民國115年 高考三級 養殖技術 魚類生理學考古題
民國115年 高考三級 養殖技術 魚類生理學收錄考選部官方試題，共 4 題可線上瀏覽，考選部未公告本科目答案。
題目與答案
臺灣養殖的石斑魚在強烈寒流環境中有因不耐低溫而致死的現象，請說
明低溫環境對石斑魚造成死亡的的緊迫生理反應過程。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、溫度效應與細胞膜物理性質改變：石斑魚屬暖水性變溫動物，體溫隨環境下降，代謝率依 Q10 定律急遽降低，酵素反應與離子泵活性同步減弱；同時細胞膜磷脂排列趨於緊密、流動性（fluidity）下降，膜蛋白構形改變，神經與肌肉興奮傳導受阻，魚隻出現側翻、失衡與反應遲鈍。
- 二、緊迫荷爾蒙啟動：低溫刺激下，交感—腎間組織軸與下視丘—腦下垂體—腎間軸被活化，兒茶酚胺（catecholamine）與皮質醇（cortisol）大量釋放，促使肝醣分解與血糖上升以應付能量需求；但長期高皮質醇會抑制免疫、加速蛋白質分解，形成慢性緊迫（chronic stress）。
- 三、滲透壓與離子調節失衡：低溫使鰓部 Na⁺/K⁺-ATPase 活性與氯細胞（ionocyte）功能下降，鰓上皮通透性改變，被動離子流失與水分滲透失衡，血漿鈉、氯離子濃度異常、血液濃縮或稀釋，血容積與酸鹼平衡惡化，為低溫致死的關鍵環節。
- 四、能量耗竭與循環衰竭：代謝抑制使攝食停止、肝醣與肝脂耗盡，產生低血糖與組織缺氧；心跳與心輸出量下降、周邊循環不良，乳酸堆積與血液酸化，最終心肌無法維持有效循環，魚隻昏迷死亡。
- 五、細胞與免疫層面及因應：低溫誘發熱休克蛋白（HSP70）等保護性蛋白，但若降溫過速或低於臨界低溫（critical thermal minimum），細胞膜與蛋白質變性難以修復；免疫力下降易併發病原感染。養殖上可加深池水、搭蓋防風棚、備妥保溫或加溫設施、避免寒流前驚擾，並選育耐寒品系。
養殖的烏魚在「暖冬」的11 月收成時，雌魚的卵巢發育常呈現較小的情
形。請說明影響魚類卵細胞卵黃生成作用（vitellogenesis）的環境因素和
內分泌種類及過程，並請說明暖冬環境影響烏魚卵巢發育的原因。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、卵黃生成作用（vitellogenesis）之意義：指卵母細胞在卵黃生成期大量累積卵黃（yolk）的過程。魚類卵黃前驅物卵黃蛋白原（vitellogenin, Vtg）由肝臟合成後經血液運送至卵巢，由卵母細胞膜上的 Vtg 受體（receptor）以受體媒介胞吞（endocytosis）方式攝入，再切割為卵黃脂磷蛋白（lipovitellin）與卵黃高磷蛋白（phosvitin），使卵徑與卵重快速增加。
- 二、影響的環境因素：溫度為最主要因子，另包括光週期（photoperiod）、鹽度、餌料充足度與品質、溶氧、水流與族群密度等。多數魚類需累積一定有效積溫，並經歷低溫或降溫刺激，方能啟動生殖軸；光週期提供季節性訊號，餌料則提供 Vtg 合成所需蛋白質與脂質原料。
- 三、內分泌調控過程（腦—腦下垂體—性腺軸）：環境訊號經感覺系統傳入中樞，下視丘分泌促性腺激素釋放激素（GnRH），刺激腦下垂體分泌促性腺激素（GtH，具 FSH 與 LH 功能）；GtH 作用於卵巢濾泡細胞，促進合成雌二醇（estradiol-17β, E2）。
- 四、肝臟與卵巢的協同：E2 經血液送達肝臟，與雌激素受體結合，誘導卵黃蛋白原（Vtg）基因表現與大量合成；Vtg 再經血液運至卵巢被卵母細胞吸收。其後在 GtH 第二次高峰作用下，濾泡產生成熟誘導激素（maturation-inducing hormone, MIH，多為 17α,20β-DHP），促使卵母細胞成熟與排卵。
- 五、暖冬影響烏魚卵巢發育的原因：烏魚（grey mullet）生殖需降溫與光照縮短之訊號，暖冬使水溫高於誘發門檻，GnRH—GtH 脈動分泌受抑制，E2 與 Vtg 合成不足、卵母細胞攝入減少；加之高水溫使維持代謝耗能增加、能量分配偏向體生長，造成卵巢較小、生殖腺指數（GSI）偏低、產卵期延後。
請說明魚類以腎元（nephron）進行尿液排泄的原理，並請說明少數缺少
腎小球（glomerulus）的魚類其腎元如何進行排泄作用？（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、腎元構造與超濾作用：魚類腎元（nephron）由腎小體（renal corpuscle，含腎小球 glomerulus 與鮑氏囊 Bowman's capsule）、腎小管（近端小管、遠端小管）及集尿管組成。血液流入腎小球微血管網，因靜水壓（hydrostatic pressure）高於囊內液壓與血漿膠體滲透壓，形成有效濾過壓，將水、離子、葡萄糖、胺基酸等小分子濾入鮑氏囊，成為初尿（primary urine）。
- 二、腎小管的再吸收與分泌：初尿進入腎小管後，近端小管以主動運輸再吸收葡萄糖、胺基酸、鈉、氯與大部分水分；遠端小管則將氫離子、鉀離子、有機酸與二價離子分泌入管腔，並依體液狀態調整水分與電解質，最終形成終尿經集尿管、輸尿管排出，達成排泄與滲透壓調節雙重功能。
- 三、淡水魚與海水魚的差異：淡水硬骨魚面臨水滲入、鹽分流失，腎小球發達、濾過率高，排出大量稀薄尿液以排除多餘水分，並由鰓部主動吸收離子；海水硬骨魚則以保留水分為優先，腎小球退化、尿量少，二價離子如 Mg²⁺、SO₄²⁻ 主要由腎臟分泌排除，單價離子則靠鰓部氯細胞排出。
- 四、無腎小球魚類的排泄方式：少數魚類（如蟾魚 toadfish、海馬 seahorse、海龍 pipefish 及部分鮟鱇）腎元缺乏腎小球，無法行超濾作用，稱為無腎小球腎元（aglomerular nephron）。其尿液完全靠腎小管上皮細胞的主動分泌（tubular secretion）形成，將離子、有機鹼與代謝廢物直接分泌入管腔。
- 五、生理意義與限制：此類魚多棲息於海水或半鹹水環境，體液與海水滲透壓相近，無需大量排出水分，故以分泌型腎元即可維持離子平衡，並可降低水分流失與濾過耗能；惟其排泄速率較低、對水質變化的緩衝能力較弱，腎臟並兼具內分泌與鈣磷調節功能。
請說明魚類體內的激素（hormone）有那些生理功能？請各舉一例說明
之。（25 分）
參考解答（AI 生成，非官方）
- 一、生殖與性腺發育：促性腺激素（GtH，含 FSH 與 LH 功能）刺激配子生成與類固醇合成；雌二醇（E2）促進卵黃蛋白原生成，成熟誘導激素（MIH）啟動卵母細胞成熟與排卵；雄性則由睪固酮（testosterone）與 11-酮基睪固酮（11-KT）調控精子生成與第二性徵。
- 二、生長與代謝：生長激素（GH）經肝臟產生類胰島素生長因子（IGF-1）促進骨骼與肌肉生長；甲狀腺素（T3、T4）調控代謝率、變態（如比目魚仔魚變態）與滲透壓適應；胰島素（insulin）降低血糖、促進肝醣與脂質合成，升糖素（glucagon）則動員肝醣與脂肪以提升血糖。
- 三、滲透壓與離子調節：泌乳素（prolactin）在淡水魚促進鰓部吸收離子、減少水分滲入；皮質醇（cortisol）與 GH 協同提升海水適應能力，促進氯細胞分化與 Na⁺/K⁺-ATPase 表現；心房利鈉肽（ANP）促進排鈉利尿；斯氏小體素（stanniocalcin）與副甲狀腺素相關胜肽（PTHrP）調節鈣磷平衡。
- 四、緊迫與免疫：兒茶酚胺（腎上腺素、正腎上腺素）在急性緊迫時提升心跳、鰓部血流與血糖，屬「戰或逃」反應；皮質醇在慢性緊迫時動員能量、抑制免疫與生殖，為養殖管理上重要的緊迫指標。褪黑激素（melatonin）則傳遞光週期訊號，調節日夜節律與生殖時機。
- 五、其他功能：黑色素細胞刺激素（MSH）與褪黑激素調控體色與色素細胞；飢餓素（ghrelin）促進攝食、瘦素（leptin）抑制食慾，共同調節能量平衡；抗利尿激素類似物（arginine vasotocin）調節水分與生殖行為。可見激素貫穿生長、生殖、代謝、滲透壓與行為各層面。