管理與應用:科技、工程、政策

管理策略(中水、濕地維護)、環境工法、防災工程與策略、替代能源與綠色能源

水產養殖(Aquaculture)和內陸漁業(Inland water fisheries)的發展趨勢

水產養殖(Aquaculture)和內陸漁業(Inland water fisheries)的發展趨勢
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. 水產養殖和魚粉產業有何密切關係?

2. 為什麼我們必須視內陸魚類的瀕臨絕種現象為生物多樣性的危機?

圖1:密西西比河三角洲的鯰魚(catfish)養殖場。 (圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Aquaculture)

捕撈漁業(capture fisheries)的年均增長率為0.76%(1987-2004年的全部捕撈量,包括淡水魚);但是水產養殖業(不包括水生植物)的年均增長率則高達為9.1%,2004 年達到4 500 萬噸。1985 — 1997年期間,按重量來算,水產養殖食用魚的產量占總增長量的71%。捕撈數量保持穩定狀態,但是野生魚類用作水產養殖魚粉的利用或需求卻有大量變化,2002 年占魚飼料總量的46% 以上,超過70%的魚油用於水產養殖。世界上約有2/3 的魚飼料來自專門提供魚粉的漁業領域。

儘管水產養殖業的發展大多呈現在滿足富裕社會消費的高價值魚種的增長上,而且未來的趨勢是用於餵食禽類的魚飼料比例會減少,而有更多野生魚類用作水產養殖魚粉 (圖2), 水產養殖業的發展還是有助於彌補野生魚類的短缺。非洲和拉丁美洲(如智利)水產養殖的增長主要是為了出口,反而對於提高當地的食品安全幾乎不起作用。用作魚粉的魚類物種的營養級也在提高(圖3),這意味著原先被人類食用的魚類物種被轉用作魚飼料,可能會影響其他國家的食品生產和安全。

永續管理世界漁業資源(Sustainable management of the world’s fish stocks) (II)

永續管理世界漁業資源(Sustainable management of the world’s fish stocks) (II)
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. 漁業政策的補貼可能出現哪些的優缺點?

2. 使用魚群聚集裝置(FADs)要注意哪些問題?

保護棲息地(habitat protection)

國家和州級漁業管理部門也在實施計畫,通過減少捕撈量來恢復數量下降和產量大跌的魚類資源,包括關閉漁場和有效執行法規(如納米比亞(Namibia)的鱈魚捕撈),以及通過海洋保護地保護棲息地(habitat protection)。有些國家也正在恢復棲息地,如在海嘯影響地區恢復紅樹林、改良或者使用魚群聚集裝置(fish aggregation devices , FADs)等。棲息地恢復工程可有效地為魚類提供棲息地,但需要大量財政和人力資源。例如,泰國在公共部門和工業領域的資助和支持下大力開展這一行動。但是,利用人工魚礁(artificial reefs)和魚群聚集裝置(FADs)等設備改善棲息地時必須小心謹慎。在太平洋的熱帶地區(如菲律賓和印度尼西亞),用於提高遠洋捕撈量的魚群聚集裝置也會捕獲了大量的小金槍魚。這表明有必要謹慎考慮擬定措施所造成的附帶負面效應。

圖1:在泰國使用的一種魚群聚集裝置(FADs)。 (圖片來源:http://www.in-thailand.nl/fishing/techniques/saltwatertechniques/fad.asp)

永續管理世界漁業資源(Sustainable management of the world’s fish stocks) (I)

永續管理世界漁業資源(Sustainable management of the world’s fish stocks) (I)
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. 管理世界漁業資源成功的要素有哪些?

2. 目前的努力集中在哪三個領域?為什麼?

維持生態系統和減少過度捕撈

漁業管理包括維持生態系統和減少過度捕撈。自聯合國1987年出版第一分全球環境報告《布倫蘭特委員會報告》(Brundtland Commission report)發佈以來,改善漁業管理的努力集中在三大領域:行政管理(governance)、經濟激勵措施(economic incentives)和產權(property rights)。全球範圍內的措施包括降低捕撈程度、實施生態系統管理方案(ecosystem-based management, ESBM)、產權、經濟和市場激勵措施、海洋保護地(marine protected areas, MPAs)、執行漁業法規等。一系列國際管理行動計畫(International governance initiatives),包括簽訂國際公約和建立相關區域漁業管理機構(regional fish management bodies, RFMOs),已經促使那些對漁業資源造成壓力的國家進行磋商談判。

圖1:大西洋鱈魚(Atlantic cod)在1970和80年代被嚴重過渡捕撈,以致於在1992年時陷入生存崩潰狀況(collapse)。 (圖片來源:http://en.wikipedia.org/wiki/Overfishing)

人類與環境的相互聯繫(三)氣候變化(climate change)的多重效應

人類與環境的相互聯繫(三)氣候變化(climate change)的多重效應
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. 台灣地區近年來豪大雨的強度與頻率都有增加的趨勢,這樣的氣候變化對台灣的環境與生態會造成那些改變?

2. 台灣現有的水庫蓄水量逐漸減少,可能的原因是甚麼?你覺得可以如何改善?

人類活動對環境、生態系統服務及人類福祉都有多種直接影響。例如,二氧化碳的排放既能導致氣候變化,又可導致海洋酸化。人類活動造成多重環境影響的另一個典型例子就是氣候變化。

氣候變化與環境的多重影響

氣候變化和生物多樣性之間的聯繫,可以分別透過陸地、水及大氣之間的交互影響進行說明(圖 1)。在很多例子中,生物多樣性受到多種壓力的影響,這些壓力包括:土地退化、土地和水的污染及外來物種入侵等。

圖1:土壤沙漠化 (desertification)、全球氣候變化及生物多樣性損失之間的聯繫和回饋圈

人類與環境的相互聯繫(二)氮循環 (The nitrogen cascade)

人類與環境的相互聯繫(二)氮循環 (The nitrogen cascade)
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. 為了提高農業生產量,肥料的使用不可避免,我們如何降低肥料使用對環境可能造成的影響呢?

2. 觀察一下你居住的鄉鎮市中的河川或湖泊,是否也有優養化的問題?你可以有那些作為來減緩這些現象?

圖1:氮循環以及對環境的影響 (圖片來源:《全球環境展望4》p. 371)

(上圖可點擊放大)

人類活動對環境造成多重影響的另一個典型例子,是從礦石燃料燃燒過程中以及化肥使用過程中釋放的活性氮(reactive nitrogen, 簡稱Nr)。活性氮的排放量從1860年以來已經增長了10倍。使用化肥的好處是提高了糧食產量,從而滿足了日益增長的人口的糧食需求,和日益增長的人均食品消耗量的需求。

人類與環境的相互聯繫(一)北極的回饋圈(Feedback loops in the Arctic)

人類與環境的相互聯繫(一)北極的回饋圈(Feedback loops in the Arctic)
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. 在都市裡,天氣熱的時候大家都拼命開冷氣,結果造成屋外空氣更熱,這是不是回饋圈的作用呢?請你想一想,如何降低都市高熱的困擾呢?

2. 仿照上題的模式,你可以另舉一個生活中的實例說明嗎?

圖1:熱帶雨林乃世界上最大的生態系統,存活了地球上最多的陸上物種。(圖片來源:http://zh.wikipedia.org/wiki/File:River_gambia_Niokolokoba_National_Park.gif)

再生能源發展的限制(下)

再生能源發展的限制(下)(renewable energy – 2)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

2010年,美國能源部能源訊息局「2010年世界能源展望-高瞻」報告書–全球再生能源生產量(如圖一),指出風力與水力發電除外,以生質能源最具潛力、太陽能與地熱能其次。2009年再生能源成長較2008年增加8%,佔全球能源總量的25%,再生能源科技於 2009年大幅成長,尤其風力發電佔再生能源之冠。太陽能發電從2004 ~2009年之間,由於光伏系統 (photovoltaic system or PV system)的研發也呈現快速成長。光伏系統是由多個組件,包括光伏組件、機械、調節電力輸出的裝置等連接成一個系統,使用一個或多個太陽能電池板將太 陽光能轉換成電能。

圖一、全球再生能源生產量—風力與水力發電除外。(單位:十億千瓦/小時)(資料來源:2010年,美國能源部能源訊息局「2010年世界能源展望-高瞻」報告書,Source: US Energy Information Administration, International Energy Outlook 2010 – Highlights, http://www.eia.doe.gov , November 2010)

再生能源發展的限制(上)

再生能源發展的限制(上)(renewable energy – 1)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

美國能源部(the United States Department of Energy)於2006年進行全球能源消耗形式分析結果如圖一所示。傳統化石燃料仍是位居全球能源消耗量前3名,包括石油、煤炭、天然氣等,分別佔35.43%、28.15%、23.46%,總共佔了全球87.04%的能源消耗量。其次為水力發電佔6.27%、核能發電佔5.79%、與其他再生能源發電佔0.91%。所有的再生能源發電僅佔了7.18%。可見再生能源發電在發展過程面臨許多限制與挑戰。

圖一、2006年美國能源部(the United States Department of Energy)進行全球能源消耗形式分析圖。(http://upload.wikimedia.org/wiki ... on_by_type_2006.png)

綠色產業

綠色產業 (Green Industry)
台中市雙十國中自然領域王淑卿老師 / 國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

綠色象徵生命、活力、和諧、自然,幾乎就是環境保護生態保育的代表顏色。所謂「綠色產業 – Green Industry」是有別於傳統的農業、園藝、造林的一種新興產業。「綠色產業」的定義各有差異,唯一明確的是其企業理念,指企業在生產過程中,以環境保 護為基本考量,透過科技改 良技術,力求節省資源、減輕環境污染、無毒、無害,對環境友善的生產機制,均屬於綠色產業。簡而言之綠色產業就是節能減碳的產業。綠色產業與傳統的環保產 業不完全相同,最大的差異是綠色產業的主要目標是永續,包含產業永續、能源永續與環境永續,秉持可回收、低污染、省能源的原則進行永續經營與發展。

全球綠色新政與全球綠色經濟之發展(下)

全球綠色新政與全球綠色經濟之發展(下)(Global Green New Deal, GGND)
臺中市雙十國中自然領域王淑卿老師/國立臺灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

2009年12月於丹麥哥本哈根舉辦聯合國全球變遷高峰會(United Nations Global Summit on global change)引起人們對氣候變遷與環境問題的關注,各國領袖包括首度參加的美國總統歐巴馬簽訂了哥本哈根協定(Copenhagen Accord),協議將全球溫度的上升控制在2 ℃以內作為重要的目標,並由富裕國家於2010~2012年間投資300億美元,於聯合國氣候變遷綱要公約(UNFCCC)的原則下,協助貧窮國家對抗氣 候變遷的問題。

2010年上海世博會以低碳、綠色作為主題。碳循環、碳足跡、低碳生活的環保方式儼然成為未來全球的主流。【註:碳足跡–Carbon Footprint:指人類活動所需求的產品、服務或某事件的生命週期中,於全球所釋放或累積的所有溫室氣體排放總量。碳足跡計算是由生命週期評估技術 (Life Cycle Assessment, LCA)來計算評估,產品在其整個生命週期中包括製程前端的開採、處理、運輸,和後端的產品使用、再生利用、維護、回收,及最終丟棄等歷程對環境所造成的 影響及衝擊。】

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