理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    脊椎動物與節肢動物掠食者對亞熱帶森林常綠喬木—紅楠(Machilus thunbergii)之跨營養階效應
    (2022) 王奕傑; Wang, Yi-Chieh
    掠食者透過對植食者的捕食影響植物,亦即掠食者之跨營養階效應(indirect trophic effect),往往會因掠食者間的獵物區隔或同功群內捕食而產生不同的方向與強度。因此,在評估掠食者群聚之跨營養階效應時,需要考量掠食者的種間互動。本研究在亞熱帶闊葉林透過掠食者移除實驗來檢測掠食者對植食性節肢動物(啃食性、吸食性)豐度與群聚的影響,以及對紅楠(Machilus thunbergii)葉片(葉面積受損比例、葉變異發生機率)的影響。掠食者移除處理分為四組,包括控制組、脊椎動物掠食者移除組(以圍網移除鳥與蝙蝠)、節肢動物掠食者移除組(手動移除蜘蛛)、脊椎動物掠食者與節肢動物掠食者都移除組(鳥、蝙蝠、蜘蛛皆移除)。結果顯示,當鳥、蝙蝠與蜘蛛都被移除時,食葉性節肢動物的豐度上升且紅楠葉面積受損比例增加;同時,任一掠食者的存在即可抑制植食性節肢動物之數量,並減少紅楠的葉片受損,且掠食者並不影響植食性節肢動物的群聚組成,據此可推測脊椎動物掠食者與節肢動物掠食者在獵物物種上有高度重疊。此外,食葉動物數量與葉片受損量之間不具相關性,這可能是因為造成嚴重葉受損的是少數幾個物種(如楠六點天蛾Marumba cristata bukaiana)。鳥與蝙蝠移除組較控制組有更高的蜘蛛豐度,顯示脊椎動物掠食者會捕食節肢動物掠食者並導致其數量下降(同功群內捕食),但這個現象並未削弱掠食者群聚之跨營養階效應。本研究證實掠食者群聚對植物產生正向的跨營養階效應,且脊椎動物與節肢動物所提供的掠食功能具冗餘現象(functional redundancy),導致掠食功能不隨掠食者多樣性發生變化。
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    水生食物網網絡中的寄生關係
    (2010) 陳宣汶
    寄生蟲是生態群聚中重要的一部分;但是直到最近,寄生蟲才較常被納入食物網的研究中。利用最近發表的文獻資料與相關的網絡分析工具,我的研究嘗試釐清寄生蟲在水生生態系的食物網網路中所扮演的角色。首先,本研究闡明寄生蟲在食物網中並非隨機分布的,而是與其宿主在食物網的位置有關。宿主在食物網的位置如果擁有較多的獵物種類、較靠近所有的獵物、或是能從食物網的底層往上累積較多的資源,其寄生蟲之種類多樣性便較高。相對的,若是宿主在食物網的位置有較多的掠食者、較靠近所有的掠食者、或是位在許多食物鏈路徑的必經之處,則此宿主的寄生蟲往上傳遞的比例越高。再者,本研究利用生態模式模擬食物網加入寄生蟲後,其網絡強固性之變化。首次將寄生蟲所造成之網絡強固性減少,分成網路的結構複雜性改變與寄生蟲特性兩個成因來探討;研究結果顯示造成食物網強固性減少的主因在於寄生蟲對宿主資源利用的可替代性較低。本研究建議利用寄生蟲對次級滅絕特別敏感的特性,可將寄生蟲當成食物網功能是否完整之領先指標。最後,本研究以過去食物網中物種的拓樸重要性指標為基礎,延伸加入食性營養關係中能量流動方向性的正負符號概念,發展出一套新的具正負符號的拓樸重要性指標。此一指標涵括食物網中的上行與下行效應、直接與間接作用,可用來定量物種間彼此的交互作用。應用此一新指標在包含寄生蟲的食物網資料上,可幫助我們進一步釐清寄生蟲在食物網中的角色與和其他功能群間的交互關係。
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    鳥類掠食對水柳(Salix warburgii) 跨食物鍊階層之影響
    (2014) 吳佩真; Pei-chen Wu
    食物網中,掠食者對植物造成的跨食物鏈階層(trophic cascades)影響受到許多重視,本研究檢測水柳食物網中,鳥類掠食對水柳和樹上的節肢動物(分植食性、真菌食性與掠食者三群)豐度的影響。實驗樣地位於北臺灣新店溪岸,水柳以枝條為單位,使用細網隔絕鳥類20個月,並與有鳥類掠食的枝條比較其生長、繁殖、防禦性化學物質的表現以及節肢動物的豐度。無鳥類掠食的枝條生長與繁殖較差,但節肢動物群並未受到影響。防禦性化學物質以酚類配醣(phenolic glycosides)作為代表,無鳥類掠食的枝條其含量較少;葉子所受的植食損傷,無鳥類掠食的枝條在實驗開始約一年後損傷較高,但在第二年則與有鳥類掠食的枝條無異。實驗結果顯示,有鳥類掠食的水柳枝條生長與繁殖表現較好,其植食性損害也較低,證實了掠食者對植物有正向的跨食物鏈階層之影響。
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    北臺灣食肉目群聚食性變異研究
    (2018) 張偉廷; Chang, Wei-Ting
    中階掠食性動物(meso-predators)多屬廣食性(diet generalists)。在原有食物資源受到人為干擾時,中階掠食性動物往往可藉由調整食性來適應,這也可能是為何近年來研究發現中階掠食性動物在許多陸域生態系中逐漸取代了高階掠食者(apex predators)的原因之一。本研究以臺灣北部區域的食肉目物種:鼬獾 (Melogale moschata)、白鼻心 (Paguma larvata)、麝香貓 (Viverricula indica) 、食蟹獴( Herpestes urva)為對象,利用排遺內含物形態,分析各類食物出現頻度,以探討陽明山地區、哈盆古道與福山植物園等地食肉目動物的食性變異。調查時間為2016-2017年間,每季2-3次到各樣區去採集排遺。上述物種中除食蟹獴外,其餘物種較難以排遺外觀辨認物種,因此我另外利用臺灣自然科學博物館所保存的動物屍體,採下獸毛製作毛鱗片標本,作為初步推斷排遺所屬物種之依據(部分樣本也透過另一研究計畫進行DNA物種鑑定)。北臺灣地區受到多種人為干擾(農業、遊憩、聚落、流浪貓狗等),有利於機會主義覓食策略,本研究的三個地點又以陽明山的人為干擾大於哈盆與福山兩地,因此我推測食肉目動物的食性應有明顯的地區差異:在陽明山地區,食肉目動物的食物種類可能較為單一、掠食功能性較不明顯、以及較有可能取食源自人類的食物。結果發現,相較於哈盆與福山,陽明山的食肉目排遺確實呈現食性組成較為單一的狀況,且較少以脊椎動物做為食物來源。同時,合併所有地點資料分析後發現,食肉目排遺距離道路越近,越有可能出現人造物,反之,離道路越遠,越可能出現脊椎動物,顯示食肉目動物之掠食功能,可能會隨人為干擾而下降。
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    新鮮枝葉掉落物對地表無脊椎動物群集的影響
    (2016) 陳建龍; Chen, Chien-Lung
    間歇性資源是指短暫、罕見並且高強度的可利用性資源在時間與空間的尺度下增加的事件。對地表的無脊椎動物來說,颱風所造成的新鮮枝葉掉落物就是一種間歇性資源的事件。在這個研究中,我在以臺灣二葉松為主的人工林中,人為製造了一個模擬颱風經過臺灣中部亞熱帶山區森林所產生新鮮枝葉掉落物的間歇性資源事件。我建立了二十個五公尺乘以五公尺的網格,隨機指定其中十個於2013年七月接受十公斤的新鮮二葉松枝葉做為處理組,另外十個則不進行處理,以做為控制組。我利用掉落式陷阱採集地表無脊椎動物樣本做為活動密度與生物量的指標,共採集八個月,其中處理前兩個月,處理後六個月。結果顯示,新鮮枝葉掉落物的處理並沒有對無脊椎動物群集的活動密度與生物量有整體上的影響,對於掠食者與碎屑食者的活動密度與生物量也無影響。然而我發現新鮮枝葉掉落物對於中間消費者有一個由營養階層下方往上傳遞的正向影響,而在中間消費者當中,經由新鮮枝葉掉落物而受益的類群,較可能為植食性動物。上述這個正向的影響同時表現在中間消費者的生物量分析以及其生物量占所有類群總合的比例分析上。這個研究發現了新鮮枝葉掉落物對於地表的消費者有營養階層由下往上的效應,但是這個效應並沒有傳到最上層的掠食者。此外,新鮮枝葉掉落物對於碎屑食性的消費者似乎沒有太大的影響,由於其生活史導致活動密度與生物量有強烈的季節性變動,也限制了新鮮枝葉掉落物對碎屑食性消費者的影響。