108 高普考高考三級 生物多樣性 保育生物學 考古題詳解
第 一 題60 分
請回答下列問題:(每小題 15 分,共 60 分)
(一) 請舉例說明生物多樣性直接與間接的經濟價值。
(二) 請列舉造成物種滅絕的可能原因,並各舉一例說明。
(三) 請說明小族群在生物多樣性保育上較為脆弱及敏感的主要原因。
(四) 請說明石虎復育對於生物多樣性保育的意義,並說明可行的建議。
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核心觀念
本題涵蓋生物多樣性的經濟價值、物種滅絕成因、小族群滅絕風險,以及石虎保育的物種與棲地管理。作答時宜先建立分類架構,再以具體案例說明,避免只列名詞。
生物多樣性通常包含遺傳多樣性、物種多樣性與生態系多樣性。其經濟價值可分為直接利用價值與間接利用價值;滅絕風險則可從外在威脅與小族群本身的遺傳、人口統計及環境脆弱性分析。
解題方法
四小題分別採取以下切入點:
- 經濟價值:區分可直接利用的生物資源,與由生態系運作提供的服務。
- 滅絕原因:以棲地改變、過度利用、外來種、污染、氣候變遷等常見威脅分類,每項配一例。
- 小族群脆弱性:由遺傳、人口統計、環境隨機性與災害等面向說明。
- 石虎復育:先說明石虎的保育角色,再提出族群、棲地、道路、農地及社區合作等措施。
(一)生物多樣性的直接與間接經濟價值
直接經濟價值
直接經濟價值是人類直接利用或取得生物資源所產生的價值,可再分為消耗性與非消耗性利用。
- 消耗性利用:生物被採集、捕捉或收穫後直接使用。例如稻米、木材、魚類、藥用植物,以及從野生生物或其遺傳資源取得的藥物與育種材料。
- 非消耗性利用:利用生物或自然環境,但不直接消耗個體。例如賞鳥、觀察野生動物、生態旅遊與自然教育,可帶動導覽、住宿及地方產業收入。
直接利用能提供食物、原料、藥物、遺傳資源與休閒收益;若利用超過族群再生能力,也會造成資源耗竭。
間接經濟價值
間接經濟價值是生態系透過自然運作所提供的服務。這些服務常未直接進入市場交易,卻能降低人類生產與生活成本。
- 授粉:蜜蜂、蝴蝶等傳粉者協助作物授粉,維持農業產量。
- 水源涵養與淨化:森林及濕地能調節逕流、攔截泥沙並改善水質。
- 氣候調節與碳固定:森林、海草床及濕地吸收並儲存碳,調節局部氣候。
- 土壤形成與養分循環:土壤生物分解有機物,維持土壤肥力。
- 天然災害緩衝:紅樹林與沿海濕地可減弱波浪、風暴潮及海岸侵蝕。
- 病蟲害調節:天敵控制害蟲族群,降低農藥使用需求。
**作答重點:**直接價值要寫出「人直接取用生物資源或利用生物活動」;間接價值要寫出「生態系服務如何支撐生產、降低成本或減少損害」。
(二)造成物種滅絕的可能原因及例子
物種滅絕通常由多項壓力共同造成,可依威脅類型分述:
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棲地破壞與棲地破碎化 森林砍伐、道路開發、都市擴張及農地開墾會使棲地面積縮小,並阻斷族群間交流。 **例:**熱帶雨林轉作牧場或農地,造成森林物種失去繁殖與覓食棲地。
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過度獵捕或採集 捕捉、漁撈或採集速度超過族群補充能力,使繁殖個體不足。 **例:**渡渡鳥遭人類獵捕,並受人類活動與引入動物影響,最終滅絕;大型海洋生物亦可能因長期過度捕撈而大幅衰退。
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外來入侵種 外來種可能捕食原生種、與其競爭資源、傳播疾病或改變棲地。 **例:**島嶼上引入的鼠類捕食地面築巢鳥類的卵與雛鳥,使島嶼鳥類族群衰退。
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污染 農藥、重金屬、塑膠或廢水污染可直接毒害生物,也可能透過食物鏈累積。 **例:**持久性有機污染物造成猛禽體內毒物累積,影響繁殖與胚胎發育。
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氣候變遷 氣溫、降雨及海洋環境改變,可能使物種無法在適當時間或地點覓食、繁殖或遷徙。 **例:**珊瑚礁海水升溫造成珊瑚白化;若白化頻繁且恢復時間不足,相關珊瑚與依賴礁體的物種會面臨生存壓力。
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疾病與寄生 疾病可快速降低小族群存活率,尤其當族群缺乏遺傳變異或尚未接觸過病原體時。 **例:**新興病原入侵孤立的野生動物族群,造成大量個體死亡。
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自然災害與環境劇變 火山爆發、颱風、乾旱、洪水及大規模火災可能摧毀有限棲地中的族群。
第 二 題20 分
夏季來臨,高雄市傳出登革熱的疫情,基於過往的防疫經驗,連鄰近的臺南市也開始繃緊神經。登革熱在防治上無法倚賴有效的疫苗,加上病患在不同類型的登革熱病毒交叉感染下容易出現內出血的病症,對人類健康與社區的整體安全有極大的衝擊。
阻絕登革熱是環境生物學的議題,過往大量依賴化學藥劑噴灑的策略並未有效遏止這個外來的病毒擴張,並已經有本土化的趨勢(或者已經本土化),也同時造成本土生物暴露在過量的殺蟲劑之下。
請你詳述這個來自熱帶的疾病隨著病媒攜帶,以及季節的遷徙,而趨向本土化的可能動態原因;如果由你負責登革熱疫情控制,你會採取怎樣的策略?並請說明理由。
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核心觀念
本題考查登革熱的流行病學、病媒生態與保育生物學中的整合式病媒管理(Integrated Vector Management, IVM)。作答須串起三個層次:病毒如何傳播、病媒如何隨環境與人口移動擴散,以及如何以兼顧防疫成效與生態影響的方式控制疫情。
登革熱病毒主要由埃及斑蚊與白線斑蚊傳播。病媒叮咬病毒血症期的病人後,病毒在蚊體內增殖,經一段外潛伏期後,蚊子再叮咬其他人而傳播病毒。感染不同血清型病毒後,人體可能再次感染;異型感染時,抗體依賴性增強作用(antibody-dependent enhancement, ADE)會增加重症風險,因此疫情控制不只要減少病例,也要降低人與病媒接觸及蚊媒密度。
題目所稱「季節遷徙」,應理解為病媒、感染者與病毒隨季節、交通及環境條件而擴散,不宜解讀成蚊子進行長距離、固定方向的遷徙。登革熱病毒亦非單純「外來病毒擴張」:病毒可由感染者帶入,病媒則將病毒在適合的環境中傳播;在地傳播持續發生後,即形成疫情本土化。
解題方法
先依「輸入—媒介—環境—本土傳播」分析疫情動態,再依「降低孳生源、減少病媒、保護易感者、監測成效」提出多層次防治策略。如此可同時回應題目要求的擴散原因、防治方法與採行理由,並說明為何單靠化學噴藥不足。
病媒與季節如何促成疫情本土化
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感染者移動造成病毒輸入 感染者在病毒血症期移動至其他縣市或社區後,當地病媒叮咬感染者,病毒便能進入新的傳播鏈。人口往返、通勤、旅遊及貨物流動都會增加病毒跨區移動的機會。
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病媒分布與生態條件改變 埃及斑蚊與白線斑蚊在臺灣南部及部分其他地區具傳播條件。溫暖潮濕的季節可提高蚊卵孵化、幼蟲發育及成蚊活動,延長病媒活動期;降雨可能增加積水容器,但乾旱時民眾儲水也會創造孳生場所。病媒在交通工具、貨物或人為容器中移動,也可能擴大分布。
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都市環境提供穩定孳生源 住家周邊的花盆底盤、廢棄容器、屋頂排水處與儲水容器容易形成小型積水。人口密集且人蚊接觸頻繁時,即使病媒密度不高,也可能維持人與蚊之間的傳播。
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氣候與季節使傳播鏈延長 較高溫度通常會加快病媒發育與病毒在蚊體內的增殖;適合的溫度與濕度也會延長病媒活動時間。若病例輸入與病媒活動期重疊,病毒便有機會在當地連續傳播,從境外或境外移入病例轉為本土病例。
第 三 題20 分
臺灣的生物組成享有極高的特有性,請從冰河歷史的角度詳細說明造成物種特有的可能原因;相對地,受到全球暖化的影響,請依不同海拔的特有生物面臨的生存危機詳細說明。
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核心觀念
本題考兩個相連的生物地理學觀念:冰河期的氣候與海平面變化如何促成臺灣物種特有化,以及全球暖化下,不同海拔物種的棲地如何改變。
「特有種」是指自然分布僅限於特定地理區域的物種;「冰河孑遺種」則是過去廣泛分布的生物,在氣候或環境改變後,只在少數適合棲地中留存的族群。冰河孑遺種不必然都是臺灣特有種,但若長期隔離並形成獨立演化支系,就可能成為臺灣特有種。
解題方法
可依時間順序說明特有化的形成,再按海拔由低至高分析暖化衝擊:
- 冰期降溫、海平面下降:臺灣海峽水位降低,臺灣與中國大陸之間曾出現陸橋,部分生物得以遷入臺灣。
- 間冰期回暖、海平面上升:陸橋遭海水淹沒,臺灣重新成為島嶼,遷入族群與大陸族群的交流受阻。
- 棲地與族群隔離:氣候回暖時,適應冷涼環境的生物可沿臺灣山地向高海拔移動;山脈、溪谷、不同坡向及氣候帶將族群分隔成較小的棲地單元。
- 隔離後分化:基因交流減少,長期的突變、自然選擇、遺傳漂變及小族群效應,使不同族群逐漸分化;部分族群形成臺灣特有種或特有亞種。
- 暖化下的棲地變化:低海拔生物面臨原棲地升溫與高海拔物種競爭;高海拔生物向上遷移的空間有限,可能遭遇族群縮減與局部滅絕。
冰河歷史造成特有種的可能原因
一、冰期的南遷與間冰期的隔離
更新世冰期期間,全球氣溫下降,海平面降低,臺灣海峽部分陸棚露出,形成陸橋。陸生動物與植物得以由大陸遷入臺灣;冷適應物種也可能隨氣候帶變動向南擴散。部分水生生物則可能經由河川或沿海水域進入臺灣。
冰期結束、氣候轉暖後,海平面上升,陸橋消失。臺灣族群因此與大陸族群隔離,基因交流減少。不同冰期、間冰期反覆交替,也讓族群經歷多次擴散、收縮與再隔離,增加分化機會。
二、山地提供避難所並形成垂直隔離
臺灣地形高峻,海拔差異大,短距離內即可跨越不同溫度與植群帶。氣候轉暖時,適應寒冷的生物可退縮至高山、陰濕溪谷或其他冷涼微棲地,成為局部避難族群。
這些棲地常彼此隔開,族群難以往來。對分布範圍狹窄、族群數量較少的生物而言,地理隔離會使基因交流進一步下降,累積遺傳差異,最後可能演化成不同物種。
三、小族群與環境選擇促成分化
遷入後的族群常只占原族群的一部分,容易受到創始者效應、遺傳漂變及近親繁殖影響。不同山區的溫度、降雨、植被、溪流條件與食物來源也不相同,會對生物施加不同的自然選擇。經長期隔離與適應,族群可能形成獨特的形態、生態需求或遺傳特徵。