發生基因交流的因素。它是物種形成（speciation）的關鍵。

選項 (A) 族群的地理隔離（Geographic separation of populations）是異域物種形成（allopatric speciation）的前提，但地理隔離本身不等於生殖隔離，因為一旦地理障礙消失，如果兩個族群仍然可以自由交配並產生可育後代，那麼它們就沒有生殖隔離。

這題在考異域物種形成（allopatric speciation）的起始階段。異域物種形成是指由於地理隔離導致的物種形成。

異域物種形成通常始於：
選項 (C) 地理隔離（Geographic isolation）。當一個族群被地理障礙（如山脈、河流、海洋）分割成兩個或多個亞族群時，它們之間就產生了地理隔離。在隔離的狀態下，各亞族群會獨立演化，累積不同的突變，並可能受到不同的選擇壓力或基因漂變的影響。

這題在考單系群（monophyletic group）或稱支序群（clade）的定義。在演化生物學和系統發生學中，單系群是指一個由共同祖先及其所有後代組成的群體。

選項 (A) 共同祖先和部分後代（A common ancestor and some descendants）描述的是並系群（paraphyletic group）。

這題在考同源性狀（homologous traits）與同功性狀（analogous traits）的區別。

同源性狀（Homologous traits）是指由共同祖先繼承而來的結構或特徵，即使它們的功能可能不同。例如，人類的前臂、鯨魚的鰭狀肢、蝙蝠的翅膀，它們的骨骼結構相似，都源自於共同的哺乳動物祖先，但功能各異（抓握、游泳、飛行）。
同功性狀（Analogous traits）是指在不同物種中，因為適應相似的環境或功能而演化出相似的結構或特徵，但它們的起源是不同的。

這題在考重建深層演化關係（deep evolutionary relationships）最可靠的數據類型。深層演化關係是指物種之間較為古老、較遠的親緣關係。

選項 (A) 行為特徵（Behavioral traits）和選項 (D) 生態相似性（Ecological similarity）容易受到趨同演化（convergent evolution）的影響，即不同演化支的物種因為適應相似的環境而演化出相似的行為或生態位，這可能導致對親緣關係的誤判。

這題在考中斷平衡學說（punctuated equilibrium）的核心觀點。中斷平衡學說由 Eldredge 和 Gould 提出，是對傳統的漸進演化（gradualism）觀點的一種補充或挑戰。

該學說認為，演化歷史主要由長時間的相對穩定期（平衡，equilibrium）和短時間內的快速演化期（中斷，punctuated）組成。物種在大部分時間裡變化不大，但在物種形成（speciation）的過程中，演化速度會顯著加快。

這題在考適應輻射（adaptive radiation）最可能發生的條件。適應輻射是指一個物種或一個較小的演化支，在較短的地質時間內，快速演化出多種形態和生態位，形成多樣化的後代物種的現象。

適應輻射通常發生在：
選項 (C) 生態機會充裕時（Ecological opportunity is abundant）。

這題在考基因重複（gene duplication）在演化上的重要性。基因重複是指在基因組中，一個基因或一段 DNA 序列被複製一份。

基因重複的演化重要性主要在於：
選項 (C) 允許其中一個基因拷貝獲得新功能（Allows one gene copy to acquire new functions）。當基因重複發生後，兩個拷貝最初的功能是相同的。

這題在考共同演化（coevolution）的定義。共同演化是指兩個或多個物種之間，由於相互作用（如掠食、被掠食、寄生、共生、競爭）而相互影響，並共同演化的過程。

選項 (A) 兩個物種獨立演化（Two species evolve in isolation）不是共同演化。
選項 (B) 物種朝向最佳適應度演化（Species evolve toward optimal fitness）描述的是自然選擇的結果，但不一定是共同演化。

這題是配合題，需要將生態學或演化學概念與相關學者配對。

島嶼生物地理學（Island biogeography）的主要理論是由 Robert H. MacArthur 和 E. O. Wilson 在 1967 年共同提出的「島嶼生物地理學理論」（Theory of Island Biogeography）。

這題是配合題，需要將生態學或演化學概念與相關學者配對。

這題是配合題，需要將生態學或演化學概念與相關學者配對。

生態位（Niche）的概念，特別是「生態位作為物種在生態系統中的角色和地位」的定義，與 G. Evelyn Hutchinson (A) 緊密相關。

這題是配合題，需要將生態學或演化學概念與相關學者配對。