110 高普考普通考試 自然保育 生態學概要 考古題詳解

核心觀念與解題方法

本題考查生態學常用名詞的精確定義，以及它們所描述的尺度與作用關係。作答時先指出名詞的核心意涵，再補充其生態學用途或典型影響；特別注意族群、個體周遭環境、物種間交互作用、食物網，以及區域植物組成等概念不可混淆。

（一）minimum viable population（最小可存活族群）

最小可存活族群是指在特定環境條件與指定時間範圍內，具有足夠高機率持續存活的最小族群規模。它是族群存續風險評估與保育規劃的重要概念。

族群能否存續，不只取決於個體數量，也受族群波動、遺傳多樣性、近親繁殖、災害、疾病及棲地變動等因素影響。因此，最小可存活族群並非適用於所有物種或環境的固定數字；評估時必須明確設定存續機率、時間範圍及環境情境。

（二）microclimate（微氣候）

微氣候是指特定小範圍或生物個體周遭的氣候條件，例如林下、岩縫、土壤表層或樹冠內的溫度、濕度、光照與風速。它不同於較大區域尺度的整體氣候，常受地形、植被、遮蔭、水分與基質影響。

微氣候會影響生物的生理活動、棲地選擇、繁殖與存活。例如，森林冠層可遮蔽陽光、減少風速並維持較高濕度，使林下環境與周圍開闊地不同。

（三）interspecific competition（種間競爭）

種間競爭是不同物種因共同利用有限資源而產生的交互作用；當一物種的利用降低了另一物種取得資源或生存、繁殖的機會時，即構成競爭。資源包括食物、水、光、空間、築巢地點等。

競爭可分為干擾競爭與利用競爭：前者是物種直接阻礙或排斥對方取得資源；後者則是物種利用共同資源，使資源減少而間接影響對方。長期競爭可能造成競爭排除，也可能透過資源分割、棲位分化而使物種共存。

核心觀念

河川連動體概念（River Continuum Concept, RCC）由 Vannote 等人提出，主張河川不是由彼此孤立的上游、中游、下游組成，而是從源頭到河口，水文、物理環境、能量來源與生物群聚沿縱向呈現連續梯度。生物群聚會隨環境及資源供應改變而調整；上游生產與加工的有機物，也會輸送至下游，成為下游生態系的資源。

說明 RCC 時，可用三組相互連結的變化掌握重點：

1. 河川物理環境：河道逐漸變寬、變深，流量增加，坡度與流速通常下降；水溫及光照條件也隨河谷與河道形態改變。
2. 有機物與能量來源：從河岸輸入的粗顆粒有機物，逐步轉為較細的顆粒有機物；河川內的初級生產相對重要性，則先增加、再下降。
3. 生物群聚與生態功能：攝食功能群、優勢資源、生產與呼吸的相對強度，會沿河川縱向形成可預期的變化。

解題方法

本題適合依「上游—中游—下游」逐段作答，每一段都交代三件事：環境如何變化、主要資源為何、生物群聚及生態系功能如何回應。最後補充整條河川連續連結的意義，即上游加工後的物質與能量可輸送至下游，形成上下游間的生態依存。

以下所稱上、中、下游是概括性的河段描述；RCC 強調連續梯度，並非每條河川都在固定位置出現明確分界。以河川序級作示意時，中游常約為第 4 至第 6 級河段，實際狀況仍會受地形、氣候、河岸植被及人為干擾影響。

上游：河岸輸入為主，異營作用較強

**環境特徵：**河道狹窄、坡度大，水流通常較急，水深與流量較小。河岸植被遮蔽水面，進入水中的日照較少；水溫通常較低，河岸與河道的接觸比例高。

**資源與能量：**落葉、枝條等由河岸輸入的粗顆粒有機物（CPOM）是重要資源。河川內的光合作用較受遮蔽限制，群聚呼吸作用常大於初級生產，因此生產／呼吸比（$P/R$）通常小於 1，整體呈現異營特性。

**生物與生態系影響：**碎食者利用落葉等粗顆粒有機物；集食者則利用附著於有機碎屑的微生物或細顆粒物質。河流中的有機物在微生物分解與動物攝食過程中被切碎、轉化，部分細顆粒有機物（FPOM）隨水流往下游輸送。生物族群須適應低溫、急流及水位變動等條件，底棲生物常具固著或附著能力。

中游：河內初級生產較旺盛，刮食者增加

**環境特徵：**河道變寬、變深，流量增加；河岸遮蔽相對降低，光線較容易到達河床，水溫通常較上游高。急流與緩流、深淺水域等棲地也較為多樣。

**資源與能量：**光照增加，使藻類及其他附著性初級生產者的生產力提高；在典型 RCC 預測中，河川內初級生產可高於群聚呼吸，$P/R$ 通常大於 1。上游輸送而來的有機碎屑仍存在，但粗顆粒有機物相對減少，細顆粒有機物逐漸增加。

**生物與生態系影響：**刮食者利用石面或底質上的藻類與生物膜，集食者則利用細顆粒有機物；碎食者的重要性相較上游降低。

核心觀念

種數－面積關係（species–area relationship）描述在其他條件大致相同時，調查範圍或棲地面積愈大，所記錄到的物種數通常愈多。原因包括大面積可容納較多個體與棲地類型、維持較大的族群，並降低局部族群滅絕的風險。

常用的經驗方程式為：

其中，$S$ 為物種數，$A$ 為面積，$c$ 為常數，$z$ 為種數對面積增加的反應程度。兩側取對數後可得：

因此，在雙對數座標上，種數－面積關係呈近似直線，斜率為 $z$，截距為 $\log c$。$z$ 的數值會隨生物類群、地理尺度及研究情境而異，並非固定常數。

解題方法

作答可分成兩部分：先說明關係的方向與方程式，再說明它如何影響保育規劃。須區分「面積增加時累積記錄到的物種數增加」與「面積減少時物種會按比例立刻消失」；前者是觀察到的經驗關係，後者涉及棲地破碎化與滅絕債等動態，不能只由公式直接推定。

由 $S=cA^z$ 可知，面積變為原來的 $k$ 倍時，物種數的估計比例為：

這表示面積與物種數通常不是線性關係；面積加倍不代表物種數也加倍。

對野生生物保育的重要性及影響

核心觀念

本題考查全球碳循環的主要儲存庫、碳在儲存庫間的流動路徑，以及地景變化如何改變碳的吸收、釋放與儲存。碳循環可分為較快速的生物地球化學循環，以及時間尺度較長的地質循環。

碳收支可用下式表示：

森林增加碳儲量，通常是因為光合作用吸收的碳多於呼吸、分解及其他途徑釋出的碳；森林碳儲量減少，則表示碳釋放大於吸收。

解題方法

作答時先畫出大氣、陸域生物圈、土壤、海洋及地質儲存庫，再用箭頭標示碳的交換途徑。接著分別分析荒地造林與森林砍伐對碳吸收、碳釋放、碳儲存量的影響，並指出變化不只發生在植被，也會涉及土壤與後續土地利用。

全球碳循環簡圖

 火山活動、燃燒
 化石燃料、石灰岩 ───────────────→ 大氣 CO₂
 ↑ ↕
 │ │ 光合作用／呼吸、
 沉積、埋藏 │ 分解、燃燒
 │ ↓
 海洋沉積物、岩石 ←── 海洋生物沉降 ── 海洋生物
 ↑ ↕
 └────────────── 海洋溶解無機碳
 ↕
 大氣 CO₂
 ↕
 陸域植物 ──枯落物、根系──→ 土壤有機碳
 ↑ │
 └── 呼吸、分解釋碳 ──────┘

全球主要碳儲存庫與流動路徑

1. 大氣：以二氧化碳為主，也含少量甲烷。大氣中的二氧化碳可被植物光合作用固定，也可與海洋交換。
2. 陸域生物圈：包括森林、草原等植物及動物。植物透過光合作用吸收大氣二氧化碳，碳經食物網傳遞；植物與動物呼吸、枯枝落葉分解及火災則將碳送回大氣。
3. 土壤：以枯落物、腐植質及土壤有機碳等形式儲碳。植物殘體進入土壤後，一部分經分解釋出二氧化碳，另一部分可形成較穩定的土壤碳。
4. 海洋：是重要的碳儲存庫。大氣二氧化碳溶入海水，轉為溶解無機碳；海洋生物利用碳形成有機物或碳酸鈣，部分沉降至深海與海底沉積物，亦有碳經海氣交換返回大氣。
5. 岩石與沉積物：包括碳酸鹽岩及海底沉積物，屬於長期地質儲存庫。