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高考申論題 109年 [漁業技術] 水產資源學

第 一 題

📖 題組:
有一魚類族群其生活史依體長可區分成3種繁殖特性群:⑴未成熟群(immature group,I);⑵成熟群(mature adult group,M);和⑶後繁殖群(post-fertile adult group或older adults,P)。行政院農業委員會漁業署(以下簡稱漁業署)為管理該魚類族群,補助兩連續年度的調查,經成長、活存和繁殖過程,發現3種繁殖特性群間的關係可以建構成: 矩陣關係表: 未成熟群(I) 成熟群(M) 後繁殖群(P) (a)未成熟群(I) 0.5 0.2 0.0 (b)成熟群(M) 0.8 0.6 0.2 (c)後繁殖群(P) 0.0 0.0 0.7
📝 此題為申論題,共 2 小題

小題 (一)

請分別說明(a)、(b)和(c)三列的意義。(15分)

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看到此類族群動態的矩陣題型,首先應判斷矩陣的「行(Column)」與「列(Row)」哪一個代表初始時期(t 期),哪一個代表下一時期(t+1 期)。若依傳統 Lefkovitch 矩陣(行=t,列=t+1),未成熟群存活率會變成 0.5+0.8=1.3(不合理),因此推斷此表是以「列」代表 t 期起點、「行」代表 t+1 期終點及繁殖貢獻。依此生物學邏輯,逐列解釋存活、成長(階段轉移)與繁殖的參數意義即可。

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【破題】 本題為「階段結構族群矩陣(Stage-structured matrix)」的應用。依據生態學與族群動力學的邏輯(存活率不得大於1,且生物具備成長不可逆轉之特性),可判定該矩陣的「列(Row)」代表 $t$ 年度各繁殖特性群的初始狀態,而對應數值代表其經過一年後($t+1$ 年度),對各群體的轉換機率(存活與成長)及繁殖貢獻率。 【論述】

小題 (二)

漁業署掌握了某一年度3種繁殖特性群的資源數量分別為100尾、200尾和100尾,請幫漁業署估計2年結束時,成熟群的資源數量是多少?(5分)

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本題考查族群動力學中的「階段轉移矩陣模型(Lefkovitch Matrix)」。看到各發育階段的轉換比例表,應將其轉換為轉移矩陣,並與初始族群向量進行連續兩次的矩陣乘法計算,即可得出兩年後的資源數量。

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【解題關鍵】利用族群動力學之階段轉移矩陣(Lefkovitch matrix)原理,將初始族群數量向量與轉移矩陣進行連續兩次乘法運算。 【解答】 依據題意,建構轉移矩陣 $A$ 與初始年度 ($t=0$) 的族群數量向量 $N_0$:

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