113 高普考高考三級 自然保育 生態學 考古題詳解

核心觀念

**基石物種（keystone species）**是指對群落結構與生態系功能具有不成比例重大影響的物種。其影響相對於自身的數量或生物量特別大；移除或大幅減少後，常引發食物網、物種組成或棲地結構的連鎖變化。

**優勢物種（dominant species）**則是群落中數量多、生物量大，或在空間上占優勢的物種。它們常藉由大量占用資源或形成主要植被，影響群落環境。

兩者的判別重點不同：基石物種看的是對群落的影響是否遠超其相對豐度；優勢物種看的是數量、生物量或空間占比是否突出。同一物種可以兼具兩種角色，但並非必然如此：優勢物種未必是基石物種，數量不多的物種也可能具有基石作用。

解題方法

本題分成兩步作答：

1. 先以「相對豐度」與「生態影響力」比較兩個名詞，說明兩者並非同義詞。
2. 再依題目列出的生態系，舉出具代表性的基石物種，並交代其影響群落的機制。

基石物種例子須放在生態脈絡中理解；實際作用會隨地區、物種組成及環境條件而異。

各生態系的基石物種例子

核心觀念

本題在考不同多樣性指數如何將群落中的物種數量與相對豐度整合成一個數值。比較時要留意兩件事：指數對稀有種或優勢種的重視程度，以及指數數值是否容易直觀解讀。

設群落中有 $S$ 種，物種 $i$ 的相對豐度為 $p_i$，且 $\sum_{i=1}^{S} p_i=1$。

• **辛普森指數（Simpson’s Index）**常以 $\lambda=\sum_{i=1}^{S}p_i^2$ 表示。它可解讀為從群落中隨機抽取兩個個體，兩者屬於同一物種的機率；因此 $\lambda$ 越大，優勢種越突出、多樣性越低。另常用其倒數 $1/\lambda$，或互補形式 $1-\lambda$ 表示多樣性；採用前必須先確認指數定義，因為數值方向相反。
• **香農指數（Shannon–Wiener Index）**為 $H'=-\sum_{i=1}^{S}p_i\ln p_i.$ 它衡量物種身分的不確定性：隨機抽取一個個體，其物種身分越難預測，$H'$ 越高。它兼顧物種豐富度與均勻度，對稀有種的反映通常比辛普森指數更敏感。
• **有效物種數（Hill number）**把多樣性換算成「具有相同多樣性的等豐度物種數」，單位是物種數，因而較直觀。其一般形式為 $\,{}^qD=\left(\sum_{i=1}^{S}p_i^q\right)^{1/(1-q)},\qquad q\ne 1.$ 當 $q=0$ 時，${}^0D=S$，只看物種數；當 $q=1$ 時，${}^1D=\exp(H')$；當 $q=2$ 時，${}^2D=1/\sum p_i^2$。階數 $q$ 越高，越重視優勢種、越不受稀有種影響。

解題方法

先辨認三種指標衡量的對象，再看它們對物種豐度的權重：

核心觀念

本題考「中度干擾假說」（Intermediate Disturbance Hypothesis, IDH）：在一定條件下，群落的物種多樣性與干擾強度呈駝峰形關係，中度干擾時多樣性最高。干擾是指會改變生物可利用資源、環境條件或群落結構的事件，例如火災、洪水、風倒、放牧及人為移除。

此假說的關鍵在於不同物種的競爭能力、繁殖速度與耐受干擾能力不同。低度干擾時，競爭力強的物種容易排除其他物種；高度干擾時，只有少數能耐受或迅速恢復的物種能持續存在。

解題方法

先比較低、中、高三種干擾強度下的群落組成，再判斷人為干擾能否直接當作提升多樣性的手段。作答時須區分「中度干擾假說描述的生態學模式」與「實際管理措施的成效」：前者不代表任何地方施加中度干擾，都必然增加多樣性。

• 低度干擾：群落長期穩定，演替時間較長。競爭力強、善於利用資源的物種逐漸占優勢，可能形成優勢種主導的群落，排擠競爭力較弱的物種，因而降低多樣性。
• 中度干擾：干擾可抑制優勢種的壟斷，為其他物種創造空間或資源；同時，干擾尚未頻繁或強烈到使多數物種無法存活與補充。因此，競爭力強的物種與較弱但能利用新空間的物種可以共存，多樣性較高。
• 高度干擾：干擾頻繁或強烈，群落無法充分恢復，只有耐受干擾、繁殖快或擴散快的少數物種較能存續；多數物種來不及建立族群，故多樣性下降。

人為干擾能否用來增加多樣性？

不能把人為干擾一概視為增加生物多樣性的通用手段；只有在特定生態系、特定目標與充分評估下，適當設計的干擾才可能有益。

核心觀念

本題考查種間競爭與物種共存，核心是競爭排除原理：若兩物種長期利用相同的限制資源，且生態需求高度重疊，在環境穩定、條件均一時，競爭能力較強者可能排除較弱者。實驗室中 A 種存活、B 種被淘汰，表示在該實驗條件下 A 種具有競爭優勢；但這不代表兩種果蠅在所有環境與條件下都無法共存。

野外環境通常具有空間與時間異質性，並有天敵、疾病及族群擴散等因素，因此可能削弱競爭排除作用，或讓兩物種各自在不同條件下取得優勢。

解題方法

從「實驗室與野外的條件不同」切入，提出至少三個可解釋共存的生態假說。各假說須說明：野外的何種因素改變了競爭結果，或如何使兩種果蠅不再持續爭奪完全相同的資源。

假說說明

1. 資源或棲地分化 兩種幼蟲雖都利用腐爛水果，但可能偏好不同水果種類、腐熟階段、果實部位或微棲地。野外的資源種類與棲地較多，使 A、B 得以分別利用不同資源，降低直接競爭。

2. 環境異質性使競爭優勢隨地點改變 不同地點的溫度、濕度、果實種類或腐敗速度不同。A 種可能只在部分環境條件下較具優勢，B 種則能在其他條件下存活或繁殖，因此兩者可在不同微棲地共存。