自然環境

生物多樣性變化和能源（I）

2011/08/30
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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）

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生物多樣性變化和人類健康 (II)

2011/08/30
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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）

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生物多樣性變化和人類健康 (I)

2011/08/30
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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）

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酸雨 (acid rain) ─傷害與防制

2011/08/30
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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）

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酸雨 (acid rain) ：組成和途徑

2011/08/30
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酸雨 (acid rain) ：組成和途徑
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. 酸雨的形成的途徑為何？

2. 口語中的「酸雨」一詞容易引起哪些誤解？

什麼是酸雨

酸雨正式的名稱是為酸性沈降 (acidic deposition)，因為除了雨之外還有其他形式的沈降。主要可分為「濕沈降」（wet deposition）與「乾沈降」（dry deposition）兩大類，前者指的是所有氣狀污染物或粒狀污染物，隨著雨、雪、霧或雹等降水型態而落到地面者，後者則是指在不下雨的日子，從空中降下來的落塵所帶的酸性物質。

圖 1：形成酸雨的濕沈降（wet deposition）與乾沈降（dry deposition）的幾個重要途徑。天然氨氣(NH3) 也可能被轉化成 NH4+。 （圖片來源：http://www.eoearth.org/article/Acid_rain?topic=49506）

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水循環（The water cycle）

2011/08/30
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水循環（The water cycle）
國立高雄海洋科技大學水產養殖系張朴性教授/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 水循環的路徑如果因為人為因素而有變動，可能造成怎樣的衝擊？

水循環 （英文名稱有water cycle ， hydrologic cycle， H2O cycle）指水在一個既沒有起點亦沒有終點的循環中，不斷移動或改變存在的模式。水可以由地球不同的地方透過吸收太陽以來的能量轉變存在的模式（固態、液態或氣態），而且移動到地球中另外一些地方（圖1）。重要的水循環的過程如下：

圖1：水循環. （圖片來源：http://zh.wikipedia.org/wiki/%E6%B0%B4%E5%BE%AA%E7%8E%AF）

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全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)

2011/08/30
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全球海洋深層大循環 (The Global Ocean Conveyor)
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. 驅動洋流的因素有哪些？

2. 溫鹽環流如何影響氣候和民生？

全球海洋深層大循環也稱作溫鹽環流（thermohaline circulation、縮寫THC），或稱「輸送洋流」 （Ocean Conveyor）、「深海環流」（deep ocean circulation）等，是一個依靠海水密度不同而驅動的全球洋流循環系統。海水的密度又決定於溫度和含鹽密度（越冷或鹽分越高則海水密度越高），所以稱為溫鹽環流。

圖1：全球海洋深層大循環 （圖片來源：《全球環境展望4 ， p. 119）

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世界水資源分佈 (Global distribution of the world’s water)和用水（water use）情況變化

2011/08/30
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過去20 年來，為滿足日益增長的人口需求，提高人類福祉，糧食和能源生產用水越來越多，這一趨勢還將在全球持續下去。然而，用水方式的變化帶來了嚴重的不良後果，急需我們密切關注以確保可持續使用。比較起來，水資源問題與氣候變化造成的壓力不同，水資源利用產生的壓力主要顯現在流域內部。導致用水壓力的某些驅動力是全球性的，但是其補救方法可能是地方性的，但是有些情況下，也要配合跨境公約的管制作用才能發揮成效。 圖2顯示目前生活、工業和農業用淡水的取用情況以及水庫水分蒸發的情況。目前情況下，農業用水量最大。水力發電和灌溉農業的增長（目前主要發生在發展中國家）對經濟發展和糧食生產至關重要。...
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土地退化 (Land degradation)

2011/08/30
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土地退化 (Land degradation)
花蓮縣立宜昌國中理化科林建義教師/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 台灣有沒有土地退化的問題呢？一般民眾可以從哪些管道了解相關的訊息呢？

2. 台灣近幾年來缺水問題也年年升高，間接影響農作物的生產，你能為台灣的缺水問題想方法改善嗎？

土地退化的意義

「土地退化」是指生態系統因干擾而長期喪失生態功能和服務，在沒有幫助的情況下，生態系統無法自我恢復。它影響大片的土地表層和全球1/3的人口，窮人和貧困國家受到的影響更大。證據顯示，土地退化與生物多樣性喪失和氣候變化有關，這兩者都是直接原因。

土地退化的直接影響包括：土壤有機碳、養分減少，土壤蓄水量和調節能力下降及地下生物多樣性喪失。間接地，它會導致生產能力和野生動物棲息地減少。 例如，牧場土地退化會擾亂野生動物遷移，使草料發生變化，導致蟲害和疾病發生，增加動物對食物和水的爭奪。

圖1：家畜的過度放牧可能造成土地退化 圖片來源：http://en.wikipedia.org/wiki/File:Cattle.jpg

土地退化威脅著永續發展, 人們在過去幾十年就已經認識到這個問題，但是，由於現有資料不完整，特別是有關土地退化的分佈、範圍和嚴重性等各方面的資料欠缺，這個問題一直沒有得到國際的積極回應。

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沙漠化 (Desertification)

2011/08/30
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沙漠化 (Desertification)
花蓮縣立宜昌國中理化科林建義教師/美國Stony Brook University王瑜君物理學博士責任編輯

思考問題：

1. 同樣是北回歸線通過的地區，緯度相同溫度條件應該差不多，為什麼台灣不是沙漠地形，而是得天獨厚的四季如春呢？

2. 台灣每年秋冬之際，常受到大陸沙塵暴的影響，此時應該有那些作為來防範可能的危害呢？

引言

大愛電視台有一則公益廣告，描述北迴歸線飛越地球一圈的過程，途經北美的墨西哥沙漠、北非的撒哈拉沙漠、阿拉伯半島的阿拉伯沙漠、印度巴基斯坦的塔爾沙漠，最後飛越寶島台灣，出現完全不一樣的美景，提醒國人要「知福、惜福、再造福」。實際上，北緯23.5度北回歸線經過地球上16個國家和地區，多屬沙漠和草原地帶，一般稱為“回歸沙漠帶”，唯有經過中國南部與臺灣時卻是另一番景象。這一帶林木繁茂，鬱鬱蔥蔥，雨量充沛，物産豐富，人們稱之爲“神奇的回歸綠帶”。沙漠形成的原因很複雜，「沙漠化」的問題是當前環境領域的重大挑戰。

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