LS1802基礎生命科學實驗 講義1-1
實驗一：生態學實驗--環境與水溫的關係
壹、實驗目的：
（一）訓練同學熟悉生態環境的變化與生物之間的關係；
（二）生態學知識之吸收及基本實驗儀器的操作；
（三）生態資料的分析與討論；
（四）了解週遭生態環境保護的重要性。
貳、概說：
環境與水質的關係
探討環境與水質的關係基本上有三項課題；（一）、環境與水質
各因子之間的作用原理；（二）、人類各種活動對水質各因子的影響；
（三）、如何監測和控制水質各因子的變化。就水質的各因子而言，各
項物理性和水化學性的項目均是和環境息息相關。例如水中溶氧量(DO,
Dissolved Oxygen)和水溫、水中藻類和水生植物的數量、水中動物的數
量、水流狀況、水表面接觸空氣的程度或是風的速度等等因子都有關係；
水中酸鹼度（pH）和雨水、地表植物特性，土壤特性、周邊排入水以及水
中動植物的代謝狀況等等都有密切關係；水溫又和水源種類（雪水、雨水
或是泉水）、地表溫度和日照等等因子有關。這些環境因子和生活其間的
生物有著密不可分的關係，例如清大校園內的許多湖泊在最近經常可以看
到許多魚類耐不住低水溫（因為是熱帶引進的魚種）而暴斃，過多的魚群
因為水中溶氧量不足，而集體的浮頭的情形也經常可見。
環境中許多生物和人類生活的品質也有息息相關的密切性，例如數年
前清華校園裡成功湖裡的浮游生物，突然的異常繁生，導致水質變化和發
生嚴重的臭味，污染到周邊活動的人和附近居民的生活品質。這個問題和
偶而許多湖泊或是水道裡的魚類大量死亡所造成的污染，是學校生態環境
裡的大家所關心的話題。這樣的問題在這幾年裡似乎每年都會發生幾次，
也讓大家談論不已，所以如何了解問題之所在也是一件刻不容緩的事情。
本實驗希望以清華大學校園內的水域生態為調查練習，讓各位同學熟
悉生態調查之基本工作情形。並且以這樣的工作，讓大家實際參與關心生
活週遭環境的品質。另外將安排觀察新竹地區主要河川溪流水溫的變化，
來探討環境的改變，尤其是人類的活動，例如森林的砍伐、山坡地的開墾
、溪流兩岸被開墾為遊憩區或是高爾夫球場、溪流被不當的整治（溪床變
窄或溪流變淺、水流速度變慢）、水資源大量的被利用所導致的流量減少
等等原因，以致於天然河川環境的劇烈改變。其中水溫的變化，是否可以
反應河川水文的特性？例如水流量減少，水流速度較慢，水溫週期變化過
大之後，水中生物可適應溫度的流域範圍是否發生改變（廣溫性的生物增
加分布範圍，狹溫性的生物分布範圍減少等等），水生生物的生殖或是生
長是否受到影響等等問題，都是我們所關心的地方。同樣的，如果我們知
道問題之所在，那麼又應當如何去防止環境的惡化呢？有什麼相對應的策
略呢？這些問題的探討，和對應的策略正是提供我們研究和思考的好題目，
不妨動動腦筋做一次生態學的簡單實驗吧！
參、實驗步驟：
一、第一週：實驗儀器的校正與使用，分組
本週的工作主要是：
（1）分組
原則上所有野外工作都應該有兩人以上一起工作，以確保工作上的
安全，同時可以互相支援配合。各班依照順序排定每一組所需工作的週次時
間，每週實驗時間以前至實驗室整理實驗儀器，並且進行校正工作。
（2）儀器校正
所有的儀器使用前必須進行校正，溫度計如有需要則以冰點和沸點
做兩點校正，pH測定儀則以標準溶液做兩點校正，溶氧測定儀則以飽和溶氧
水蒸氣或定溫的水做校正。
（3）溫度記錄器與光照度記錄器使用
微電腦自動溫度與光照度記錄器的使用，包括電腦設定與野外操作由
助教示範說明。
（4）野外實際操作
助教帶領做第一次的操作與介紹實驗地點。
二、第二週：本週開始各組依照時間表自行前往做各項野外實驗調查與採樣。
（１）採樣時間：原則上是各組在實驗課之前（第一組星期三12:00-13:00，第二組
星期四12：00-13：00）進行水質檢測與採水樣。各項儀器的校正必須於之前
就完成。
（２）採樣地點：分別以(01組)相思湖、原子湖、（02組）昆明湖和成功湖為採樣點。
（３）分析地點：生科二館103實驗室（處理、鏡檢、照像或錄影）
（４）工作項目：工作流程如圖一所示意，測定方法如下：
１．測量湖泊水溫、透明度、酸鹼值、電導度、溶氧量及氣溫。
（ａ）、水溫、酸鹼度、溶氧量均以攜帶型儀器現場測定。水溫與光照度記
錄器則以讀取器讀取資料帶回實驗室分析。
（ｂ）、透明度以標準透明板現場測量。
（ｃ）、水色以目視比色記錄之。
２．撈取植物性、動物性浮游生物：
（ａ）、植物性及動物性浮游生物係利用No.25微細浮游生物網撈取為主，
如有特殊微細藻類則採用１５μ網目的極微細浮游生物網撈取之，以做為定性
分析之用。
（ｂ）、定量法則以汲取一定量的水樣（一公升）並用複方碘固定液沈澱
各種藻類，再帶回實驗室中以濾紙過濾之後再利用顯微鏡檢測之。各種生物均
需同時拍照及錄影記錄。鑑定所需相關圖鑑均存放於實驗室之中，個人可選彈
性時間前來進行實驗分析的工作。
３．水質分析之各項檢測結果均需填入報表中。
４．每星期之分析檢驗結果均需列入各組的實驗結果報告之中。
５．當週值日同學請記錄該週每一天的天氣狀況，諸如降雨時間（何時與多久
？）、雨量、颳風（強弱）、晴雨雲等情形。
肆、參考資料：
湖泊生態調查基本項目和方法：行政院環保署環境檢驗所出版，臺灣地區主要
水庫優養化調查報告，１９９０：１２－１７．）
伍、問題思考：
一、環境中隊生物起作用的事物稱為生態因子，而所謂的非生物性因子（無機因子或是
物理因子）有哪幾項？這些因子除了對於生物的生存之外，還可能影響生物的那些活動？
例如成長、覓食、成熟、生殖等等，和那些因子之間有相關性？
二、何謂限制因子（Limiting factor）？對於學校湖泊內的生物而言，你有沒有想到任何
「限制因子」會影響到什麼生物的生存？
三、我們所使用的生態實驗儀器越來越精巧，所能記錄的資料越來越多，未來我們可不可
以再發展一些精巧的儀器來取代現有的複雜儀器？
四、生態學實驗可以和其他相關分析性的科學（物理、化學、電子、電機、材料．．．）
技術相結合，以創造更快速與準確的調查研究，那麼我們未來在學習生命科學的智能上，如
何取得相關學門的新知？？
五、除了利用實驗儀器可以分析生態（就像學校內的湖泊環境一樣），我們有沒有一些可以
不用實驗儀器就能判斷環境優劣或是問題的方法？
表一：清華大學校園湖泊生態調查記錄表
時間：1997年ˍˍ月ˍˍ日ˍˍ時
記錄者：實驗組別ˍˍˍˍ姓名：＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿＿ˍ頁次：
項目 氣溫 水溫 透明度 酸鹼度 電導度 溶氧量 溶氧量 水色 備註
℃ ℃ cm pH mV mg/l DO %
相思湖
原子湖
昆明湖
成功湖
天氣狀況 星期 星期 星期 星期 星期 星期 星期
月 日 月 日 月 日 月 日 月 日 月 日 月 日
陽光
雨量
降雨時間
風速
特別記事：（突發事件或異常狀況，如泡沫、污染物、死魚等等）
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│水文測量├──┤樣 本 採 集├────────────┐
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│ ┌───────┐ ┌───────┐
│ │樣 本 處 理│ │水 質 分 析│
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│ ┌─────────┐ ┌───────┐
│ │浮游生物鑑定、分析│ │水 質 資 料│
│ │ 及 照 相 │ └───┬───┘
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│ ┌───────┐ │
└────→│統 計 及 數 據│←───────────┘
│分 析│
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│結 果 報 告│
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圖一：生物監測作業流程圖
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