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高考申論題 108年 [海洋資源] 海洋生態學

第 一 題

📖 題組:
請試述下列名詞之意涵:(每小題 5 分,共 30 分) (一) Euphotic zone (二) New production (三) Eurythermic species (四) Deep scattering layer (五) Catadromous fishes (六) Pycnocline
📝 此題為申論題,共 6 小題

小題 (一)

Euphotic zone

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看到「Euphotic zone」,應直譯為透光層或真光層。答題時需點出其科學定義(表面光照1%之深度)、生態功能(光合作用大於呼吸作用、初級生產力核心區),並可適時補充台灣東西岸水質差異對其深度的影響以提高鑑別度。

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「Euphotic zone(透光層/真光層)」指海洋中光線能穿透且照度足以使植物之光合作用速率大於或等於呼吸作用速率(淨初級生產力大於零)的表層水體,其底界通常定義為光強度衰減至表面光照 1% 的深度(即補償深度,Compensation depth)。特徵包含:(1) 深淺受水體懸浮微粒與溶解物質影響極大,例如台灣東側黑潮水域水質清澈,透光層可達 150-200 公尺深;而台灣西岸因河川輸砂與潮汐擾動,透光層可能僅數公尺深;(2) 聚集大量浮游植物,為海洋初級生產力最集中之區域;(3) 支撐絕大多數海洋生物的生存,為食物網能量輸入之基礎。實務應用上,在海事工程或離岸風電之環境影響評估中,常藉由監測透光層深度的變化(如 Secchi disk 測量),來評估浚渫或施工造成的懸浮固體(SS)擴散對當地初級生產力及需光性底棲生態系(如墾丁珊瑚礁、澎湖海草床)的遮蔽衝擊。

小題 (二)

New production

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看到「New production」應立即聯想海洋初級生產力的「營養鹽來源」。解題關鍵在於對比「新生產量(外部輸入)」與「再生生產量(內部循環)」,並延伸點出其在海洋碳匯(生物幫浦)及漁獲量評估上的生態學意義與實務應用。

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「New production(新生產量/新基礎生產)」指海洋透光層(Euphotic zone)中,由透光層外部輸入的營養鹽(如深層水湧升、陸源逕流或大氣固氮作用)所支持的初級生產量。 特徵包含: (1) 營養來源:主要依賴外部輸入的新鮮「硝酸鹽(Nitrate)」,有別於依賴透光層內生物排泄與分解(如銨鹽)的「再生生產量(Regenerated production)」。

小題 (三)

Eurythermic species

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看到字根「Eury-(寬廣的)」與「thermic(溫度的)」,應立即聯想為「廣溫性物種」。作答時除了寫出生理耐受度的定義外,務必結合台灣溫度變動劇烈的典型棲地(如西部潮間帶、河口)與代表性物種(如烏魚、彈塗魚)來增加論述深度。

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「Eurythermic species(廣溫性物種)」指在生理機制上能夠忍受外界環境較大溫度變化範圍的生物。其特徵包含:(1) 具備較強的體溫調節或細胞酵素耐受機制;(2) 生態區位廣泛,主要分布於水溫變動劇烈的環境,如受潮汐與日照影響的潮間帶、淺海域及河口區;(3) 相對應的概念為「狹溫性物種(Stenothermic species)」。 實務應用與台灣案例上,台灣西部泥灘地與潮間帶常見的彈塗魚、牡蠣及藤壺即屬此類;此外,具重要經濟價值的烏魚(鯔魚)亦屬廣溫性魚類,其能適應冬季大陸沿岸流南下的低溫與夏季黑潮支流的高溫交替,故能於台灣周邊海域進行廣泛的季節性洄游。

小題 (四)

Deep scattering layer

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看到「Deep scattering layer (深海散射層)」,應直覺聯想海洋聲學探測與生物行為的關聯。答題關鍵須點出其聲波反射成因(生物組成)、核心行為特徵(日夜垂直遷移 DVM),並結合台灣東部大洋生態系或碳循環的實務意義作結。

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「深海散射層(Deep scattering layer, DSL)」指海洋中因密集生物群聚而能強烈反射聲波(如聲納探測)的特定水層。特徵包含:(1) 組成物種主要為具備鰾的中層魚類(如燈籠魚)及大型浮游動物(如磷蝦、橈足類等);(2) 具有顯著的「日夜垂直遷移(Diel Vertical Migration, DVM)」行為,白天棲息於較弱光的深水層(約 300-800 公尺)以躲避視覺掠食者,夜間則上浮至表層(透光層)攝食豐富的浮游生物;(3) 廣泛分布於全球大洋,為海洋中最大規模的生物量群聚之一。 實務應用與生態意義上,在台灣東部黑潮深水海域,DSL 的動態變動不僅是海洋碳循環中「生物幫浦(Biological pump)」快速將表層碳向下輸送的重要驅動力,亦是聲學遙測評估大型洄游性經濟魚類(如鮪魚、旗魚)索餌熱點及海洋生態系健康度的關鍵指標。

小題 (五)

Catadromous fishes

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看到此名詞應立即拆解字根,聯想『降海洄游』之意。答題時務必舉出台灣最具代表性的物種(如鰻魚),並結合水利工程(攔沙壩)對其洄游廊道造成的棲地破碎化問題,凸顯環境評估與保育實務的深度。

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「降海洄游魚類(Catadromous fishes)」指主要生長與發育階段在淡水河川或河口域度過,待性成熟後必須降河洄游至深海進行產卵繁殖的魚類物種。 特徵包含:(1) 具備強大的廣鹽性(Euryhaline)生理調節機制,能適應從淡水至高鹽度海洋的滲透壓劇變。(2) 生活史橫跨淡、海水域,扮演連結陸域河川與海洋生態系物質及能量交換的重要橋樑。(3) 幼生階段常依賴大洋洋流運送至沿岸,再變態溯河成長。 實務應用與台灣案例為:台灣最經典的降海洄游物種為日本鰻鱺(白鰻)與鱸鰻。其幼體(柳葉鰻)常隨黑潮北上並於冬季至春季於台灣沿岸河口上溯。在環境影響評估(EIA)與河川治理實務中,此類物種極易受攔沙壩等水利工程導致的「棲地破碎化」衝擊,因此生態基流量的維持與「生態魚道」的設置與優化,是評估該類魚種保育與資源管理的核心指標。

小題 (六)

Pycnocline

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考生看到「Pycnocline」應直譯為「密度躍層」,作答時須結合物理海洋學與生態學。首先點出其為密度隨深度劇增的水層(受溫、鹽躍層主導),接著務必論述其對海洋生態系統的核心影響:阻礙水體垂直混合(營養鹽交換受阻)以及形成浮游生物與微解體聚集的微棲地,最後若能帶入台灣夏季海峽的分層特徵將有效提高分數。

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「密度躍層(Pycnocline)」指海洋水體中,海水密度隨深度增加而呈現急遽上升的過渡水層。特徵包含:(1) 成因主要由溫度驟降(溫躍層,Thermocline)與鹽度驟升(鹽躍層,Halocline)共同疊加作用所形成;(2) 在物理性質上構成極強的水體穩定結構,成為阻礙表、底層海水垂直混合的物理屏障。 生態實務意義與應用:此躍層會阻擋深層富含營養鹽的海水上湧,常導致表層透光層(Euphotic zone)營養鹽耗竭,進而限制基礎生產力(New production);但另一方面,因密度的急遽變化提供浮力支撐,有機碎屑(海洋雪)與浮游生物易懸浮聚集於此層上方,形成微細尺度的高生物量攝食場。在臺灣海域,夏季因表層高溫及颱風、西南氣流帶來豐沛降水與陸源河川淡水注入,常於臺灣海峽與西部沿海形成強烈的密度躍層,顯著影響該季沿海營養鹽循環、浮游植物群落結構及仔稚魚的垂直分佈特性。

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