110 高普考高考三級 自然保育 生態學 考古題詳解

核心觀念

物種豐度分布（species abundance distribution, SAD）描述一個生物社會中，各物種所占個體數或相對豐度的分布情形。橫軸通常為物種，依豐度由高至低排列；縱軸則為個體數或相對豐度。SAD 可呈現優勢種是否突出、稀有種有多少，以及物種間豐度是否平均。

• 物種豐富度（species richness, $S$）：社會中物種的種類數，只計物種數，不考慮各物種的個體數比例。
• 物種均勻度（species evenness）：各物種個體數或相對豐度彼此接近的程度。若少數物種占絕大多數、其他物種極稀少，均勻度低；若各物種豐度相近，均勻度高。
• 物種歧異度（species diversity）：綜合反映物種豐富度與均勻度的指標。常見指標包括 Shannon 指數與 Simpson 指數。例如 Shannon 指數為 $H'=-\sum_{i=1}^{S}p_i\ln p_i,$ 其中 $p_i$ 是第 $i$ 種的相對豐度。物種數增加或豐度分布更均勻時，$H'$ 通常增加。

解題方法

先分清三個概念，再比較 SAD 的特徵：

1. 判斷物種豐富度：看分布中包含幾個物種。物種種類越多，$S$ 越大；單看各物種是否平均，不能改變豐富度。
2. 判斷均勻度：看各物種豐度差異。

核心觀念

本題考查空間生態學中的兩個層次：亞族群之間的空間連結與動態，以及地景的空間組成、配置如何影響生物過程。回答時應由「棲地斑塊與亞族群」切入，再說明破碎化如何改變出生、死亡、遷移，最後連結到關聯族群的拓殖與滅絕。

**關聯族群（metapopulation，複合式族群）**是由分布於不同棲地斑塊中的多個局部亞族群所組成；亞族群之間藉由個體遷移而相互連結，可能因局部滅絕而消失，也可能由其他斑塊的移入個體重新建立。整體而言，關聯族群的延續不只取決於單一斑塊內的出生與死亡，也取決於斑塊間的移出、移入、拓殖與局部滅絕。

典型的 Levins 模型以 $p$ 表示所有適生斑塊中被占據的比例，以 $c$ 表示拓殖率、$e$ 表示局部滅絕率：

$$\frac{dp}{dt}=cp(1-p)-ep$$

其中，$cp(1-p)$ 表示已占據斑塊向空斑塊拓殖，$ep$ 表示已占據斑塊發生局部滅絕。當 $c>e$ 時，模型的平衡占據比例為 $p^*=1-\frac{e}{c}$；若 $c\leq e$，占據比例會趨近於零。這個簡化模型說明，關聯族群能否持續，取決於拓殖能否補足局部滅絕。

**地景結構（landscape structure）**是地景中不同土地覆蓋或棲地類型的組成與空間配置。就關聯族群而言，重要特徵包括棲地斑塊的面積、形狀、品質、數量、彼此距離與連結程度，以及斑塊間基質的性質。地景結構會影響生物移動的難易，也會影響斑塊內族群的生存條件。

解題方法

依題目順序，先定義兩個名詞，再分別整理棲地破碎化對亞族群的出生、死亡、遷移之影響，最後說明這些變化如何影響關聯族群的拓殖與滅絕。要注意，破碎化不只有「棲地面積減少」，也包括斑塊分割、隔離增加及基質改變；實際影響程度會受物種移動能力、棲地需求及破碎化後地景配置影響。

棲地破碎化對亞族群的影響

**出生率：**棲地總面積減少及斑塊品質降低，會減少可用資源、繁殖場所與可支持個體數，因而可能降低繁殖成功及局部出生率。斑塊變小也可能使族群更容易受密度波動、資源短缺及環境變異影響。若斑塊內部棲地品質仍佳，出生率不一定直接下降；關鍵在於可用面積與品質如何改變。

核心觀念

本題考查外來入侵種的定義、與歸化種的差異、入侵種影響生態系的途徑，以及臺灣森林中的代表物種。判斷重點是：外來種說明物種的來源；歸化種說明能否在引入地建立族群；入侵種則著重其擴散及造成的生態危害。

• 外來種（alien species）：原本不在某地自然分布，經人為有意或無意引入的物種。
• 歸化種（naturalized species）：外來種進入新環境後，能自行繁殖並維持穩定族群，不再依賴人類持續引入或栽培。
• 外來入侵種（invasive alien species）：外來種在野外建立族群後持續繁殖、擴散，並對原生生物多樣性、生態系功能或自然環境造成負面影響的物種。

歸化與入侵不是同義詞：歸化描述「建立穩定族群」；入侵則還包括「擴散並造成危害」。因此，歸化種不一定是入侵種；入侵種通常已在當地建立並擴散。題目未涉及特定法條或公式。

解題方法

依序回答「定義與差異 → 生態作用 → 臺灣森林例子」。生態作用可從資源競爭、直接取食、繁殖與生存干擾、棲地改變、疾病傳播，以及基因交流等面向作答；例子則選在臺灣陸域或森林環境中具代表性的植物與動物。

生態作用與負面效果

1. 競爭與排擠：與原生種競爭光、水分、養分、食物、巢位或棲地；競爭力強時，原生種族群下降，甚至局部消失。
2. 捕食或攝食：入侵動物捕食原生動物、幼體或種子，改變食物網中的捕食壓力。
3. 寄生與疾病傳播：引入病原體或寄生生物，造成原生種感染或死亡；外來病原亦可能使森林植物大量枯死。

核心觀念

本題要比較陸域生態系的「淨初級生產力」與「碳吸存」，並說明提升陸域碳吸存的管理措施。兩者都涉及碳進入生態系，但代表的收支範圍不同。

**淨初級生產力（net primary productivity, NPP）**是植物光合作用固定的總碳量，扣除植物自身呼吸消耗後，剩餘供植物生長、繁殖及形成根系與凋落物的碳量：

$$\mathrm{NPP}=\mathrm{GPP}-R_a$$

其中，$\mathrm{GPP}$ 是總初級生產力，$R_a$ 是植物自營呼吸。NPP 通常以單位面積、單位時間的碳量表示，例如 $\mathrm{g\ C\ m^{-2}\ yr^{-1}}$。

**碳吸存（carbon sequestration）**在陸域生態系管理的脈絡中，通常指大氣中的碳被移除後，淨累積並儲存在植被、枯死有機質及土壤等碳庫的過程。描述時要區分：

• 碳存量：某一時點碳庫中所含的碳量，例如 $\mathrm{Mg\ C\ ha^{-1}}$。
• 碳吸存速率或淨碳匯通量：某段時間碳存量的淨增加量，通常以 $\mathrm{Mg\ C\ ha^{-1}\ yr^{-1}}$ 表示。

因此，NPP 是植物生產的年度通量；碳吸存關心碳是否在生態系中淨留存，以及留存在哪些碳庫、維持多久。NPP 高不一定代表碳吸存高：若新增植物碳很快被動物取食、分解、火災或採伐帶走，生態系的長期碳存量未必增加。

解題方法：從碳收支逐層比較

先從植物層次推到生態系層次，再加入擾動與碳移出項，可清楚看出兩者的計算差異。

植物層次：NPP

$$\mathrm{NPP}=\mathrm{GPP}-R_a$$

NPP 表示植物固定碳扣除植物自身呼吸後的生產量，不等於生態系最終儲存的碳量。

生態系層次：淨生態系生產力（net ecosystem production, NEP）

若以異營呼吸（分解者及其他非植物生物的呼吸）表示有機質分解造成的碳釋出，則：

$$\mathrm{NEP}=\mathrm{NPP}-R_h$$

其中 $R_h$ 為異營呼吸。NEP 為正，表示生態系透過光合作用吸收的碳大於異營呼吸釋出的碳；NEP 為負，則表示生態系淨釋碳。

納入擾動與碳移出：淨生物群系生產力（net biome production, NBP）

若再計入火災、採伐、土地利用變遷、侵蝕或溶解有機碳輸出等碳損失，可概念性表示為：

$$\mathrm{NBP} =\mathrm{NEP} -\text{擾動及其他碳輸出}$$

在選定的生態系邊界與期間內，NBP 較適合描述考慮擾動後的淨碳累積。碳吸存可用碳庫存量變化估算：

$$\text{碳吸存速率} =\frac{C_{t_2}-C_{t_1}}{t_2-t_1}$$

其中 $C_{t_1}$ 與 $C_{t_2}$ 為兩個時點、同一空間邊界內的碳存量。也可依碳收支估算：大氣輸入減去呼吸、燃燒、採伐及其他輸出。計算時須先界定納入的碳庫，例如植被、枯死木、凋落物與土壤，並維持不同調查期間的範圍與方法一致。

概念與計算上的異同

比較項目	NPP	陸域碳吸存
核心意義	植物固定碳扣除植物自身呼吸後的生產量	碳由大氣移入陸域碳庫並淨留存