生命科學

如何估算族群大小 (Population Size)
新竹縣照門國民中學自然與生活科技領域黃銘義老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

族群大小的估計是生態實驗上的一重要步驟，可以讓我們對於許多研究有先行一步的瞭解，然而對於多數動物，若以計數的方式去計算族群的大小，有其難度，且不一定準確。
因此，生態學家便針對不同的生物與其特性，發展了許多族群估計方法。以下介紹幾種生態學者常使用的調查方法，如：區塊法(Quadrat counts)與、穿越線法(Line transect methods)、移除法(Removal methods)或標識再捕捉法(Mark-recapture methods)等方式。

1.區塊法(Quadrat counts)：
適用於平均分布型的的生物，將此生物分佈的地區平均分割成若干塊，然後計算幾小塊中的生物的平均計數，再乘上地區塊數就可得到全部的生物數量。

2.穿越線法(Line transect methods)：
穿越線法是在調查區內選定一條以上固定方向的穿越線，以穩定的速度沿著穿越線前進，記錄沿途兩邊所發現的生物種類及數量，同時記錄或估計生物出現位置與穿越線的垂直距離。一般而言，棲地開闊且面積大的區域比較適合採用穿越線法來進行生物資源調查。

3.移除法(Removal  methods)：
係將生物由棲地移除的方式來估計，如在一溪流中採用移除法調查某蝌蚪族群的大小，可選若干個樣區，每個樣區選擇3條穿越線，用手撈網來回依序捕捉蝌蚪，直到未採到蝌蚪為止，而依據每次捕獲蝌蚪數與前次累積蝌蚪數，以迴歸方式推估族群數量與密度。

4.標記再補捉法(Mark-recapture methods)：
標記再捕捉法又稱為捉放法及標記釋放法 (mark-release)，是野外動物族群調查中常用的方法之一。

在標記再捕捉法的研究中，透過活體捕捉技術將一個族群取樣兩次或兩次以上，每一次的捕捉中，每一隻被捉到的無標記個體都要被給予適當且獨特的標記，根據開放族群 (open population)或封閉族群 (closed population)的特性而有不同的估算方式，以下分別進行說明：

競爭與資源分配（Competition）
台北縣中平國中自然與生活科技領域李佟位老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

人類社會中常見許多競爭現象，企業間互爭訂單、百貨業搶佔市場，就連艋舺的角頭也得爭奪廟口地盤。你來我往，互不相讓，結局可能是勝者為王，也可能兩敗俱傷；這類的現象，在自然界也所在多有。

若將一隻具有領域性的真雀鯛（damselfish）從牠的地盤上移走，礁岩上騰出一席空地後，數分鐘內便有其他同類來搶佔地盤；新領主需以拍打、追咬等手段驅逐其餘競爭者後，才能真正佔有這片領地。這類競爭現象（competition）之所以發生，無非是生物為求生存，而爭奪有限的資源（比如：空間、食物、配偶…等），又可區分為同種生物間的「種內競爭」（intraspecific competition），以及不同物種間的「種際競爭」（interspecific competition）。

這類實例還可不停的列舉下去：一片樹林在形成的歷程中，樹木的密度會逐漸減少，養分、水及空間由數量較少但體積較大的個體所獨占，稱為自疏現象（self-thinning）；若我們在實驗室內提高光蟬（planthoppers）的飼養密度，將導致生存率降低、體長減少，發育遲滯等現象，這顯然與高密度影響食物品質有關。而這些案例當中，最有名的莫過於高斯（G.F.Gause，1934）的草履蟲實驗。

基石（關鍵）物種 ( Keystone Species )-下
桃園縣立桃園國中自然與生活科技領域吳俊儀老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

另一種基石物種的關係是屬於互動互利的基石物種關係，Gilbert ( 1980 )曾提出雙向互動關連 ( mobile link )的觀念，某些動物取食植物的果實，同時亦扮演著這些植物生存繁衍的關鍵角色，而這些植物同時也支撐著其他食物鏈食物網。這種的相關性是互動互利的，此相關的物種可稱之為互利基石物種( keystone mutualisms )。

Howe 於1984年亦曾提出類似的「樞紐種群」( Pivotal taxa )的觀念 ， 某些植物會在每年食物缺乏期開花結果，以維持那些以果實為生的鳥類與哺乳動物，而 這些鳥類與哺乳動物同時亦扮演著這些植物與其他時期的某些樹種之種子傳播，以及長期的森林 生態物種平衡與多樣性角色。因此，根據這種既是基石物種又互相影響的緊密關係，Richards於 1995年即所提出一個互利假說( the mutualism hypothesis )來說明澳洲地區森林與狐蝠間的關係 ： 他認為二者是一種互利共生的現象，森林中許多植物物種高度依賴狐蝠為其傳花授粉與傳播種子， 否則無法繁衍擴散。然而沒有這些植物種類，狐蝠亦不可能存活於澳洲森林中。

臺灣地區生態基石物種例子

92年3月，墾丁國家公園管理處為了復育珊瑚礁區原本數量龐大的的關鍵物種-馬糞海膽(又稱白棘三列海膽)，在後壁湖潟湖設立「海膽保護區」，之後更在94年3月成立「海洋資源示範保護區「，使墾丁海域的海底景觀及物種多樣性會更豐富。

另外台灣地區野生動植物、濕地、溪流等自然資源，研究增加瀕絕物種分佈地區等需保護地區，對棲息地管理的重要性日漸提升以及保護關鍵物種的必要性等策略。

結語

基石（關鍵）物種 ( Keystone Species )-上
桃園縣立桃園國中自然與生活科技領域吳俊儀老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

基石物種( keystone species )為一生態學上的名詞，或稱為關鍵物種，基石物種觀念最早建立於 Paine在 1966 年的潮間帶物種間相關性的研究。在潮間帶裡，海星為掠食者( predator )，捕食多種共域的貽貝類(視為被掠食者prey )。當時Paine發現若將海星移除，經過一段時間後，共域的貽貝類的多樣性大幅衰減。直至1969年Paine始提出該現象的辭彙─基石物種(又稱關鍵物種keystone species) 。

所謂基石物種即指在一個生態系中，一種物種的存在與否，會影響群集中其他相關物種的存活與多樣性，有此現象則稱該物種可被視為基石物種。Power等(1996)認為基石物種應具有『對所存在的生態系中相關群集生物的高度影響性，但該物種相對的生物量( Biomass )比例卻很小』的特性，因此，掠食者可為基石物種，或其他動物或植物，只要符合上述之特性者即可是基石物種。 Mills , Soule及Doak (1993)曾將不同屬性的基石物種分成五大類：包括

1.掠食者基石物種—如在潮間帶環境中海星存在與否影響到貽貝類的種類與數量。

2.被掠食者基石物種—如在北美之雪鞋兔(snowshoe hare)存在數量多寡會直接影響共域的山貓 ( lynx )族群數量以及獵食另一種兔子(極地兔，arctic hare )的程度。

3.植物基石物種( plant keystone species )—有些植物種類會在食物缺乏期開花結果，以供給動物當作渡過艱困時期的食物來源。

4.相連性基石物種( link keystone species )—某些植物物種亦要靠某類動物幫助其傳花授粉， 否則無法結果繁衍。