110 高普考高考二級 水產資源 海洋生態學特論 考古題詳解

核心觀念

本題考查水層生物如何抵銷重力、留在水柱中。中性浮力是指生物所受浮力等於其重量，因而不會持續上浮或下沉。依阿基米德原理，物體排開海水所受的浮力為：

其中 $\rho_w$ 是海水密度、$g$ 是重力加速度、$V$ 是排開海水的體積。生物重量可寫為 $W=\rho_o gV$；當生物平均密度 $\rho_o$ 接近海水密度 $\rho_w$ 時，即可達到中性浮力。

海洋生物維持浮力的基本方向有兩種：降低整體密度，或減少下沉、以運動產生動態升力。許多生物會同時運用多種機制。

解題方法

依「氣體、油脂、體液與組成、形態、行為」分類說明，並指出各機制如何改變平均密度或抵銷下沉趨勢。這樣能涵蓋從浮游生物到魚類、頭足類等不同水層生物的適應方式。

1. 氣體構造：增加體積、降低平均密度

硬骨魚類可利用**鰾（swim bladder）**調節浮力。透過鰾內氣體量的增減，魚體平均密度隨之改變：增加氣體可提高浮力，排出氣體則降低浮力。閉鰾魚可藉由氣體腺分泌氣體，並經鰾壁特定區域吸收氣體，以調整鰾內氣體量。

某些浮游生物具有氣囊或氣泡；藍綠菌等具有氣泡體（gas vesicles），可降低細胞密度、幫助維持於適當水層。這些氣體構造能提供浮力，但水深增加時，外界壓力也會使氣體受到壓縮。

2. 油脂與低密度物質：以較輕成分取代較重組織

油脂密度通常低於海水及多數生物組織，因此油滴或脂質儲存可降低整體密度。部分浮游動物以脂滴增加浮力；一些魚類及浮游生物也具有油脂性物質。部分頭足類則以密度較低的含銨體液協助浮力調節。

核心觀念

本題考查「河川逕流改變如何透過河口水文、泥沙與營養鹽輸送，影響河口生態系及水產資源」。濁水溪河口位於臺灣西部，是河川淡水與海水交會的過渡環境；其鹽度、混合強度、濁度、沉積物及營養鹽，會隨河川流量與季節變動。

久旱不雨使河川流量及逕流量下降，改變淡水與海水的相對作用，也減少陸源泥沙、有機質及營養鹽輸入。影響會沿著「水文與物質輸送改變 → 棲地及食物網改變 → 生物分布、繁殖與漁業資源變化」的途徑傳遞。

解題方法

可從四個層次作答：

1. 河口水文與鹽度：說明淡水流量減少後，海水入侵及鹽水楔可能如何變化。
2. 泥沙與地形：說明輸砂減少對河口沖淤及棲地的影響。
3. 營養鹽與生產力：說明陸源營養鹽、有機質輸入下降對初級生產及食物網的影響。
4. 水產資源：連結到魚、蝦、蟹、貝類等河口生物的棲地、育幼、洄游、繁殖與漁獲。

作答時宜使用「方向明確、結果視現地條件而定」的表述。例如，枯水使海水影響範圍擴大是合理的水文推論；但局部鹽度、溶氧與漁獲變化，仍會受潮汐、風浪、河口地形、污染排放及生物生活史共同影響。

河口環境的可能影響

一、淡水流量減少，海水入侵增強

久旱使濁水溪入海流量降低，河水對海水的推移作用減弱，河口鹽度梯度及鹽水楔的位置可能向上游延伸，河口的鹹淡水混合帶也可能改變。原本依賴低鹽度或鹽度變動棲地的生物，可能面臨棲地縮小或分布改變。

河川流量減少也代表河口水體交換與稀釋能力降低。若上游或沿岸仍有污染源，污染物在河口停留時間可能增加，使局部水質惡化風險上升。

二、輸砂與河口沖淤平衡改變

濁水溪帶入河口的泥沙量隨流量下降而減少，陸源沉積物補充變弱。若海浪、沿岸流及潮汐持續搬運底質，河口可能出現局部侵蝕、沙洲或河口地形變動，影響潮間帶、沙泥底及近岸淺海棲地。

河口地形改變也會影響水流通道及潮汐交換，進一步改變生物可利用的覓食、躲避及育幼場所。

三、營養鹽與有機質輸入減少，生產力可能改變

河川是陸源氮、磷、矽及有機質進入河口的重要途徑。久旱可能降低這些物質的輸送，使浮游植物生產及底棲食物來源減少，並影響浮游動物、底棲無脊椎動物與魚蝦的食物網。

不過，生產力不會只由河川輸入決定；海水交換、潮汐再懸浮、底泥釋出及沿岸水團也會供應營養鹽，因此不宜將「流量下降」直接等同於「所有生產力必然下降」。

四、濁度與光環境改變

核心觀念

本題比較潟湖中的海洋酸化與優養化，重點是辨認兩者的物質來源與化學、生態作用途徑：前者主要是海水吸收大氣二氧化碳後，碳酸鹽系統平衡改變；後者則是氮、磷等營養鹽過量輸入，促使初級生產增加，並可能造成缺氧。兩者成因不同，但可在潟湖中同時發生，且會相互加劇生態壓力。

潟湖多由沙洲、礁體或其他地形與外海部分隔離，水體交換受限；集水區逕流、地下水、養殖與沿岸排放等輸入，容易在其中累積。因此，潟湖適合用來說明酸化與優養化的局部特徵及其交互作用。

解題方法

以「成因與輸入 → 作用機制 → 生態影響 → 共同點與差異」作答。比較時須區分：海洋酸化是碳酸鹽化學與海水酸鹼平衡的改變；優養化是營養鹽富集所引起的生產力、藻類增殖與分解耗氧變化。不可把兩者都簡化成「污染造成水質變差」，也不可把酸化直接等同於優養化。

一、海洋酸化

成因與機制

大氣二氧化碳濃度上升，海水吸收更多二氧化碳。溶解的二氧化碳參與碳酸鹽系統反應：

增加的氫離子使海水 pH 降低，並與碳酸根離子結合，使碳酸根濃度及碳酸鈣飽和度降低。此處的「酸化」意指海水相較於原先狀態逐漸降低 pH，並不表示海水已變成酸性。

潟湖內，呼吸作用及有機物分解也會產生二氧化碳；若水體交換受限、溶解無機碳累積，局部 pH 變化可比外海更明顯。潟湖海草、藻類等生產者的光合作用會消耗二氧化碳，則可造成日間 pH 上升、夜間因呼吸而下降的日夜變化。

生態影響

碳酸根減少會增加珊瑚、貝類、翼足類及部分浮游生物形成碳酸鈣骨骼或殼體的困難，並可能降低殼體穩定性。酸化也會影響魚類及無脊椎動物的生理與感官功能，進而改變生長、存活、行為及物種交互作用。

二、優養化

成因與機制

優養化是水體接受過量氮、磷等營養鹽後，生產力提高、藻類或浮游植物大量增殖的過程。潟湖常見的營養鹽來源包括農業與都市逕流、生活污水、養殖排放，以及集水區地下水輸入。

藻類大量增殖後，藻體死亡、沉降並由微生物分解，分解作用消耗溶氧，可能使底層水體缺氧甚至形成無氧狀態。水體分層或交換不良時，底層的缺氧更難解除。缺氧及還原環境又可能促使沉積物釋出磷，形成內部營養鹽負荷，延續優養化。

生態影響

核心觀念

浮游幼生是許多海洋動物生活史中的早期階段，從孵化或釋幼後進入水體，經發育、成長與運輸，最後達到變態能力並尋找適當棲地定著。這段期間的存活率，會影響幼生能否補充成為族群中的新個體。

本題重點是從非生物環境、生物交互作用、運輸與定著、幼生自身條件等面向，說明哪些因素會使浮游幼生死亡，或降低其發育與補充成功率。各因子常彼此交互作用，且影響程度會隨物種、幼生階段與棲地而異。

解題方法

作答時可依「幼生能否維持生理功能、能否取得食物、能否避開死亡、能否到達適合棲地並完成變態」的生命歷程順序分類。如此可以涵蓋幼生在浮游期及定著轉換期的主要存活限制，避免只列出溫度、捕食等少數因素。

影響浮游幼生存活的因子

一、非生物環境因子

1. 水溫：影響代謝、發育速率、攝食與耗氧。水溫在適宜範圍內變化時，可能改變幼生發育時間；超出耐受範圍則會降低生理功能、造成發育異常或死亡。短期急遽變化與長期偏離最適溫度均可能不利。

2. 鹽度：影響滲透調節與離子平衡。降雨、河川輸入或蒸發都可能造成鹽度變動；若幼生的耐受範圍不足，便會承受生理壓力，降低存活與發育成功率。

3. 溶氧與水質：低溶氧會限制呼吸作用；污染物、懸浮物或有害化學物質也可能造成毒性、干擾發育或降低幼生活動能力。

4. 酸鹼值與海水碳酸鹽化學：海水酸化會改變酸鹼平衡及碳酸鹽環境，對具有鈣化構造或正在形成骨骼、殼體的幼生，可能增加生理負擔並影響發育與存活。

5. 光照、濁度與水體結構：光照會影響幼生的垂直活動與趨性；濁度及水體混合狀況則可能改變覓食效率、捕食風險與幼生所處的水層。

二、食物與營養狀況

浮游幼生必須攝取足量且適口的餌料，才能維持生長與發育。食物的豐度、種類、品質與可取得性都會影響存活。餌料不足或營養不均會使生長遲緩、發育期延長，並增加幼生暴露於捕食或不利環境的時間；食物出現時間與幼生孵化時機不一致，也會降低存活。

三、捕食與病原

浮游期幼生體型小、移動與防禦能力有限，容易被浮游動物、魚類或其他掠食者捕食。捕食壓力會受捕食者數量、幼生密度、棲地結構與幼生行為影響。