115 高普考高考三級 昆蟲 昆蟲分類學 考古題詳解
第 一 題20 分
鞘翅目(Coleoptera)昆蟲有哪幾種幼蟲形式?請舉例說明各形式之代表分類群。
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核心觀念
本題考鞘翅目幼蟲依身體外形、足的發達程度及活動型態所作的形態分類。幼蟲形式是形態描述,不等同於科或亞目分類;同一類群的不同齡期也可能呈現不同外形。
鞘翅目常見的幼蟲形式可依體軀與足概分為三類:
- 寡足型:具三對胸足,腹足缺如;常見的外形包括步行型、蠐螬型與叩頭蟲型。
- 無足型:足退化或缺如,體軀呈蠕蟲狀。
- 部分教材另列扁平型等特殊形式;作答時以代表性、常見的形式為主,並以外形特徵佐以分類群例子。
解題方法
先按外形辨認幼蟲,再配對代表分類群。標準作答可列出步行型、蠐螬型、叩頭蟲型及無足蠕蟲型;每型簡述體形、足與典型例子。關鍵在於把相似的寡足型分開:步行型較扁長、活動力強;蠐螬型肥厚彎曲;叩頭蟲型細長堅硬。
各幼蟲形式與代表分類群
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步行型(campodeiform) 體軀狹長、較扁平,頭部明顯,三對胸足發達,活動力強,常主動搜尋食物。代表類群包括步甲科(Carabidae)、**瓢蟲科(Coccinellidae)及部分隱翅蟲科(Staphylinidae)**幼蟲。
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蠐螬型(scarabaeiform) 體軀肥厚柔軟,常呈 C 字形,頭殼明顯,具三對胸足,腹部通常無腹足。代表類群為金龜子總科(Scarabaeoidea),例如金龜子科或鍬形蟲科幼蟲。
第 二 題20 分
關於系統分類學在重建系統樹時常會看到以下專有名詞,請敘述其意義及其根據的理論為何?(每小題 4 分,共 20 分)
(一) Outgroup comparison
(二) Bootstrap value
(三) Maximum likelihood
(四) Synapomorphy
(五) Monophyletic group
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核心觀念
本題考查系統分類學重建系統樹時的五個基本概念,涵蓋比較對象的選取、樹枝支持度、最佳樹的選擇準則,以及用來界定演化支系的性狀與群體。作答時應說明各術語的意義,並指出其所依據的分類學或統計理論。
解題方法與各名詞說明
(一)Outgroup comparison(外群比較)
**意義:**選取研究對象之外、但與研究群有一定親緣關係的分類群作為「外群」,與研究群(內群)比較性狀,以判定性狀的祖徵狀態與衍徵狀態。外群中也存在的性狀,通常推定為內群的祖徵;內群中新出現的性狀則可推定為衍徵。
**理論根據:**根據性狀極性判定原則。性狀必須有祖先與衍生方向,才能用來推論親緣關係;外群比較以外群代表內群共同祖先的近似狀態,協助判定性狀演化方向。
**注意:**外群應與內群有親緣關係,但必須位於內群之外。外群選得過遠,或外群本身的性狀演化特殊,會降低極性判定的可靠性。
(二)Bootstrap value(自助法支持度)
**意義:**以重複抽樣評估系統樹中某一分支的穩定性。分析者從原始性狀資料中以重複抽樣方式產生大量資料集,逐一重建系統樹;某分支在重建樹中出現的比例,就是該分支的 bootstrap value。例如某分支在 1,000 棵重建樹中出現 850 次,其 bootstrap value 為 85%。
**理論根據:**根據 bootstrap 重抽樣法,以原始資料近似抽樣分布,衡量資料改變時推論結果的穩定程度。
**注意:**bootstrap value 高,代表該分支在重抽樣資料中較常被支持;它不是該分支為真實演化歷史的直接機率,也不是演化時間或性狀演化速率。
(三)Maximum likelihood(最大概似法)
**意義:**在指定演化模型的前提下,計算觀察到目前性狀資料的概似值,並選出使該概似值最大的系統樹及相關模型參數。可表為:
其中 為觀察到的資料, 為候選系統樹, 為演化模型; 表示在樹 與模型 下觀察到資料 的概似。
第 三 題20 分
膜翅目(Hymenoptera)廣腰(Symphyta)及細腰亞目(Apocrita)的成蟲及幼蟲可以從哪些形態特徵加以區別?請描述所有可供鑑別的特徵。
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核心觀念
本題考查膜翅目兩個傳統亞目的成蟲與幼蟲形態差異:廣腰亞目(Symphyta,葉蜂、樹蜂等)與細腰亞目(Apocrita,蜂、螞蟻等)。辨識時以腹部與胸部的連接方式及幼蟲足的發育情形為主,再用產卵器、幼蟲頭部與取食型態等特徵補充。
「廣腰」與「細腰」是形態描述:廣腰類胸腹部交界寬,沒有明顯蜂腰;細腰類腹部第一節與胸部癒合,並以狹窄的腹柄連接後方腹部。
解題方法
分別從成蟲與幼蟲比較,並按鑑別力排序:
- 成蟲先看胸腹交界是否形成蜂腰。
- 再看雌蟲產卵器構造與產卵方式。
- 幼蟲先看胸足、腹足是否發達,再看頭部、體形與取食型態。
- 將「典型特徵」與「例外」分開描述,避免把常見狀況誤寫成毫無例外的判準。
成蟲鑑別特徵
| 特徵 | 廣腰亞目 Symphyta | 細腰亞目 Apocrita |
|---|---|---|
| 胸腹交界 | 胸部與腹部寬廣相接,沒有明顯蜂腰;腹部第一節仍屬腹部 | 腹部第一節與胸部癒合形成並胸腹節(propodeum),後續腹部以細窄腹柄(petiole)連接,形成明顯蜂腰 |
| 腹部區域的界定 | 胸部與腹部界線清楚,腹部第一節未併入胸部 | 並胸腹節納入中軀(mesosoma);後方腹部稱後軀(metasoma),兩者以腹柄相連 |
| 雌性產卵器 | 常具鋸狀或鋸齒狀產卵器,適於切開植物組織,再將卵產入其中;樹蜂類則可用產卵器穿刺木材 | 產卵器通常細長,常用於寄生、產卵或刺入巢室;部分類群演化成螫針,外觀與功能均有變化 |
| 常見生活型態 | 成蟲與幼蟲常與植物取食或植物組織內產卵有關 | 類群多樣,幼蟲可寄生其他節肢動物,或由成蟲在巢中提供食物;此項是生態輔助特徵,不是單獨的形態判據 |
判斷成蟲時,最穩定的外部特徵是有無蜂腰。產卵器有助鑑別,但各類群差異大,不能只憑產卵器形狀概括所有種類。
幼蟲鑑別特徵
第 四 題20 分
解釋下列昆蟲分類學專門之形態學術語,並說明其可能應用於哪些類群的分類與鑑定上?(每小題 4 分,共 20 分)
(一) chaetotaxy
(二) costal break
(三) tarsal formula
(四) crochets
(五) intercalary wing vein
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核心觀念
本題考查昆蟲分類與鑑定常用的外部形態特徵,涵蓋體表剛毛排列、翅脈、足部跗節,以及幼蟲腹足上的抓握構造。作答時應把握「構造在哪裡、形態如何、如何記錄、哪些類群常用」四個重點。
解題方法與各術語說明
(一)Chaetotaxy:毛序
指昆蟲體表剛毛(setae 或 bristles)的位置、排列、數目與形態,以及依此建立的描述或分類系統。分類時不只比較「有沒有毛」,也會記錄剛毛所在的體區、排列方向、相對長短及是否成列。
常用於雙翅目的分類鑑定,尤其蠅類,會比較頭部、胸部及足上的剛毛,例如背中鬃、盾板鬃及額鬃的排列;部分昆蟲幼蟲也可依體節剛毛位置與數目鑑定。
(二)Costal break:翅前緣脈斷裂
Costal break 是雙翅目昆蟲前翅前緣脈(costa)上的局部弱化、缺口或中斷處,不是整條翅脈真的完全消失。常見位置包括肩部附近的肩部斷裂(humeral break),以及亞前緣脈接近翅前緣處的亞前緣斷裂(subcostal break)。
斷裂的位置、數目及形態可作為雙翅目,尤其較高等雙翅目蠅類的分類特徵,可協助區分科、屬或種。
(三)Tarsal formula:跗節式
跗節式以三個數字表示昆蟲前足、中足、後足的跗節小節數,依序記為「前-中-後」。例如 表示前足跗節有五節、中足五節、後足四節。
此特徵常用於**鞘翅目(甲蟲)**的科級及更高階分類,也可協助鑑定其他具有穩定跗節節數差異的類群。記錄時要數的是跗節小節(tarsomeres),不能把脛節或爪計入;有些跗節小節很小、部分癒合或呈雙葉狀,容易造成誤判。
(四)Crochets:鉤狀刺
Crochets 是許多鱗翅目幼蟲腹足末端內側的細小鉤狀構造,能協助幼蟲附著、抓握基質。鑑定時可比較鉤的排列方式、列數、方向與相對位置。
第 五 題20 分
請指出以下重要檢防疫害蟲之分類地位(目級及科級分類地位),請說明其形態特徵並舉例與其相近似種類之區辨方法。(每小題 4 分,共 20 分)
(一) 光肩星天牛
(二) 龍眼雞
(三) 咖啡果小蠹
(四) 秋行軍蟲
(五) 蘋果蠹蛾
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核心觀念
本題考的是重要檢防疫害蟲的目、科分類地位,以及能否運用成蟲或幼蟲的形態特徵,將目標害蟲與外觀近似種類區分。作答時先寫出目、科,再選擇實際可觀察的鑑別特徵;若特徵只適用特定蟲期,須註明蟲期,避免把幼蟲特徵誤套到成蟲。
解題方法
五種害蟲可先依「鞘翅目、半翅目、鱗翅目」分組,再用科級特徵定位:
- 鞘翅目:光肩星天牛為天牛科;咖啡果小蠹為象鼻蟲科小蠹亞科。
- 半翅目:龍眼雞為蠟蟬科。
- 鱗翅目:秋行軍蟲為夜蛾科;蘋果蠹蛾為卷蛾科。
每小題按「分類地位 → 形態特徵 → 近似種區辨」作答,即可完整回應題意。
各小題詳解
(一)光肩星天牛
**分類地位:**鞘翅目(Coleoptera)、天牛科(Cerambycidae),學名 Anoplophora glabripennis。
**形態特徵:**成蟲體型大型,體色黑亮,鞘翅上有不規則白色斑點;觸角細長,具黑白相間環紋,通常長於體長。幼蟲乳白色、無足,頭部小,蛀食樹幹或枝條。
**近似種區辨:**可與中華星天牛(Anoplophora chinensis)比較。兩者同屬星天牛屬,均有白斑與長觸角;光肩星天牛前胸背板側刺較不明顯,鞘翅基部缺少明顯粗糙瘤突。中華星天牛鞘翅基部有較多粗糙瘤狀突起,成蟲常見於樹幹基部,產卵刻槽及根頸部危害痕亦有助辨識。
(二)龍眼雞
**分類地位:**半翅目(Hemiptera;傳統分類常列同翅亞目)、蠟蟬科(Fulgoridae),學名 Pyrops candelaria。
**形態特徵:**成蟲體型醒目,頭部前方具長而向前伸出的頭突;前翅色彩鮮明,常見褐色或綠色底色及斑紋,後翅具有紅色、黑色與白色區塊。具刺吸式口器,吸食枝幹樹液。若蟲體色與成蟲不同,無翅,亦具刺吸式口器。
**近似種區辨:**與同屬或近緣蠟蟬比較時,不能只憑「有長頭突」或「翅上有斑」判定,應合併比對頭突長度及形狀、前後翅斑紋與底色。可與芒果雞(Pyrops clavatus)區辨:龍眼雞的頭突細長、前翅具顯著斑紋;芒果雞頭突較短粗,翅色與斑紋配置不同。檢疫鑑定宜使用成蟲整體翅紋及頭部形態,不宜僅依寄主植物判種。
(三)咖啡果小蠹
**分類地位:**鞘翅目(Coleoptera)、象鼻蟲科(Curculionidae)小蠹亞科(Scolytinae),學名 Hypothenemus hampei。
**形態特徵:**成蟲極小,體長約 1.5–2 毫米,褐色至黑褐色,體型短圓而略呈圓筒狀。雌蟲具堅硬外骨骼,前胸背板前緣有齒突,可鑽入咖啡果;雄蟲較小,通常留在果內。幼蟲乳白色、無足,在咖啡果實及種子內取食。