環境生態學期中重點 (P.1~P200)

環境生態學期中重點 (P.1~P200)  杜sir

第1章

※「生態學」是研究生物與生物之間以及生物與環境之間交互作用的科學。

※除了不能再生的燃料與礦物之外，生態系在可更新的基礎上，它可以提供許多直接的貨源（如食物）和間接的服務（如廢棄物削減的服務）。

※全球生態系每年至少提供價值33兆美元之等值服務，

63﹪的價值是來自海洋生態系，其中又以海岸生態系貢獻最多。

37﹪價值則是來自陸地生態系，這一部分主要是來自兩種生態系之貢獻，一個是森林生態系，另一個是溼地生態系

※生態系的穩定性與生物多樣性（物種之數量）之間存在著四種關係：

直線關係、鉚釘關係、冗餘關係、無意義關係

※鉚釘關係和冗餘關係雖然存有一些爭議，目前對自然界生態系功能的詮釋上仍然是可以接受的。

※解決這些生態的問題當然得靠科學方法。科學的方法有兩種，一是歸納法，二是演繹法。

※環境生態學的規律：環境生態學是科學        環境生態學與進化論息息相關

有利物種的現象並不存在   基因和環境同等重要

模型有助於理解環境生態之複雜性

環境生態現象不能以講故事方式說明   環境生態現象可分層次解釋

生物體具有很多限制       環境生態學是整合性學科

機會在環境生態之演替上相當重要

第2章

※ 「賴必格最小定律」，認為物種的分布受限於環境因子，在此環境之生物其適應能力有最窄的範圍。

※ 氣候因子會影響到溫度、水分和營養鹽有效性，這些結果會影響陸生生物之分布與數量。

※ 受地球由西向東自轉之影響，則表面空氣的空氣流動就會偏向，吹向赤道的風會偏西，而由赤道吹出的風會偏東；這就是所謂的科氏效應（Coriolis effect）。

※ 三小室中最特別的是最靠近赤道的那一區，稱之為哈得雷小室(Hardley cell)。

在這一區的熱空氣上升靠近赤道，形成降雨之積雲塔(tower of cumulus cloud)，使得熱帶雨林得以維持蒼翠繁茂。

※    緯度在30°和60°之間剛好與哈得雷小室相反，表面氣流往極地流動，而且因為科氏效應的影響產生強烈的西風。

※    對於昆蟲等某些生物而言，其個體的發育和溫度成直線關係，如果蚱蜢發育的溫度閾限值是16℃，那麼它可能20℃需要17.5天，而30℃則只要5天；時間的絕對長短對發育並不重要，重要的是溫度差和時間二者的混合，稱為「溫度時間」(degree days)，因此，17.5×(20－16) ＝ 5×(30－16) ＝ 70溫度時間

※    一種錯誤的假設，認為森林的演變無須靠火，所以在管理上就會做出防止火災的發生。

※    在無風的情形下，小樹苗需要的最小穩定度安全係數是1.8，綠蔭蒼蒼成熟的樹所觀察到的是最小值的2～6倍。

※    沙丘上植物的分布也受到風所含鹽類之影響。

※    大部分植物的根pH低於3或高於9，都會受到傷害，只有少部分生物能在pH小於4.5之下生長。

※    植物依忍受酸鹼度的情況，可區分成喜鈣植物、嫌鈣植物與中性植物三種。

※    氮、磷、硫、鉀、鈣、鎂、鐵、鈉、氯等元素，稱為大量元素。

※    動物跟植物一樣也需要營養，植物體之碳氮比約為40，而哺乳類動物約為14，因此草食性動物就面臨尋找富含營養植物之壓力。

※    土壤剖面有五種主要的土壤發育層，即O層、A層、B層、C層及R層。

※    針葉林有比較厚未分解的碎屑，因此會產生強酸性土壤；而闊葉林有比較薄且弱酸性的碎屑，因此會產生礦質土壤；草原也是弱酸性，土壤呈現黑色。

※    土壤質地由三類礦物粒子所組成，即砂粒（＜2mm）、坋粒（＜0.05mm）、粘粒（＜0.002mm），這三種粒子所佔比例不同，其土壤質地就可能不同。

※    如果土壤的吸附位置都被氫離子所佔滿，那麼土壤就會酸化，植物就缺乏鈣養份。衡量吸附位置被陽離子佔據的百分比，稱為鹽基飽合度（﹪）；鹽基飽合度為70﹪，表示有70﹪的吸附位置被陽離子所佔據，另外的30﹪被氫離子所填滿。

※    光影響生物每天和每季的時間週期；光會影響光合作用；

※    大多數植物多為C₃植物，甘蔗之類的Ｃ₄植物，不會達到光飽和的程度，所以多比C₃植物有較高的光合速率。CAM植物光合作用速率很低。C₄植物吸收CO₂的效率比C₃植物高，而且也不需要完全打開氣孔，故損失的水分較少，所以較能適應乾旱環境；C₄植物在較陰溼或熱帶森林較難適應，所以才不會變成地球上的優勢植物。

※    物種族群分布與環境梯度關係之四種假說：

  1. 競爭物種包括優勢植物，會將其他物種排除而形成一個明顯的邊界。

  2. 沿著明顯的邊界，競爭物種排除其他物種；但不會組成平行分布的群落。

     3. 物種競爭結果，大部分不會產生物種族群間之明顯邊界。

  4. 物種競爭結果，通常不會產生物種族群間之明顯邊界。，群落不易形成。

第3章

※    從生命表中，可獲得族群三方面訊息：殘存曲線、死亡率曲線、生命期望值。

※    殘存曲線：

第一型是曲線凸型，表示在接近生理壽命前只有少數的個體會死亡；這一型都有母親照顧下一代小孩，包括人、哺乳和高等動物。

第二型是對角線型，表示各年齡層其死亡率都相等；包括某些鳥類和某些無脊椎動物如水螅等。

第三型是曲線凹型，表示幼年期個體的死亡率很高；包括某些昆蟲和許多具有絨毛之幼齡期等較低等的生物，如海底無脊椎動物、軟體動物、牡蠣和魚。

※    族群大小可以由族群現在的大小、成長速率以及環境的承載量三者來決定。

※    如果有足夠的環境承載量，亦即對資源不會產生競爭，族群會不受限制地成幾何級數或指數方式成長。

※    當族群成長受限於資源量時，此時物種會隨著資源的減少，其成長速率會變慢，亦即族群成長有一極限值，此種成長模式稱為邏輯曲線模式。

dN/dt ＝ rN 【（K－N）/ K】＝ rN 【1－N / K】

其中K為N的上漸近線或最大值，反映出當時族群在平衡狀態下的環境承載力。

※    邏輯成長曲線呈現S型或J型。

※    時差會增加族群的生長速率，時差對族群的影響也可以由族群的反應時間（1/ r）來決定。成長速率快的族群有一個短的反應時間（1/ r），時差（τ）與反應時間（1/ r）的比（即rτ）也會影響族群的成長。若rτ很小，rτ＜0.368，則族群增加速率很平滑；如果rτ很大，rτ＞1.57，則族群增加速率會有一定的振幅，呈上下振盪之循環，稱為限制循環，族群大小維持在K值附近，但永遠不會達到平衡。

※    集群（aggregation）現象普遍存在於自然族群當中。同一種生物的不同個體，或多或少都會在一定的時期內生活在一起，從而保證族群的生存和正常繁殖，因此集群是一種重要的適應性特徵。

※    同一種動物在一起生活所產生的有利作用，稱為「集群效應」。生態學意義：

（1）集群有利於提高捕食效率

（2）集群可以共同防禦敵害

（3）集群有利於改變小生境

（5）集群能夠促進繁殖

（4）集群有利於某些動物種類提高學習效率

※    在一定的條件下，當族群密度（數量）處於適度的情況時，族群的增長最快，密度太低或太高都會對族群的增長產生限制作用，這就叫做「阿利規律」（Alice's principle）。

※    種內競爭之種類：資源利用性競爭(間接競爭)和相互干涉性競爭。

※    競爭者也可以通過分泌有毒物質來對對方產生干涉。如某些植物能夠分泌一些有害化學物質，阻止其他植物在其周圍的生長，這種現象稱為剋生作用或異株剋生（allelopathy）。

※    兩個物種越相似，它們的生態位重疊就越多，競爭也就越激烈。這種種間競爭情況稱之為「高斯假說」。

※    生態位（niche）主要指自然生態系中一個族群在時間、空間上的位置及其與相關族群之間的功能關係。

※    愛爾頓（Elton , 1927）：「生態位是物種在生物群落中的地位與功能」。

※    生態學家奧登（Odum, 1971）提出物種的生態位不僅決定於它們在哪裡生活，而且亦決定於它們如何生活以及如何受到其他生物的約束。

※    各物種的生態位窄，相互重疊少，表示物種之間的種間競爭小；各物種的生態位寬，相互重疊多，表示種間競爭大。

※    僅對一方有利的共生稱為片利共生，如地衣、某些菌類。

※    互利共生是兩物種相互有利的共生關係，彼此間有直接的營養物質交流，相互依存且雙方獲利。菌根、根瘤（固氮菌和豆科植物等根系的共生）。

※    哈里遜（Harrison）認為瑪他族群是指生活在已破碎的棲地，呈斑塊狀分布的族群。

※    瑪他族群的模型：滅絕和重建平衡模型、單一物種模型。瑪他族群理論被人們應用在瀕危動物的保護上。

※    生物群落是指在特定空間或特定生境下，具有一定的生物組成以及其與環境之間互動而產生的一定外貌及結構，包括形態結構與營養結構，並具特定的功能的生物集合體。簡言之，一個生態系統中有生命的部分即生物群落。

※    奧登（Odum , 1971）認為：「生物群落除種類組成與外貌一致外，還具有一定的營養結構和代謝，它是一個結構單元，是生態系統中具生命的部分」。

※    構成群落，取決於兩個條件：第一、必須共同適應它們所處的無機環境，第二、它們內部的相互關係必須取得協調、平衡。

※    對群落結構和群落環境的形成影響最大的植物稱為優勢種，通常是數量多。

※    優勢種扮演構建群落的作用，常稱為建群種。

※    生物多樣性（biological diversity or biodiversity）可定義為「生物之間的多樣化和變異性以及物種生境的生態複雜性。」

※    生物多樣性一般可區分成三個層次：即遺傳多樣性、物種多樣性和生態系統多樣性。

※    豐富度指數：Gleason（1922）指數、Margalef（l951，1957，1958）指數。

※    多樣性指數：辛普森多樣性指數、香農－威納指數

※    辛普森多樣性指數的最低值是0，最高值（1－1/S）。最低值出現在全部個體均屬於一個種的時候，最高值則出現在每個個體分別屬於不同種的時候。

※    廣義而言，湖泊受陸地包圍，也就是陸「海」中的島，山頂成片岩石是低緯度中的島，一類植被或土壤中的另一類土壤和植被以及封閉林冠中倒木所形成的「林窗」（缺口），都可被視為「島」。

※    島嶼面積越大物種數越多，稱為「島嶼效應」。

※    自營性演替中，光合作用所固定的生物量積累越來越多，例如由裸岩一地衣一草本一灌木一喬木的演替過程。

※    異營性演替如果出現在有機污染的水體，由於細菌和真菌分解作用特強，有機物質是隨演替而減少的。

※    P＞R，屬自營性演替，P＜R，屬異營性演替。因此，P/ R比率是表示群落演替方向的良好指標，也是表示污染程度的指標。

※    一個群落在某種生境中很穩定，能自行繁殖並結束它的演替過程，就可看作頂極群落。在一個氣候區域內，群落演替的最終結果，並不一定都匯於一個共同的氣候頂極終點。除了氣候頂極之外，還可能有土壤演替頂極、地形頂極、火燒頂極、動物頂極；同時還存在一些複合型的頂極，如地極－土壤頂極和火燒－動物頂極等。

※    隨著環境梯度的變化，各種類型的頂極群落，如氣候頂極、土壤頂極、地形頂極及火燒頂極等，不是截然呈離散狀態，而是連續變化的，因而形成連續的頂極類型，構成一個頂極群落連續變化的格局。在這個格局中，分布最廣泛且通常位於格局中心的頂極群落，叫做優勢頂極（prevailing  climax），它是最能反映該地區氣候特徵的頂極群落，相當於單元頂極論的氣候頂極。

第4章

※    生態系統（ecosystem）就是在一定空間中共同棲居著的所有生物（即生物群落）與其環境之間不斷地進行物質循環和能量流動過程而形成的統一整體。

※    如果它們消失或削弱，整個生態系統就可能要發生根本性的變化，這樣的物種稱為關鍵種。

※    在食物網中所處的位置，物種可分為三種基本類型：

A.    頂位種--它是食物網中不被任何其他天敵捕食的物種。

B.     中位種--它在食物網中既是捕食者，又是被食者。

C.    基位種

※    鏈節（link）是食物網中物種的聯繫；鏈節具有方向性，表明食物網中物種間取食和被食的關係。

※    生態系能量流動的特點：生態系統之能流有別於物理系統、能量流動是單一方向、能量流動過程中能量一直在遞減、能量流動過程能量品量逐漸提高。

※    有毒物質循環是指透過食物鏈的生物濃縮作用或被分解的過程。

※    生態系統中包含多種多樣的信息，大致可以分為物理信息、化學信息、行為信息和營養信息。

※    由於生態系統具有負反饋的自我調節機制，所以在通常情況下，生態系統會保持自身的生態平衡。

※    一個生態系統所能容納的污染物可維持在最大承載量，即環境容量。任一生態系統，它的環境容量越大，可接納的污染物就越多，反之則越少。污染物的排放，必須與環境容量相適應。

第5章

※    人在生態系統中具有雙重性，既是生態的成員，也是生態的管理者；有接受生態管理之制約，同時也是對環境的其他成員進行管理制約。

※    泰勒五項環境倫理的原則：自我防衛原則、合理比例原則、最小錯誤原則、補償正義原則、分配正義原則。

※    「以人為中心」，最終還是會濫用自然，所以應該輔以我國「以生命為中心」的自然觀之思惟，遵循自然規律，遵從生態法則行事，則環境的健康將指日可待，人類永續發展才有可能。

※    複製人衍生的問題：倫理道德與法律規範問題、對宗教之衝擊、基因多樣性問題(複製人是無性生殖，會危及基因的多樣性)。

※    影響人口大小之因素是出生率與死亡率；而影響出生率之因素是替換層次生育率與總生育率。所謂替換層次生育率是一對夫婦取代他們本身之孩子數。

※    人口年齡結構是人口年齡的分布情形，在每一年齡層中，所佔人口男女的百分比。此三種年齡類別是育齡前期 (0-14歲)，育齡期 (15-44 歲)，和育齡後期 (45-85+歲)。有四種型式，即快、慢、零和負成長速率四種。

※    人口成長衝量就是人口成長的潛勢，人口成長衝量愈大代表未來人口成長的潛力愈大。一個國家15歲以下的人很多時，其人口成長衝量就很強。

第6章

※    資源可區分為永久性的、非再生性的與再生性的三種。

※    資源缺乏可為絕對性或相對性，絕對性資源缺乏：發生在資源真正的供應量或生產量不足以滿足現在或將來之需求。相對性資源缺乏： 指的是當資源足夠滿足我們之需求，但分配不均時發生的。

※    環境敏感地區又稱危急地區（Critical area）、重要地區（Significant area）或脆弱地區（Fragile area）等，均指對人類具有特殊價值或具有潛在天然災害之地區，這類地區極易因人為不當之開發而導致環境負效果。

※    傳統土地使用分區，雖具有免於人為破壞之虞，但無法達到資源充份利用之目的，因此環境敏感地區之管理應具地方性與普遍性，所謂地方性，是指地方政府在上級政府指導下有權劃設環境敏感地區進行管理；所謂普遍性，是指可就單一地區或資源擬具綜合計畫；如果想要土地的使用與管理能上軌道，可將這種管理的模式，納入現行的土地管理體系當中，當然還需訂定相關之法令以及建立完整健全的地理資訊系統加以配合，方能奏效。

第6章(P.187-P.200)

※    ※ 環境影響評估（Environmental impact assessment， EIA），是指開發行為對環境包括生活環境、自然環境、社會環境及經濟層面等，可能造成影響之程度及範圍，事前以科學、客觀、綜合之調查、預測、分析及評定，提出綜合性環境管理計畫，進而公開說明並付諸審查之程序。

※    ※ 環境影響評估之內容，其實包括了兩個階段：即評估與審議。

※    ※ 環境影響評估之功能有四：(1)提供政府決策之參考  (2)使民眾有參與意見之機會

※                              (3)有效管理國家資源    (4)預防公害之發生

※    ※ 環境影響評估著重在資源的管理與環境之規劃。

※    ※ 評估結果開發計畫對環境造成大的負面影響，就要進行計畫之修正或是放棄計畫。

※    ※ 民國75年1月立法院正式通過第一個內含環境影響評估之「山坡地保育利用條例」。

※    ※ 民國 83年12月時第一部的「環境影響評估法」終於立法通過，並於12月30日公布施行。

※    ※ 評估書分成兩個階段完成，第一階段是環境評估階段(EA stage)，開發單位要提出環境說明書（IEE），第二階段是環境影響評估階段。

※    ※ 環境說明書內容之形式共有十項，包括：(1)開發單位之名稱及其營業所或事務所。(2)負責人之姓名、住、居所及身分證統一編號。(3)環境影響說明書綜合評估者及影響項目撰寫者之簽名。(4)開發行為之名稱及開發場所。(5)開發行為之目的及其內容。(6)開發行為可能影響範圍之各種相關計畫及環境現況。(7)預測開發行為可能引起之環境影響。(8)環境保護對策、替代方案。(9)執行環境保護工作所需經費。(10)預防及減輕開發行為對環境不良影響對策摘要表。

※    ※開發單位於舉行公開說明會後，應參酌有關機關及當地居民所提意見，編製環境影響評估報告書（簡稱評估書）初稿，向目的事業主管機關提出。

※    ※評估書初稿應載明下列事項：(1)開發單位之名稱及其營業所或事務所。(2)負責人之姓名、住、居所及身分證統一編號。(3)評估書綜合評估者及影響項目撰寫者之簽名。(4)開發行為之名稱及開發場所。(5)開發行為之目的及其內容。(6)環境現況、開發行為可能影響之主要及次要範圍及各種相關計畫。(7)環境影響預測、分析及評定。(8)減輕或避免不利環境影響之對策。(9)替代方案。(10)綜合環境管理計畫。(11)對有關機關意見之處理情形。(12)對當地居民意見之處理情形。(13)結論及建議。(14)執行環境保護工作所需經費。(15)預防及減輕開發行為對環境不良影響對策摘要表。(16)參文獻。

※    ※目的事業主管機關於收到前述評估書後，應會同主管機關、委員會委員、其他有關機關，並邀集專家、學者、團體及當地居民，進行現場勘查並舉行聽證會，並將評估書、勘查現場紀錄及聽證會紀錄送交主管機關審查。

※    ※環境影響評估法立法旨意為預防及減輕開發行為對環境造成不良影響，藉以達成環境保護之目的。

※    ※環評法規範下列開發行為對環境有不良影響之虞者，應實施環境影響評估：

※    1.工廠之設立及工業區之開發。

※    2.道路、鐵路、大眾捷運系統、港灣及機場之開發。

※    3.士石採取及探礦、採礦。

※    4.蓄水、供水、防洪排水工程之開發。

※    5.農、林、漁、牧地之開發利用。

※    6.遊樂、風景區、高爾夫球場及運動場地之開發。

※    7.文教、醫療建設之開發。

※    8.新市區建設及高樓建築或舊市區更新。

※    9.環境保護工程之興建。

※    10.核能及其他能源之開發及放射性核廢料儲存或處理場所之興建。

※         11.其他經中央主管機關公告者。

※    ※因環境之特性，開發單位應採用更嚴格之約定值、最佳可行污染防制（治）技術、總量抵減措施或零排放等方式為之，以符合環境品質標準或使現已不符環境品質標準者不致繼續惡化。

※    ※開發單位應先查明開發行為之基地，是否位於環境敏感區位及特定目的區位。

※    ※植物生態評估作業步驟、內容、方法，依下列規定辦理：

※    (1)與植物生態有關之環境現況說明，其項目包括開發基地之地理位置、氣候、地質土壤、土地利用及與生態相關之持珠地區等。

※    (2)植物生態背景調查，應執行陸地植物類調查、自然度調查、植被調查、水生植物調查、採集及鑑定等。

※    (3)植物生態影響評估，應依開發行為對生物之影響層面、土壤沖蝕、植群演替、棲地等予以考量，並視開發行為特性進行廢氣排放、廢棄物掩理、廢（污）水排放、重金屬污染、水質優養化衝擊評估。

※    ※自然度圖的製作可依土地利用現況及植物社會組成分布，區分為0~5六級：

※    自然度5－天然林地區

※         自然度4－原始草生地

※         自然度3－造林地

※         自然度2－農耤地

※         自然度1－裸露地

※         自然度0－由於人類活動所造成之無植被區，

※     

※    ※歧異度指數是以生物社會的豐富度（species richness）及均勻程度的組合所表示，此處以S及Simpson表示之。木本植物以株數計畫，草本植物則以覆蓋度計算。另有估計出現頻度，即某植物出現之樣區數除以總樣區數。

※    a.  S代表研究區域內的所有種數。

※   
b.

※   
c.λ為Simpson指數，n_i / N為機率，表示在一樣區內同時選出兩棵，其屬於同一種的機率是多少。其最大值是1，表示此樣區內只有一種。如果優勢度集中於少數種時，λ值愈高。

※    ※土壤沖蝕程度常以每年每公頃沖刷量來衡量【單位：（tons）kg／ha／year】。

※    ※植被的破壞往往導致外來種的強力擴張，而佔據了原生種的生育地，使得原生種類趨於絕滅。

※    ※開發區的植被漸趨單純化，物種歧異度降低，對整個生態系的影響重大。