生態系統

生態工程簡介

生態工程簡介
經濟部水利署郭義浩正工程司

何謂生態工程

生態工程定義為一整合兼具人類社會與自然環境利益的永續生態系統設計,其發展歷史已超過35年,尤其在近10年間更受到世界各國的重視與快速發展。生態工程的目標不僅是創造優質的生態系統環境,同時也將已遭人類經濟活動而破壞的環境,修復為兼具人類與自然的永續價值的新生態環境。

生態工程與綠色工程

對於溪流、河川、湖泊、森林、草原、濕地的恢復等經營工作,由於土木工程師往往專注於工程主體設計,而生態學家也只是說明工程與環境的交互產生問題,兩者各自專注自己領域的應用性質,似乎欠缺可共同理解相互的專業語言。因此像是如污水處理、空氣污染控制等環境保護工程,或水域環境營造工程,常被稱為綠色工程,也常被誤解即為生態工程。換句話說,如因忽視生態系統是否根本存在的問題,而未能建立一有效運轉的生態系統,則就脫離了生態工程的範疇。

複雜難理的燎原森林大火

複雜難理的燎原森林大火
知識通訊評論第120

近年來美國西部的森林大火更加頻繁也更為熾烈這與氣候變化等因素有關也與過去勤於撲滅森林大火的人為因素相關面對未來在氣候環境生態方面的不確定性如何才是森林最合宜的生態確實是棘手的難題

二〇一一年六月二十六日星期日午後不久,強風吹倒了新墨西哥州北部傑梅茲山區的一棵白楊樹,壓在電纜線上。那一年天氣乾得很,當週氣溫又比平常高很多,結果電纜線走火引發大火,陣陣強風將火焰帶到附近濃密的樅樹跟松樹林。

在不到一小時內,待在距離聖塔菲五十五公里遠的家裡的生態學家艾倫(Craig Allen),從一封美國林務局火災控管經理寄來的電子郵件裡,得知這場大火。「我希望各位能把這場大火撲滅,」他回信寫道,「我們可不需要在傑梅茲山區再來一場森林大火。」

然而艾倫已經可以望見西邊竄起一道灰色的濃煙。到了隔天清晨,拉斯孔恰斯地區的這場大火已經燒掉一萬七千五百公頃的森林,相當於每三秒鐘就燒掉一公頃。五天後燒掉的面積增加到四萬兩千公頃,成為新墨西哥州史上最嚴重的森林大火。等到幾週後這場大火控制下來時,已經有超過六萬公頃的森林跟灌木林被燒掉,很多地方被燒得相當徹底,除了燒焦的樹幹跟塵土以外,什麼也沒留下。

對於在新墨西哥州洛斯阿拉摩斯美國地質調查局服務,研究傑梅茲山區森林三十多年的艾倫來說,發生森林大火並非意料之外的事,但是火勢蔓延的速度跟強度卻讓他始料未及。後來艾倫跟其他幾位森林科學家巡視燒燬的地區,都嚇得無言以對。從可以追溯到一六○○年的年輪火燒痕跡研判,被大火燒得精光的森林面積,使得先前幾次森林大火相形失色。艾倫說這次大火可能讓森林永遠都無法復元。

只剩焦土的森林不會留下樹木種子,不但土壤裡的營養物燒光,還會增加走山的可能性。

美國整個西部每年被大火燒掉的森林面積,過去數十年內明顯增加(詳見《烈焰愈熾》),科學家把這股趨勢歸咎於氣候暖化和乾燥,以及近一個世紀來對野火的抑制與其他的人類活動。艾倫指出在森林大火與氣候變遷交相運作之下,會將生態系統帶入新的境地,而且不只是美國西部,全世界各地皆然。就拿傑梅茲地區為例,這會使當地的黃松森林轉變成灌木林。「我們長久以來所認識的森林,正在逐漸消失當中,」艾倫說,「我們現在前途未卜,還不知道事情會變得怎樣。」

一片死寂

在拉斯孔恰斯地區發生大火十三個月後,一個晴朗的季夏日子,艾倫沿著火場南部邊緣,剛好就在班德利爾國家紀念碑外側的一處河谷漫步,這裡有錯綜複雜的峽谷,藏著許多哥倫布發現新大陸之前,建築在懸崖上的住所。除了少數灌木跟野草以外,半山腰上許多原先長有松樹跟樅樹的地方,如今棕禿禿的一片,空無一物。燒焦的鱷魚杜松樹幹,原本是可以活個好幾百年的崢嶸老木,現在卻像扭曲的手一樣斜插在地上。樹蔭只不過是個虛無縹緲的希望,地貌一片寂然,只有幾隻獵鷹在頭上盤旋。艾倫很高興還能在地上看到一些螞蟻。

這裡看起來就像死亡谷一樣乾瘠,但其實不然。這片山區一般來說,每年會降下四十公分的雨量,這在大體上氣候乾旱的美國西南部來說算很多了,理論上已經足以使森林再生,至少過去就是如此。由於森林大火燒得並不平均,通常會留下一些倖存的樹木,提供一些種子給燒掉的地區,讓森林得以再生。

全球水環境變化對於人類和生態系統的影響(2):人類用水對流域和沿海地區的影響

地下水水位降低對生態系的衝擊包括淺井會乾涸,地表水也會減少,相對的會有地層下陷的情形,或是海水入侵得現象。這些都會造成可取用的地表水或是飲用水和可用的灌溉用水減少,而且水質也會下降,或是因海水入侵造成地表水的鹹化(salinization)。同時為了競爭地下水,衝突會增加,整個獲取地下水,或是水處理,或是公共供水的成本均會上升。另一種水環境的變化是水流的改變,下游的飲用水會減少,與水相關的疾病會增加。且水流改變可能造成內陸魚群的減少,或是淡水的鹹化,有些區域還可能成為洪水氾濫危險區,因此可能還要有防洪措施,甚至整個社區遷移。水流的改變還會造成生態系統破碎化(Ecosystem fragmentation),濕地可能被填埋,沉積物送到沿海的情況會減少,如此一來會造成沉積物曾多,水庫的壽命會減少等問題。...
全球水環境變化對於人類和生態系統的影響(1):氣候變化對全球水文體制的干擾

全球水環境變化對於人類和生態系統的影響(1):氣候變化對全球水文體制的干擾

全球水環境(water environment)變化對於人類和生態系統(Ecosystem)的影響(1):氣候變化對全球水文體制(hydrological regime)的干擾
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. 氣候變化對於水文體制的干擾主要發生於哪些領域?

2. 水文體制的干擾對人類的負面影響已經被證實的有哪些?

海洋是全球氣候的主要調節器,也是溫室氣體的重要儲存槽。然而在陸地和大洋盆地(ocean basin)等各層面,水循環(water cycle)正受到長期氣候變化的影響,從而威脅著人類安全。氣候變化影響著北極地區的溫度、海冰和陸地上的冰,包括山地冰川;他們同時還影響著海洋的鹽度和酸化情形、海平面高低、降水模式,也可能引起極端氣候事件,甚至影響世界海洋的循環體系(ocean circulatory regime)。

圖1:珊瑚因和二廠排放的廢水溫度高於一般海水,導致珊瑚的白化。

(圖片來源: 台灣科學教育館http://elearning.ntsec.edu.tw/files/15-1005-7665,c2091-1.php )