109 年 國立臺灣大學漁業科學研究所《生態學》

本大題旨在測驗考生對生態學基本名詞的理解程度。考生需針對每一個名詞，清晰、準確地闡述其定義、涵義及其在生態學中的重要性。

1. r and K species:
   此概念源於族群成長模型。r-selected species（r選擇種）是指在較不穩定的環境中，族群數量快速增長，傾向於最大化繁殖率，通常具有早熟、高繁殖力、低存活率、對環境變動敏感等特徵，例如昆蟲、囓齒動物。K-selected species（K選擇種）則是在較穩定的環境中，族群數量接近環境承載量（K值），傾向於投資於個體生長與存活，通常具有晚熟、低繁殖力、高存活率、較佳的競爭力等特徵，例如大型哺乳動物、鳥類。
   【答案】r-selected species 指的是在不穩定環境中，傾向於快速繁殖、族群數量波動大的物種；K-selected species 則是在穩定環境中，族群數量接近環境承載量，傾向於較高的個體存活與競爭力的物種。

2. trophic cascade:
   營養階層級聯效應是指頂級掠食者（或關鍵物種）的數量變化，透過食物鏈向下傳遞，影響到較低營養階層的族群數量與結構，進而改變整個生態系的結構與功能。例如，狼的引入（頂級掠食者）減少了鹿（草食動物）的數量，使得植物得以恢復生長，進而影響了其他依賴植物的物種。
   【答案】營養階層級聯效應是指頂級掠食者或關鍵物種的數量變動，透過食物鏈影響到較低營養階層，進而改變生態系結構與功能的現象。

3. maximum sustainable yield:
   最大持續產量是指在不損害族群或資源長期再生能力的前提下，從一個可再生資源（如魚類、森林）中每年能夠持續收穫的最大數量。這通常發生在族群生長率達到最大值的族群規模時，例如邏輯斯諦曲線的拐點。

本大題旨在測驗考生對生態學核心概念的理解、應用能力，以及將理論知識連結至實際環境問題的分析與解決能力。

1. 簡述生態學中的「biological scale」。(10%)

「Biological scale」指的是生態學研究中，我們關注的空間（spatial scale）與時間（temporal scale）的尺度。不同的生態現象或過程，其發生與影響的尺度範圍是不同的。例如：

• 空間尺度：可以從微觀的種內互動（如個體間的距離）、微棲地（microhabitat）、棲地單元（habitat patch）、景觀（landscape）、區域（region）到全球（global）尺度。
• 時間尺度：可以從瞬間的生態過程（如光合作用）、季節性變化、物種演化時間、地質年代的變遷等。

生態學研究的有效性很大程度上取決於所選擇的尺度是否與研究的現象或問題相匹配。例如，研究單一物種的棲地選擇，可能需要關注微棲地或棲地單元尺度；而研究氣候變遷對生物地理分佈的影響，則需要關注區域或全球尺度，以及較長的時間尺度。研究者必須清楚定義研究的尺度，才能準確解釋觀察到的結果並提出合理的推論。

【答案】Biological scale 指的是生態學研究中所關注的空間與時間尺度，不同的生態現象與過程發生在不同的尺度上，研究者需選擇與現象相匹配的尺度進行分析。

2. 何謂「全球暖化(global warming)」?造成的原因為何?目前重要的應對策略為減緩(mitigation)與適應(adaptation),試由生態面舉例相應的方式。(30%)

定義與原因：
全球暖化（global warming）是指地球表面平均溫度在長時間內呈現上升的趨勢。主要原因是人類活動導致大氣中溫室氣體（如二氧化碳 $CO_2$、甲烷 $CH_4$、氧化亞氮 $N_2O$）濃度顯著增加。這些溫室氣體會吸收地球表面輻射出的紅外線，並重新輻射回地表，導致熱量滯留，進而使地球溫度升高，此現象稱為「溫室效應」（greenhouse effect）。主要的人類活動包括：燃燒化石燃料（煤、石油、天然氣）釋放 $CO_2$；大規模的森林砍伐減少了 $CO_2$ 的吸收；農業活動（如畜牧業、稻田）釋放 $CH_4$ 和 $N_2O$；工業製程排放。

生態面應對策略：

• 減緩 (Mitigation)： 旨在減少溫室氣體的排放，或增強其吸收，從根本上降低暖化的速度與程度。

  • 生態面例子：
    • 森林保育與復育 (Afforestation and Reforestation): 森林是重要的碳匯，能透過光合作用吸收大量的 $CO_2$。保護現有森林，並進行大規模植樹造林，有助於降低大氣 $CO_2$ 濃度。
    • 濕地與泥炭地保護 (Wetland and Peatland Conservation): 濕地和泥炭地儲存了大量的碳。保護這些生態系統，避免其退化或被開發，能防止儲存的碳被釋放到大氣中。
    • 恢復自然生態系統的碳儲存能力 (Restoring Carbon Sequestration Capacity): 例如，透過生態工程恢復草原、紅樹林、海草床等，強化其固碳能力。

• 適應 (Adaptation)： 旨在調整生態系統和人類社會，以應對已經發生或預期將發生的氣候變遷影響，降低其負面衝擊。

  • 生態面例子：
    • 建立生態廊道與保護區網絡 (Establishing Ecological Corridors and Protected Area Networks): 隨著氣候變遷，物種需要遷移以尋找適宜的棲地。建立連結的保護區，並在之間設置生態廊道，有助於物種遷移，維持其族群連結與遺傳多樣性。
    • 恢復生態系統的韌性 (Enhancing Ecosystem Resilience): 透過保護生物多樣性、維持健康的原生群落結構、減少其他壓力源（如污染、過度開發），可以增強生態系統抵抗和恢復氣候變遷衝擊的能力。例如，健康的珊瑚礁對海洋酸化和升溫的耐受性較高。
    • 選擇性育種與引進適應性物種 (Selective Breeding and Introduction of Adapted Species): 針對特定地區，選擇或引進更能耐受高溫、乾旱或鹽化的植物品種，以維持農業生產或生態功能。然而，物種引進需謹慎評估其潛在的入侵風險。
    • 水資源管理與生態系統保護 (Water Resource Management and Ecosystem Protection): 調整水資源管理策略，例如恢復河流的自然流動、保護集水區的森林植被，以應對降雨模式改變和乾旱頻率增加的影響。

【答案】全球暖化是地球平均溫度上升的現象，主因是人類活動導致溫室氣體增加。減緩策略如森林保育，適應策略如建立生態廊道。

3. 何謂「指標物種(indicator species)」?若要找出指標物種,你會如何進行研究?試簡單設計之。(15%)

定義：
指標物種（indicator species）是指其存在、豐度、健康狀況或族群變動，能夠反映其所處生態環境的整體健康或品質的物種。牠們對環境的變化（如污染、棲地破壞、氣候變遷）特別敏感，因此牠們的狀態能作為該環境狀況的「指標」。

研究設計：

若要找出指標物種，研究設計可以包含以下步驟：