Plant Adaptations to the
Environment
植物適應環境
植生變化監測
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重點
• 監測探討植物對環境的適應情形。
• Y=動物相fauna＝f(x)=f(flora change)
• 指標動物組成監測
– 普查 why not?
– 標準化方法進行標的物種分類群 (target
taxa) 的監測
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無脊椎動物的監測
• 穿越線調查常使用在晝間的大型昆蟲如蝴蝶或蜻蛉目；
• 掃網法常見於草原和樹林的植食性昆蟲；
• 燈光誘集吸引夜間昆蟲；掉落式陷阱採集地面活動的
節肢動物；
• 樹幹吸蟲取樣法用於微小的活動性昆蟲；
• 馬氏網和窗式陷阱較為廣泛的採集飛行昆蟲；
• 費洛蒙誘捕在田間針對如雙翅目、鞘翅目等目標種類；
• 彩色水盤針對昆蟲進行視覺誘引；落葉袋採集法採集
土壤中的節肢動物。
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掉落式陷阱是成熟的技術
• 採集的無脊椎動物目標群包括膜翅目、
鞘翅目、等翅目、多足綱、蜘蛛綱
• 統一的標準化監測調查法，系統性的探
討不同地區的目標種群聚
• Tropical Ecology Assessment and
Monitoring protocol (TEAM, 2005)
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「野外的工作」
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試驗設計
• 逢機完全區集設計（RCBD；Random
C_______ Block Design）
• Treatment:___________________；
Block:____________________
• 每一處理皆有若干區集
• 調查方法：調查時間為生長季初期(4月)
與生長季末期(10 月) ，記錄樹木、藤本
(DBH≧1cm)之種類、胸徑、地徑、冠幅
及高度，並求取林下整體光照透光度。
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以外來種入侵地的復舊為例
• 外來種移除
• 原生植被的重建
• 建造多樹種之複層混合林為目標，以提
高林分的穩定性及其生物多樣性
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N
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有健全的動物群聚組成，才是棲地健康的證據！
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•陷阱法：A=樹上單股與B=樹上一對陷阱，與C=地下陷阱（各4管）
•比較多週來的昆蟲種類與捕捉量 (taxa, abundance = 亞綱，幾隻)
A=樹上單股陷阱(高)
B=樹上一對陷阱 (低)
C=地下陷阱
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研究方法：1.陷阱法 ABC
• C.掉落陷阱採集法(Pitfall trap)：
– 活動性較高或優勢族群的昆蟲種類
– 但對於地下或活動性較弱的族群則較不易採到
• 2. 落葉集中法
• D.柏氏漏斗採集法(Berlese funnel)：
– 此採集法可以採到一些較難發現的小型土棲昆蟲
• E.落葉袋採集法(Winkler bag)：
– 此採集法因沒有使用光源，收集昆蟲的效果比柏氏漏
斗採集法差，對於小型行動緩慢的昆蟲較不適合
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落葉集中法
E.落葉袋採集法(Winkler bag)：
– 使用法是在採集點採取封口袋10號約八
分滿的落葉腐植層，以篩網去除較大的
落葉、枝條或石塊，將所篩取的採樣放
入落葉袋中。
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物種鑑定
依據既有分類，採集到的昆蟲攜
回實驗室進行初步分類，區分出
蜘蛛、螞蟻、鞘翅目等大類後，分
別送請該領域分類學者鑑定
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共獲物
分類研究有限，僅能區分形態種
多數的形態種類、行為、生態學均
不詳，因此很難進行討論。
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才走幾步，怎麼動物如此不同?
• http://140.137.70.88/2013/c
• Gap Light Analyzer 2.0
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重點
• 監測探討植物對環境的適應情形。
• Y=動物相fauna＝f(x)=f(flora change)
• 探討光合作用的一些基本特性，
探討植物對環境變化的適應。
• 植物對環境變化的適應主要呈現
在其形態及生理上。
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動物相的歸因於植物群聚
整體概略量化
• 葉片為植物行光合作用及蒸散作用的主要器官，
而葉面積是表示植物生產潛能最有效的測量項目
• 葉片面積的變化及大小可呈現植物生長發育程度、
光能擷取能力等，為植物生長分析之重要性狀
• 建立簡便快速及準確的葉面積測定方法，對於植
物生理、生態有相當的助益 (陳榮坤，2011)
研究動機與目的
• 我們可以從照片上看出一棵樹，因為樹木的外觀
不同、枝條密度不同、葉面密度及葉片大小、厚
度影響葉面積的多寡，那是否能由照片影像來推
估樹木的葉面積?
• 如果可以使用照片來判斷葉面積多寡，對於不易
量測樹木之葉面積，將可大大提升其方便性
http://www.greenwaytreecare.co.uk/images/crown-thinning.jpg
前人研究
• (一)樹木葉面積的測定方法
• 1.直接方法
•
拔除樹木每一片樹葉，測量其葉面積，累計全株葉面積。或者，
測定數個葉片之面積及絕乾比重，以比葉面積與葉生物量推算全
株面積
• 這兩種方法最為準確，但均很費時，且會破壞林木
• 2.間接方法
•
間接測定葉面積指數(LAI) ，再由葉面積指數估算總葉面積，
此方法測定迅速方便，但是會因為天氣因素而有誤差
•
LAI=植物葉片總面積/地表面積
• (二)樹木葉面積指數的測定方法
• 1.消光係數法
•
利用光度計測定林內光度(Qi)及林外光
度(Qo) ，以Beer-Lambert定律推估林分葉
面積(鄭祈全等，1997)
Beer-Lambert定律:LAI = [-ln(Qi/Qo)] / k
•
其中ln為自然係數，Qi/Qo為樹冠透光
率或孔隙率，
•
k為消光係數
• 常用儀器：LAI測定儀，如LAI2000
• LAI2000介紹
• 2.瞬間拍攝法
• 利用魚眼鏡頭拍攝林內樹冠影像，
再經由軟體推估葉面積指數。此軟
體是依據所拍攝之影像的直射光比
例，利用CI-100計算公式估算太陽
光的穿透係數及消光係數，再利用
Norman and Campbell所發展出轉換
公式計算每一影像之葉面積指數
•
此方法最為簡便，可運用於廣大
森林測量，且因不會破壞林木，故
可用於長期監測(馬仕穆，2000)
• 使用儀器：魚眼相機
• 魚眼相機
Photosynthesis Is the
Conversion of Carbon Dioxide
into Simple Sugar
光合作用把二氧化碳轉化為單醣
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Photosynthesis
• Energy from the sun is to drive a series of
chemical reactions that result in the fixation
of CO2 into carbohydrates and release of
oxygen as a by-product.
• 6CO2 + 12H2O → C6H12O6 + 6O2 +6H2O
• Light reaction & Dark reaction
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Photosynthesis: Light reaction
• The absorption of a photon of light raises
the energy level of chlorophyll molecule.
• Excited chlorophyll molecule transfer
energy to synthesis ATP and NADPH.
• ATP & NADPH
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Photosynthesis: Dark reaction
• CO2 + RuBP → 2 3-PGA → G3P
• RuBP: Ribulose biphosphate
• 3-PGA: Phosphoglycolate
• G3P: Glyceraldehyde 3-phosphate
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The Calvin-Benson cycle, or C3 cycle
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光合作用主要在植物的葉肉細胞中進行
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Respiration
• C6H12O6 + 6O2 → 6CO2 + 6H2O + ATP
• Respiration involves the oxidation of
carbohydrates to generate energy in the
form of ATP and takes place exclusively in
the mitochondria.
• Respiration occurs in all living cells, both
plant and animal.
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Net photosynthesis
（光合作用淨值）
• Net photosynthesis = Photosynthesis –
Respiration
光合作用淨值 = 光合作用 – 呼吸作用
• Net photosynthesis is typically measured in
moles CO2 per unit leaf area (or mass) per
unit time.（通常以單位時間單位葉面積吸
收的CO2來表示）
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6.2 The Light a Plant
Receives Affects Its
Photosynthetic Activity
植物吸收的光會影響其光合作用活性
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Light & Photosynthesis
• Light compensation point（光補償點）:
The light level at which net photosynthesis
is zero.
• The light saturation point（光飽和點）:
The value of PAR, above which no further
increase in photosynthesis.
• Photoinhibition（光抑制）: A negative
effect of high light level on photosynthesis.
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Light compensation point（光補償點）
saturation point（光飽和點）
光合作用活性與光強度之關係
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6.3 Photosynthesis Involves
Exchanges Between the Plant
and Atmosphere
光合作用包括植物與大氣的交換作用
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(a) Cross section of a leaf. (B) The C3 pathway
of photosynthesis.
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C3型行光合作用植物葉的橫切面
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Tropical rainforest（熱帶雨林）
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http://biogeodb.stri.si.edu/bioinformatics/bci_soil_map/images/maps/panama_and_bci.jpg
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Two contrasting functional forms of
cotyledons found in tropical rainforest trees.
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Wetland Environments Present
Unique Constraints on Plant
Adaptations
濕地環境對植物的適應有獨特的限制
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濕地植物Festuca arundinacea的根部橫切面
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濕地沼澤bald cypress的特殊根部結構pneumatophores46
海茄苳
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五梨跤
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水筆仔
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紅茄苳
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