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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    重新審視極向遷移:東亞軸孔珊瑚的隱蔽譜系與生物地理結構
    (2025) 周文華; Chou, Wen-Hua
    物種向高緯度遷移被視為海洋生態系對氣候變遷的重要反應,然而此概念多以物種為單一演化單位作為前提。本論文檢驗此假設,使用三種在日本已有向高緯度遷移紀錄的優勢造礁軸孔珊瑚為研究對象,於台灣進行系統調查,鑑定其隱蔽種組成,並解析形塑現今空間分布的可能因素。本研究整合形態、分子與族群歷史分析,結果顯示三個名義物種皆由形態上難以區分但遺傳上高度分化的隱蔽種所構成,而且這些隱蔽種的分化程度已經達到屬於不同物種的程度。在台灣,隱蔽種分布與生物地理界線陳氏線高度一致,然而於更廣泛的東亞尺度,隱蔽種則呈現彼此不同的空間分佈模式,且分佈模式無法僅以當代環境梯度解釋。族群歷史推論顯示,目前的分布格局可能受到過去歷史氣候事件的影響,而這些事件對當前分布的形成可能具有關鍵作用。結合歷史族群軌跡與現行分布顯示,即使目前看似具有遷徙潛力的物種,也未必能在不同棲地建立長期穩定的族群,而遷徙後能否持續,也可能取決於該物種是否維持足夠的遺傳多樣性與適應能力以因應新的環境條件。即使有能力跨越多種棲地的物種,也無法保證一定能往高緯度擴張,這可能來物種本身限制,或是當地非生物條件與原棲地之差異,而生物與非生物因子可能會與該隱蔽種的族群歷史交互作用,決定其在氣候變遷下是擴張、維持或衰退。綜合而言,東亞珊瑚的向高緯度遷移並非物種層級的現象,而是由隱蔽種各自的演化與族群歷史所塑造的差異化回應,且現有空間分布範圍並不能保證他們未來面對氣候變遷時皆具備向高緯度遷移的能力,因此辨識與評估這些隱蔽種對於解讀生物地理格局、預測珊瑚在氣候變遷下的反應以及制定有效的保育策略至關重要。
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    隱密種物種形成的基因組分析:灰胸竹雞(Bambusicola thoracica)的種化基因組學
    (2024) 蔡承恩; Tsai, Cheng-En
    物種的界定,是生物學界中最基本的議題之一。隨著遺傳分析技術的進步,我們可以容易地取得非模式生物的完整基因組序列,進而結合形態、生態棲位等資訊,以綜合性的方法找到過去未被辨識的物種,以正確評估生物多樣性。遺傳數據顯示動物界中許多生物擁有形態上難以辨識,但族群間經歷獨立演化的歷史,應被視為獨立的物種,這些物種可稱為隱密種(cryptic species)。隱密種在寄生蟲、線蟲類及節肢動物最具有代表性,也常見有脊椎動物的案例,但其形成機制仍然罕為深入探究。在此,我透過灰胸竹雞了解隱密種種化過程及可能機制,並找出物種形成(speciation)的候選基因(candidate genes)。過去發現在單型種的灰胸竹雞有分屬兩個不同演化支系的地理族群:以四川陝西為主的西部族群,以及由貴州、湖南和湖北以東的中東部族群。本研究使用全基因組重定序序列,得到灰胸竹雞西部族群、中東部族群以及作為外群的台灣竹雞完整族群基因組數據。分析結果顯示,西部族群與中東部族群已經分化40萬年之久,並且期間沒有基因流。以模型檢測在中東部族群與西部族群之間的物種界定,也顯示灰胸竹雞的東西部族群該分為兩個物種。而在兩個潛在隱密種之間基因組高度分化區域內,共找到19個粒線體功能相關基因,5個與聲音感知或鳴唱學習有關的基因,5個與營養代謝及生長相關的基因,2個與性腺發育及精子生成有關的基因以及2個和羽色有關的基因。除此之外,在性染色體(Z)上兩處長度大約2 Mb大片段區域顯著的高度分化,暗示性染色體在灰胸竹雞種化的重要性。本研究第一次描述雞型目中的隱密種,填補了對於生物多樣性描述上缺失的一塊,並且有助於對隱密種種化機制與過程的了解。
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    麗紋石龍子(Plestiodon elegans)在臺灣的族群遺傳分化與隱蔽種
    (2022) 林雨昕; Lin, Yu-Hsin
    廣泛分布的物種在現今空間上的遺傳結構分布,往往是由過去的地質事件或氣候事件所造成。受惠於分子技術的進步,某些在遺傳上有分化,但在形態上卻非常相似的隱藏譜系得以被發現,顯示兩棲爬行動物在台灣的物種多樣性是被低估的。隱蔽種的發現對於演化理論 、生物地理和保育政策的制定有著深遠 的影響,也能進而探究其種化機制或是種化歷史。麗紋石龍子( Plestiodon elegans)廣泛分布於中國大陸 、 釣魚台列嶼 、 澎湖以及台灣本島, 是台灣唯一分布海拔跨越 0到 3000公尺左右的蜥蜴,然而對此物種的族群遺傳結構研究甚少。為了 瞭解麗紋石龍子在台灣的遺傳分化,我們在全島 包含 1700公尺以上高海拔地區 、 澎湖和龜山島,以及代表中國族群的馬祖進行採集, 利用定序取得遺傳資料,包括粒線體的cytochrome b和 ND1以及核基因的 RAG-1和 PRLR片段,重建親緣關係,比較各地族群的遺傳差異和分化時間,並進行形態分析。分子遺傳結果顯示在粒線體片段中,台灣東西部的麗紋石龍子並不呈現單系群。台東附近由低到高海拔的族群為一獨立的單系群,且與台灣其餘族群的遺傳距離高於其他在琉球群島的幾個近緣種。而核基因由於序列相對保守,較無可供辨識的序列特徵 。形態分析結果顯示,台東族群的頭部鱗片 包括眶前鱗、眶後鱗、上睫鱗、下唇鱗、頸鱗)、前肢第二指指墊數和後肢第二、第四趾趾墊數 (RFII、RTII、 RTIV)、吻肛長( SVL)以及 頭深 (HD)皆顯著不同於台灣其餘族群。綜合以上,麗紋石龍子在台東的族群應為一獨立的新種,其分類地位必須進行重新的描述。
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    台灣及鄰近地區鈍頭蛇屬系統分類研究
    (2011) 游崇瑋; Chung-Wei You
    鈍頭蛇科(Pareatidae)是近年由黃頷蛇科(Colubridae)中獨立的類群,由於擁有特化的食蝸食性,在生態、行為與演化上均具有高度的研究價值。在20世紀早期,Van Denburgh以及牧茂市郎先後發表台灣鈍頭蛇(Amblycephalus formosensis)以及駒井氏鈍頭蛇(A. komaii),兩者皆為台灣特有種。其後在1931年經歷了分類變革,鈍頭蛇屬的學名從原先的Amblycephalus改成Pareas。1997年,日籍學者太田英利教授認為台灣只產有一種鈍頭蛇,而根據命名法則稱作較早發表的名稱:台灣鈍頭蛇(Pareas formosensis)。然而,近來我們發現台灣的鈍頭蛇中存在著不連續的外部型態差異,顯見此類群在分類上仍有待釐清。為了探討台灣及鄰近地區鈍頭蛇的系統分類及演化關係,我們同時進行外部型態的檢測及遺傳的分析,並納入產於沖繩的八重山鈍頭蛇(P. iwasakii)進行比對。外部形值方面,我們記錄了身長各項比例、鱗脊、鱗片數量、眼色等數據。遺傳標記方面,則利用PCR增幅粒線體cytochrome b及核染色體的c-mos基因片段,並利用序列建構親緣關係樹。結果從粒線體DNA的序列中發現台灣至少存在三個遺傳上差異明顯的系群,彼此並不成為單系群。其中,台灣鈍頭蛇(P. formosensis)和漢氏鈍頭蛇(P. hamptoni)聚合為遺傳距離非常相近的一群,屬同種範圍。根據漢氏鈍頭蛇的原始描述文獻,我們發現漢氏鈍頭蛇和台灣鈍頭蛇在背部鱗片上有些許差異,據此我們建議將台灣鈍頭蛇歸於漢氏鈍頭蛇的一個亞種(P. hamptoni formosensis)。由核染色體的遺傳標記顯示台灣島內的鈍頭蛇即使處於共域分布的地區,也完全沒有任何的遺傳交流,而且三者均具備可資明顯鑑別的外部形態特徵。由於多組證據相互吻合,我們認為台灣的鈍頭蛇總共存在三個有效的分類群。比對正模標本的外部形值之後,我們認為駒井氏鈍頭蛇應該回復為一個有效種,意即,台灣目前存有三種鈍頭蛇:漢氏鈍頭蛇台灣亞種,駒井氏鈍頭蛇,以及一個未發表的隱藏種。