氣圈：空氣汙染與酸雨、臭氧洞、溫室效應與全球暖化、聖嬰現象、颱風、龍捲風、沙塵暴
地圈：自然地貌改變(風、河川、海洋、板塊運動、地震)、人為地貌改變(都市化、土地利用、森林減少、海平面上升)
水圈&地圈：颱風、山崩與土石流、地層下陷
生物圈：生物多樣性、外來種入侵、瀕危物種
100年洪水有多大？—淺談重現期距在防災上的應用
(How to Define the Scale of Flood Using Return Period?)
國立臺灣大學土木工程學系張沄真
臺灣山多坡陡，河川短促，再加上颱風頻繁，降雨集中，水災、土石流等災害經常發生。為了針對洪災擬定防災、救災計畫，災害規模的預測評估十分重要。事前若能精準的預測災害的嚴重程度、影響範圍，災害發生時才能及早發布警報，並判斷究竟該引導民眾準備防災，或是直接撤離。在防災建設上，工程師可依據不同地區災害規模的歷史資料來判斷橋墩、堤防的建設強度，或是抽水機應架設的數量，由此可見災害規模評估的重要性。
生物多樣性熱點 (Biodiversity Hotspot, Biodiversity Hot Spot)
國立成功大學生命科學所碩士生林彥瑾
生物多樣性熱點 (Biodiversity hotspots) 一詞首次出現於1988年，由英國牛津大學學者Norman Myers經多方研究調查和文獻回顧後所提出。Myers認為，當世界人口持續增加，棲地不斷遭到人為破壞，開發和保育的衝突日益增加，對於具有大量特有種、生物多樣性高、而且面臨開發危機的地區，應該特別劃分出來，以便投入資金和人力進行保育。若不給予法定地位、並採取適當措施，這些地區的生物多樣性消失將對全球自然資源造成無可挽回的嚴重後果。
知更鳥迷航記 European robin’s trek
高雄師範大學生物科技系許惇偉助理教授
認路回家，是動物的本能。人們早就觀察到小至昆蟲大致飛禽走獸，動物似乎都有精密的內建導航系統，可以準確的移動順利返家。但牠們是怎麼辦到的？
前牛津大學的動物行為學泰斗丁伯根(Nikolaas Tinbergen, 1907-1988)多年前曾設計了一系列精密的實驗，證實胡蜂可以在能見度良好的狀態下，依靠視覺辨認巢穴附近的地理景觀而順利返家。但當時人們仍無法解釋，為何鳥類即使在天候不佳、星光黯淡而視線不清的夜晚，依然能準確的飛抵特定地點。
直到五十多年前，科學家經由精密實驗，確認鳥類的確能感知地磁線而用磁性取向準確調整方向飛抵目的地。伴隨著這個疑惑被適當排解後，人們馬上湧起的下一個疑問是「在通訊需求下，使得人造電磁波充斥周遭的現代，鳥類航行會受到電磁波干擾嗎？」這個問題多年來一直沒有嚴謹的科學實驗可以解答。
一群德國科學家在2004年至2006年間偶然間注意到在充斥著各種會發出電磁波的機械的大學校園內，知更鳥似乎在行進的過程中會方向感不佳偶有迷航，因此興起他們一探究竟的好奇心。
面對氣候變遷我們該怎麼辦？
經濟部水利署鄭欽韓副工程司
氣候變遷進行式
氣候變遷一般是指區域性或全球性的氣候在一段時間（可能為數十年至數百萬年）內的變化。氣候變遷跨國小組(Intergovernmental Panel on Climate Change, IPCC)在已發佈的歷次評估報告中，列舉了多項科學證據，舉證氣候變遷是已經發生不可改變的事實。其中最具代表性的就是在近150年(由1860年代到2000年代)全球平均溫度有上升的趨勢，而且攀升的速度越來越快；而全球平均海平面，因冰河面積的融解也觀察到有上升的趨向。
減緩與調適
「減緩」與「調適」是現階段世界各國為順應氣候變遷所採取的積極作為。「減緩」是指減少溫室氣體的排放量，使氣候變遷的變化趨勢逐漸於和緩，朝向將全球平均上升溫度控制在2℃以內的期望目標。「調適」是針對未來氣候可能產生的衝擊與改變，以縝密規劃、完整裝備與執行調適措施的堅決態度與行動，適應充滿挑戰的新環境。
在氣候變遷的影響尚未減輕之前，我們必需「減緩」、「調適」並用，才能適應未來氣候變遷下的生活。
節約能源
目前全球平均上升的溫度，距離維持在2℃的期望目標，只僅存1.2℃的溫度，因這上升的0.8℃主要是來自溫室氣體的排放量，而絕大部分的來源是能源的使用，包括媒、石油和天然氣等，所以節約能源、提高能源使用的效率及尋找並利用可行的替代能源，是未來需要努力的方向。
生物多樣性變化和能源（II）
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 說明再生能源也可能危害生物多樣性的例子？
2. 要平衡能源使用和生物多樣性之間的衝突需要哪些轉變？
能源優先還是生物多樣性優先？
幾乎所有的能源使用方式都會影響到生物多樣性，所以選擇能源必須瞭解所有具體情況下的權衡得失以及對生物多樣性和人類福祉的影響。當前，生物多樣性管理已經成為減緩和適應氣候變化影響的關鍵工具：從避免森林濫伐到進行生物多樣性補償，同時生物多樣性管理也保護了各式各樣的生態系統服務。表1整理能源和生物多樣性的密切互動關係。
生物多樣性變化和能源（I）
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 生物多樣性，能源使用，氣候變化這三者之間的互動關係為何？
2. 貧困與富裕對能源使用和對生物多樣性的衝擊有何差異？
生物多樣性 vs 能源
許多種能源都是生態系統服務的產物，不論是現在的再生能源，還是久遠以前以化石燃料形式存留下來。相反地，社會發展對能源的需求表現在能源的開發和利用方式上，因此導致了生態系統的顯著變化。既然能源是所有經濟發展的基本要件，我們面臨的挑戰是如何在生物多樣性不再進一步流失的情況下持續地供給能源。這就必須界定權衡取捨，並制訂適當的緩解和適應策略。
預計到2030 年，人類的能源需求將至少增長53%。2030 年之前來自生物質能和廢物的能源預計能提供世界能源總需求的10%（圖1）。但是，這個預測是假設有足夠的化石燃料供應來滿足絕大部分的能源需求增長量。一些研究人員認為這項假定不切實際。此外，預計2030 年之前，能源產生的二氧化碳排放量的增速率會比能源使用量的增速率快一些。
圖1：各種來源的初級能源供應及2030年預測值 （圖片來源：《全球環境展望4》 p. 176）
(點擊圖片可放大觀看)
生物多樣性變化和人類健康 (II)
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 生物多樣性為何對傳統醫藥和現代醫學有重要的貢獻？
2. 生態系統過度消耗的例子和解決方案？
生物多樣性與藥品來源
生物多樣性也是許多治病藥品的來源。2002 – 2003 年之間，全球80%新化學類藥物可以追溯到天然產品或受天然產品的啟示。開發這類藥物的利潤極大。例如，一種從海藻中提取的治療皰疹的化合物，其利潤估計為每年0.5億～1 億美元；海洋生物體中提取的抗癌藥物，價值每年高達10 億美元。
傳統藥物主要從植物中提取，是發展中國家絕大部分人口基礎衛生保健的主要藥物。據估計，發展中國家約80%人口依靠傳統藥物，就連發達國家的最常用處方藥物中超過一半也是來自天然植物。
圖1：在Antananarivo, Madagascar市場上的傳統藥物多來自植物。 （圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/Traditional_medicine）
生物多樣性變化和人類健康 (I)
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 生物多樣性與健康密切相關的例子有哪些？
我們對生物多樣性與環境的複雜互動關係瞭解還十分有限。生物多樣性，人體健康，以及人和其他物種疾病發生率之間的關係，還是有待研究的領域。但是一些基本的因果關係概念卻是很明確的（圖1）。許多具體的例子清楚顯示生物多樣性與人體健康密切的關係，例如：熱帶雨林和其他生態系統受到破壞和解體之後所引起的新疾病，野生動物與人類的疾病之間的關聯（例如：萊姆疏螺旋體病（Lyme disease）、西尼羅河病毒（West Nile virus）和禽流感（avian influenza）等），許多在自然界找到的治病藥物，生態系統服務對人類健康的貢獻，以及我們逐漸認識到的內分泌干擾物對動物和人類健康的影響等。
圖1：生態系統變化對人類健康的有害影響的幾個重要例子。 （圖片來源：改編自《全球環境展望4》，p.181）
酸雨 (acid rain) ─傷害與防制
義守大學生物科技學系王瑜琦助理教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯
思考問題：
1. 酸雨的形成如何侵入地表水源？
2. 歐洲防制酸雨成功的關鍵何在？
酸雨對水中生態的影響
酸雨會影響河川或湖泊的pH值，當pH值小於6將影響到水中生物的生存或繁殖，當pH值小於5將導致水中生物大量死亡。可能會影響到養殖魚業。酸雨進入水源的途徑由圖1顯示。當地表水源附近出現酸雨沈降物質（SO42- and H+離子）時，水文過程（hydrologic processes）會將這些物質帶往土壤和床岩，然後在那裡與石灰岩（limestone）和含鋁的矽酸鹽礦物反應。化學反應之後，這些滲入物質繼續移動直到水源處。而進入水中的滲入物質的酸性由水源附近的土壤和床岩組成來控制。如果土壤和床岩裡面石灰含量豐富，那麼進入水源的物質酸性會被抵消。如果土壤和床岩裡面的含鋁的矽酸鹽礦物豐富，那麼帶毒性的鋁（或其他有毒性的重金屬）可以滲入水源中。
圖1：湖泊或其他地表水源酸化的示意圖。 （圖片來源：http://www.eoearth.org/article/Acid_rain?topic=49506）