110 高普考高考三級 漁業技術 水產資源學 考古題詳解

110 年・高普考・高考三級・漁業技術
試題代碼 水產資源學

第 一 題25 分

近年白帶魚資源過度利用的議題引發爭議。就你所知,臺灣沿近海所捕獲的「白帶魚」包括哪幾種?其分布的範圍為何?我國和鄰近國家的產量相比,重要性如何?其生活史特性為何?我國捕獲白帶魚主要的漁法為何?未來應如何管理?

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核心觀念

本題考查的不只是「白帶魚」的魚種辨識,也包括資源評估常用的幾個面向:物種組成、地理分布、漁業重要性、生活史、漁法與管理措施。作答時要先說明「白帶魚」在市場與漁業統計中常是帶魚類的俗稱,不能直接把所有漁獲都當成單一物種,再依序回答其資源特性與管理需求。

解題方法

可依「捕獲的是哪些魚 → 分布在哪裡 → 漁業有多重要 → 資源如何補充 → 如何降低捕撈壓力」的順序作答。產量比較須區分兩個層次:臺灣白帶魚是重要的沿近海經濟魚種;若與鄰近國家的帶魚漁業總產量相比,則中國大陸的產量遠高於臺灣,韓國、日本等也有帶魚漁業。

物種組成與分布

「白帶魚」在臺灣漁業及市場上常泛指帶魚屬魚類。依近年臺灣沿近海的鑑種研究,主要包括:

  • 日本帶魚(Trichiurus japonicus):臺灣北部及西南海域常見的優勢種類,分布於西北太平洋,包括日本、韓國、中國沿岸及臺灣周邊海域。
  • 南海帶魚(Trichiurus nanhaiensis):主要見於南海及臺灣西部、南部沿岸海域;調查顯示,臺灣西南海域的帶魚屬漁獲中亦有一定比例。
  • 白帶魚(Trichiurus lepturus):分布範圍較廣,見於世界熱帶至溫帶海域;臺灣各地沿海亦有分布。

早期臺灣調查曾將漁獲區分為瘦帶魚、肥帶魚及隆頭帶魚等類群;後續分類與分子鑑種研究則將臺灣帶魚屬的組成重新釐清。考場作答宜以現行常用的日本帶魚、南海帶魚與白帶魚為主,並指出漁業統計或市場名稱未必能完全反映物種組成。

在臺灣,帶魚屬魚類分布於周邊沿近海,北部、臺灣海峽及西南海域均有漁獲。調查資料顯示,北部漁獲中日本帶魚占優勢;西南海域則以日本帶魚為主,並有南海帶魚及白帶魚混獲。

漁業產量與重要性

白帶魚是臺灣沿近海重要的經濟魚種,供應國內市場,也曾因外銷需求增加而提高捕撈誘因。水產試驗所資料顯示,2008至2018年間,臺灣漁業統計所列白帶魚年漁獲量約介於 6,000至16,058公噸;北部港口查報資料中,約九成產量集中於北部海域。

與鄰近國家比較,中國大陸的帶魚漁獲量規模遠高於臺灣,是區域及全球帶魚漁業的重要生產者;韓國、日本亦有相關漁業。臺灣的產量雖不能與中國大陸相比,白帶魚仍是臺灣沿近海漁業與市場供應的重要魚種。回答「重要性」時,應同時交代其對臺灣漁業的重要性,以及臺灣在區域總產量中的相對規模。

生活史特性

帶魚為肉食性魚類,以魚類及甲殼類等為食。具有明顯的垂直活動:白天多在較深水層活動,夜間常上游至較淺水層覓食,因此漁獲會受晝夜、季節、水深與餌料分布影響。

帶魚的生活史可概括為:

  1. 洄游與棲地利用:會隨季節及水溫變化移動,漁場也因季節而變動。傳統上常以夏季向北、冬季向南的洄游概括其季節移動,但各物種與海域的洄游型態並不完全相同。
  2. 繁殖與補充:帶魚卵為浮性卵,仔魚隨海流漂送;繁殖期與產卵場會依物種及海域而異。臺灣北部日本帶魚研究指出,主要繁殖期約在冬季至隔年初春;西南海域研究亦顯示其繁殖期可延伸至較長時段。
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第 二 題25 分

太平洋黑鮪因近年採取減少以沿近海圍網捕撈幼魚的管理措施後,加入量即有上升的趨勢。然而,太平洋兩種表層鯊魚採取禁捕措施數年後,仍無法從漁撈日誌見到資源有恢復的跡象,請說明造成此兩種管理不同結果可能的原因。

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核心觀念

本題考查漁獲管制如何影響資源恢復,以及不同物種的生活史、漁業型態和監測資料如何左右管理成效。比較的重點不是「禁捕幾年」本身,而是管理措施是否實際降低了整體漁業死亡率,以及資源是否能在該期間內產生可觀察的恢復。

太平洋黑鮪的管理重點之一,是減少沿近海圍網捕撈幼魚。幼魚被捕撈前尚未成熟,降低幼魚死亡率,可增加其存活至成熟、加入產卵群的機會;若新生補充量因而增加,便可能在資源指標中見到加入量上升。

太平洋表層鯊魚的禁捕措施,則須看是否涵蓋實際造成死亡的漁業作業,以及禁捕後的存活與釋放情形。鯊魚多屬成長較慢、成熟較晚、繁殖力較低的魚類,族群補充和恢復速度通常較慢;短期漁撈日誌也不一定能清楚反映資源量變化。

解題方法

解題時可依序比較三件事:

  1. 管理措施是否直接減少主要漁獲死亡:圍網捕撈幼魚的限制,是否降低了黑鮪幼魚的捕撈量;鯊魚禁捕是否涵蓋造成主要死亡的漁業與作業方式。
  2. 物種的生活史能否快速補充:黑鮪與鯊魚在成長、成熟及繁殖上的差異,會影響資源對管理的反應速度。
  3. 漁撈日誌是否足以判讀資源趨勢:漁獲紀錄受到漁業努力量、作業位置、漁具、通報與釋放後死亡等因素影響,不能直接等同於資源量。

可能造成管理結果不同的原因

一、管理措施對漁獲死亡的影響程度不同

黑鮪幼魚常由圍網漁業捕獲,減少以沿近海圍網捕撈幼魚,能直接降低該年齡層的漁業死亡率。幼魚存活率提高後,日後加入成魚及產卵群的數量也有機會增加,因此可以在後續年齡群或補充量指標中觀察到變化。

鯊魚的禁捕若只是禁止留置或卸魚,卻未同步降低混獲,鯊魚仍可能在被捕後受傷、死亡,或於釋放後死亡。若造成鯊魚死亡的其他漁業作業仍持續,禁捕便不一定能大幅降低總漁業死亡率。

二、生活史差異使恢復速度不同

黑鮪的幼魚管理措施能讓更多個體存活至後續年齡階段;但鯊魚普遍成熟較晚、世代時間長、每胎或每年產下的後代較少,族群補充較慢。

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第 三 題25 分

單位加入漁獲量模式(yield per recruit models)是常被用來進行漁業資源評估的模式之一。此模式同時考慮魚類個體的成長及族群量的變化。

(一) 請說明此模式的前提(assumptions)有哪些?

(二) 請寫出單位加入漁獲量的公式(當 W=aL3W=aL^3)。

(三) 請將體重、族群量及生物量(biomass)隨著年齡的改變畫在同一個圖上。

(四) 請畫出單位加入漁獲量的等值線圖,XX 軸為漁獲死亡係數,YY 軸為初捕年齡。

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核心觀念

單位加入漁獲量(yield per recruit, Y/RY/R)是以「一尾加入族群的魚」為基準,估算牠一生中可被捕獲的總重量。Beverton–Holt 單位加入漁獲量模式把個體成長與死亡結合起來,用來比較不同漁獲死亡係數 FF 和初捕年齡 tct_c 下的漁獲量。

此模式主要用來分析生長過度捕撈:若魚在體重尚小時就被大量捕獲,單位加入漁獲量會降低。它本身不直接估計未來加入量或總漁獲量,也不能單獨判定補充量是否足以維持族群。

(一)模式前提

  1. 生長遵循 von Bertalanffy 生長式,體長與年齡的關係為 Lt=L∞[1−e−K(t−t0)]L_t=L_\infty\left[1-e^{-K(t-t_0)}\right] 其中 L∞L_\infty 為漸近體長,KK 為生長係數,t0t_0 為理論上體長為零的年齡。

  2. 體重與體長呈立方關係: W=aL3W=aL^3 因而體重隨年齡的變化可由體長生長式推得。

  3. 自然死亡係數 MM 固定;魚進入漁場並達初捕年齡 tct_c 後,漁獲死亡係數 FF 固定,總死亡係數為 Z=F+MZ=F+M。

  4. 初捕年齡固定,漁具選擇性為刀口式:魚在 tct_c 前完全不受漁獲死亡;達到 tct_c 後完全暴露於漁獲死亡。

  5. 族群處於穩定狀態:加入、成長與死亡的平均關係不隨時間改變;各年加入魚的數量不必相同,因為以每一尾加入魚為基準計算。

  6. 同一加入群的魚採用相同的平均生長與死亡參數;模型不描述個體差異、年齡別自然死亡差異或隨時間改變的漁獲死亡。

(二)單位加入漁獲量公式

令 trt_r 為加入族群的年齡,tct_c 為初捕年齡。每尾魚從 trt_r 存活至 tct_c 的比例為 e−M(tc−tr).e^{-M(t_c-t_r)}.

初捕後,魚以總死亡係數 Z=F+MZ=F+M 遞減。每單位時間的捕獲重量為 FF 乘以存活魚數與魚體重量,因此:

YR=Fe−M(tc−tr)∫tc∞e−Z(t−tc)Wt dt.\frac{Y}{R} = F e^{-M(t_c-t_r)} \int_{t_c}^{\infty} e^{-Z(t-t_c)}W_t\,dt .

由 Wt=aLt3W_t=aL_t^3 及 von Bertalanffy 生長式,

Wt=W∞[1−e−K(t−t0)]3,W∞=aL∞3.W_t=W_\infty\left[1-e^{-K(t-t_0)}\right]^3, \qquad W_\infty=aL_\infty^3 .

將三次方展開:

[1−e−K(t−t0)]3=∑n=03Une−nK(t−t0),\left[1-e^{-K(t-t_0)}\right]^3 = \sum_{n=0}^{3} U_n e^{-nK(t-t_0)},

其中 U0=1, U1=−3, U2=3, U3=−1U_0=1,\ U_1=-3,\ U_2=3,\ U_3=-1。代入積分並逐項積分,得到無有限最高捕撈年齡時的 Beverton–Holt 公式:

YR=Fe−M(tc−tr)W∞∑n=03Une−nK(tc−t0)Z+nK,Z=F+M.\frac{Y}{R} = F e^{-M(t_c-t_r)}W_\infty \sum_{n=0}^{3} \frac{U_n e^{-nK(t_c-t_0)}}{Z+nK}, \qquad Z=F+M .

若假設魚只被捕撈至有限最高年齡 tst_s,則公式為

YR=Fe−M(tc−tr)W∞∑n=03Une−nK(tc−t0)Z+nK{1−e−(Z+nK)(ts−tc)}.\frac{Y}{R} = F e^{-M(t_c-t_r)}W_\infty \sum_{n=0}^{3} \frac{U_n e^{-nK(t_c-t_0)}}{Z+nK} \left\{1-e^{-(Z+nK)(t_s-t_c)}\right\}.

此式顯示 Y/RY/R 同時受到初捕前存活率、初捕後漁獲死亡,以及魚體增重的影響。若採用 ts→∞t_s\to\infty,大括號中的括號因子趨近 11,即回到前一式。

(三)體重、族群量與生物量隨年齡變化

以每一尾在 trt_r 加入族群的魚為基準,初捕前只有自然死亡,初捕後同時有自然死亡與漁獲死亡。體重隨年齡增加並漸近於 W∞W_\infty;族群量持續下降;

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第 四 題25 分

請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 25 分)

(一) 調適性管理(Adaptive management)

(二) 關鍵物種(Keystone species)

(三) 營養區位(Trophic niche)

(四) 預警原則(Precautionary principle)

(五) 營養瀑布效應(Trophic cascade)

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**核心觀念:**調適性管理是面對生態系複雜性與不確定性時,採取「邊管理、邊學習、再調整」的管理方式。管理措施不只用來達成目標,也用來累積資訊、檢驗對生態系運作的假設。

**解題方法:**作答時交代其循環架構:設定管理目標與假設、採取措施、監測結果、比較預期與實際差異,再依新資訊修正措施。若同時比較不同管理策略的效果,稱為主動式調適管理;若先採用既有最佳策略,再依監測結果逐步調整,則屬被動式調適管理。

**解題技巧:**掌握「有監測、有回饋、會修正」三個特徵。只說「依環境改變管理」不夠完整,應指出監測結果如何回饋到後續決策。

(二)關鍵物種(Keystone species)

**核心觀念:**關鍵物種是指其對群聚結構或生態系功能的影響,遠大於其相對數量或生物量所能預期的物種。移除或大幅減少此類物種,可能造成其他物種豐度、群聚組成或棲地狀態明顯改變。

**解題方法:**說明判斷重點在「生態影響與相對豐度不成比例」。例如,海獺捕食海膽,可抑制海膽大量啃食大型藻類;海獺減少時,海膽增加,藻場可能退化,連帶改變依賴藻場的生物群聚。

**解題技巧:**關鍵物種不等於數量最多的優勢種,也不等於必然體型最大或位於最高營養階層的物種。得分關鍵是指出其對群聚具有不成比例的重要影響。

(三)營養區位(Trophic niche)

**核心觀念:**營養區位是物種在食物網中的營養角色,包含其利用的食物來源、攝食方式、營養階層,以及在資源利用上的位置。它描述物種如何透過攝食與能量傳遞參與生態系。

**解題方法:**可從「吃什麼、如何攝食、位於食物網哪一層」來界定。例如,某魚種以浮游動物為主要食物,並被較大型掠食魚捕食,則可描述其食物來源與在食物網中的營養位置。雜食性或不同生活史階段食性改變的物種,營養區位也可能跨越多個營養階層。

**解題技巧:**營養區位著重食物與能量關係,不等同於棲地區位;棲地區位回答「住在哪裡」,營養區位回答「利用什麼食物、在食物網中扮演什麼角色」。

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