生命科學專業學院—生命科學系
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本系學士班之教育目標為「培育優良之生物科教師及生命科學研究人才」雙軌並行。
因應少子化的衝擊,本系調整相關員額及教學資源之分配,在課程設計及學習活動上,特別注重學生基礎學識、研究能力和研究方法的訓練,使學生可依個人志趣作學習規劃,畢業後有更寬廣的出路。
本系碩、博士班之教育目標則以「培養生命科學研究人才」為主,並兼顧師資培育,故課程設計及學習活動以培養獨立研究能力為主要目標。
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Item Item Item Item 大山蝸牛屬及台灣山蝸牛屬之種化事件與山蝸牛科之系統發育學研究(2008) 李彥錚; Yen-Chen Lee全世界約有300種山蝸牛,分屬於四個亞科,然而他們的系統發育學尚未明瞭。為了瞭解山蝸牛成員間的親源關係,本研究以COI及16S rRNA研究台灣及其鄰近地區10屬32種山蝸牛的親源關係,結果顯示Cyclophorus, Cyclotus, Leptopoma,及Platyrhaphe是單系群,傳統分類上的Japonia是複系群,其中有部分Japonia的成員應被劃分至新屬Pilosphaera。此外本研究發現二新種分別是 Pilosphaera yentoensis n. sp.及Japonia boonkioensis n. sp.。另外確定C. micron, C. ogaitoi, C. iota and C. taiwanicum 均屬於Cyathopoma屬而非Cyclotus屬。 台灣共有10屬29種山蝸牛,其中佔據相類似之生態棲位(niche)之Cyclophorus及Cyclotus 恰巧都有南北二型,分別分布於台灣南部及北部。為了研究這個現象本研究分別以Japonia 及Pterocyclus作為 Cyclophorus 及Cyclotus的外群來研究Cyclophorus 及Cyclotus的系統發生學關係。 台灣之Cyclophorus的COI及16S rRNA的基因樹都顯示明顯的地理結構,分布於台灣成環形結構,再台南附近二極端族群交會,鄰近族群間有限度的基因交流,二極端族群間幾乎無基因交流,推測Cyclophorus是一環種(ring species)。PLS分析顯示, Cyclophorus有稜殼型多發生於溫暖穩定的氣侯型態,此種殼形可能有利於在植被濃密的環境中爬行的適應有關。 在傳統的分類Cyclotus taivanus包含五個亞種,以COI及16S rRNA的分析顯示:Cyclotus的基因樹呈現明顯的雙演化支系,而將Cyclotus taivanus的所有亞種分成AB二群,A群為adamsi,因其與B群的遺傳距離已達山蝸牛科種階層的差異,因此應將adamsi提升為種。B群包含其他所有亞種。由PCA分析得知A(亦即C. adamsi)、B(包含C. t. dilatus, C. t. diminutus, C. t. peraffinis及C. t. taivanus)二群的棲地氣候不同,A為冬雨夏乾,B為冬乾夏雨,AB二群對環境的不同適應(天擇),可能為促成二者累積遺傳變異的原因,因此造成種化。 Cyclophorus與Cyclotus是台灣中大型的山蝸牛,二者都廣泛分布於台灣,外殼都有許多變異,更佔據這相似的生態棲位。然而二者的演化歷史卻不盡相同,這說明即使是有相同的分布環境,受相同地質事件的影響,利用類似生態資源的二生物,即便是非常微小的差異,也會造成不同的演化歷史。Item 台灣產月桃屬植物天然雜交及島田氏月桃複合群親緣地理之研究(2009) 劉淑娟; Shu-Chuan Liu台灣產月桃屬植物之系統分類處理歷來未能獲得一致認同的結果,推測頻繁的天然雜交及島田氏月桃複合群內特徵多變異是主要的難點,故本論文針對此二方向進行探討。 台灣月桃屬網狀雜交關係假說的提出根據形態特徵、花粉孕性偏低及地理分布等特性。本研究透過分子方法證實此假說;除了雜交個體及其親本種的鑑別,單向或雙向的雜交配對模式也獲得確認。共鑑別出9種來自不同物種配對組合的雜交,佔所有15種可能組合的60%。透過比較這些雜交配對特性之異同點,推論生態地理屏障(ecogeographic barriers)、傳粉者精確度(pollinator fidelity)以及雜交不親和(cross-incompatibility)是月桃屬植物關鍵的生殖屏障;依序在其生活史中發生作用以達到物種維持。然而,在不同配對物種間,每一生殖屏障的貢獻度有所差異。 島田氏月桃複合群為台灣特有,其分化的歷程深受台灣地質歷史之影響。本研究全島採樣226個體,結合兩段葉綠體非轉錄區序列進行分析,結果顯示中央山脈兩側的遺傳組成有顯著的差異;檢視形態特徵「小苞片有無」獲得與地理親緣相符的歸群結果,此複合群應區分為普萊氏月桃及島田氏月桃兩支系。普萊氏月桃不論在單型及核苷酸的變異度上均高於島田氏月桃,代表其較長的族群歷史以及較複雜的變動歷程。這一群植物的共同祖先約在更新世抵達台灣,中央山脈的阻隔與多次的冰河進退可能對這群亞熱帶森林性植物的種化、遷移及生存扮演關鍵的角色;台灣東南端山區及阿里山山脈分別被推論為普萊氏月桃及島田氏月桃的潛在避難所。 綜合以上結果,台灣產月桃屬之關係已得釐清,包含6個具有明確種別特徵的種類。由於不同配對種間生殖屏障的破壞,產生各式樣的雜交後代,造成野外族群形態及遺傳組成上的許多變異。Item 台灣產山椒魚的分類與阿里山山椒魚族群生態與族群遺傳研究(2008) 賴俊祥; June-Shiang Lai台灣的山椒魚屬於保育類野生動物,近年來全球兩生類下降及氣候的變遷,有關其分類及生態研究是必需進行的。在本博士論文的研究中,嚐試於探討(1)台灣現有山椒魚屬(Hynobius)的種類分類歸屬;(2)以阿里山山椒魚為生態研究對象,討論其微棲息地的需求與偏好;(3)估計阿里山山椒魚於阿里山地區的族群量,並估算其存活率,並以模型預測其族群變動;(4)阿里山山椒魚的族群遺傳結構。 我以形態及分子的資料來分析山椒魚的分類問題。我的結果顯示出在遺傳上有五個明顯的分群,而這五群在形態上亦是有區隔。採用演化種觀點,可以將這五群視為獨立的種類。其中三群分別對應於前人的發現,即台灣山椒魚、楚南氏山椒魚和阿里山山椒魚等三個有效種,另外二種則是新種。 阿里山山椒魚的分布調查共調查了阿里山地區36個林班地中共73個山葵田,在其中9個林班發現山椒魚,而這些地點共有的特色是緩坡及穩定的溪流。山椒魚的微棲地偏好則記錄山椒魚所使用的微棲地及研究地點中適合山椒魚棲息的微棲地的特性。分析顯示阿里山山椒魚偏好使用木塊作為遮蔽物,也偏好遮蔽物上長有苔類者。在遮蔽物下的基質方面,山椒魚偏好碎石基質,但避免使用植物根系組成者。山椒魚偏好使用基質的土壤pH值為中性者、高土壤溼度及適當的土壤硬度。 族群動態的監測以阿里山姐妹潭的阿里山山椒魚族群為標的。使用Jolly-Seber法估算每月的族群量在13至305隻之間。相較於前人的估算數量,此族群在這些年間沒有很大的變化。再以Cormack-Jolly-Seber model來估算此族群的存活機率及捕獲機率,得到成體及亞成體在研究期間的存活率為恆定值,分別是0.996及0.997,皆屬於高存活率。捕獲機率則是隨季節而變,捕獲機率顯著與溫濕度呈正相關。接著再使用族群投影矩陣來分析族群動態及決定此族群的成長率,估計的族群成長率為1.130,代表此族群為穩定且緩慢增長。族群成長率的敏感度及彈性分析都顯示成體的存活率是族群穩定最重要的速率。 阿里山山椒魚遺傳結構研究方面,以AMOVA分析顯示主要遺傳變異分配在山脈之間,但山脈內族群及族群內的遺傳變異也佔相當的比例。以不相合分布(mismatch distribution)分析顯示在阿里山山脈的族群呈現族群數量增加的現象。以Nested Clade Analysis分析顯示幾乎所有的族群都是有限基因交流。再以Bayesian coalescent approach來推論每一個主要clade的分歧時間,並初步推測其親緣地理關係。Item 赤尾青竹絲之族群生態學研究(2006) 林華慶; Hua-Ching Lin中文摘要 生物個體在生殖、成長與棲息地選擇方面的差異是導致它們擁有不同適合度(fitness)的重要原因,同時也是天擇作用於物種或是族群的原動力之一。赤尾青竹絲(Trimeresurus s. stejnegeri)是台灣常見的樹棲性蝮蛇,夜行性,採定點埋伏捕食策略;具有明顯的性別體型二型性(sexual-size dimorphism,SSD),雌蛇體型較大。本論文以赤尾青竹絲為對象,研究其族群生態、生活史特性與微棲地選擇,內容共分為三章。 第一章與第二章是我藉由對苗栗縣造橋鄉平興村的野外赤尾青竹絲族群,以重複捕取(mark-recapture)的方法獲得長達9年以上的群體研究(demography)資料,據以估算赤尾青竹絲的存活率,並探討此一族群的雄蛇明顯多於雌蛇的原因;此外我也研究赤尾青竹絲的生長,並探討其性別體型二型性的形成原因。第三章則是研究植被遮蔽(vegetation cover)、獵物可及性(prey availability)與環境溫度對於赤尾青竹絲選擇日間停棲地點(diurnal retreat site)的影響性,為了避免野外眾多環境因子交互影響又常難以釐清,此部分研究在戶外網室中進行。 在第一章中,我從1996年5月至2005年8月期間共計標放577隻赤尾青竹絲,所有的捕取資料共計2095隻次。以Jolly-Seber模式估算的結果,整體族群的平均存活率為0.72;尚未性成熟的個體(immature)其平均存活率為0.62,顯著較性成熟後的成蛇存活率(0.73)為低,但年輕成蛇與年長成蛇的存活率則無顯著差異。族群內雄蛇與雌蛇隻數的平均比值為2.51(雄蛇/雌蛇),而且雄蛇顯著多於雌蛇的現象持續存在於研究中的每個半年期間(以雌蛇的生殖期前、後為區分)。惟在不同的生活史階段,新生幼蛇(newborn)與尚未性成熟的亞成蛇(juvenile),其性別比均未偏離1:1;但在性成熟後,雄性成蛇顯著多於雌性成蛇,而且隨著體長或年齡的增長,雄蛇多於雌蛇的趨勢更加顯著。比較不同性別之存活率,性成熟前,雄蛇與雌蛇之平均存活率並無顯著差異(雄蛇為0.62,雌蛇為0.63);惟性成熟後,雌蛇的平均存活率(0.65)顯著低於雄蛇(0.75),而兩性間的捕取率並無顯著差異(雄蛇為0.65,雌蛇為0.61)。從研究結果推測,雌性赤尾青竹絲在性成熟後,因為較高的生殖成本(cost of reproduction)而導致其存活率較雄蛇低,同時也導致此一族群的雄性成蛇數量顯著多於雌性。 在第二章中,我分析造橋赤尾青竹絲的生長模式、估測其年齡結構,並比較性別間的差異。性成熟前,赤尾青竹絲的平均吻肛長(SVL)與體重並未有性別間的差異;性成熟後,雌蛇的體重顯著大於雄蛇。不同生活史階段的群體間,新生幼蛇的吻肛長(SVL)與體重並未有性別間的差異;但在亞成蛇階段,雌蛇的吻肛長與體重均顯著大於雄蛇,且此差異性同樣出現於年輕成蛇與年長成蛇階段,顯示赤尾青竹絲的性別體型二型性是從亞成蛇階段開始發生。此外,性成熟前雌蛇的生長速率(0.28 mm/day)明顯高於雄蛇(0.19 mm/day),性成熟後二者則無顯著差異。雌蛇較雄蛇更早性成熟,雄蛇達到性成熟體長所需的平均時間為2.6年,雌蛇僅需1.9年;而年齡結構也有顯著的性別間差異,雌性赤尾青竹絲的平均年齡(4.0)顯著低於雄蛇(5.2),5歲以及5歲以上的雄蛇佔所有雄性個體的36.8 %,而同樣年齡層的雌蛇僅佔11.9 %。赤尾青竹絲的性別體型二型性肇因於雌蛇在性成熟前的快速生長,以及在性成熟之後以與雄蛇相近的速率持續生長;這可能是因為赤尾青竹絲面臨雌性成蛇較低的存活率與較短的壽命,而演化出快速生長與快速生殖以獲得較高生殖成功(reproductive success)的生存策略;而雌、雄蛇間的存活率差異導致年長雌蛇的數量較少,也使得所有雌性成蛇的平均吻肛長並未大於雄性成蛇,致使性別間實際存在的體長二型性未能顯現。 第三章,我藉由操控植栽排列的疏密程度與距離食物資源遠近,以及記錄環境溫度變化的情況下,研究植被遮蔽、獵物可及性以及溫度對赤尾青竹絲選擇日間停棲地點的影響性。結果發現,溫度是影響赤尾青竹絲選擇日間停棲地點的最重要因子,赤尾青竹絲於日間停棲在植栽上的高度明顯受到環境溫度的影響,當環境溫度較高時,牠們趨向停棲於溫度較低的植被下層。赤尾青竹絲對不同植被遮蔽程度的選擇也同樣受到溫度的影響,當環境溫度高於25C時,赤尾青竹絲趨向停棲於溫度較低的植被較密處;當環境溫度低於25C時,除了完全不選擇去除所有葉片而最為稀疏的植被結構外,赤尾青竹絲對於植被的疏密程度並未有明顯偏好。其日間停棲地點在不同時間與不同季節的變異,應該是為了滿足體溫調節需求所作的調整。Item 利用祖先區域重建法探討東亞群島多稜攀蜥(Japalura polygonata)之歷史生物地理學(2013) 楊尚芳; Shang-Fang Yang播遷作用(dispersal)與割據作用(vicariance)是生物地理學中解釋生物分布最重要的兩種假說,而大陸型群島(continental archipelagoes)是最適合用於探討此兩種假說之島嶼類型。過去認為生物的分布大多是由割據作用所導致,然而近年來有越來越多的證據顯示,生物現今的分布其實是由播遷作用所主導。琉球群島及台灣為一列位於東亞大陸沿岸之大陸型群島,探討其上生物經歷的歷史事件將有助於我們了解大陸型群島生物相之起源。本研究旨在探討多稜攀蜥(Japalura polygonata)於琉球群島及台灣的歷史生物地理(historical biogeography),以了解影響此種生物現今分布的機制。我們使用來自27個族群的246隻個體,涵蓋了本物種所有的分布區域,並定序粒線體cytochrome b、16S ribosomal RNA、染色體Bach-1、Rag-1等一共四個片段進行親緣地理學分析。利用maximum parsimony、maximum likelihood以及Bayesian inference建構多稜攀蜥各基因型之親緣關係,並且利用BEAST、dispersal-extinction- cladogenesis model(DEC model)及statistical dispersal-vicariance analysis(S-DIVA)方法進行分析,以重建各族群之祖先地理區域及分化時間。結果顯示多稜攀蜥在各島嶼之間呈現高度的遺傳分化,總共包含八個種內的主要系群,但是與現今認定的四個亞種並不完全吻合。多稜攀蜥的共同祖先最可能起源於4.56百萬年前(上新世早期; early Pliocene)之南琉球及台灣地區,而後逐漸往北擴散至中琉球地區。DEC model分析顯示於上新世時期發生一次割據事件(3.67百萬年前)與兩次播遷事件(3.07 百萬年前),而於更新世時期發生一次割據事件及兩次播遷事件(1.32及0.47百萬年前)。而S-DIVA分析結果則與DEC model結果類似,但存在較多的播遷事件(六次播遷事件)。總結來說,我們的結果顯示整個多稜攀蜥於過去近五百萬年的歷史主張着此物種起源於南琉球及台灣地區後經歷了早期的割據事件接著經由跳島播遷(island-hopping dispersal)拓殖至此物種分布的最東北。Item 台灣產長腳蛛科蜘蛛(蛛形綱:蜘蛛目)之分類研究(銀腹蛛屬除外)(2013) 蔡旻昇; Ming-Sheng Tsai長腳蛛科(Tetragnathidae)為蛛形綱蜘蛛目的第十大科。在台灣常見於灌叢、林地及田間等潮溼的地方。台灣的長腳蛛分屬於長腳蛛亞科,后蛛亞科和銀腹蛛亞科三亞科,其中長腳蛛亞科的成員,螯肢相當發達,具有成排的大齒; 雌蛛無外雌器與受精管等器官; 雄蛛觸肢器的杯葉狹長,與副杯葉之間形成關節。后蛛亞科的雌蛛外雌器骨化程度較強,受精囊骨化; 雄蛛觸肢器的脛節或杯葉基部有突起,插入器與引導器分離。銀腹蛛亞科的雌蛛骨化程度弱,受精囊呈薄壁狀; 雄蛛的亞盾板較小,插入器被引導器包覆。台灣的長腳蛛科研究,目前只有零星的調查記錄與物種描述,尚未進行完整的分類研究。本研究在台灣及鄰近島嶼進行調查,以徒手或掃網等方式進行採集,並以70%的酒精固定保存製成標本,進行物種辨識與型質測量。調查結果台灣的長腳蛛科蜘蛛除了銀腹蛛屬外,共有后蛛亞科4屬9種,長腳蛛亞科1屬12種,以及銀腹蛛亞科5屬11種,其中美麗麥蛛 Menosira ornata Chikuni, 1955、黑背后蛛 Meta nigridorsalis Tanikawa, 1994、印氏天星蛛 Mesida yini Zhu, Song et Zhang, 2003、佐佐木沖繩蛛 Okileucauge sasakii Tanikawa, 2001、喜隨蛛Opadometa grata (Guérin, 1838) 和田林高腹蛛 Tylorida tianlin Zhu, Song et Zhang, 2003 等6種為台灣首次記錄;而Meta alishanensis Tsai et Chen, sp. nov. 阿里山后蛛,Meta kueilinensis Tsai et Chen, sp. nov. 檜林后蛛,Meta laisheshanensis Tsai et Chen, sp. nov. 來社山后蛛,Meta taiwanica Tsai et Chen, sp. nov. 台灣后蛛,Meta wuluensis Tsai et Chen, sp. nov. 霧鹿后蛛和Mesida taiwanica Tsai et Chen, sp. nov. 台灣天星蛛等共6種為新種。排除種Tetragnatha gracilis (Bryant, 1923)及疑問種 Tetragnatha nepaeformis Doleschall, 1859各一種。Item 能高越嶺道五種不同植被類型蜘蛛多樣性之比較(2012) 楊典諺; Tien-Yen Yang許多學者從事蜘蛛多樣性的研究,不過多數在低海拔地區進行,中、高海拔地區的研究相對較少。能高越嶺道橫跨中央山脈,海拔約1600~2900 m,全線具有多樣的植被類型。本研究目的欲了解能高越嶺道不同植被類型的蜘蛛組成與多樣性是否有差異,以及這些植被類型的蜘蛛組成如何分群。植被類型分別為松-闊葉樹混淆林、松林、鐵杉-闊葉樹混淆林、鐵杉-冷杉混淆林及草原。每種植被類型設置8個5 m × 5 m的樣區,共40個樣區。採樣使用掉落式陷阱及掃網兩種方法,在每個樣區採樣地表及灌叢活動的蜘蛛。在2010年3月至2011年3月(2010年7月及2011年2月除外)的調查共紀錄蜘蛛28科159種9155隻,其中成蛛2847隻,若蛛6308隻。掃網捕捉112種6565隻蜘蛛,掉落式陷阱捕捉65種2590隻蜘蛛。物種累積曲線顯示松-闊葉樹混淆林的採樣最接近飽和,而其他四種植被類型仍有許多物種未被採集。以ANOVA分析五種植被類型之蜘蛛群落結構結果顯示不同植被類型間的蜘蛛群落結構有顯著差異:松林、松-闊葉樹混淆林及鐵杉-闊葉樹混淆林的Shannon Index顯著高於草原及鐵杉-冷杉混淆林;鐵杉-冷杉混淆林的Simpson Index則顯著高於松-闊葉樹混淆林、松林及鐵杉-闊葉樹混淆林;鐵杉-闊葉樹混淆林的Evenness Index顯著高於鐵杉-冷杉混淆林。分層比較地表及灌叢之蜘蛛多樣性發現,灌叢之物種數與數量較地表為多,但兩者的多樣性指數沒有顯著差異。利用兩兩樣區間之Euclidean distance進行的群聚分析顯示所有樣區可區分為三群,分別是森林群、草原群與混合群。優勢種的棲地偏好分析顯示:Linyphiidae A傾向分布在鐵杉-闊葉樹混淆林及松-闊葉樹混淆林;Pardosa laura和Linyphiidae D傾向分布在草原;Linyphiidae L傾向分布在松-闊葉樹混淆林。本研究成果可作為日後環境監測的參考。