115 年 國立臺灣大學漁業科學研究所《生態學（C）》

本題主要在釐清族群與群落這兩個生態學中最基本的組成單元。

核心觀念：

• 族群 (Population)： 指在特定時間與特定空間內，由同一物種的個體所組成的集合。族群是演化和族群動態學研究的基本單位。
• 群落 (Community)： 指在特定時間與特定空間內，由不同物種的族群所組成的集合。群落是生態系中生物部分的總稱，研究重點在於物種間的交互作用。

解題步驟：

1. 定義族群 (Population)：

   • 族群的定義強調「同一物種」和「特定時空」。
   • 舉例：一個池塘中的所有「鯉魚」構成一個族群；一片森林裡的「台灣黑熊」構成一個族群。

2. 定義群落 (Community)：

   • 群落的定義強調「不同物種」和「特定時空」。
   • 舉例：一個池塘中的所有生物（包括鯉魚、水蚤、浮游植物、水草、細菌等）構成一個群落；一片森林裡的台灣黑熊、山羌、各種鳥類、昆蟲、植物、真菌等共同構成一個森林群落。

差異總結：
| 特徵 | 族群 (Population) | 群落 (Community)

本題旨在區分「生態位」與「棲地」這兩個與物種在生態系中角色相關的重要概念。

核心觀念：

• 棲地 (Habitat)： 指生物體或族群生存的物理空間或環境。它描述了生物「住在哪裡」。
• 生態位 (Niche)： 指一個物種在生態系中所扮演的角色，以及它與環境及其他生物的交互作用。它包含了物種的棲地、飲食、活動時間、對環境因子的需求與耐受範圍，以及它對其他生物的影響等。簡單來說，生態位描述了生物「做什麼」以及「如何做」。

解題步驟：

1. 解釋生態位 (Niche)：
   • 生態位是一個多面向的概念，不僅包含物理空間，更重要的是物種在生態系中的功能性角色。
   • 它可以被想像成一個物種的「職業」或「生活方式」。
   • 生態位包含：
     • 資源利用： 食物來源、空間使用、時間利用（日行性或夜行性）。
     • 環境因子耐受性： 對溫度、濕度、pH值等的適應範圍。
     • 交互作用： 與其他物種的關係（如掠食、被掠食、競爭、共生）。

本題探討影響族群數量動態的關鍵驅動因子。

核心觀念：
影響族群數量變動的因子主要可以分為兩大類：

1. 密度獨立因子 (Density-independent factors)： 這些因子對族群的影響與族群密度無關，無論族群是多或少，它們的影響程度大致相同。
2. 密度制約因子 (Density-dependent factors)： 這些因子對族群的影響程度隨著族群密度的變化而變化。當族群密度高時，這些因子的影響力會增強，導致出生率下降或死亡率上升；當族群密度低時，影響力則減弱。

解題步驟：

1. 說明密度獨立因子：

   • 定義： 影響族群的因子，其發生機率或影響程度與族群密度無關。
   • 例子：
     • 極端天氣事件： 如寒潮、熱浪、乾旱、水災、颱風、地震、火山爆發等。這些事件可能在短時間內大量殺死個體，而不論原先族群有多密集。
     • 人為干擾： 如大面積的棲地破壞、污染、獵捕（在某些情況下，若獵捕強度不隨族群密度調整，也可視為密度獨立）。
   • 如何影響族群大小： 這些因子通常會導致族群數量急劇下降，且其影響是突發性的，不具備調節族群數量在承載量內的功能。

2. 說明密度制約因子：

   • 定義： 影響族群的因子，其影響程度隨族群密度而變化，通常會抑制族群的過度增長。
   • 例子：

本題考驗對物種間基本交互作用的理解與舉例能力。

核心觀念：
物種之間並非孤立存在，而是存在各種形式的交互作用，這些作用深刻影響著各自的生存、繁殖與演化。常見的交互作用包括：

• 互利共生 (Mutualism)： 兩種生物之間存在互惠的關係，雙方都從中獲益。
• 捕食 (Predation)： 一種生物（捕食者）吃掉另一種生物（獵物）。
• 競爭 (Competition)： 兩種或多種生物爭奪同一種有限的資源（如食物、棲地、配偶等）。

解題步驟：

1. 說明互利共生 (Mutualism)：

   • 定義： 兩種不同物種的個體之間，彼此互惠，均從互動中獲得益處。
   • 影響： 提高雙方的生存率、生長率或繁殖率。
   • 舉例：
     • 蜜蜂與開花植物： 蜜蜂採集花蜜（獲取食物），在過程中幫助植物傳播花粉，促進植物繁殖。
     • 地衣 (Lichen)： 由真菌和藻類（或藍綠菌）共生而成。藻類進行光合作用提供養分給真菌，真菌則提供穩定的棲地、水分和礦物質給藻類。
     • 清潔魚與大型魚類： 清潔魚為大型魚類清除體表的寄生蟲和死皮（獲益），大型魚類則因此保持健康，並允許清潔魚在其周圍自由活動（獲益）。

2. 說明捕食 (Predation)：

   • 定義： 一種生物（捕食者, predator）捕捉並吃掉另一種生物（獵物, prey）。

本題探討生物多樣性對生態系穩定性的重要性。

核心觀念：
生物多樣性 (Biodiversity) 指的是地球上生命的多樣性，包括基因多樣性、物種多樣性以及生態系多樣性。生態系穩定性 (Ecosystem Stability) 則是指生態系抵抗干擾、維持其結構和功能的能力。一般認為，生物多樣性越高，生態系的穩定性也越高。

解題步驟：

1. 說明生物多樣性與生態系穩定性的關聯：

   • 生物多樣性是生態系健康和韌性的基礎。
   • 高生物多樣性意味著生態系擁有更多的物種、基因和生態系類型，這提供了更多應對環境變化的選項和緩衝能力。

2. 闡述生物多樣性提升生態系穩定性的可能原因：

   • 功能冗餘 (Functional Redundancy)：

     • 概念： 在一個高度多樣化的生態系中，通常有多個物種執行相似的功能（例如，有多種植物進行光合作用，有多種分解者分解有機物）。
     • 作用： 當某一個物種因環境變化（如疾病、氣候變遷）而大量減少或滅絕時，其他具有相似功能的物種可以填補其空缺，繼續維持該項生態功能的正常運作。這就像一個備用系統，能防止生態系功能崩潰。
     • 例子： 如果一個森林生態系中有多種分解者，即使其中一種分解者因某種原因數量銳減，其他分解者仍能有效分解落葉和枯木，維持養分循環。

   • 恢復力 (Resilience)：

     • 概念： 生態系在受到干擾（如火災、風暴、入侵物種）後，能夠恢復到原有或相似狀態的能力。
     • 作用： 高生物多樣性提供了更多樣化的基因和物種，增加了生態系對干擾的適應和恢復潛力。

本題考驗對「族群」基本定義的理解。

核心觀念：
族群 (Population) 是生態學研究的基本單位，其定義非常明確。

解題步驟：

1. 回顧族群的定義： 族群是指在特定時間與特定空間內，由同一物種的個體所組成的集合。
2. 分析選項：
   • A. 某一地區中所有生物的集合：這是「群落」的定義，包含了不同物種。

本題考驗對「群落」基本定義的理解。

核心觀念：
群落 (Community) 是生態學研究的重要組成單元，其定義強調物種間的交互作用。

解題步驟：

1. 回顧群落的定義： 群落是指在特定時間與特定空間內，由不同物種的族群所組成的集合。它關注的是物種間的交互關係。
2. 分析選項：

本題旨在區分生物因子與非生物因子。

核心觀念：

• 非生物因子 (Abiotic factors)： 指生態環境中非生命的物理和化學成分，例如溫度、光照、水分、土壤、大氣組成、pH值等。
• 生物因子 (Biotic factors)： 指生態環境中所有生命的組成部分，包括生物體本身以及它們之間的交互作用，例如掠食者、獵物、競爭者、寄生蟲、病原體、分解者等。

解題步驟：

本題考驗對不同生態組織層級及其所涵蓋內容的理解。

核心觀念：
生態組織層級由小至大通常為：個體 → 族群 → 群落 → 生態系 → 生物圈。

• 族群 (Population)： 同一物種的集合。研究重點在於族群動態。
• 群落 (Community)： 不同物種的集合。研究重點在於物種間的交互作用。
• 生態系 (Ecosystem)： 包括一個特定區域的生物群落及其非生物環境，並強調生物與非生物環境之間的能量流動和物質循環。
• 生物圈 (Biosphere)： 地球上所有生態系的總和，是所有生命存在的區域。

解題步驟：

本題再次考驗對「生態位」概念的理解，並要求選出最精確的描述。

核心觀念：
生態位 (Niche) 是物種在生態系中扮演的「角色」與「功能」，它涵蓋了物種如何生存、繁殖，以及它與環境和其他物種的交互作用。

解題步驟：

1. 回顧生態位的定義： 生態位不僅僅是棲地，它包含物種的資源利用、對環境因子的耐受範圍、以及在群落中的功能角色（如生產者、消費者、分解者）和與其他物種的交互關係。
2. 分析選項：

本題考驗對生態學中生產者、消費者、分解者概念的理解。

核心觀念：

• 初級生產者 (Primary producers)： 指能夠自行製造有機物的生物，通常是利用光合作用（如植物、藻類）或化學合成作用（如某些細菌）從無機物轉化為有機物。牠們是生態系食物鏈的基礎。
• 初級消費者 (Primary consumers)： 指以初級生產者為食的生物，通常是草食性動物。
• 次級消費者 (Secondary consumers)： 指以初級消費者為食的生物，通常是肉食性動物或雜食性動物。

本題考驗對能量在生態系中流動特性的理解。

核心觀念：
能量在生態系中的流動遵循「十法則」或「10%法則」，即能量在從一個營養級傳遞到下一個營養級時，大約只有 10% 的能量可以被利用，其餘約 90% 的能量會以各種形式散失。

解題步驟：

1. 理解能量流動的特性： 能量在生態系中是單向流動的，且會逐級遞減。
2. 分析能量散失的主要途徑：
   • A. 生物死亡：生物死亡後，其體內的能量會被分解者利用，或以熱能散失，這是一個能量轉移或散失的過程，但不是「逐層遞減」的主要原因。

本題考驗對「食物網」概念的理解。

核心觀念：

• 食物鏈 (Food chain)： 描述一種生物被另一種生物吃掉，以及這種能量傳遞的線性序列，例如：草 → 兔子 → 狐狸。
• 食物網 (Food web)： 在一個生態系中，真實的能量傳遞路徑遠比單一食物鏈複雜。食物網是由許多相互交織的食物鏈所構成，顯示了不同物種之間錯綜複雜的捕食和被捕食關係。

解題步驟：

本題考驗對「捕食」作用的全面理解，包括其影響和範圍。

核心觀念：
捕食關係是生態系中一種重要的交互作用，它不僅影響捕食者和獵物的族群動態，也對整個群落的結構和物種組成有深遠影響。

解題步驟：

1. 分析選項：
   • A. 對獵物一定是有利的：這是錯誤的。捕食對獵物而言是負面的，直接導致其死亡。
   • B. 不會影響族群大小：這是錯誤的。捕食是影響獵物族群大小（死亡率）和捕食者族群大小（出生率、生長率）的重要因子。
   • C. 可能影響群落結構：這是正確的。捕食關係可以：

本題考驗對「直接」與「間接」生態影響的區分，並應用於珊瑚白化的情境。

核心觀念：

• 直接影響 (Direct effect)： 指一個事件或因子對某個物種或系統的直接、立即的影響。
• 間接影響 (Indirect effect)： 指一個事件或因子通過影響生態系中的其他組分，進而對目標物種或系統產生影響。通常涉及多個層級或物種的交互作用。

情境分析：珊瑚白化
海水溫度上升 → 珊瑚與共生藻之間的關係失衡 → 珊瑚排出共生藻 → 珊瑚白化。

解題步驟：

1. 分析選項與影響的性質：
   • A. 共生藻密度下降：海水溫度上升直接導致珊瑚排出共生藻，這是珊瑚白化的直接原因和直接結果。

本題考驗對影響水域初級生產力的關鍵因子的理解。

核心觀念：
初級生產力（Primary Productivity）是指生態系中初級生產者（如浮游植物、藻類、海草）將無機物轉化為有機物的速率。在水域生態系中，影響初級生產力的主要因子包括：

• 光照 (Light)： 光是光合作用的能量來源，但水體會吸收和散射光線，影響穿透深度。
• 營養鹽 (Nutrients)： 尤其是氮 (N) 和磷 (P)，是浮游植物生長必需的元素。
• 溫度 (Temperature)： 影響生物代謝速率。
• 二氧化碳 (CO2)： 作為光合作用的碳源，通常在水體中充足。
• 其他因子： 如混合作用、水體鹽度、pH值等。

解題步驟：

1. 分析各選項的影響：
   • A. 掠食壓力 (Predation pressure)：掠食者（如浮游動物）會吃掉初級生產者（浮游植物），這會降低初級生產者的數量，但通常不直接限制其生產速率本身，除非掠食壓力極高導致初級生產者無法累積足夠生物量。

本題考驗對族群增長模型，特別是 S 型曲線（邏輯斯諦曲線）的理解。

核心觀念：

• J 型曲線 (Exponential growth)： 當族群處於理想環境（資源無限、無天敵、無競爭）下，會呈現指數級增長。
• S 型曲線 (Logistic growth)： 當族群增長受到環境資源限制、競爭、天敵、疾病等因素影響時，其增長速率會逐漸減慢，最終趨近於環境的承載量 (Carrying Capacity, K)。這條曲線的形狀類似英文字母 S。

解題步驟：

1. 分析 S 型曲線的形成機制： S 型曲線反映了族群增長從早期不受限制的快速增長，逐漸轉變為受環境阻力影響而減緩，最終達到穩定狀態的過程。
2. 分析選項：
   • A. 沒有天敵：沒有天敵是族群呈現 J 型曲線增長的條件之一，而非 S 型曲線的原因。若沒有天敵，族群可能持續指數增長（直至其他因素介入）。

本題再次考驗對「密度制約因子」與「密度獨立因子」的區分。

核心觀念：

• 密度制約因子 (Density-dependent factors)： 這些因子的影響程度隨著族群密度的增加而增強。
• 密度獨立因子 (Density-independent factors)： 這些因子的影響程度與族群密度無關。

解題步驟：

1. 分析各選項：
   • A. 地震 (Earthquake)：地震是突發性的自然災害，其破壞力不因族群密度高低而改變，屬於密度獨立因子。

本題考驗對「競爭排除原理」(Competitive Exclusion Principle) 的理解。

核心觀念：
競爭排除原理（由 G.F. Gause 提出）指出，在一個穩定的環境中，如果兩個或多個物種爭奪完全相同的有限資源，那麼其中一個物種最終會將其他物種排除出去，只有一個物種能夠長期生存。換句話說，具有完全相同生態位的兩個物種無法在同一環境中共存。

解題步驟：

1. 分析競爭排除原理的內容： 該原理的核心在於「生態位重疊」和「資源有限」。
2. 分析選項：

本題考驗對影響物種共存機制的理解，特別是與競爭排除原理相對的機制。

核心觀念：
競爭排除原理指出，生態位高度重疊的物種難以共存。因此，要促進物種共存，需要減少或避免生態位的過度重疊。

解題步驟：

1. 分析促進物種共存的條件：
   • 生態位分化 (Niche differentiation)： 這是促進物種共存的最重要機制。當不同物種利用不同的資源、在不同的時間活動、或在不同的空間棲息時，牠們的生態位就不會完全重疊，從而可以共存。
   • 干擾 (Disturbance)： 雖然極端的干擾可能降低物種多樣性，但中等程度的干擾（如週期性火災、季節性洪水）可以防止單一強勢物種完全排除其他物種，從而維持較高的物種多樣性。

本題考驗對「擾動」概念的理解，包括其影響和性質。

核心觀念：
擾動 (Disturbance) 是指生態系中發生的、會破壞生物群落的結構或改變資源可用性的事件。擾動可以是自然發生的（如火災、洪水、風暴）或人為的（如砍伐森林、污染）。

解題步驟：

1. 分析選項：
   • A. 一定會降低生物多樣性：不一定。雖然嚴重的擾動會降低生物多樣性，但中等程度的擾動（如「中度干擾假說」所闡述的）反而可能維持或提高生物多樣性，因為它能防止單一優勢物種的過度擴張，並為對干擾有適應性的物種提供機會。

本題考驗對「初級演替」與「次級演替」的區分。

核心觀念：

• 初級演替 (Primary succession)： 指在完全沒有生命的基質上發生的演替，例如新形成的火山岩、冰川退卻後裸露的岩石、或新形成的沙灘。土壤需要從零開始形成。
• 次級演替 (Secondary succession)： 指在曾經有生命存在、但因干擾（如火災、洪水、砍伐）而遭到破壞的區域發生的演替。原有的土壤和部分生命（如種子、根系）仍然存在，因此演替過程通常比初級演替快。

解題步驟：

本題考驗對「生物多樣性」全面概念的理解。

核心觀念：
生物多樣性 (Biodiversity) 是一個多層次的綜合概念，它涵蓋了生命在不同尺度上的多樣性。一般認為生物多樣性包含三個主要層級：

1. 基因多樣性 (Genetic diversity)： 同一物種內基因的變異程度。
2. 物種多樣性 (Species diversity)： 一個區域內物種的種類和數量。
3. 生態系多樣性 (Ecosystem diversity)： 不同生態系（如森林、草原、濕地、珊瑚礁）的種類和結構。

本題考驗對影響生物多樣性的各種因素的理解。

核心觀念：
生物多樣性 (Biodiversity) 的高低受多種因素影響。

解題步驟：

1. 分析各選項對生物多樣性的影響：
   • A. 棲地異質性增加 (Increased habitat heterogeneity)：棲地異質性增加意味著環境結構更複雜，提供了更多樣化的棲息空間和資源，這通常會增加生物多樣性（例如，森林中樹冠層、灌木層、地面層的差異，為不同物種提供棲息地）。

本題考驗對「承載量」概念的理解。

核心觀念：
承載量 (Carrying Capacity, K) 是指在特定環境條件下，某種生物族群能夠長期維持的最大數量。這個數量受到環境資源（食物、水、棲地）、空間、天敵、疾病等因素的限制。當族群數量接近承載量時，其增長速率會趨近於零。

解題步驟：

本題考驗對「自下而上控制」與「自上而下控制」概念的理解。

核心觀念：

• 自下而上控制 (Bottom-up control)： 指生態系中較低營養級的資源可用性或生產力，決定了較高營養級生物的數量和結構。例如，初級生產者的數量和品質決定了初級消費者的數量，進而影響次級消費者。
• 自上而下控制 (Top-down control)： 指生態系中較高營養級的生物（如頂級掠食者）通過捕食作用，控制了其下方較低營養級生物的數量和結構，進而影響整個食物鏈。

解題步驟：

本題考驗對生態系中能量流動與物質循環基本規律的理解。

核心觀念：

• 能量流動 (Energy flow)： 能量在生態系中是單向流動的，從太陽（或化學能）進入生產者，然後通過食物鏈傳遞給消費者和分解者。在傳遞過程中，大部分能量會以熱能的形式散失，因此能量是逐層遞減的，無法循環利用。
• 物質循環 (Matter cycling)： 物質（如碳、氮、磷、水等）在生態系中是循環利用的。它們在生物、非生物環境之間不斷移動和轉化，不會像能量那樣大量散失。

解題步驟：

本題考驗對「生態系恢復力」(Ecosystem Resilience) 的理解，以及影響其高低的因素。

核心觀念：
生態系恢復力是指生態系在受到干擾後，恢復到原狀或相似狀態的能力。高恢復力意味著生態系能夠較快且較完整地從干擾中恢復。

解題步驟：

1. 分析影響生態系恢復力的因素：
   • 高生物多樣性： 通常與高恢復力相關，因為有更多物種和基因可供選擇，以應對變化。
   • 功能冗餘 (Functional redundancy)： 當多個物種執行相似功能時，一個物種的消失不會導致該功能的喪失，有助於維持生態系穩定和恢復。
   • 物種功能多樣性 (Functional diversity)： 指生態系中物種所扮演的生態功能種類的多樣性。功能多樣性高意味著生態系能執行更多樣化的生態過程，對干擾的反應更靈活。

本題考驗對「外來種」(Exotic/Invasive species) 的全面理解。

核心觀念：
外來種是指非本地物種，被引入到一個新的生態系中。其中，具有高度適應性、繁殖能力強、且對當地生態系造成負面影響的稱為入侵種 (Invasive species)。

解題步驟：

1. 分析選項：
   • A. 一定會滅絕原生種：這過於絕對。雖然外來種可能導致原生種滅絕，但並非「一定」會。有些外來種可能與原生種共存，或只對部分原生種造成威脅。
   • B. 對生態系沒有影響：這是錯誤的。

本題考驗對生態學研究核心目的的理解。

核心觀念：
生態學 (Ecology) 是研究生物體之間以及生物體與其環境之間相互關係的科學。其研究目的涵蓋了多個層面，但核心在於理解生態系統的運作規律。

解題步驟：

1. 分析選項：
   • A. 控制所有自然環境：這不是生態學研究的主要目的。生態學研究是為了理解，而控制通常是應用生態學知識的結果，且「控制所有」過於極端和不切實際。
   • B. 了解生物與環境的關係：這精確地概括了生態學研究的核心目標。