112 年 國立臺灣大學漁業科學研究所《生態學（C）》

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Native species 指的是一個物種在某地理區域內，由於自然演化過程而存在的物種。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Invasive species，即入侵種，是指一個物種被引入（通常由人類活動）到一個牠們原本不存在的區域，並且在那裡成功繁殖

核心觀念： 特有種是地理分佈上的概念，與物種形成和地理隔離有關。
詳解：
特有種（Endemic species）是指僅僅存在於某一個特定地理區域或棲息地的物種，而不在其他任何地方自然分佈。這種地理上的侷限性通常是由於該物種的起源、地理隔離、環境條件適應等因素所造成。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Ecological niche，即生態位，是一個物種在生態系中所扮演的角色及其與環境互動的總和。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Realized niche，即實際生態位，是指一個物種在實際存在的生態系中所佔有的生態位，它受到生物間的交互作用（如競爭、捕食）的限制。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Age-structured population，即年齡結構種群，是指一個種群的個體數量會受到其年齡結構的影響。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Leslie matrix，即萊斯利矩陣，是一種用於分析年齡結構種群動態的數學工具。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Ecological succession，即生態演替，是指在一個生態系統中，隨著時間的推移，物種組成和群落結構發生規律性變化的過程。

本題為名詞解釋，主要在釐清生態學中的基本術語。
Tropical cascade，即熱帶級聯效應，是指在熱帶生態系統中，由於頂級掠食者（apex predator）的消失或引入，所引發的一連串對生態系結構和功能產生影響的效應。

本題主要探討「中介種群」的概念及其在斑塊間擴散對局部種群動態的影響。

中介種群 (Metapopulation) 的定義：
中介種群是指一個地理上被隔離的種群集合，這些種群存在於大小不一、空間上相互獨立的棲息地斑塊（habitat patches）中。雖然各個斑塊中的局部種群（local populations）可能獨立存在，但牠們之間並非完全隔絕，而是透過個體的遷移（dispersal）或擴散（colonization）而相互聯繫。這種聯繫意味著一個斑塊中的種群滅絕（extinction）可能被另一個斑塊中新建立的種群（recolonization）所取代，從而維持整個中介種群的存在。

擴散對局部種群動態的影響：
斑塊間的擴散（dispersal）是中介種群概念的核心，它對局部種群的動態具有多重影響：

1. 降低局部滅絕的機率 (Reducing local extinction probability)：
   • 補償效應 (Rescue effect)： 當某個斑塊中的局部種群數量下降，面臨滅絕的危機時，來自其他較興盛斑塊的個體遷移（移民）可以補充該種群的數量，增加其存活的機會。這種「救援」作用可以防止局部種群完全滅絕。
   • 基因流 (Gene flow)： 擴散也促進了不同種群間的基因交流。這有助於維持種群的遺傳多樣性，增加其對環境變化的適應能力，間接降低了因遺傳瓶頸或近親繁殖導致的滅絕風險。

本題旨在探討生物多樣性對生態系統健康的重要性，以及其對生態系統功能與穩定性的影響機制。

生物多樣性對生態系統健康的重要性：
生態系統健康（ecosystem health）可以理解為生態系統維持其結構、功能和恢復力的能力。高生物多樣性是生態系統健康的重要基石。一個生物多樣性高的生態系統，通常擁有更豐富的物種組成、遺傳變異和生態系類型。這種複雜性使得生態系統更能抵抗干擾、適應環境變化，並持續提供重要的生態服務。反之，低生物多樣性的生態系統往往較為脆弱，容易受到外來入侵、疾病爆發或氣候變遷的衝擊，導致功能退化甚至崩潰。

生物多樣性對生態系統的影響機制：

i) 生態系統功能 (Ecosystem functioning)：
生態系統功能是指生態系統內物質循環、能量流動以及生物生產等過程。生物多樣性透過以下機制影響生態系統功能：

1. 冗餘性 (Redundancy) 與功能多樣性 (Functional diversity)：

   • 冗餘性： 在一個高多樣性的生態系統中，通常有多個物種能夠執行相似的功能（例如，多種固氮細菌，多種分解者）。即使其中一個物種因故消失，其他物種仍能接替其功能，確保該功能得以持續。
   • 功能多樣性： 不同物種具有不同的生態位和功能（如採食不同食物、利用不同空間、具有不同生理過程）。高功能多樣性意味著生態系統能更有效率地利用資源，執行更廣泛的生態過程（如更全面的養分循環、更廣的物種間互動網絡）。例如，擁有不同分解速率的微生物群落，能更有效地分解不同類型的有機物。

2. 互補性 (Complementarity)：

   • 不同物種在資源利用上的差異（如不同根系深度吸收不同層次的養分，不同光合作用效率的植物適應不同光照強度）可以減少競爭，提高整體資源利用效率。這通常表現為更高的總生產力（如生物量增加）。

3. 驅動過程 (Driving processes)：

本題要求解釋「生態系統服務」的定義，並闡述其與人類活動、生態系統及人類福祉的關聯。

生態系統服務 (Ecosystem Services) 的定義：
生態系統服務是指自然生態系統（包括其生物組成、結構和過程）為人類提供的、對人類福祉至關重要的各種益處。這些益處是自然生態系統在沒有人為干預或僅有少量管理下，自然產生的。簡單來說，生態系統服務就是大自然為人類免費提供的「好處」。

與人類活動、生態系統及人類福祉的關聯：

1. 生態系統是基礎：
   生態系統服務的提供者是各種自然生態系統，如森林、濕地、海洋、草原、土壤等。這些系統透過其複雜的生物、化學和物理過程，維持著地球的生命支持系統。

2. 人類活動的影響：
   人類活動（如農業、工業、城市化、伐木、污染排放）對自然環境產生廣泛影響。這些活動可能：

   • 損害或破壞生態系統： 導致棲地喪失、物種滅絕、資源枯竭，進而削弱生態系統提供服務的能力。
   • 改變生態系統過程： 如改變水文循環、土壤侵蝕速率、碳排放量等，進而影響服務的供給。
   • 過度利用服務： 如過度捕撈、過度砍伐，導致服務的枯竭。

3. 人類福祉的關聯：
   生態系統服務直接或間接貢獻於人類的生存、健康、經濟發展和社會文化福祉。若生態系統服務功能受損，人類福祉將受到嚴重威脅。

生態系統服務的分類：
為了更清晰地理解生態系統服務，學術界通常將其分為四大類：

1. 供給服務 (Provisioning Services)：
   指生態系統直接提供的可消費產品。

本題要求解釋「聖嬰現象」的定義，並說明其對海洋生態系與漁業的影響，可舉例已知影響。

聖嬰現象 (El Niño Phenomenon) 的定義：
聖嬰現象（西班牙語 El Niño，意為「聖嬰」或「男嬰」，指耶穌聖嬰）是一種發生在熱帶太平洋的氣候模式異常現象，是「聖嬰-南方震盪」（ENSO, El Niño-Southern Oscillation）循環中的一個階段。

其主要特徵是：

1. 東太平洋赤道海域海水溫度異常升高： 在正常情況下，東太平洋（如秘魯沿岸）的表層海水溫度較低，因為信風（trade winds）將表層溫暖海水吹向西太平洋，而冷湧（upwelling）將深層冷、富含營養的湧升流帶到東太平洋。但在聖嬰期間，東太平洋的信風減弱甚至反向，導致原本應有的冷湧消失或減弱，使得東太平洋赤道海域的表層海水溫度異常升高（通常比平均值高出 0.5°C 以上，持續數月）。
2. 西太平洋暖池東移： 原本集中在西太平洋（印尼、澳洲附近）的暖水團會向東擴散。
3. 大氣環流異常： 海水溫度異常改變了熱帶太平洋的對流模式，影響了全球大氣環流，進而導致全球範圍內天氣模式的異常，如改變降雨量和溫度。

聖嬰現象對海洋生態系與漁業的影響：

聖嬰現象對熱帶太平洋，特別是東太平洋的海洋生態系和漁業具有毀滅性的影響，主要體現在以下幾個方面：

1. 影響初級生產力 (影響浮游植物)：

   • 東太平洋： 聖嬰期間，東太平洋的冷湧減弱或消失，導致深層富含營養鹽（如硝酸鹽、磷酸鹽）的冷水無法湧升到表層。缺乏這些營養鹽，浮游植物（phytoplankton）的光合作用受到嚴重抑制，其數量急劇減少。浮游植物是海洋食物網的基礎，牠們數量的下降會向上層傳遞，影響整個海洋食物鏈。
   • 西太平洋： 相對而言，西太平洋的暖池東移可能帶來一些局部性的浮游植物增長，但整體影響不如東太平洋的銳減顯著。

2. 影響魚類資源 (特別是經濟魚類)：

   • 東太平洋： 聖嬰現象是導致東太平洋沿岸（如秘魯、厄瓜多）漁業崩潰的關鍵原因。這些地區的漁業高度依賴湧升流帶來的豐富營養鹽所支持的魚群，例如鯷魚（anchovy）、沙丁魚（sardine）等。當浮游植物數量銳減，以其為食的魚類（如鯷魚）食物來源斷絕，數量急劇下降。