108 高普考高考三級 生物多樣性 生物學(包括分類學) 考古題詳解

核心觀念

本題考查專一性免疫的兩種反應，以及 HIV 的感染流程、對免疫系統的影響和抗病毒藥物合併治療的原理。答題時應依序掌握「免疫反應分類 → 病毒進入細胞 → 免疫功能受損 → 多個病毒複製步驟受到抑制」的因果關係。

解題方法與分題解析

（一）人體專一性免疫系統分成哪兩大類？

專一性免疫又稱適應性免疫，依主要執行方式分為：

1. 體液性免疫：由 B 淋巴球分化成的漿細胞製造抗體；抗體可辨認並結合特定抗原，協助中和病原體或促進其清除。
2. 細胞性免疫：以 T 淋巴球為主。輔助型 T 細胞調節免疫反應；細胞毒性 T 細胞可辨認並殺死受感染或異常的細胞。

（二）RNA 病毒 HIV 如何感染人體細胞？

HIV 是具有套膜的反轉錄病毒，感染過程可按下列順序說明：

1. 病毒套膜上的 gp120 與宿主細胞表面的 CD4 受體結合，並與共同受體 CCR5 或 CXCR4結合。
2. 病毒套膜與細胞膜融合，病毒核心進入細胞。
3. 病毒的反轉錄酶以病毒 RNA 為模板合成 DNA，形成病毒 DNA。
4. 病毒 DNA 在整合酶作用下插入宿主細胞染色體，成為前病毒；之後可利用宿主細胞機制製造病毒 RNA 和蛋白質，組裝並釋出新的病毒。

（三）HIV 如何造成人體免疫系統失效？

HIV 主要感染表現 CD4 的輔助型 T 細胞，也會感染部分巨噬細胞等免疫細胞。病毒複製及感染所引起的細胞損傷，會使 CD4 輔助型 T 細胞數量減少、功能受損。

核心觀念

本題考查島嶼生物地理學、外來種入侵，以及放生對生態系的影響。島嶼物種數受物種形成、移入與滅絕等因素共同影響；生態學者反對無管制放生，則是因為放生會把生物及其病原、寄生生物帶入新的環境，干擾原有生態系。

解題方法與作答要點

一、面積較大的島嶼為何物種較多

大島通常有較多、種類也較多的棲地，例如森林、濕地與海岸環境，能容納不同生態需求的物種，也能支持較大的族群。族群較大時，因偶然事件或環境變動而滅絕的機率通常較低。此外，較大的島嶼提供較多空間與資源，物種較有機會分化並形成新種。

島嶼生物地理學以物種數與面積的關係概括這種趨勢：

其中 $S$ 為物種數、$A$ 為島嶼面積，$c$ 與 $z$ 為經驗常數。通常 $z>0$，所以面積增加時，物種數也傾向增加。作答時應點出主要理由：棲地與資源較多、可支持較大族群而降低滅絕率，並增加物種分化機會。

二、島嶼為何較易遭外來種成功拓殖

島嶼原生物種的來源與組成，常受隔離影響；相較大陸，島嶼的物種池較小，且部分生態區位或功能群較少，形成較多可供外來種利用的資源與空間。外來種一旦抵達，若缺乏有效的競爭者、捕食者或病原限制，便較容易建立族群並擴張。島嶼物種也常因長期隔離而缺少面對新競爭者或掠食者的防禦，受衝擊較大。

因此，得分重點是：島嶼隔離、原生物種池較小、生態區位較空缺，以及外來種可能缺乏天敵或競爭者制衡。

核心觀念

本題考查的是物種鑑定與分類研究的證據累積流程。分類學不以單一個體或單一性狀匆促定名，而是綜合比較形態、遺傳資料及博物館典藏標本，判斷研究對象與已知類群的異同及親緣關係。研究結果再經公開發表，使分類處理可供學界檢視與採用。

解題方法與各步驟的分類學原理

（一）盡量採集較多樣本

採集多個個體，是為了掌握物種內的個體變異，包括性別、年齡、生長階段、季節、地理族群及環境造成的差異。若只依據單一標本，可能把個體畸形、幼體特徵或局部變異誤認為物種特徵。

較多樣本也有助於估計性狀變異範圍、確認特徵是否穩定，並保留可供後續形態、分子及其他研究使用的憑證標本。

（二）進行標本的外部測量

外部測量是將形態特徵量化並標準化，例如體長、尾長、肢長、頭部尺寸或各部位比例。量化資料能減少只靠主觀描述造成的差異，便於比較不同個體與近似物種。

判斷時須注意測量方法一致，並考慮測量誤差、個體大小及成長階段。分類鑑定通常不依賴單一測量值，而是綜合多項形態特徵及其變異範圍。

（三）選取部分組織進行 DNA 分析

DNA 分析提供分子性狀，可補充外部形態難以辨認的資訊，尤其適用於外形相近、性狀變異大，或不同物種具有隱蔽種情形的研究。透過比較序列差異、建立分子親緣關係，可評估研究樣本與其他類群的遺傳相似程度及親緣位置。

DNA 結果仍須與形態、地理分布等證據合併判讀；單一基因或單一序列差異，不宜直接等同於物種界線。

（四）到科博館比對相似物種標本

博物館典藏保存了已鑑定的標本與相關標籤資料，可作為研究樣本的比較材料。研究者可比對形態特徵、測量值及地理來源，確認研究對象是否已屬於已知物種，並避免重複命名。

若涉及新種描述，還須檢視相關類群的原始描述與命名模式標本，確認新標本與既有名稱所指涉的分類單元是否相同。

核心觀念

本題考查植物的碳固定途徑及光合作用對地球環境與生命演化的影響。比較 $C_3$、$C_4$ 與 CAM 時，應掌握兩個關鍵差異：二氧化碳濃縮機制與碳固定的時間或空間分隔。

解題方法

先指出 $C_3$ 植物在高溫、乾燥條件下的限制，再比較 $C_4$ 與 CAM 如何減少該限制；最後從大氣成分、能量來源與生物演化說明光合作用的影響。

（一）$C_3$ 植物受限的作用（4 分）

$C_3$ 植物的主要碳固定酵素是 Rubisco。Rubisco 除了能催化二氧化碳固定，也能與氧氣反應；當溫度升高、二氧化碳相對不足時，Rubisco 的氧化酶作用增加，引發光呼吸。

高溫、乾燥時，植物為減少水分散失而關閉氣孔，葉片內二氧化碳濃度下降、氧氣相對增加，使光呼吸更容易發生。光呼吸會消耗能量，並釋出先前固定的二氧化碳，卻不產生糖，因此降低淨光合作用產量。

（二）$C_4$ 與 CAM 植物光合作用的差異（8 分）

兩者都先以 PEP 羧化酶固定二氧化碳，形成四碳有機酸，再將二氧化碳提供給 Rubisco，以提高 Rubisco 周圍的二氧化碳濃度、抑制光呼吸；主要差別在於二氧化碳固定與卡爾文循環的分隔方式。

核心觀念

本題考查小族群存續分析（small population viability），重點是族群數量少時，隨機事件、遺傳劣化與環境變動會彼此加乘，使族群更容易走向滅絕。黑熊、水獺及石虎等野生動物，除了個體數少，也常面臨棲地破碎、族群隔離及人為干擾。

解題方法

可從「隨機性、遺傳性、環境與棲地、人為因素」四個面向整理小族群的滅絕風險，並說明各因素如何降低族群成長率、繁殖成功率或族群間補充。

小族群的生存危機

1. 人口統計隨機性（demographic stochasticity） 小族群中，每一隻個體對總族群的影響較大。個體出生數、死亡數、性別比例及繁殖成功率的偶然波動，都可能造成繁殖個體不足；若某一性別個體過少，還會出現配偶難尋的問題。

2. 環境隨機性（environmental stochasticity） 氣候、食物供應、疾病流行或棲地品質變化，會影響族群中的多數個體。族群規模越小，越難承受環境不利年份造成的死亡與繁殖下降，也較難在環境改善後迅速恢復。

3. 災變風險（catastrophes） 颱風、洪水、火災、疫病或重大污染等突發事件，可能在短時間內造成大量個體死亡。小族群缺乏足夠的個體緩衝損失，一次災變就可能使其跌至無法恢復的程度。