113 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

本題考查生態棲位的兩種範圍，以及「物種能利用的環境條件」與「物種實際生活的場所」之間的差別。生態學家 Hutchinson 將生態棲位視為多維環境空間；每一維可代表一項環境條件或資源，例如溫度、濕度、食物種類、活動時間與繁殖場所。

• 基本生態棲位（fundamental niche）：在沒有種間競爭、捕食、寄生等生物交互作用限制時，物種依其生理耐受範圍與資源需求，能夠生存、成長及繁殖的全部環境條件與資源範圍。
• 實際生態棲位（realized niche）：在自然界的生物交互作用及其他生態限制下，物種實際占用並得以維持族群的環境條件與資源範圍。

在典型情況下，實際生態棲位是基本生態棲位的子集：

競爭者排擠物種使用某些食物或棲地、捕食者限制其活動範圍，都是實際棲位縮小的例子。

解題方法

作答時先分辨兩個棲位概念的限制條件，再比較「棲位」與「棲息地」：

1. 看是否納入生物交互作用：描述物種在理想條件下可利用的完整範圍，指基本生態棲位；描述物種在自然群落中實際使用的範圍，指實際生態棲位。
2. 看描述的是條件與功能，還是地點：棲位涵蓋物種的資源需求、環境耐受範圍及其在群落中的角色；

核心觀念

營養階層（trophic level）是生物在食物鏈中，依其取得能量的方式與食物來源所處的位置。以典型食物鏈而言：

• 第一級：生產者，如植物與藻類，利用光合作用或化學合成固定能量。
• 第二級：初級消費者，直接取食生產者，通常為草食動物。
• 第三級：次級消費者，取食初級消費者。
• 第四級：三級消費者，取食次級消費者。

分解者會利用各營養階層生物的遺體與排遺，將有機物分解；牠們不一定能以單一級數表示。雜食者也可能因食物來源不同而占據多個營養階層。

解題方法

說明食物鏈為何少有超過四級，應從能量在營養階層間的傳遞效率切入。生物取食所得的能量，不會全部轉成可供下一階層利用的生物量；部分能量會因未被攝食、未被消化吸收，以及呼吸、活動與維持生命等代謝作用而耗散為熱。

因此，沿食物鏈往上，能傳遞到下一營養階層的能量逐級減少。常以「約十分之一」作為概略估計，但這不是固定比例，實際傳遞效率會隨生態系、物種與食物品質而異。

核心觀念

本題考查溫室效應的物理機制，以及氣候變遷如何透過溫度、降雨與極端事件，影響生物及其生態系。作答時應由「個體生理與生活史」逐層推演至「族群、群落與生態系」，再以臺灣的山地、河川、海岸與海洋生態系舉例。

溫室效應是大氣中部分氣體吸收地表放出的長波紅外線，並向各方向重新放射，使地表與低層大氣較溫暖的現象。水氣、二氧化碳、甲烷、氧化亞氮及臭氧等均具有溫室效應。自然溫室效應使地球維持適合生命生存的溫度；人類燃燒化石燃料、砍伐森林及土地利用改變，增加溫室氣體濃度，則會加強此效應，造成全球暖化及氣候型態改變。

氣候變遷的生態影響不只來自平均氣溫上升，也包括降雨時空分布改變、乾旱與強降雨等極端事件，以及海水升溫、海平面上升與海洋酸化。生物受影響的程度，取決於其耐受範圍、遷移能力、繁殖速度、遺傳變異及棲地是否連通。

解題方法

依影響層級作答，可避免只寫「變熱、物種減少」而缺乏因果說明：

1. 個體層級：說明生理耐受、行為、繁殖及物候如何受到氣候變化影響。
2. 族群層級：連結存活率、繁殖成功率、分布範圍與族群量變化。
3. 群落層級：說明物種組成、物候同步與種間交互作用如何改變。
4. 生態系層級：說明生產力、物質循環、棲地結構及干擾制度如何改變。
5. 臺灣案例：把升溫、旱澇不均與極端事件，分別連結到高山、溪流、森林、濕地及珊瑚礁等在地生態系。

對生物與生態系的影響

一、對個體的影響

升溫會使生物面臨熱壓力，增加維持體溫及水分平衡的負擔；超出耐受範圍時，生長、活動、免疫與繁殖表現均會下降。乾旱會使植物缺水、氣孔關閉，降低光合作用；動物則面臨飲水及食物不足。

氣候也會改變物候，例如開花、萌芽、昆蟲羽化、鳥類繁殖與候鳥遷徙時間。若相互依賴的物種反應速度不同，授粉者出現時間與花期錯開，或幼鳥孵化期未能配合食物高峰，便會降低繁殖成功率。

二、對族群的影響

溫度與水分條件改變會使物種分布向較高緯度或較高海拔移動。族群的出生率、死亡率及遷入遷出也會隨之改變；若棲地破碎、地形阻隔或物種缺乏遷移能力，族群便難以追隨適生環境，局部滅絕風險升高。

極端乾旱、熱浪、洪水、颱風及山崩可在短時間內造成大量死亡或棲地破壞，使小族群更容易消失。族群數量下降後，遺傳多樣性也可能降低，進一步削弱其適應環境變化的能力。

三、對群落的影響

不同物種對氣候變化的反應不同，會造成群落物種組成及相對豐度改變。耐熱、耐旱或適應力較強的物種增加，冷涼或狹域特有物種則可能退縮。

物候改變也會干擾捕食、競爭、授粉與寄生等種間關係。例如捕食者與獵物的活動時段改變，會使原有食物網關係失衡；外來種或病媒生物的適生範圍擴大，則會增加原生物種所受的競爭與疾病壓力。

四、對生態系的影響

核心觀念

本題考查物種多樣性緯度梯度：一般而言，熱帶物種數較高，並隨緯度增加而降低。物種多樣性通常以物種豐富度及物種均勻度描述；本題重點在解釋熱帶為何累積較多物種。

目前沒有單一假說能完整解釋此現象。作答時可從環境能量、氣候穩定性、演化時間、棲地面積與異質性、生物交互作用等面向提出互補解釋。

解題方法

題目要求「提出幾個假說」，不需計算，也不是要選出唯一原因。作答宜列出數種具代表性的假說，並各自說明其作用機制；避免只寫「熱帶氣候較好」而未交代如何影響物種數。

假說與解釋

一、能量與生產力假說

熱帶全年日照強、溫度高，初級生產力通常較高，能提供較多食物與能量，支持較大的族群與較多生態棲位。當可利用資源增加時，不同物種較能分化利用資源，因而提高可共存的物種數。

二、氣候穩定與氣候嚴苛度假說

熱帶季節變化及年際氣候波動通常較小，長期穩定的環境可降低族群因嚴寒或劇烈氣候變動而滅絕的機率，使物種有較長時間持續存在並分化。相較之下，高緯度地區冬季嚴寒、季節性強，限制了能存活與繁殖的物種。

三、演化時間假說

熱帶氣候長期較少受到冰河作用等大規模環境擾動，許多地區的生物群得以持續演化；高緯度地區則曾歷經冰河擴張與退縮，物種遭受局部滅絕，且冰河退去後重新殖入的時間較短。