一、族群研究之重要性
生物族群（Population）在生態的研究上是一個相當重要的層級。對一物種而言，其不同的個體群分布在資源、微氣候或微環境條件具有差異的棲息地，這些生活在不同條件下的個體群間之生活史特性（Life history traits）會呈現出這個物種對環境適應的變異程度（Variations）。但要對同一物種所有不同族群同時進行調查研究，常常不容易做到，但對某一地區或區域內生活在不同環境條件之部份幾個族群同時進行研究，是比較可能做到的。例如，由於廣大山脈橫亙，我們不易對臺灣所有的水鹿（Cervus unicolor）族群同時進行研究，但我們或可對大武山的水鹿族群進行研究，以瞭解其生命期間之成長與繁殖型態等生活史課題。簡言之，族群是生態研究上相對可以進行調查操作的單位，而其所呈現的資料也可反應此物種對某一特定棲息環境條件之特性，如果不同地區的族群特性被研究並發表在科學期刊上，生態學者便可進一步比較不同族群在不同環境條件下之表現，而較能瞭解此物種的完整生物特性。在以下我們先來瞭解族群、族群大小（Population size）與族群增長（Population growth）之含義。
圖3-1 臺南七股黑面琵鷺度冬族群（翁義聰攝影）
（一）族群（Population）
在此首先要對族群的定義加以認識。族群可有以下之定義內容：1.在相同時間占據一特定空間中之同種個體的組合（Mackenize et al., 1998）；2.在一特定時間內分布在共同的區域內，一群相互作用和配對繁殖的同種個體（Smith & Smith, 2002）；3.個體間具有相當高交互作用機率的一群同種個體的組合（Hastings, 1997）。例如，臺南七股地區黑面琵鷺（Platalea minor）的越冬族群、墾丁的黃裳鳳蝶（Troides aeacus kaguya）族群或宜蘭雙蓮埤的鬼菱（Trapa natans L. var. japonica Nakai）族群。
圖3-2 墾丁的黃裳鳳蝶（Troides aeacus kaguya）♂（謝桂禎拍攝）
（二）族群大小（Population size）
在族群生態或生活史的研究中，生物族群大小是一個重要的變數，通常會以在一特定面積之族群個體量的多少來表示。這對由一個合子（Zygote）發育形成單一個體的單位生物（Unitary organisms），如兩生類、鳥類、哺乳動物及昆蟲等，便可直接以個體數（Individual numbers）來表示；然而，對從一個合子發育成為一模組（Module）的模組生物（Modular organisms），如對珊瑚或大部分植物而言，它們乃從單一有性個體經由無性或植物繁殖形成一個大的組合群體（Clone），它們的一個群體可以產生許多模組單位，如一棵植物會長出許多芽體或花器。從較短期的生態時間來看，則調查其模組單位數量是較好的，然若從長期的演化時間來看，則應調查其群體之數量。綜合以上不同生物類型，我們可將族群大小定義為”在一有限族群內之個體數量或個項（Items）數量”。
（三）族群密度（Population density）
族群密度（Population density）是指生物棲地內一單位空間（面積、體積或一單位棲地量）中之同種個體數或族群生物量（Biomass）。例如50棵植株/每公畝、8g水蚤/每公升水或5隻鳥/每棵樹。若要調查南仁山森林樣區地面某種狼蛛之密度，即可在地面逢機取10個1 m×1 m面積樣本，計數出10筆該種狼蛛個體數資料，並算出其平均族群密度。棲地內個體數分布多寡變化會造成族群密度改變。族群密度效應或環境因子則透過對族群繁殖、死亡、遷入或遷出之影響，進而造成族群大小或族群密度隨時間或空間產生變動（Fluctuation）。研究族群變動型態以及包含族群內在生物特性和外在環境因子造成族群變動之原因，就稱為族群動態學（Population dynamics）。在族群生態或生物學的研究上，族群密度要較族群大小更容易調查估算，所以常用來做為族群豐量（Population abundance）隨時間或空間變化之指標。族群絕對豐量（Absolute population abundance）相當於族群大小之定義，相對豐量（Relative abundance）則為廣義的族群密度含義，包括每小時觀察到之鳥數、單位空間之植物覆蓋度等。
（四）族群增長（Population growth）
成長（Growth）一般是指個體大小或重量的增加，族群成長（Population growth）是指族群之個體量的增加，在此，使用「族群增長」中譯，來顯示其含意，並與個體成長做區別。族群之個體量是會隨時間而改變，由於繁殖、死亡、遷入或遷出等作用的影響結果，族群之個體數量（N）會隨時間（t）變化，不同時間的族群個體數量便以Nt來表示。族群大小的變化趨勢（Trend）及其變化型態（Pattern）是很重要的信息，如果一個組成正常的族群正在快速增長，顯示其所依賴之環境及資源等條件可支持其增長；相反的，若一個組成正常的族群持續不斷減少，則有可能代表它所依賴之環境及資源等條件出了問題。
舉例來說，臺灣地區的水雉鳥族群由於棲地破壞與農藥大量使用，在1992-1997五年間，臺南地區水雉族群幾乎以0.7的倍率每年遞減，僅剩臺南地區約不到50隻個體，但是近幾年經復育棲地，其族群量又開始上升。
圖3-3 菱角田水雉鳥與鳥蛋（翁榮炫攝）
理論之族群增長有兩種基本型態，分別為指數型增長（Exponential growth）及邏輯型增長（Logistic growth），但因不同生物之生活史型態可分不重疊世代（Non-overlapping generations）與重疊世代（Overlapping generations）兩類型，每一世代類型又各具有指數型及邏輯型增長（表3-1）。在本文中，將先在第二節中，介紹世代不重疊族群之指數型非連續增長；第三節以變化速率概念介紹族群增長率；再於第四節中，分別介紹世代重疊族群之指數型及邏輯型連續增長。
表3-1 各族群增長型態與其數學模式
生活史型態
族群增長型態
數學模式
本章式子
不重疊世代（Non-overlapping generations）
不重疊世代之指數型增長（Exponential growth）
Nt+1 =λNt =λt+1 N0
Nt+1 = （1 + r） N t
式子1
式子12
不重疊世代之邏輯型增長（Logistic growth）
Nt+1 = [1 + r（1– N/K）] N t
本書未討論
重疊世代（Overlapping generations）
重疊世代之指數型增長
dN/dt = rN
式子19
重疊世代之邏輯型增長
dN/dt =r（1– N/K）N
式子24
