113 高普考高考三級 養殖技術 魚類生理學 考古題詳解

113 年・高普考・高考三級・養殖技術
試題代碼 魚類生理學

第 一 題25 分

請依調節模式、參與的器官或構造及其調節方式,試述淡水硬骨魚與海水硬骨魚滲透壓調節的差異。

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核心觀念

本題考查硬骨魚如何在不同鹽度環境中維持體液滲透壓與離子平衡。多數硬骨魚的血液及體液滲透壓約為海水的三分之一,因此:

  • 淡水硬骨魚的體液相對外界淡水為高滲:水會經體表及鰓被動進入體內,離子則容易向外流失。
  • 海水硬骨魚的體液相對外界海水為低滲:水會被動流失,鹽類則容易進入體內。

調節策略可概括為:淡水魚「排多餘的水、補回流失的鹽」;海水魚「補充水分、排出多餘的鹽」。

解題方法

依題目要求,分別比較兩種魚的調節模式、參與器官或構造,以及調節方式。掌握水與離子的被動移動方向,再說明鰓、腎臟、消化道及內分泌如何補償,就能完整作答。

比較項目淡水硬骨魚海水硬骨魚
體液與環境的關係體液對淡水為高滲體液對海水為低滲
水的被動移動水經鰓、體表進入體內水經鰓、體表流失
鹽類的被動移動離子由體內向外流失鹽類由海水進入體內
飲水很少飲水或不主動飲水主動飲用海水
腎臟排泄排出大量稀尿,保留離子排出少量尿液,排除二價離子
鰓的主要作用主動吸收離子主動分泌多餘鹽類
主要內分泌調節泌乳激素(PRL)促進淡水適應生長激素(GH)、IGF-I及皮質醇參與海水適應

各器官與構造的調節方式

一、鰓:離子調節的重要場所

鰓具有離子細胞(亦稱粒線體豐富細胞或氯細胞),可藉由離子運輸機制調整體內鹽分。

  • **淡水魚:主動吸收離子。**外界水中離子濃度低,魚會透過鰓吸收鈉離子、氯離子等,補償被動流失。鰓上皮的離子運輸也參與鈣離子等離子的平衡。
  • **海水魚:主動分泌鹽類。**魚飲入海水並吸收水分後,會經鰓的離子細胞將過多的鈉、氯離子排至海水中。其分泌作用涉及基底側的鈉鉀幫浦、鈉鉀二氯共同運輸等機制,並由頂端通道將氯離子排出,鈉離子則隨電化學梯度移出。

二、腎臟:調整尿量與離子排出

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第 二 題25 分

請試述海水魚的浮力平衡策略,包含方式、構造或組成。

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核心觀念

浮力平衡是魚體重量與所排開海水的浮力相抵,使魚能在水中維持一定深度,而不必持續游動產生升力。依阿基米德原理,浮力為

FB=ρ海水gV排水F_B=\rho_{\text{海水}}gV_{\text{排水}}

魚體平均密度接近海水密度時,便能達到近中性浮力。海水魚的浮力策略可分為調節含氣器官與降低或調整身體組成;部分魚類則以持續游動補足浮力。

解題方法

題目要求「方式、構造或組成」,作答時可依序說明:如何增加浮力、如何調整浮力、沒有魚鰾的魚如何維持浮力。要區分硬骨魚常見的魚鰾策略,與鯊魚等軟骨魚以肝油及游動補償浮力的策略。

海水魚的浮力平衡策略

一、魚鰾調節氣體體積

多數硬骨魚具有魚鰾,位於體腔內,內含氣體,能以很小的重量增加身體排水體積、降低平均密度。魚鰾中的氣體以氧、氮及二氧化碳為主;魚透過調節氣體量,改變魚鰾體積與浮力。

  • **增加魚鰾氣體、提高浮力:**魚鰾壁上的氣腺分泌乳酸等酸性物質,使血液 pH 下降。血液酸化會促進血紅素釋出氧(Root effect),提高血液中氧分壓。氣體再經由密集的逆流血管網——奇網(rete mirabile)——集中至魚鰾,使氣體得以逆著壓力梯度進入魚鰾。魚鰾內壁的鳥嘌呤結晶層可減少氣體向外擴散。
  • **排出魚鰾氣體、降低浮力:有些魚鰾具有稱為卵圓區(oval)**的吸收區,氣體可由魚鰾擴散進入血液,再經循環排出。魚鰾是否與消化道相通,則可區分為有鰾管的開鰾類與鰾管退化或消失的閉鰾類;閉鰾類主要仰賴氣腺與卵圓區調節氣體。
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第 三 題25 分

請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分)

(一) Spiral valve

(二) Hematocrit

(三) Thrombocyte

(四) Gastrin

(五) Vitellogenesis

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核心觀念

本題考查魚類消化、血液與生殖生理的基本名詞。作答時應先指出名詞所指的構造、細胞、指標或生理過程,再補充其主要功能與生理意義。

解題方法

逐題依「定義—功能—生理意義」作答。名詞題不必鋪陳過多,但要避免只寫中文譯名;尤其須分清螺旋瓣是腸道構造、血比容是測量指標、血栓細胞是有形成分,而卵黃生成則是一連串卵母細胞累積營養的過程。

分題詳解

(一)Spiral valve(螺旋瓣)

螺旋瓣是部分魚類腸道內壁形成的螺旋狀或捲曲狀皺襞,常見於鯊魚、鰩魚及部分較原始的魚類。它增加腸道內食物通過的表面積,並延長食物在腸道內的通行路徑,使魚類在不必大幅增加腸道長度的情況下,提高消化與吸收效率。

螺旋瓣是腸道內部的構造,不應與胃腸交界處的瓣膜混淆。

(二)Hematocrit(血比容、血球容積比)

血比容是全血中紅血球所占的體積百分比,通常以離心方式使血球與血漿分層後測定:

血比容(%)=紅血球層體積全血體積×100\text{血比容(\%)} = \frac{\text{紅血球層體積}}{\text{全血體積}} \times 100

血比容可反映紅血球所占比例,常用來評估血液攜氧能力及魚體的生理狀態。數值偏低可見於貧血或紅血球減少;偏高則可能與脫水、血漿量減少或紅血球比例增加有關。解讀時須一併考慮魚種、健康狀態及環境條件。

(三)Thrombocyte(血栓細胞、血小板樣細胞)

血栓細胞是魚類血液中的有形成分,主要功能是參與止血與血液凝固。在血管受損時,血栓細胞可黏附於受損部位並聚集,協助形成止血栓。

魚類的血栓細胞通常是具細胞核的完整細胞;這點與哺乳類的血小板不同,後者是由巨核細胞釋出的無核細胞片段。作答時不要把魚類血栓細胞直接描述成無核血小板。

(四)Gastrin(胃泌素)

胃泌素是一種腸胃道胜肽激素,主要由胃黏膜中的內分泌細胞分泌。食物進入胃後,胜肽與胺基酸等刺激可促進胃泌素分泌。胃泌素主要促進胃液分泌,尤其可增強胃酸分泌,並參與調節胃的消化活動。

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第 四 題25 分

請以虱目魚與鱸魚為例,試述魚類的食性、鰓耙構造、消化道構造、腸長/體長比值及蛋白酶活性之差異。

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核心觀念

本題考魚類的食性如何與攝食、消化構造及消化酵素相互適應。虱目魚是濾食性、以浮游生物及有機碎屑等為食的魚類,常概括為草食性或微食性浮游生物食者;鱸魚則是肉食性魚類,主要攝食魚類及甲殼類等動物性餌料。

判讀時要注意兩點:第一,虱目魚攝食的浮游生物包含植物性與動物性生物,稱為「浮游生物食者」較精確;第二,蛋白酶須區分胃蛋白酶與腸道鹼性蛋白酶,不能只用單一的「總蛋白酶活性」概括。

解題方法

依序從「食物型態 → 鰓耙與攝食方式 → 消化道形態 → 腸長比例 → 蛋白質消化能力」比較兩種魚。食物中較多植物性成分或細小顆粒,通常搭配細密鰓耙、較長的腸道;動物性食物蛋白質含量高且較易消化,則常見較發達的胃、較短的腸道,以及較強的胃部蛋白質消化能力。

腸長/體長比值可表示為:

腸長/體長比值=腸長體長\text{腸長/體長比值}=\frac{\text{腸長}}{\text{體長}}

此比值受魚種、體型、成長階段及食物影響,作答時以相對差異為主,不宜將單一數值視為所有個體的固定值。

兩種魚類的比較

比較項目虱目魚鱸魚
食性微食性浮游生物食者;攝食浮游生物、有機碎屑及其他細小食物,常概括為草食性或偏植物性肉食性;主要攝食魚類、蝦蟹等動物性食物
鰓耙細密、數量多,適合截留水中細小食物顆粒較粗、較疏,適合攝食較大的動物性餌料,無須密集篩濾微粒
消化道構造具有較長食道;胃具肌肉發達的幽門部,可作類似砂囊的研磨;腸道長且盤曲,另有上鰓器官等攝食相關構造具有較明顯的胃,可容納並消化動物性餌料;常見幽門盲囊,腸道相對短而較直
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