112 高普考高考二級 生物多樣性 生物多樣性科學研究 考古題詳解

核心觀念

本題考查「永續發展」與「生物多樣性保育」之間的相互依存關係。作答時要先交代 SDGs 的制度背景與整體架構，再說明生物多樣性如何透過生態系功能與自然對人類的貢獻，支持經濟、社會及環境目標。

聯合國於 2015 年通過《2030 年永續發展議程》，提出 17 項永續發展目標（SDGs）及 169 項具體目標，以 2030 年為期程，追求消除貧窮、改善人類福祉、保護地球並促進和平與合作。SDGs 適用於所有國家，並強調目標彼此連動，以及「不遺漏任何人」（leave no one behind）。永續發展可概括為兼顧經濟發展、社會包容與環境保護。

生物多樣性通常包含遺傳多樣性、物種多樣性與生態系多樣性。它不只是物種數量，也支撐授粉、土壤形成、水質淨化、氣候調節、病蟲害控制、糧食與藥物來源等生態系功能及人類福祉。因此，生物多樣性保育與 SDGs 的關係不限於 SDG 14「水下生命」及 SDG 15「陸域生命」，而是橫跨多項目標。

解題方法

可依「先總述 SDGs，再按目標群組列出 17 項，最後用具體機制連結生物多樣性保育」作答。連結時以「保育措施 → 生態系功能或資源 → 人類福祉與發展成果」為主軸，並呈現保育的直接效益與跨領域效益。

答題也應指出，保育措施必須兼顧公平與永續利用；若保護區設置、資源管制或土地利用轉型忽略地方社群生計與權益，可能產生衝突。因此，應透過參與式治理、適應性管理與合理分享利益，讓保育和發展相互支持。

SDGs 的 17 項目標

1. 消除貧窮：消除各地一切形式的貧窮。
2. 消除飢餓：消除飢餓、達成糧食安全、改善營養並促進永續農業。
3. 良好健康與福祉：確保健康生活並促進各年齡層福祉。
4. 優質教育：確保公平且優質的教育，並促進終身學習。
5. 性別平等：實現性別平等，提升婦女與女孩的權能。
6. 潔淨水與衛生：確保水與衛生設施的永續管理。
7. 可負擔的潔淨能源：確保人人取得可負擔、可靠、永續的能源。
8. 合適的工作與經濟成長：促進包容且永續的經濟成長與有尊嚴的工作。
9. 產業、創新與基礎建設：建構具韌性的基礎建設，促進永續工業化與創新。
10. 減少不平等：減少國內及國家間的不平等。
11. 永續城市與社區：使城市與人類居住地具包容、安全、韌性及永續性。
12. 責任消費與生產：確保永續消費與生產模式。
13. 氣候行動：採取緊急行動因應氣候變遷及其影響。
14. 水下生命：保育及永續利用海洋與海洋資源。
15. 陸域生命：保護、恢復並促進陸域生態系永續利用，永續管理森林，防治荒漠化，遏止土地劣化與生物多樣性喪失。
16. 和平、正義與健全制度：促進和平、包容的社會，確保司法近用並建立有效、負責且包容的制度。
17. 促進目標的夥伴關係：強化執行手段，促進全球永續發展夥伴關係。

生物多樣性保育如何促進 SDGs

一、直接對應生態與保育目標：SDG 14、SDG 15

• SDG 14 水下生命：保護海洋與沿海棲地、減少海洋污染、避免過度捕撈並推動永續漁業，可維持海洋物種與食物網，提升漁業資源韌性，並維持海岸防護與海洋生態系功能。
• SDG 15 陸域生命：保護森林、草地、濕地與山地生態系，復育退化棲地，防止棲地破碎化及非法野生物貿易，可減少物種滅絕風險，維持生態系服務。森林與土壤保育也有助於防治荒漠化、土地劣化與流域災害。

二、支撐糧食、生計與經濟：SDG 1、SDG 2、SDG 8、SDG 12

• SDG 1 消除貧窮：農漁業、林業及自然旅遊社群依賴自然資源維生。維持生態系健康並推動社區參與的永續利用，可穩定在地生計，降低資源枯竭造成的貧窮風險。
• SDG 2 消除飢餓：作物、家畜與水產的遺傳多樣性可支援育種及面對病蟲害、乾旱或氣候變遷的適應；授粉者、土壤生物與天敵生物則有助於農業生產與穩定糧食供應。農業生產若只追求短期產量而破壞棲地，反而會削弱長期糧食安全。

核心觀念

本題考查「以自然為本的解決方案」（Nature-based Solutions, NbS）的定義、應用範圍，以及如何依 IUCN 全球標準判斷一項措施是否真正符合 NbS。作答核心是：NbS 以生態系統為行動基礎，回應社會挑戰，並同時帶來人類福祉與生物多樣性效益。

IUCN 於 2016 年將 NbS 定義為：保護、永續管理及復育自然或經改變的生態系統，以有效且適應性地處理社會挑戰，同時提供人類福祉與生物多樣性效益的行動。

因此，NbS 不只是「利用自然」或「增加綠地」；措施須以健康的生態系為基礎，對社會問題有實質助益，並兼顧生物多樣性與人類福祉。其應用可單獨進行，也可與工程、科技及其他政策措施整合。

常見的社會挑戰包括氣候變遷調適與減緩、災害風險降低、糧食與水安全、人類健康、經濟與社會發展，以及生物多樣性喪失。常見作法包括復育濕地與紅樹林、保育森林、永續農業、都市綠地與綠色基礎設施等。

解題方法

作答可依序掌握三個層次：

1. 先下定義：指出保護、永續管理、復育生態系統三類行動，以及「處理社會挑戰」和「兼具人類福祉、生物多樣性效益」兩項核心目的。
2. 再說明內涵與工作面向：列出可處理的社會挑戰，說明 NbS 可在不同尺度、不同生態系與不同治理情境中實施，也可與工程或科技措施整合。
3. 最後列 IUCN 全球標準八項準則：逐項說明其檢核重點，展現 NbS 的成效、規模、生態、經濟、治理、公平、調適及制度延續性。

IUCN 2020 年第一版全球標準，以 8 項準則及 27 項指標協助設計、檢核及改善 NbS。以下按命題當年適用的版本說明。

內涵與工作面向

NbS 的工作可概括為三類生態系統行動：

• 保護：維持仍具完整性與生態功能的生態系，避免其退化或遭破壞。
• 永續管理：使人類使用生態系資源的方式不致破壞其長期功能，並維持生態系服務。
• 復育：使已退化或受損的生態系恢復其生態功能、完整性及服務能力。

其工作面向不只包含現地工程或棲地營造，也包含社會治理與長期管理。例如，紅樹林復育可同時降低海岸侵蝕與風暴潮風險、提供生物棲地，並支持沿海社區生計；但仍須評估復育是否符合當地生態條件、是否尊重社區權益，以及後續維護是否可行。

IUCN 全球標準八項準則

1. 有效處理社會挑戰 NbS 必須明確界定要處理的社會挑戰、受影響族群與預期成果，並以適當資料衡量成效。僅有植樹或綠化活動，若未能回應明確的社會問題，不能只因使用自然元素就稱為 NbS。

2. 依尺度設計 NbS 設計須考量生態、經濟、社會與文化系統的尺度及相互關係，並處理不同空間尺度、治理層級與時間尺度的影響。生態系統功能常跨越行政區界線，規劃時須避免只看單一場址而忽略周邊作用。

3. 帶來生物多樣性淨增益與生態系完整性 NbS 應使生物多樣性狀態改善，並維持或增進生態系完整性與連結性。評估不能只計算植栽數量，也須考量原生物種、棲地品質、生態功能及長期監測結果。

4. 具經濟可行性 須評估成本效益、資金來源、維護成本及長期財務安排，使方案在經濟上可持續。若只計算初期建置成本，卻忽略後續維護或生態損失，不能充分證明其可行性。

核心觀念

物種分布模式（species distribution model, SDM）將物種的已知出現紀錄與環境變數建立統計或機器學習關係，再將此關係套用至研究區域各網格，預測物種適生環境或潛在分布。模式預測的是環境條件與已知紀錄之間的關聯，並不直接證明物種實際存在，也不必然代表其已能抵達該處。

以最大熵物種分布模式（MaxEnt）為例，它常用於只有物種出現紀錄、缺少可靠缺席資料的情況。MaxEnt 從研究區域抽取背景點，估計一個符合已知出現點環境特徵、且相對於背景分布具有最大熵的機率分布。其輸出通常是相對適生度或相對出現機率；不能未經校正便視為物種實際出現機率。

解題方法：MaxEnt 建模程序

1. 界定研究問題與範圍 設定研究物種、時間範圍、研究區域及預測目的。研究範圍會影響背景點所代表的環境條件，因此應依物種可到達的地理範圍及研究問題合理界定。

2. 整理物種出現資料 彙整調查、標本或資料庫中的出現紀錄，確認分類名稱與座標，移除錯誤定位、重複、超出研究範圍或不符合時間設定的紀錄。若採樣集中於道路或特定地區，應考慮採樣偏差，避免模式把調查熱區誤當成物種偏好。

3. 準備環境圖層 依研究假說選取氣候、地形、土地覆蓋、土壤或其他生態變數，並統一座標系統、空間解析度、網格範圍與時間尺度。檢查變數間的高度相關性及資料缺漏，以降低冗餘資訊造成的過度擬合或難以解釋。

4. 設定背景點與特徵 在研究區域中抽取背景點，代表模式可取得的環境條件；背景點是比較基準，不等同於確認物種缺席的樣點。MaxEnt 以出現點相對於背景點的環境特徵，估計符合出現紀錄且受限制條件約束的分布。可使用線性、二次、乘積等特徵描述環境與適生度間的關係，並設定正則化以限制模型複雜度。

5. 訓練與驗證模式 將出現資料分為訓練資料及測試資料，或使用交叉驗證；若資料有明顯空間群聚，宜採空間分區驗證，減少訓練點與測試點太接近而高估預測能力。以訓練資料擬合模式，並用未參與擬合的測試資料評估其泛化表現。

6. 產製與解讀預測圖 將訓練完成的模式套用至研究區域各網格，產生相對適生度圖。依應用目的與驗證結果選擇適當閾值，可將連續預測轉成預測出現或未出現的二元地圖。解讀時須留意環境變數範圍、空間解析度、採樣偏差及研究區域設定造成的限制。

混淆矩陣與準確性評估

核心觀念

路徑分析（Path Analysis）是以研究者預先提出的因果架構為基礎，將變項間的關係表示為一組聯立迴歸方程，估計各因果路徑的強度，並把變項間的總關聯分解為直接效果與間接效果。它可視為結構方程模型中僅處理觀察變項的路徑模型。

路徑圖中，單向箭頭表示假設的因果方向，雙向弧線表示變項間相關、但未指定方向的共變；未被模型解釋的部分以誤差項表示。路徑係數通常是標準化迴歸係數，代表在控制同一方程中的其他解釋變項後，預測變項增加一個標準差時，結果變項平均改變多少個標準差。

例如研究生物多樣性時，可假設氣候影響植被結構，植被結構再影響物種豐富度；氣候也可能直接影響物種豐富度。此時須分辨氣候對物種豐富度的直接效果，以及經由植被結構產生的間接效果。

解題方法：原理與計算概念

路徑分析的核心是先建立因果順序，再以迴歸估計各方程的路徑係數。以 $X$ 影響中介變項 $M$，而 $X$ 與 $M$ 共同影響結果變項 $Y$ 為例：

其中，$a$ 是 $X$ 對 $M$ 的直接路徑係數，$b$ 是控制 $X$ 後 $M$ 對 $Y$ 的直接路徑係數，$c'$ 是控制 $M$ 後 $X$ 對 $Y$ 的直接效果。若為線性、無交互作用的模型，$X$ 經由 $M$ 對 $Y$ 的間接效果為 $ab$，總效果為：

若有多條中介路徑，個別間接效果分別計算；總間接效果則為所有間接路徑係數乘積的總和。若變項間另有相關但未指定因果方向，則不能把該相關直接解讀為因果效果。

分析步驟

1. 界定研究問題與變項：依研究問題與生態學知識，選定結果變項、可能的直接原因、中介變項及重要混雜因子。
2. 建立理論模型與路徑圖：明確指定方向、直接路徑、間接路徑、變項間的相關，以及各內生變項的誤差項。
3. 寫出結構方程：每個內生變項各列一個迴歸方程，並確認變項的因果順序與模型設定一致。
4. 估計路徑係數：以多元迴歸或適當的結構方程估計方法，求得各方程中的迴歸係數；比較不同量尺的變項時，常使用標準化係數。
5. 檢查模型與係數：檢視係數大小、方向與不確定性，並依模型類型評估整體適配度、殘差及模型所隱含的相關結構。
6. 分解與解釋效果：計算直接效果、各條間接效果及總效果，並以研究背景解釋其生物學意義。
7. 報告模型依據與限制：交代因果方向的理論根據、納入與未納入的變項、資料與模型假設，以及結論的適用範圍。

優點