115 高普考高考三級 漁業技術 海洋生態及漁場學 考古題詳解

核心觀念與解題方法

本題為名詞解釋題，重點是把每個名詞說明到三個層次：定義、形成或作用機制、在海洋生態中的意義。其中 Eddy Kinetic Energy 著重海流速度變異，Carbonate Compensation Depth 著重碳酸鈣供應與溶解的平衡，Marine snow 著重顆粒向深海輸送物質，Wasp-waist effect 則著重中營養階層少數餌料魚對食物網的關鍵控制。

（一）Eddy Kinetic Energy（渦旋動能，EKE）

**定義與公式：**EKE 是海流速度相對於平均流速的擾動所具有的單位質量動能，用來衡量渦旋或其他非平均流動的強度。若水平速度分量為東西向 $u$ 與南北向 $v$，平均流速分量分別為 $\overline{u}$、$\overline{v}$，則速度擾動為 $u'=u-\overline{u}$、$v'=v-\overline{v}$，EKE 可寫為：

若以一段時間或一個區域的平均值表示，則再對上式取平均。

**生態與海洋意義：**渦旋可將熱量、鹽分、營養鹽及浮游生物等物質在海洋中搬運與混合。EKE 較高，表示流速偏離平均流場的幅度較大，常反映渦旋活動較強；渦旋的上升流、下沉流及水平輸送也會影響初級生產力、魚類餌料分布與漁場形成。

**解題技巧：**先抓住「相對平均流的速度異常」這個關鍵。EKE 使用的是擾動速度 $u'$、$v'$，不是直接把總流速 $u$、$v$ 代入公式。

（二）Carbonate Compensation Depth（碳酸鹽補償深度，CCD）

**定義與機制：**CCD 是海洋中碳酸鈣沉降供應量與溶解量相互補償的深度。海洋生物的碳酸鈣殼體與骨骼沉降至海底後會逐漸溶解；在 CCD 附近，碳酸鈣沉降通量大致等於溶解通量。海底深於 CCD 時，溶解量超過供應量，碳酸鈣難以在沉積物中累積，因此深海沉積物通常缺乏碳酸鈣。

CCD 會因海水溫度、壓力、碳酸鹽化學與有機物分解造成的酸化程度而改變。一般而言，深海高壓、低溫及較高溶解二氧化碳的環境會促進碳酸鈣溶解。CCD 以上的海床較容易保存碳酸鈣沉積。

**相關概念：**溶解躍層（lysocline）是碳酸鈣溶解速率明顯增加的深度範圍；它描述溶解程度變化，不等同於供應量與溶解量達到平衡的 CCD。

核心觀念

本題考查黑潮流路變動對海洋水文環境、海洋生態與漁場分布的連鎖影響。作答時應先界定日本南岸的「黑潮大蛇行」，再比較臺灣附近黑潮的路徑擺動，並說明兩者的地理位置與尺度不同。

黑潮大蛇行是日本南岸黑潮主流路徑的一種長期、幅度較大的偏移：黑潮在日本紀伊半島附近向南大幅彎曲，通常以黑潮在東經 136°至 140°之間南偏至北緯 32°以南，作為判定特徵。大蛇行可持續數年，與黑潮的中尺度渦旋、冷水團及流路變化有關。

臺灣附近也會出現黑潮主軸的蛇行與擺動，但這是臺灣東部及東北部海域的區域性流路變動，不宜直接等同於日本南岸有明確判定範圍的「黑潮大蛇行」。

解題方法

依「流路改變 → 水文環境改變 → 生態與漁場改變」的因果順序作答：

1. 指出蛇行發生的位置、方向與特徵。
2. 說明流路偏移如何改變沿岸與外海的暖水、冷水分布，以及海流鋒面、渦旋和水體交換。
3. 連結到營養鹽、浮游生物、魚類洄游和漁場位置的變化。
4. 比較日本與臺灣：日本大蛇行是日本南岸的大尺度、持續性流路型態；臺灣附近則主要是黑潮主軸在東部海域的區域性擺動，成因與時間尺度不同。

一、日本南岸黑潮大蛇行及其影響

黑潮大蛇行發生於日本南岸，黑潮主流向南偏離日本沿岸，並形成大幅彎曲的流路。黑潮主軸位置改變後，日本沿岸與外海的海水交換、冷暖水分布及海流鋒面也會跟著變動。

對海洋環境的影響：

• 黑潮主軸南移時，日本本州南岸與黑潮之間可能形成較冷的水域或冷水團，使沿岸海表水溫及水溫梯度改變。
• 黑潮流路彎曲會改變暖水流入沿岸的情形；黑潮分支流可將暖水帶向沿岸，使局部海域增暖。
• 海流鋒面、渦旋與垂直混合條件隨流路改變，會影響營養鹽輸送、浮游生物生產及魚類棲地。
• 黑潮與親潮等水團的交會位置及強度改變，也會影響日本近海的海洋生態環境及漁場條件。

對漁業的影響：

漁場通常由水溫、餌料與魚群洄游路徑共同決定。大蛇行改變海流鋒面、冷暖水分布和餌料環境後，鰹魚、鮪魚、秋刀魚等洄游魚類的分布與洄游路徑可能改變，魚群也可能遠離原有漁場，導致漁場轉移、漁期變動及漁獲量波動。冷水團與沿岸水文條件變化亦會影響沿岸漁業資源及作業安排。

二、臺灣附近黑潮的類似現象及影響

現象與發生海域：

核心觀念

本題考查春季浮游植物水華的「臨界深度假說」：浮游植物在混合層中隨水體上下混合，能否累積增殖，取決於整個混合層內的光合作用總量是否足以抵銷呼吸消耗。判斷重點是比較 臨界深度與混合層深度，而非只看表層日照或單一深度的光照強弱。

兩個深度的定義

**臨界深度（critical depth）**是生態學上的光合作用與呼吸平衡深度。由海面向下積分，當水柱中的總光合作用量恰好等於浮游植物群落的總呼吸量時，該深度即為臨界深度。若混合層深於此深度，浮游植物被帶往較深、光線較弱的水層所累積的呼吸損耗，會抵銷其在較淺水層的光合作用收益。

以 $P(z)$ 表示單位體積的光合作用速率、$R(z)$ 表示呼吸速率，臨界深度 $Z_c$ 可概念化表示為：

**混合層深度（mixed layer depth, MLD）**是物理海洋學上的表層混合層底界，即海面至某一深度間，水體因風浪、對流及湍流作用而溫度、鹽度或密度相對均勻的範圍；超過此深度後，水體性質通常出現較明顯的垂直梯度。實際判定常依溫度或密度剖面設定閾值，因此數值會受採用的判定方法影響。

解題方法：比較兩者相對深度

令 $Z_{\mathrm{MLD}}$ 代表混合層深度。解題時先將兩者視為深度數值比較，再判斷混合層內浮游植物的平均光合作用能否超過呼吸消耗。

核心觀念

本題考查海洋食物網中兩種生態控制方向，以及環境與掠食者如何透過食物網改變魚群量與漁獲量。

• Bottom-up control（由下而上控制）：低營養階層的資源或生產力，向上影響高營養階層生物的數量與生產量。例如營養鹽供應影響浮游植物，浮游植物再影響浮游動物與魚類幼生的食物供應，進而影響魚群補充量與漁獲。
• Top-down control（由上而下控制）：高營養階層的掠食者，透過捕食或改變低營養階層生物的數量，向下影響食物網。例如大型掠食魚減少，可能使其餌料魚增加，進而改變餌料魚漁業的漁獲量。
• 漁獲量除受捕撈努力與漁具效率影響，也會受魚群豐度、補充量、存活率及生態交互作用影響。Bottom-up 與 Top-down 描述的是生態系內的控制方向，並不表示捕撈壓力不重要。

解題方法

作答時，先分別指出兩種控制的起點與傳遞方向，再以漁業實例串起「環境或掠食者變化 → 食物網反應 → 魚群量或補充量變化 → 漁獲量變化」的因果鏈。說明漁獲變化時，也要指出這是魚群生產力或可捕量的變動，不能只把漁獲量當成資源量的直接指標。

Bottom-up control 與漁獲量實例

海洋的營養鹽、光照、海水分層與上升流等因素，會影響浮游植物初級生產力；初級生產力再影響浮游動物、魚類幼生及較高營養階層魚類可取得的食物。因此，環境條件改善時，若食物供應增加且有利於幼生存活與成長，魚群補充量可能增加，後續可供捕撈的魚量也可能上升；環境條件惡化時則可能相反。

**實例：秘魯鯷魚漁業與聖嬰現象。**秘魯沿岸上升流能將深層營養鹽帶至表層，促進浮游植物生產，支撐以浮游生物為食的鯷魚族群。聖嬰現象期間，東太平洋海水增暖、上升流及營養鹽供應減弱，初級生產力與鯷魚食物供應下降，且魚群分布與補充狀況可能改變；鯷魚可捕資源量因而降低，漁獲量隨之減少。這是一條由環境與低營養階層向上影響魚群的 Bottom-up 因果鏈。

Top-down control 與漁獲量實例

核心觀念

精準漁業（Precision Fisheries）是運用海洋觀測、漁業資料、資訊科技與漁具改良，掌握漁場及漁獲資源在空間與時間上的差異，據以調整漁撈作業與管理措施，使捕撈努力量集中於適當的魚群、漁場與時機，同時降低過度捕撈、混獲、棄獲及棲地衝擊。

其核心不是單純提高捕獲效率，而是讓漁業決策更符合資源分布與生態承載能力，兼顧漁業資源永續、漁民收益、糧食供應及海洋生態系健康。精準漁業也需要治理制度配合；若只提升定位與捕撈效率，卻沒有漁獲管制，反而可能加速資源耗竭。

常用的概念包括：

• 漁獲努力量：漁船作業時間、網次、航次或漁具數量等投入漁撈活動的程度。
• 單位努力漁獲量（CPUE）：以漁獲量除以漁獲努力量，作為資源豐度的指標之一：

$CPUE=\frac{漁獲量}{漁獲努力量}$

CPUE 必須配合漁法、作業區域、季節與環境條件標準化；魚群集中時，即使族群總量下降，仍可能維持高 CPUE，故不能將其直接等同於資源量。

• 生態系導向漁業管理：管理對象不只包括目標魚種，也納入混獲物種、食物網、棲地與環境變動，評估漁業對整體生態系的影響。

解題方法

可依「觀測—分析—決策—作業—回饋管理」說明精準漁業。先交代定義，再按資訊取得、漁場判斷、作業調整與制度管理展開，最後指出其永續目標與限制。這樣能同時涵蓋題目所問的「何謂」及「如何達成」。

一、建立海洋與漁業的即時觀測

精準漁業須先取得足以描述資源、海況與作業活動的資料，例如：

• 遙測與海洋觀測：利用衛星遙測、海面水溫、葉綠素濃度、海色、海流及海洋鋒面資料，掌握初級生產力及魚群聚集可能受影響的環境條件。
• 船載與水下儀器：使用聲納、魚探機、水下攝影、浮標、潮流儀與溫深儀，觀測魚群密度、分布與垂直活動。
• 漁業作業資料：透過船位回報系統（VMS）、自動識別系統（AIS）、電子漁撈日誌及漁獲回報，記錄漁船位置、作業時間、漁法與漁獲。
• 生物與資源調查：蒐集漁獲組成、魚體大小、成熟度、年齡、標識放流及資源調查資料，判斷族群狀態及補充情形。

二、整合資料並預測漁場

將漁獲、漁船位置、海況與資源調查資料整合到地理資訊系統（GIS）及資料庫，分析魚群分布與環境條件的關係，建立漁場預測或短期作業建議。