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1、第五章第五章氣候變遷對生物的影響氣候變遷對生物的影響及動物滅及動物滅絕的因素探討的因素探討蔡雨汝蔡雨汝美洲黃喉地鶯美洲黃喉地鶯Birds and Global Warmingu全球暖化使得某一種適全球暖化使得某一種適合較冷溫度生存的鳥類，合較冷溫度生存的鳥類，漸漸地往北方遷移。漸漸地往北方遷移。氣候變遷也是許多生物滅氣候變遷也是許多生物滅絕的原因之一的原因之一多多鳥多多鳥因因為人類的關係，人類的關係， 使其在三百多年使其在三百多年前就滅前就滅絕了。了。滅滅絕的典型例子：的典型例子：有些物種可以安全的有些物種可以安全的保留保留下來，但卻有些物下來，但卻有些物種很快便種很快便滅滅絕了。了。為什什麼
2、有某些物種比其有某些物種比其它物種物種更容易滅更容易滅絕？Fig. 7.1 A 數量少的大角羊族群在數量少的大角羊族群在50-60年內幾乎都會滅年內幾乎都會滅絕。Fig. 7.1 B 族群數量愈小的鳥群滅族群數量愈小的鳥群滅絕風險愈大。風險愈大。滅滅絕的的可可能能性性數量數量為什什麼有某些物種比其有某些物種比其它物種更容易滅物種更容易滅絕？(一一)為什什麼有某些種類數量會比其有某些種類數量會比其它物物種還稀少？種還稀少？(二二)為什什麼數量稀少的種類通常比一般數量稀少的種類通常比一般普遍的種類容易滅普遍的種類容易滅絕？(三三)為什什麼有些物種對人類的危害特別有些物種對人類的危害特別敏感？敏感？
3、這些種類這些種類數量數量比其比其它種類稀少。種類稀少。(一一)為什什麼有某些種類數量會比其有某些種類數量會比其它物種還稀少？物種還稀少？(1)稀少的稀少的棲地類型棲地類型限制限制如台灣的如台灣的蠑蠑螈需要生活在乾淨的高山溪流中。需要生活在乾淨的高山溪流中。生活在生活在地洞地洞中的無脊椎動物、魚和兩棲類等，且可能因中的無脊椎動物、魚和兩棲類等，且可能因環境的關係而演化成不具視覺。環境的關係而演化成不具視覺。(2)小的地理範圍小的地理範圍(地理隔地理隔絕)如海洋中的孤島或陸地上的湖泊。如海洋中的孤島或陸地上的湖泊。地理隔地理隔絕(3)低低的族群密度的族群密度大大體體型的生物就比小的需要有更大的生活
4、空間。型的生物就比小的需要有更大的生活空間。低密度族群的典型代表低密度族群的典型代表：獅子：獅子(肉食性動物肉食性動物)，因，因為通常他通常他們居於們居於食物網的頂級食物網的頂級，因此必須生活在相對較大的區域，因此必須生活在相對較大的區域來移動以捕捉獵物。來移動以捕捉獵物。 Fig. 7.2 大部大部份稀少的種類都只會落入這三個範圍中的其中一個，稀少的種類都只會落入這三個範圍中的其中一個，但有些會同時有二個範圍，而僅有少部分會同時落在三個範圍中。但有些會同時有二個範圍，而僅有少部分會同時落在三個範圍中。稀少的棲地稀少的棲地地理障礙地理障礙低低族群密度族群密度滅滅絕的可的可能性很高能性很高環境的
5、變動可能完全含蓋了該物種族群的環境的變動可能完全含蓋了該物種族群的全部全部個體個體。比率分佈上的問題可能也會帶來滅比率分佈上的問題可能也會帶來滅絕。例如，。例如，不平衡的不平衡的性比率性比率會嚴格限制了出生率。會嚴格限制了出生率。 物種可能遭到一些基因問題，如物種可能遭到一些基因問題，如基因漂變、近基因漂變、近親交配、親交配、瓶頸效應頸效應等而導致滅亡。等而導致滅亡。數量稀少的物種長時間的數量稀少的物種長時間的缺乏基因歧異度缺乏基因歧異度可能可能會限制其適應環境改變的能力。會限制其適應環境改變的能力。(二二)為什什麼數量稀少的種類比一般普遍的數量稀少的種類比一般普遍的種類容易滅種類容易滅絕？l
6、8世紀時的世紀時的旅旅鴿，估計曾有過，估計曾有過50億隻，億隻，曾是地球鳥類史上最大的族群。曾是地球鳥類史上最大的族群。因人類的關係而被大量獵殺，到因人類的關係而被大量獵殺，到19初旅初旅鴿即滅即滅絕了。了。 (三三)為什什麼有些物種對人類的危害特別敏感？有些物種對人類的危害特別敏感？因因人類危害人類危害而滅而滅絕的典的典型例子：型例子：有四個原因可以解釋有四個原因可以解釋人人為所帶來的影響。所帶來的影響。 (1)棲地的重疊棲地的重疊 (2)人類的注目人類的注目 (3)需要大的生存空間需要大的生存空間 (4)有限的適應力與彈性空間有限的適應力與彈性空間 (1)棲地的重疊棲地的重疊威爾森在威爾森
7、在繽紛的生命繽紛的生命強調：調：物種存活要有一定大小的族群，以及物種存活要有一定大小的族群，以及它所需的所需的面積及面積及生態區位生態區位。人類經濟活動經常帶來物種。人類經濟活動經常帶來物種生存空間的破生存空間的破壞與重疊壞與重疊而致滅而致滅絕。 例如鐵路、公路或是雜亂不堪的墳墓等。例如鐵路、公路或是雜亂不堪的墳墓等。滅滅絕熱點熱點(2)人類的注目人類的注目有些物種受到滅有些物種受到滅絕的危機是因的危機是因為他成他成為人人類注目類注目的對象，例如的對象，例如多多鳥、旅多多鳥、旅鴿等。等。有些種類則是因有些種類則是因為他們並他們並不受歡迎不受歡迎，例如，例如蝙蝠、蛇、蜘蛛和野狗等。蝙蝠、蛇、蜘蛛
8、和野狗等。 (3)需要大的生存空間需要大的生存空間如果生物體需要較大的如果生物體需要較大的生存空間生存空間，則因棲地重疊所，則因棲地重疊所引起的爭引起的爭鬥將會更加激烈。將會更加激烈。食火雞食火雞恐鳥恐鳥(4)有限的適應力與彈性空間有限的適應力與彈性空間因因為有限的繁殖能力、散播能力、窄小的棲地有限的繁殖能力、散播能力、窄小的棲地等，使得有些物種僅具等，使得有些物種僅具有限的適應能力有限的適應能力。許多許多昆蟲昆蟲具有很具有很強的的繁殖能力繁殖能力，所以他們能在，所以他們能在遇到災難時快速的回恢原狀。遇到災難時快速的回恢原狀。相較之下，藍鯨相較之下，藍鯨卻在卻在23年內才年內才可以可以產下一個
9、子下一個子代代(Fig. 7.3)。 思考一下思考一下相對灰鯨與籃鯨的族群快速成長相對灰鯨與籃鯨的族群快速成長,北北大西洋的大西洋的right鯨鯨(不知道不知道怎麼翻翻right,右右?)在完整的多年保護之下仍在完整的多年保護之下仍面臨面臨絕種的危機種的危機,假設族群成長率的假設族群成長率的差異是由鯨魚的生命史所造成而不差異是由鯨魚的生命史所造成而不是像是像污染等外在因子所造成染等外在因子所造成請問請問,你要如何解釋要如何解釋right whale的低的低族群生長率？族群生長率？族群結構族群結構族群族群(Population) 的定義：的定義：在在同一時間內一地點同一時間內一地點中由中由相同種
10、類相同種類所構成所構成的群體。的群體。因因為區域區域定義的關係會使得族群的定義顯定義的關係會使得族群的定義顯得比較不嚴謹。得比較不嚴謹。從從基因基因觀來看，族群最好定義觀來看，族群最好定義為可以發可以發生雜交的生雜交的。例如，二個被隔開到二湖泊的魚群，如果交換混例如，二個被隔開到二湖泊的魚群，如果交換混合後合後每一個世代每一個世代發生發生雜交雜交的次數少於一次，那他的次數少於一次，那他們即們即為兩個不同的族群；相反的，多於一次即兩個不同的族群；相反的，多於一次即為同一族群同一族群(Fig. 7.4)。但此觀點實際上要去測量是非常困難的。但此觀點實際上要去測量是非常困難的。 每一個每一個非連續非
11、連續/破碎棲地破碎棲地皆具一不同的族皆具一不同的族群，把這些不同棲地上的所有族群視群，把這些不同棲地上的所有族群視為同一集合體，稱同一集合體，稱為metapopulation。 棲息在每一非連續區域的族群則稱棲息在每一非連續區域的族群則稱為亞亞族群族群(subpopulation)。 Metapopulations（母族群）（母族群）subpopulationsubpopulationsubpopulationsubpopulationsubpopulationmetapopulation 寬葉香蒲寬葉香蒲為北半球相當常見的物種，但只分佈北半球相當常見的物種，但只分佈於一些分離的於一些分離的(
12、非連續的非連續的/破碎的破碎的)淡水濕地。淡水濕地。源頭源頭(sources)：亞族群中可以亞族群中可以產生許多的子生許多的子代代而分散到其而分散到其它各非連續區塊者稱之。各非連續區塊者稱之。沉落沉落(sinks)：如果沒有個體從其如果沒有個體從其它亞族群遷亞族群遷移到該亞族群的話，該亞族群是無法維持者移到該亞族群的話，該亞族群是無法維持者稱之。稱之。核心亞族群核心亞族群 (core subpopulations)：亞族群：亞族群可以可以維持一段很長的時間維持一段很長的時間者稱之，此亞族群者稱之，此亞族群常是源頭常是源頭(sources)。衛星亞族群衛星亞族群(satellite subpop
13、ulations)：亞：亞族群族群很快就消失很快就消失的稱之，此亞族群常是沉落的稱之，此亞族群常是沉落(sinks)。Fig. 7. 5 以蝴蝶來說明以蝴蝶來說明 metapopulation 的的概念。念。SourceSatellites subpopulationCore subpopulationSinkSourceFig. 7.6 摩爾根的摩爾根的蝴蝶族群。蝴蝶族群。Core subpopulationSourceSinkSatellites subpopulation10100隻個體隻個體100,000隻個體隻個體Population Viability Analysis(PVA：族
14、群存活能力分析族群存活能力分析)簡單的說就是以一些可以測量出的數據，簡單的說就是以一些可以測量出的數據，如族群數量、子代數目、平均年雨量等，如族群數量、子代數目、平均年雨量等，統合成一統合成一數學方式程數學方式程，用來預測未來時間，用來預測未來時間內可能會發生的事內可能會發生的事(如滅如滅絕)。 (Box 7.1)Mark提出了可能與族群提出了可能與族群滅滅絕有關的四個有關的四個交互作用因子或過程：交互作用因子或過程： (1)族群數量族群數量隨機性隨機性 (2)環境環境的隨機性的隨機性 (3)大災難大災難 (4)遺傳遺傳上的隨機性上的隨機性(1)族群數量隨機性族群數量隨機性如果只有如果只有10
15、0隻隻青蛙的族群，因疾病而死了蛙的族群，因疾病而死了95，則留下來可能，則留下來可能5隻全都是雄的，或是隻全都是雄的，或是2隻雌的、隻雌的、3隻雄的等類似情況。隻雄的等類似情況。關鍵點在於這些太小的族群會因關鍵點在於這些太小的族群會因為年紀、年紀、性比率、出生率或死亡率等性比率、出生率或死亡率等的問題而導致的問題而導致其輕易的滅其輕易的滅絕。需把這些參數納入需把這些參數納入PVA模式中。模式中。資料來源：資料來源：生物多樣性生物多樣性，2000。遠。遠哲科學哲科學教育基育基金會。金會。(2)環境的隨機性環境的隨機性如氣候、營養物、如氣候、營養物、污染物和可能由掠食者、染物和可能由掠食者、競爭者
16、或病原體而造成種間的互相影響。競爭者或病原體而造成種間的互相影響。這些因子要這些因子要量化量化是非常複雜的。是非常複雜的。為了提高準確性，了提高準確性，併入適當的環境隨機變入適當的環境隨機變因是必要的，例如每年可能的因是必要的，例如每年可能的降雨量、氣降雨量、氣溫溫等。等。 (3)大災難大災難大災難指的是大災難指的是不定期不定期的大火、乾旱或颶風的大火、乾旱或颶風等事件。大災難是不連續的。等事件。大災難是不連續的。因因為幾乎幾乎不可能不可能去預測與量化，所以大多去預測與量化，所以大多數的數的PVAs都不包含此項目。都不包含此項目。 (4)遺傳上的隨機性遺傳上的隨機性指由指由基因漂變、基因漂變、
17、瓶頸效應、雜交頸效應、雜交等所導致等所導致在族群基因頻率上隨機的變化。在族群基因頻率上隨機的變化。Box 7.1 族群生存能力分析族群生存能力分析(PVA) PVA一般包含三個步驟一般包含三個步驟(1)要先對一特定族群進行要先對一特定族群進行測量測量超過一定超過一定時間。時間。(2)進行測試，至少進行測試，至少500次次。(3)族群抵達某些族群抵達某些臨界點臨界點的的預測比率預測比率即可即可計算出來。計算出來。PVA一般具有三個要素：一般具有三個要素：(1)族群族群臨界點臨界點(通常是通常是0)(2)族群抵達此臨界點的族群抵達此臨界點的可能性可能性(3)與所預言的與所預言的時間時間長度。長度。
18、 如果如果 Nt = 10；S = 0.5；B = 1(10 0.5) + (10 1 0.5) = 10。l例如例如 Nt+1 = (Nt S) + (Nt B S)lN：個體的總數。lt t+1：時間間隔。lS：代表個體由t到t+1存活的可能性(存活率)。lB：表每一時間內一個體所能產生的平均子代數目。lFig. 7.b1l此群族可以此群族可以在未來的時間在未來的時間內穩定保持有內穩定保持有10隻個體隻個體l滅滅絕的可能的可能性等於是性等於是0。lFig. 7.b2l和族群數量和族群數量有關的參數。有關的參數。l每一種參數每一種參數對族群數量對族群數量變動的影響變動的影響皆不一樣皆不一樣。
19、lFig. 7.b3l再加入族群其再加入族群其它參數。參數。l族群滅族群滅絕的可的可能性約是能性約是5。lFig. 7.b4l再增加一個族再增加一個族群數量變動參群數量變動參數，性別。數，性別。l10年後族群的年後族群的滅滅絕機會增加機會增加到約到約15。lFig. 7.b5l再考慮大災難再考慮大災難事件事件10年內平年內平均可能發生一均可能發生一次。次。l族群在族群在10年內年內滅滅絕的可能性的可能性就會增加到就會增加到35。Case study(東方條紋袋狸東方條紋袋狸)東方條紋袋狸東方條紋袋狸的繁殖能力是的繁殖能力是所有哺乳動物所有哺乳動物中最高的。中最高的。自從殖民者進入澳洲之後，袋狸
20、數量便自從殖民者進入澳洲之後，袋狸數量便大量減少。大量減少。主要的原因在於：主要的原因在於：過度的放牧過度的放牧使得這些袋狸逐漸消失，使得這些袋狸逐漸消失，受到受到貓貓或或紅狐紅狐的攻擊。的攻擊。學者以學者以PVA進行估計，其參數包括了：進行估計，其參數包括了：0-3個月的年紀中有個月的年紀中有50的死亡率的死亡率3-4.5個月也有個月也有50的死亡率的死亡率4.5-6個月有個月有37的死亡率的死亡率成年後每成年後每3個月有個月有25的死亡率。的死亡率。也合也合併了了大災難大災難的可能性，包括：的可能性，包括：每年有每年有3.4乾旱的機會乾旱的機會5.6的機會會遇到洪水的機會會遇到洪水25的大
21、火機會。的大火機會。 在執行超過在執行超過1000次的模擬之後，他們認次的模擬之後，他們認為維多利亞的袋狸在目前的情況下會在維多利亞的袋狸在目前的情況下會在10年年內滅內滅絕。PVA模式可以讓經營單位對此事件做出各模式可以讓經營單位對此事件做出各種評估，包括：種評估，包括：(1)可以增加更多的可以增加更多的覆蓋植物覆蓋植物以減少其被掠以減少其被掠食的機會食的機會(可多種植灌木植物可多種植灌木植物)(2)控制掠食者控制掠食者(主要是主要是寵物貓寵物貓)(3)減少道路減少道路的開闢，即減少袋狸被車輛撞的開闢，即減少袋狸被車輛撞死的機會等。死的機會等。 問題與討論問題與討論作業：作業：找一個外來種，並且對其作找一個外來種，並且對其作詳細的說明詳細的說明（1.生物的特性、生物的特性、2.如何來到台灣、如何來到台灣、3.對生態系或對生態系或物種所造成的影響、物種所造成的影響、4.目前於台灣分布的現狀目前於台灣分布的現狀5.台灣人對其看法或因應的方式），台灣人對其看法或因應的方式），並且，提出並且，提出自己對此外來種的看法自己對此外來種的看法（優點、缺點（優點、缺點及心得感想）及心得感想）
