112 原住民特考三等 林業技術 森林生態學(包括保育) 考古題詳解

核心觀念

本題考查樹種對不同光環境的適應，以及這些適應如何影響森林更新與演替。陽性（先趨）樹種通常需要較強光照，幼苗在林下不易長期存活，常先進入林窗、裸露地或干擾後的空地；耐陰性樹種則能在低光環境下維持正碳收支，幼苗可在林下存活，待林冠形成空隙後再加速生長。

耐陰性指樹種在低光環境中存活、維持生長及完成生活史的能力，不等於喜歡完全黑暗，也不代表成樹在弱光下長得最快。樹種間的耐陰性是連續差異，且會隨發育階段、土壤水分、養分與競爭環境而變化。

解題方法

題目要求比較生長、形態、生理、生態與繁殖，宜依「個體如何利用光」及「族群如何更新」分項作答：

1. 生長：比較幼苗在林下的生長與存活，以及生長對光照增加的反應。
2. 形態與生理：比較葉片、冠形、枝條配置，以及光合作用對弱光的適應。
3. 生態與繁殖：連結林窗更新、演替位置、種子與幼苗策略。

比較時須掌握趨勢，但避免把概括性特徵寫成所有樹種都適用的絕對規則。

陽性樹種與耐陰性樹種比較

核心觀念

島嶼生物地理學平衡模式（Equilibrium Model of Island Biogeography）由 MacArthur 與 Wilson 提出，用來說明島嶼上的物種數量，如何受到「島嶼面積」與「島嶼距離大陸或物種來源地的遠近」影響。

其基本假設是：

1. 島嶼物種數量受到物種移入與物種滅絕兩種作用共同決定。
2. 物種移入率會隨島上已存在的物種數增加而下降。
3. 物種滅絕率會隨島上已存在的物種數增加而上升。
4. 當移入率等於滅絕率時，島嶼達到物種數的動態平衡。

令：

• $S$：島嶼上現有的物種數
• $I(S)$：物種移入率
• $E(S)$：物種滅絕率
• $S^*$：平衡物種數

平衡條件為：

此時的物種數量大致維持穩定，但並不代表物種組成完全不變；仍可能有某些物種滅絕，並由其他物種移入補充，稱為物種周轉（turnover）。

解題方法

本題應分成三個層次說明：

1. 先畫出移入率與滅絕率隨物種數的變化。
2. 再說明島嶼距離如何影響移入率。
3. 最後說明島嶼面積如何影響滅絕率。

一、物種移入率與現有物種數的關係

島嶼上尚未出現的物種越多，潛在可移入的物種越多，因此初始移入率高。

隨著島上物種數增加：

• 可移入的新物種逐漸減少；
• 島上物種與來源地物種庫的重複程度增加；
• 移入率逐漸下降。

因此，移入率曲線通常為由左上向右下的下降曲線。

當島上物種數接近來源地物種庫的總物種數時，新的物種幾乎沒有，移入率接近零。

二、物種滅絕率與現有物種數的關係

當島嶼上物種數很少時，物種間競爭較弱，滅絕機率通常較低。

隨著島上物種數增加：

• 資源競爭加劇；
• 生態棲位重疊增加；
• 種群密度及族群間交互作用改變；
• 島嶼承載量受到限制。

因此，滅絕率會隨物種數增加而上升，通常畫成由左下向右上的上升曲線。

兩條曲線的交點即為平衡點：

交點的橫座標為平衡物種數 $S^*$，縱座標為平衡時的物種移入率與滅絕率。

島嶼距離對移入率的影響

近島

靠近大陸或物種來源地的島嶼，具有：

• 物種來源地距離短；
• 擴散阻力小；
• 抵達島嶼的個體數較多；
• 移入及重新移入的機會較高。

因此，近島的移入率曲線位於較高位置，與滅絕率曲線交會時，平衡物種數較多。

遠島

距離物種來源地較遠的島嶼，具有：

• 擴散距離長；
• 抵達島嶼的個體數較少；
• 遷移途中死亡或失敗的機率較高；
• 移入率較低。

因此，遠島的移入率曲線向下移動，平衡物種數較少。

距離主要影響的是移入率，而非直接改變滅絕率。

島嶼面積對滅絕率的影響

大島

面積較大的島嶼通常具有：

• 較多棲地類型；
• 較大的族群數量；
• 較高的資源量；
• 較強的環境異質性；
• 較低的隨機滅絕風險。

因此，大島的滅絕率較低，滅絕率曲線向下移動，平衡物種數較高。

小島

面積較小的島嶼通常具有：

• 棲地類型較少；
• 族群數量較小；
• 資源有限；
• 邊緣效應較強；
• 對乾旱、火災、暴風等隨機干擾較敏感。

因此，小島的滅絕率較高，滅絕率曲線向上移動，平衡物種數較低。

面積主要影響的是滅絕率，而非直接改變移入率。

圖形說明

一、移入率與滅絕率的基本關係

縱軸為移入率或滅絕率，橫軸為島嶼現有物種數 $S$：

核心觀念

本題考兩部分：Clements 對演替過程的六階段整理，以及如何用實地研究方法掌握植群隨時間的變化。演替是生物群落的物種組成與結構隨時間逐漸改變的過程；Clements 將它描述為由新裸地開始，經過植物移入、定居與群落交替，最後形成相對穩定頂極群落的發展序列。

解題方法

作答時先依序寫出六個階段，再說明研究演替的直接與間接方法。階段名稱要寫全，並點出各階段的生態意義；研究方法則交代資料如何取得，以及各自適用的時間尺度。

Clements 演替六大步驟

1. 裸地形成（nudation）：原有植被消失，或新裸地出現，形成可供植物入侵的基質。原因可包括火災、風倒、洪水、冰河退縮、火山活動或人為干擾。

2. 遷移（migration）：植物的種子、孢子或其他繁殖體傳播至裸地。

3. 定居（ecesis）：抵達的繁殖體萌發、生長並建立族群；是否成功取決於環境條件與植物的適應能力。

4. 競爭（competition）：植物生長、擴張後，因光、水分、養分及空間有限而彼此競爭，物種的相對優勢因此改變。

5. 反應（reaction）：植物群落改變環境，例如影響遮蔭、土壤有機質、養分與水分條件；環境改變又進一步影響後續能定居的物種。

6. 穩定（stabilization）：群落發展至相對穩定的頂極群落（climax community）；物種組成與結構在當地環境下相對穩定，但仍可能受干擾而改變。

核心觀念

植群調查通常無法逐一調查整個研究區域，因此需選取具有代表性的樣區，再由樣區資料推估整體植群。樣區分布型是指樣區在調查範圍內的排列與散布方式，主要包括：

1. 隨機分布：以隨機方式決定樣區位置。
2. 系統分布：依固定間距或規則排列樣區，例如沿等距格網、直線或樣帶設置。
3. 分層分布：先依植群型、地形、海拔、土壤或其他環境條件將調查區分層，再於各層內配置樣區；常與隨機或系統取樣結合。

解題方法

作答時先列出各種分布型，再從兩個面向比較：一是樣區能否代表研究區的空間差異，二是設置與調查所需的時間、成本及操作難度。題目問「種類」及其「優缺點」，因此須逐一交代分布方式及其適用情境。

各類型的優缺點

一、隨機分布

**作法：**在調查範圍內，利用亂數或其他隨機方法決定樣區位置，使每個可能位置均有被抽中的機會。

優點：

• 減少調查者主觀挑選樣區造成的偏差。
• 適用於統計推論，可依取樣設計估計母體特徵及抽樣誤差。
• 執行方式概念明確，適合地形與植群相對均質的調查區。

缺點：

• 樣區可能集中於部分區域，或未涵蓋某些重要環境與植群類型。
• 若調查區範圍大、地形崎嶇，樣區位置分散會增加交通與作業成本。
• 對於植群高度異質的區域，單純隨機取樣可能使稀少或局部植群取樣不足。

二、系統分布

**作法：**按照固定間距或規則設置樣區，例如在格網交點設樣區，或沿一條或多條樣帶等距設置。

優點：

• 樣區散布較均勻，能系統性涵蓋調查區域。
• 易於規劃與執行，樣區位置也較容易定位、複查。
• 適合調查沿海拔、坡向或其他環境梯度變化的植群。

缺點：