113 高普考普通考試 林業技術 森林生態學概要 考古題詳解

核心觀念與解題方法

本題考查森林演替的基本概念，以及林業上用來比較林地生產力的指標。作答時先掌握演替的共同特徵，再依據「裸露基質是否曾有生物群落」區分初級與次級演替；最後說明頂極植群及立地指數的意義。

（一）Forest succession（森林演替）

森林演替是森林群落的物種組成、結構與環境特性，隨時間逐步改變的過程。群落中的植物會改變光照、土壤、水分與養分等環境條件，進而影響後續物種的建立與生長，使森林呈現不同的發展階段。

演替不是單純的樹木長高，也不一定是由低矮植被一路發展成高大森林；其方向與結果會受氣候、土壤、地形、干擾及物種特性等因素影響。

（二）Climax vegetation（頂極植群）

頂極植群是傳統演替觀點中，某一地區在特定環境條件下，經演替後形成的相對穩定植群。其物種組成與群落結構在沒有重大干擾時，能長期維持相對平衡。

頂極植群不是絕對靜止或永不改變的狀態；火災、颱風、伐採及氣候變遷等因素，都可能使其改變或重新進入演替。不同立地條件也可能形成不同的頂極植群。

（三）Primary succession（初級演替）

初級演替發生於原先缺乏土壤或沒有既存生物群落的基質，例如新形成的熔岩地、冰河退縮後裸露的地表。演替初期，先驅生物須在裸露基質上定殖，逐步促進有機質累積與土壤形成，之後才有更多植物建立，群落逐漸發展。

其關鍵特徵是：演替開始時缺乏已形成的土壤，通常歷時較長。

（四）Secondary succession（次級演替）

核心觀念

Y 形能量流動描述生態系的能量由兩條相互連結的食物鏈傳遞：

• 牧食食物鏈（grazing food chain）：能量由活的綠色植物或藻類開始，傳給草食動物，再傳給肉食動物，例如「植物 → 草食動物 → 肉食動物」。
• 腐食食物鏈（detritus food chain）：能量由枯枝落葉、動物遺體及排遺等死亡有機物開始，經腐食者、碎屑食者或分解者傳遞，再供較高營養階層的消費者利用。

兩條路徑並非彼此獨立：生產者及消費者的死亡與排遺會成為碎屑食物鏈的資源；碎屑食物鏈中的生物也可能被較高階消費者取食。因此，生態系的能量流動較接近由兩條路徑構成的 Y 形，而非單一線性的食物鏈。

解題方法

作答時先指出 Y 形的兩條主幹，再交代能量如何進入、轉移及散失：

核心觀念

森林生態系的碳循環，是碳在大氣、植物、動物、土壤與水體等碳庫之間，經由生物作用及物理、化學過程不斷移動與轉換的過程。作答時應掌握兩點：一是碳如何進入森林生態系，二是碳如何在生態系內儲存、轉移並回到大氣。

森林碳庫主要包括：

• 大氣碳：以二氧化碳（$CO_2$）為主。
• 植物碳：林木及其他植物的地上部與地下部生物量。
• 動物與微生物碳：消費者、分解者及其他生物體中的有機碳。
• 枯落物與死木碳：落葉、枯枝、倒木及死亡生物殘體。
• 土壤碳：土壤有機質、腐植質及部分無機碳。

解題方法

依「大氣固定—生物轉移—分解釋放—碳庫儲存與輸出」的順序說明，可完整呈現碳的來源、去向及循環途徑。

1. 光合作用固定大氣碳 綠色植物吸收大氣中的$CO_2$，利用太陽能合成有機物，將無機碳轉化為植物生物量中的有機碳。此過程稱為初級生產，是碳進入森林生物圈的主要途徑。

2. 碳在食物網中傳遞 植物的有機碳經由草食、取食及捕食等作用，轉移至動物與微生物。植物呼吸、動物呼吸及微生物呼吸則將有機碳氧化為$CO_2$，釋回大氣。

3. 枯落物與死木形成 植物的落葉、枯枝、根系死亡，以及動物和其他生物死亡，形成枯落物、死木與土壤中的有機殘體。這些物質將植物體中的碳移入地表與土壤碳庫。

4. 分解與土壤碳形成 真菌、細菌及土壤動物分解枯落物和死木。一部分有機碳經分解者呼吸以$CO_2$釋出；另一部分轉為較穩定的土壤有機質，進入土壤碳庫。土壤有機碳的累積與分解速率共同決定土壤碳存量。

核心觀念

森林演替是森林群落組成與結構隨時間逐步改變的過程。演替趨勢不是單指樹種更替，也包括森林的生產力、物質循環、食物網及群落穩定性等變化。森林發育常由早期的先驅階段，逐漸發展為結構較複雜、物種互動較多的成熟階段。

解題方法

作答時可依「群落組成與結構、生產與物質循環、生活史與食物網、穩定性」四個面向整理，並呈現從早期到成熟期的方向性變化：

1. 物種組成與多樣性：先驅種逐漸被較耐陰、壽命較長的樹種取代；演替初期至中期，物種數及群落多樣性通常增加。成熟森林的物種組成較穩定，但多樣性不必然持續增加。
2. 森林結構與生物量：植被覆蓋、葉面積、垂直分層、林冠高度與林木尺寸通常增加，森林生物量及活有機物蓄積也隨之上升。
3. 生產與呼吸：初期因資源充足、植被快速擴張，淨初級生產力通常上升；隨森林成熟，植物與分解者的呼吸量增加，群落總生產與總呼吸逐漸接近平衡，淨生產量及生物量增加速度則趨緩。

核心觀念

本題考森林土壤地表有機層（O horizon／forest floor）依垂直位置與有機質分解程度所作的分層。由地表往下，常用 Oi、Oe、Oa 表示分解程度由低至高的連續變化；傳統林業用語則常稱 L、F、H 層。

解題方法

依「由上而下、由未分解到腐植化」排列，逐層說明植物殘體的可辨識程度與分解狀態。這題屬於名詞與剖面描述題，應清楚交代三層的順序及特徵，並指出傳統名稱與現代符號的對照。

各層次說明

1. 未分解層（L 層；Oi，organic；有機質較少分解） 位於最上方，主要由新近掉落的葉、針葉、枝條、樹皮及其他植物殘體構成。組織完整，植物種類或器官大多仍可辨識，分解程度最低。