🌺2026臺大生命科學系杜鵑花節🌺
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生態演化的有趣知識
今天來介紹三個跟生演有關的好玩研究！
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壹、河道施工對微藻棲地之影響
（一）微藻是啥啊？能吃嗎？（欸其實有些可以）
微藻 (Microalgae) 是難以裸眼觀察的單細胞藻類統稱，常見者如小球藻 (Chlorella)、螺旋藻 (Spirulina) 與多種矽藻 (diatoms)，多數可行光合作用，其分佈廣泛且形態多變，可作為重要水質指標。
（二）石門水庫阿姆坪防淤隧道工程計畫（參下圖）
這是一項民國 107 年的河道工程，計畫從阿姆坪打通一條隧道，使石門水庫的水經沈沙池後由大漢溪上游排出。為了解水中微藻在施工前後的族群變化，藻田生態公司在工期間，於石門水庫與大漢溪中上游各測站調查微型藻類組成，結果如下圖。
（三）分析：工程施作如何影響微藻生態？
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水體流速與濁度影響微藻密度：
由下方之柱狀圖，可見水中微藻密度在工期初測得明顯峰值後持續下降，且在水庫洩洪後測得最低值，後依類似模式往復更迭。
調查團隊考量水體流速與濁度，推論工程可能間歇性造成大幅水體擾動與泥沙沖刷，使附於河川底層的矽藻與其基質分離，促成少數密度峰值，而更強的水流則使微藻被大幅沖走，如洩洪後之密度低谷；而其餘時段微藻密度持續下降，則可能肇因水體擾動的混濁狀態阻礙微藻之光合作用與生長。 -
水體擾動干擾藻類生長，但提升其多樣性：
將上方的折線圖納入比較則可發現，水體持續擾動固然阻礙優勢藻類生長，但亦使其多樣性（物種數）顯著提升（兩者呈負相關），符合 Connell 提出之著名「中度擾動假說」所稱，生態系中的物種多樣性常在環境擾動程度適中時趨向最大化。 -
水體擾動改變矽藻群聚組成：
除了上述的總體密度與多樣性指標，生態學家亦常以生態功能群 (ecological guilds) 的概念將藻類依不同群聚樣式進行分類，如矽藻可分成可在低營養急流中緊貼岩壁的短柄型 (LPG)；具有殼縫可藉黏液絲斷裂在水中彈射的運動型 (MG)；可藉黏液絲附於基質的長柄型 (HPG) 與浮游型 (PG) 等。
由下圖可見河道施工後 LPG 比例下降，可能因水體擾動使其較難附於基質上；MG 則增加，或許顯示其適合較混濁的水體；而 HPG 與 PG 則無明顯增跌趨勢。
（四）總結：
微藻是淡水中之重要生產者，且經分析可知人為擾動的確干擾其生長，更凸顯其多樣性研究在評估水體健康度，以維護水域生態及飲用水品質之重要性。
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貳、島嶼環境對物種分布的影響
（一）島嶼的物種分布特性
島嶼為半封閉的地理構造，常因獨特地形與位置，塑造出迥異於周圍大陸的棲地特性與生物組成，如距離大陸愈遠之海洋島，其生態系就愈由海洋氣候所主導；而大陸島生態系則相似於鄰近陸塊。
生態學家嘗試描述島上生物群集 (community) 的研究促使靜態平衡假說 (static theory) 率先問世，但科學家很快發現物種的遷入與滅絕或許更為重要，因此動態平衡假說 (ETIB) 被提出，以兩變因曲線之交會點適恰地描述島嶼物種數之動態平衡（下圖），並揭示島嶼間的族群平衡差異如何由環境因素決定。
（二）島嶼上物種豐度的影響因子（參下圖）
研究者發現，島嶼面積常與島上物種豐富度 (richness) 呈正相關，可能代表較大的棲地可提供更多樣的生存空間；而島嶼與大陸之距離則與物種豐度呈負相關，可能顯示物種遷移距離拉長將降低其有效建立族群之能力；此外，島上物種更迭 (turnover) 亦影響物種平衡，然則上述推論都有待更詳細驗證。
（三）島嶼生態學在保育上的應用
自然棲地常因人為開發被切成宛若孤島般的多個區塊，而物種豐度理論則支持提升棲地多樣性並避免其破碎化有利維持原有族群存活，然則科學家亦發現物種在相鄰棲地間形成關聯族群 (metapopulation) 之聯絡互動效應，亦使原有理論需修正，使這兩看似迥異的研究領域至今發展為相輔相成的關係。
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參、重建鱷類演化史
（一）支序分類理論
物種之親緣關係可由型態（外觀）與分子 (DNA 序列) 差異（代表其中一者曾發生突變）鑑定，難以保存 DNA 之已滅絕物種僅能從型態層面鑑定之。
因自然突變率極低，表徵相近者常視為假設親緣相近，並以此最大簡約法 (maximum parsimony) 建立出演化支序模型，然則所有模型都僅為機率互有高低之假說，且常因證據變動而修正。
（二）鱷類的分類困境
目前由型態（齒列）與分子 (DNA 序列) 證據個別建立之鱷類演化模型相互矛盾（下圖），馬來鱷在齒列上與真鱷相近；但其 DNA 序列則與恆河鱷較近。
（三）加入新證據的修正
近期研究顯示，若將已滅絕之東亞長吻鱷類（澎湖鱷、韓愈鱷、豐玉姬鱷等）（下圖）納入分析，即可使齒列分析之支序模型貼近分子支序模型，凸顯證據完備性在鑑定演化關係中的重要性，及其隨時因證據而修正之變動性。（原有模型在被同類群內的新證據修正後可提升其完備性，進而使其更貼近現實情況）
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研究領域就介紹到這邊啦！還有很多來不及講到的歡迎大家之後一起踏入這個有趣的世界跟我們一起認識🫵今年的杜鵑花節也會推出全新的展板跟大家分享更多新研究歐⭐敬請期待(￣∇￣)～
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撰文│王廣文
製圖│陳晨羚
編輯│沈奕妍
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期待3/14、3/15見～
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