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高考申論題 108年 [生物多樣性] 生物學(包括分類學)

第 一 題

📖 題組:
當一位生物學研究者在野外發現無法鑑定的物種時,他之後所採取的研究步驟,請說明其背後的分類學原理。
📝 此題為申論題,共 6 小題

小題 (一)

他會盡量採集較多樣本。(5 分)

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考生看到此題應立刻聯想到「種內變異(Intraspecific variation)」與「模式標本(Type specimens)」的核心概念。解題時需從形態學的變異範圍(如性別二型性)、統計學上的樣本代表性,以及分子生物學上的遺傳多樣性三個層次來論述採集多樣本的必要性。

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【破題】研究者盡量採集較多樣本,其核心分類學原理在於掌握物種的「種內變異(Intraspecific variation)」並確保分類描述的客觀性與統計顯著性。 【論述】 一、釐清種內變異(Intraspecific variation):同種生物常因性別(如性別二型性 Sexual dimorphism)、發育階段、環境因子或基因型不同而呈現多型性(Polymorphism)。充足的樣本能幫助分類學家界定該物種形態特徵的自然變異範圍,避免將單一個體的特殊變異誤判為新物種。

小題 (二)

他會進行標本的外部測量。(5 分)

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看到「外部測量」,應直覺聯想到傳統形態分類學中的「量化形質(Quantitative characters)」。作答時需點出測量數據對於建立物種鑑定標準、界定物種變異範圍、比較模式標本(Type specimen),以及後續進行多變量統計分析的分類學意義。

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【破題】外部測量為古典形態分類學(Classical Morphological Taxonomy)之首要步驟,旨在將生物特徵量化,以提供客觀且具重現性的分類學依據。 【論述】 一、形質量化與客觀性(Quantification of Characters):將生物體的形態特徵轉化為連續性或離散性的量化數據(如體長、附肢比例等),可消弭研究者主觀描述之誤差,確保形態特徵(Morphological characters)能被精確紀錄。

小題 (三)

他會選取部分組織進行 DNA 分析。(5 分)

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本題核心在於「分子系統發生學(Molecular Phylogenetics)」與「DNA條碼(DNA Barcoding)」的應用概念。作答時應從分子標記的選擇、基因序列比對,以及如何藉由遺傳距離建構系統發生樹來論述,說明分子證據如何輔助並確立物種的分類地位。

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【重點】考查分子系統發生學(Molecular Phylogenetics)與 DNA 條碼(DNA Barcoding)於物種鑑定與分類之原理。 【解析】 當傳統形態學無法鑑定物種時,DNA 分析可提供客觀的分子層級證據,其分類學原理包含以下機制:

小題 (四)

他會到科博館進行相似物種標本比對。(5 分)

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看到此題,應立即聯想到傳統分類學中的「模式標本(Type specimen)」制度與「形態學鑑定」原則。答題時需切入標本作為物種學名客觀參照的重要性,以及透過多筆標本比對來釐清種內變異(Intraspecific variation)與種間差異(Interspecific difference)的觀念。

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【破題】到自然科學博物館進行標本比對,其背後的核心分類學原理在於「形態學鑑定」與「模式標本(Type specimen)」制度的應用。 【論述】 一、模式標本(Type specimen)制度

小題 (五)

他會尋求其他相似物種的組織也進行 DNA 分析。(4 分)

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看到此題應立刻聯想到「分子系統發生學(Molecular Phylogenetics)」與「DNA條碼(DNA barcoding)」的核心概念。單一物種的DNA序列缺乏分類意義,必須透過比較未知物種與已知相似物種的同源基因,計算遺傳距離並建構演化樹,才能確認其分類地位與演化親緣關係。

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【破題】此步驟背後的分類學原理為「分子系統發生學(Molecular Phylogenetics)」,旨在透過基因序列的比較,確立未知物種與已知物種間的演化親緣關係。 【論述】 一、提供比較基準(Reference Benchmark):在分類學上,單一未知物種的 DNA 序列缺乏絕對的分類意義。必須取得已知相似物種(如姊妹群 Sister taxa 或外群 Outgroup)的序列作為比對基準,才能進行系統分類學分析。

小題 (六)

他會整理資料完成論文報告並對外投稿至學術期刊。(4 分)

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看到這題,首先聯想到「國際生物命名法規(如 ICZN、ICN)」對新物種發表的嚴格規定。解題關鍵在於點出「有效發表(Valid publication)」、「優先權(Priority)」及透過學術期刊進行「同儕審查(Peer review)」等分類學核心概念。

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【破題】此步驟背後的分類學原理在於符合國際命名法規,完成新物種的「有效發表(Valid publication)」。 【論述】 一、確立有效發表:依據《國際動物命名法規》(ICZN)或《國際藻類、真菌及植物命名法規》(ICN),新學名及其特徵描述(或診斷特徵)必須發表於公開發行、客觀且可永久保存的學術刊物上,方能成為具備分類學效力的合法學名。

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