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IYBSSD@TAIWAN 「科學X永續」列車
珊瑚&貝類問“海水在變酸?我要溶化了嗎?”
海洋酸化的程度比想像中影響還大的多,大氣中二氧化碳的增加,已經造成海洋的酸化現象,雖然過去兩百年來,海水的平均pH變動僅降低0.1,但是因為pH是指數表示,實際上酸度(H+的濃度)已經增加了快30 %。
(下圖由教授林卉婷(右)在龜山島下水檢測。/林卉婷教授提供)
科 普 知 識
逐漸酸化的海洋 大氣中的二氧化碳所造成的影響
取自:華岡融媒體記者/謝安柔採訪報導
碳,能在地球的陸地、大氣和海洋中不同形式存在,人類活動大量燃燒石化燃料排放出的二氧化碳使得大氣中的二氧化碳濃度持續增加。台灣大學海洋研究所教授林卉婷表示,大部分的海水酸鹼值(pH)是8左右,隨著大氣中二氧化碳濃度增加,讓更多的二氧化碳溶到水中後,變成碳酸氫根離子時,會丟出一個氫離子,海水的pH值就會慢慢下降。
地球的碳存在於大氣圈、水圈、岩石圈和生物圈,並維持著碳循環,透過某些途徑,可以使碳在不同的圈之間轉移。例如光合作用,將大氣圈的二氧化碳轉移到生物圈;工業活動燃燒煤炭讓碳從岩石圈進入大氣圈。而海洋酸化正是因為大氣圈的二氧化碳濃度增加,使碳從大氣圈進入水圈。
海洋酸化對有一些生物造成的影響,林卉婷表示,她曾經在龜山島找過是否有受到海洋酸化影響的貝類,是有找到一個是活著但軟爛的貝類。酸性環境下的確不利於這些貝類與珊瑚生長。因為二氧化碳濃度變高,溫度也變高,這樣的雙重反應,再加上人類排放一些汙染物,導致這些貝類生物活得更辛苦,而對社會經濟來說,產量就會變得不好,有一些人以相關漁業為生,進而造成經濟的影響。
林卉婷在課堂中帶著學生做測量水體對抗變酸的能力,科學上稱為總鹼度,使用的是酸鹼滴定法,先在水樣中內滴入酸鹼指示劑,然後再用酸去滴定,當水體pH下降到3以下,指示劑變色完全的時候停止,滴入的酸越多滴,就表示抗酸能力越強,也就是總鹼度越高。如果以純水作為檢體,沒有緩衝能力,酸滴下去,馬上就變酸了;若以海水做為檢體,酸就要滴比較多。
海水本身就是很強的緩衝溶液,即有抵抗變酸的能力,因為海水裡含有的碳酸氫根離子讓它不容易有pH值的變化。除了減少碳排放量,我們現有的科學技術可以減緩或讓海洋不繼續酸化的方式中最有用的是種樹,雖然時間長,但它最有效。現在有很多環境工程的方法,不同國家的實驗室也在進行實驗,如紐西蘭試著把海水打入海洋底部岩石圈,讓岩石—海水交互作用產生碳酸鈣沉澱,抓起來變成固體封存。
目前海保署網站可以查詢台灣周圍外海的海水品質監測,監測項目其中包含海水pH值,但尚未包含總鹼度,海水中總鹼度的下降代表海水中的鈣化作用旺盛,更能代表生物活動的變化。海水的化學成分會受到很多環境、外在因素影響,定期的監測海域、海水水質能讓大家瞭解周遭海域環境現況。長期的監測除了能夠了解水質歷史變化趨勢、評估污染整治成效,進而作為海洋污染防治、海洋永續策略之重要參考依據。
珊瑚正在大量消失中,大西洋的珊瑚在過去100年內,已經減少了98%,也就是僅有2%存活下來。而光是2022年的珊瑚大白化事件,影響到了澳洲大堡礁91%的珊瑚。
臺灣澎湖東吉嶼於2019年拍攝到的美麗珊瑚,在2020年的夏天因耐不住持續數個月的高溫海水而嚴重白化;2021年二月時原本有著美麗珊瑚的地方已被藻類取代。
照片來源:蘇淮。補充資料
根據臺灣氣候變遷推估資訊與調適知識平台計畫中,參考自全球珊瑚礁監測網絡(Global Coral Reef Monitoring Network,GCRMN)的報告,在過去十年中,全世界珊瑚礁減少約達14%
除了高溫,低溫侵襲也可以造成珊瑚的白化。
3. 關心關愛珊瑚的現在式,綠島從2022年九月起獲選國科會自然處「長期社會生態研究觀測平台」(Long-term Social-ecological research, LTSER)之一,將以未來三年進行綠島陸域生態、海域生態以及社會與人文生態方面等基礎資料的收集、建構以及倉儲等項目。這些科學資料將會以開放資料的方式提供給各各權益關係人,從當地住民、NGOs、政府管理部門、教育單位以及對於綠島研究有興趣的學術單位。更重要的是要針對類似綠島這樣的小島(不管是台灣或是太平洋島國)面對未來氣候、環境以及社會變遷等等島嶼永續議題,提供ㄧ個可以討論與想像的平台。
「防曬油保護了你,卻可能傷害了海洋」
防曬油中常用的幾種成分,對水下生物有害,僅需少量便足以大破壞,夏威夷跟帛琉已經禁止在境內販售與使用,含某些成分的防曬油,即使在城市中使用,也可能藉由污水道,進入海洋。
綠島珊瑚群的群聚物種多樣性很高,希望能避免人類的污染物(如防曬油)落入海水中,讓這些美麗的珊瑚與魚群永續存在。
照片來源:戴昌鳳老師。科 普 知 識
污染物對海洋環境的影響,例如防曬油的影響。(可以參考泛科學整理的文章)
英文部份,也有NOAA可以參考, Skincare Chemicals and Coral Reefs,而NOAA非常嚴謹在看待研究成果,會近期在提供更新資訊。
最近即將出版的一個學術專題報導,就是針對防曬油對海洋與人類健康的影響,但NOAA說明,他們要審慎的自己再次評估,才會發布他們的看法。
台灣就目前為止,似乎還沒看到太多針對這些化學成分對海洋生物影響的研究。目前以翻譯文章與資料為主。
「給海洋生物一個安全、乾淨、不受干擾的家」
將國家公園與保護區的觀念,延伸到海洋國土,規劃「海洋保育區」,藉法律規定,禁濫捕跟污染,達永續經營與使用海洋資源,讓人類跟海洋可以和平的互利共存。
特別感謝:邵廣昭老師「歡迎來參觀我的家,不要弄髒弄亂囉!」 。
照片來源:蘇淮。科 普 知 識
國際間提出3030的新倡議,期待於2030年,全世界一起,將海洋保護區面積擴大達海洋範圍的30%的目標。目前臺灣已經設立的海洋保育區範圍已達8.17 %,希望在近幾年內可以快速擴大保育區的設立,回覆豐富的水下生態,並管理捕撈、減緩海洋環境變遷,減少海岸人工化與人類活動干擾。
「世界的陸地與島嶼正在瘦身中!」
全球平均海平面高度約每年上升3.2公釐,受全球暖化導致海水熱膨脹為主因佔上升因素42%,其次為陸地的冰川佔21% ,格陵蘭冰層融冰15%,南極洲冰層融冰佔8%。
全球暖化造成海平面的上升,直接影響到鄰近海邊的城鎮生活,亦會加速海岸的侵蝕。
照片來源:林卉婷。科 普 知 識
全球和臺灣地表溫度過去一百多年已有明顯增加的趨勢,臺灣自1911到2020年間平均溫約增加1.6℃。增溫速度亦呈現加速趨勢,日最低溫的增溫尤其顯著;推估未來在不積極減碳情境下,台灣可能不會有冬天。
「很美但很臭」的海底熱液系統
龜山島的牛奶海,雖然臭,但充滿了化學能量,讓不用光能也可以合成出有機物的生物們蓬勃生長。在深度上千米的海床上,海底熱泉同樣藴育了熱液生態系,讓生命「深深」不息!
圖一
圖二
科 普 知 識
海底熱液是在海床上噴發的溫泉,或是流動於海床下方岩層中被加熱過的溫暖海水,孕育了獨立的化學能自營生態圈,這類特殊極端的環境增加了生物的多樣性。海床底下的海底火山大多出現在大洋的中間,稱為中洋脊。洋脊會有不定時的岩漿噴發加熱海水,或者其下方的淺層岩漿庫,也可以加熱海水,形成水下的黑煙囪、白煙囪、熱溢泉;高溫、溫暖又富有各種化學物質的熱液水,滋養了許多神奇管蟲與奇特耐高硫的生物。
圖一
中洋脊,或是其他如後弧張裂(Lau)、熱點(Hawaii)等火山活躍區,形成新的海底地殼,在沒有沈積物覆蓋的海床上,冷的海水可以灌入富含孔隙的岩石中;在與海水的交互作用下將海水加溫,改變了岩石裡的化學組成成分。這些加溫變質後的熱液水,如果又找到其他的隙縫流出,有的會形成噴泉噴出,噴口處會形成類似煙囪狀的結構;有的則像溫泉般的湧出:稱為熱溢泉,例如臺灣龜山島外海的白色牛奶泉。要研究洋脊側翼的海底地下水系統,可以尋找有熱泉湧出的海底火山,或是利用水下鑽井鑿出人工的通道讓熱水湧出。想像,跟清水地熱站很類似,只是改在水深兩千至四千公尺處做同樣的事情;目前只有美國跟德國有這樣的深海探測技術。
遠離中洋脊,到了洋極側翼,玄武岩石冷卻釋放的潛熱可以加熱在高孔隙岩層中的海底地下水(鹽水)。為了研究探討如此特殊的海洋環境,臺灣大學海洋研究所的林卉婷老師,使用就讀博士班時與夏威夷團隊研發自製的水下採樣系統,採集高品質的海底地下水熱液樣品,並發現即使在深海岩層中的地下熱液環境中,仍有多樣性的微生物生存。林卉婷老師進行熱液組成來探討熱液系統提供給光不可及且養分貧瘠的岩石地下水圈多少的營養與能量物質來維持這個海下岩層生物圈,以及這個系統對海水組成成分的影響。林卉婷老師帶領的團隊也領先利用洋脊側翼岩層中的原始氦氣(primordial helium-3)逸散量來估算從地球內部逸散出的甲烷量,這些甲烷是可以支持熱液自營生態圈的化學物質之一。
在臺灣,龜山島龜首外海的淺海熱液區,從水深20至30公尺的海床處不斷地噴發大量的物質讓海水變成白色的牛奶海,吸引許多遊客前往觀賞和攝影。在牛奶海上深吸一口氣,聞到的是充滿硫磺與硫化氫的臭雞蛋氣味,讓人想要退避三舍,但這些硫化物卻可以提供化學能量,尤其龜山島附近海域是淺海,仍有陽光穿透,使行光合與化學能合成作用的海中初級生產者可以生存,大大增加了微生物的基礎生產力。目前團隊的研究是利用熱液區的還原性化學物質含量,來估算此海域生物可利用的化學能總量
圖二
臺灣的龜山島海底熱液泉區有大量的火山氣體溢出,圖片中的氣泡充滿了二氧化碳與硫化氫等氣體,溶到水中可以使海水酸化。
補充資料
深海熱泉是極度深暗無光的生態系統,以化學自營性細菌為生產者,而深海熱泉區的生物多以化學自營菌為食,有些則與化學自營菌共生海底熱液系統
2. 台灣附近有龜山島淺海熱液
3. 在台灣東北角的深海海域也有深海熱液系統
汞、持久性有機污染物、人造放射性物質說:
「你看不到我們,但我們真的存在著,而且還可以跟你說海水怎麼流」
看得到的污染物(如塑膠袋)相對的比看不見的污染物容易被清理掉;在動物生活和食用的海水裡,若含有高濃度而且看不見的污染物,對牠們的健康也是有很高的危害。
照片來源:蘇淮科 普 知 識
海洋中,有許多眼睛看不見的污染物,例如:汞(俗稱水銀)、多氯農藥、部分紡織品防污防水塗料這類的持久性有機污染物、核爆後產生具有輻射性的核種……這些因人類活動而大量製造出來的化學物質,進入到浩瀚的海洋,雖然在海水中的濃度極其微量,但在精密儀器的測量下,無所遁形。部分污染物,例如汞與持久性有機污染物,可以透過生物體的累積與生物放大作用,在生物體中有相對較高的含量,而造成生物體的中毒或是影響新陳代謝等傷害。
臺灣大學海洋研究所的曾均懋老師大規模調查鮪魚體內的汞含量,發現鮪魚體內汞濃度與洄游路徑、食性間有很大的關係。東華大學的柯風溪老師則分析臺灣附近海域的生物,包含:珊瑚、鯨豚與海龜等體內的有機污染物濃度。近期,柯風溪老師與臺大海洋研究所林卉婷老師、學生李俞靜以及海洋大學黃將修老師合作,研究發現龜山島熱液區特有的怪方蟹體內,累積有相當高濃度的持久性有機污染物,且富集於怪方蟹高脂肪含量的肝膽胰腺中。生物體內的污染物濃度比環境中來得高,由此可見人類活動產生的污染物,儘管在龜山島熱液區這種人類活動不多的特殊環境下仍是存在的,更提醒我們要利用研究與相關行動,來降低人造污染物進入自然環境中。
以科學研究角度來觀察與理解,這些人造化學物質提供我們探索不同元素在海洋中傳輸方式與速度的利器。例如在1950至1960年間,在世界不同地方的核子試爆,釋放出許多如碳-14、碘-129、銫-137與鈾-236等放射性元素到環境中;這些元素在自然界中本來的含量極低,但在試爆後 「暴增」,就像在一個透明的大水缸裡滴入了各種顏色的染劑,隨著海水的環流從核爆處往世界各地與海洋深處傳遞,也被記錄在珊瑚骨骼中。這些核爆核種有確切的來源地點與發生時間,讓這些核種在目前世界各處海洋水層中的分佈,與在珊瑚骨骼中隨著時間上的變動,讓我們得以窺探海水的垂直流動速度,並得到1950年代以來海水從試爆區向世界各地流動情況。
在海洋中的塑膠,也有一大部分以奈米級分子存在,人類無法以肉眼看見牠的存在,但這並不代表這問題不存在。而這些微粒會刺激海洋浮游植物產生高蛋白且具黏性的分泌物,使微粒與周圍的有機物結合成更大的聚合體,也就是所謂的「海洋塑膠雪花」(Marine plastic snow)。隨著海洋塑膠雪花重量的增加,恐增加這些帶有塑膠微粒的聚合體沉降海洋的速度與深度,不僅影響表層,甚至影響到原來似乎不可及的深層海洋生態系統。
補充資料
「以前隨便撈都很多魚,現在船要越開越遠、網子要越放越深,還不能滿載而歸。」
根據聯合國研究指出,目前世界上漁業資源的永續指標,從1974年90%,因過度捕撈,降低到2019年的64.5%,須更有效率的管理,才能達到永續漁業。
一條魚撈起來,放在餐桌上,可能價值幾百塊,但讓牠們悠游在水中,換取的是無限的自由。施放海下儀器返回途中巧遇梭魚群,墾丁核三廠出水口。
照片來源:林卉婷,攝影師Coco Liang.科 普 知 識
世界上海洋中90%的魚群,正處於或即將面臨過度捕撈的而無法永續生存的臨界,目前全球每年人均魚類消耗量突破20公斤,是上個世紀60年代的兩倍。在這之中,去年(2021)是首次人類消費的養殖魚類重量超過野生魚類,魚肉的攝食量持續增加,可能有助人類「在2050年有足夠的食物養活超過90億人口」,人類對於魚肉攝入後的轉化效率,是牛肉的六倍、豬肉的四倍,然而養殖魚類的過程卻仍會造成環境壓力,如飼料與藥劑添加導致養殖水質與附近土壤改變等。臺灣是個四面環海的島國,在過去,擁有豐富的漁業資源,且臺灣人的捕魚技術高超,遠洋漁業在全世界漁獲捕捉量中也總是名列前茅。然而近年來,由於氣候變遷再加上過度捕撈,漁貨量年年下降,海洋生態、魚業資源匱乏的問題,勢必成為氣候變遷外另一重要且我們必須面對的問題。不但全球如此,臺灣也不例外,舉鯖魚漁業為例,過去捕捉的大鯖魚體長超過30-40公分,但2013年學者發現鯖魚平均體長下降到28公分以下,且出現性成熟期提早,可能是大鯖魚正面臨著過度漁撈,為了族群延續,才會提早性成熟來繁衍後代。根據天下雜誌在2011年的報導,台大海研所謝志豪老師發表在《自然》(Nature)雜誌上的一篇論文,發現同一種類的魚,體型較大的成年魚被抓走,留下年紀、體型較小的魚,生殖能力較差、存活率也不佳,環境稍有變動,族群崩解風險大為增加,抓大魚留小魚的觀念,或許對於永續漁業管理並非有益。
「藍碳,攔截大氣中的碳」
紅樹林、海草床等海洋相關生態系統裡的生物,具有攔截和沉澱大氣中的碳的能力,將其以碳的土壤和沈積物的型態,保留在水下,這些炭的沈積物,就是所謂的藍碳的其中一種儲存方式,它將在不受干擾的情況下把碳「掩埋」並保存數千年之久。
國家公園的東沙環礁內有目前台灣面積最大的海草床,島上有國科會補助下成立營運的東沙國際海洋研究站,提供了對研究藍碳捕捉最合適的研究地點之一。特別值得強調的是,東沙環礁中東沙島海域是南海區域尖齒檸檬鯊的撫育區(nursery ground),尤其在島的西側小潟湖口很容易見到幼鯊至亞成鯊在此覓食與洄游。到了3-5月更有成熟母鯊回到這裡生產,是標準的撫育區,值得重視。
檸檬鯊描述:陳餘鋆/攝影:蘇淮科 普 知 識
「藍碳」意指保存於海洋生態系統中的碳。由於海洋底土環境特性,「藍碳」相較於陸地森林中的「綠碳」可以更有效累積更多碳。紅樹林即是全球重要的「藍碳」,其分布在熱帶與亞熱帶沿岸海域,由於有機碳不但能儲存於其樹幹中,還能在深達 3 公尺的底土內保存,因此被認為是熱帶森林中含碳量最豐富的生態系統之一。雖然紅樹林只佔全球熱帶森林面積的 0.7%,全球陸地面積的 0.1%,但是其生產力可占全球沿岸生態系統的一半,尤其紅樹林碳儲存量比鹽沼、海草床、泥炭土及其他主要森林還要多。
特別感謝:
海洋國家公園管理處
真理大學檸檬鯊研究團隊
「我們與極地的距離-融冰正影響著全球」
兩極冰凍圈不僅以冰雪反射太陽光回太空的方式調節著氣候,還是調整全球氣候的重大因素,也就是說,兩極冰層的加速消融,將更多的淡水注入了海洋,不僅會造成海平面上升,還導致海洋表層水變暖、變淡,進而改變著洋流、影響全球氣候。
加拿大聖約翰鎮(St. John's)外的巨大冰山(數平方公里大),來自格陵蘭冰層崩落入海後向南漂流到此。全球的暖化已經加速冰層的崩落。
照片來源:謝志強。科 普 知 識
全球暖化下,上升的北大西洋海溫造成海水密度降低,再加上北極融冰所產生的大量淡水,使得海水鹽度和密度皆降低。在此雙重效應之下,北大西洋北部海水下沉的力道與流量隨之減小,而滯留在表面的海水阻礙墨西哥灣灣流北上的流量與流速。自1970年以來,溫鹽環流的流動速度呈現減慢的現象,對海洋生態系統及漁業產生不利的影響。
蝴蝶是陸域生態系重要環境指標類群之一,牠們的種類和數量變化可以告訴我們環境良痞程度。
科 普 知 識
蝴蝶的生命週期短,因此對環境變化反應迅速。牠們有限的傳播能力、幼蟲食物植物的專一性以及對天氣和氣候的密切依賴使許多蝴蝶物種對細微的環境變化很敏感。最近的研究表明,在環境惡化時,蝴蝶比鳥類和植物衰退得更快,因此是合適的環境變化指標。與大多數其他昆蟲類群相比,蝴蝶資料最齊全,分類得最清楚,而且識別與鑑定較容易,並且已有充足的生態學和生活史數據。由於昆蟲佔陸地野生動物的最大比例(超過 50% 的物種),因此我們評估昆蟲群體的命運以監測生物多樣性的整體狀況至關重要。蝴蝶是典型的昆蟲,其種類及數量變化更有可能反映其他昆蟲類群的變化,從而最能反映整體生物多樣性在環境變化裡的改變。
蝴蝶王國的危機: 各種棲地都有蝴蝶滅絕或瀕危,連有「華萊士蝶」之稱的單點藍灰蝶也不例外。
科 普 知 識
臺灣的蝴蝶資源雖然舉世聞名,卻有一些種類已經消失無蹤。長期沒能觀察到的種類,可能就此被科學界判斷已經滅絕。目前被認為已經在臺灣滅絕的原生蝴蝶有大紫斑蝶、單點藍灰蝶、罕波眼蝶及熱帶蘭灰蝶。大紫斑蝶是世界上最大型的紫斑蝶,臺灣的特有亞種被認為是紫色紋最美的亞種之一。牠的棲息地主要是熱帶紅樹林,可能是南部沿海開發造成牠的絕滅。單點藍灰蝶是「動物地理學之父」華萊士根據英國外交官兼動物學家羅伯特斯文豪從「打狗」(高雄)採集的標本命名的草原性蝴蝶,原本棲息在中南部低地,消失的主因恐怕是西部平原的農業開發及城市擴張。罕波眼蝶是棲息在低地開闊草原的蝴蝶,往昔的族群在大屯山山系南麓的北投、士林一帶的丘陵地,消失的原因可能是臺北都會區擴張,使山坡地棲地消失。熱帶蘭灰蝶以闊葉林中的蘭花為寄主植物,野生蘭遭大量採摘可能是牠消聲匿跡的緣由。林務局近年來進行的蝶類紅皮書計畫評估為極危(CR)的有3種:黃鳳蝶、截脈絹粉蝶及夸父璀灰蝶;瀕危(EN)有5種:角翅黃蝶、臺灣脈弄蝶、南方燕藍灰蝶、大紫蛺蝶及波紋黛眼蝶。這8種蝴蝶當中,黃鳳蝶及截脈絹粉蝶棲息在中海拔開闊山坡地; 夸父璀灰蝶及大紫蛺蝶棲息在山地森林。角翅黃蝶及南方燕藍灰蝶是低海拔草原性蝴蝶。臺灣脈弄蝶及波紋黛眼蝶則棲息在低海拔森林。已滅絕或有滅絕危機的蝴蝶包括各種不同棲地物種的事實說明陸域環境破壞及惡化是整體性的,環境保護必須作全面性考慮。
帝王斑蝶是世界上最著名的遷移性蝴蝶,蔚為奇觀。牠的數量在1980年估計達一千萬隻,但近年因氣候劇變等因素,數量減少99%以上,IUCN已將牠列為瀕危物種。臺灣的著名的紫斑蝶遷移也有類似的數量減少情形,應當關注。
科 普 知 識
帝王斑蝶(monarch butterfly)是世界上最著名的遷移性蝴蝶,秋季從北美各地大規模向南遷移至加州沿岸及墨西哥過冬,春天北上繁殖,數量龐大,蔚為奇觀。族群數量在1980年估計達一千萬隻,但近年因氣候劇變、棲地喪失及農藥等因素,帝王斑蝶數量減少99%以上,國際保育聯盟IUCN已將牠列入紅皮書瀕危物種名單,美國和加拿大有許多研究單位和NGO致力牠的保育及復育。臺灣的紫斑蝶也有類似的遷移現象,形成知名的「紫蝶幽谷」奇景,近年也有族群量顯著減少的趨勢,應當重視、關注。
臺灣以蝴蝶王國Butterfly kingdom的稱呼著稱,主要是體現在種類多、特有種多,以及數量豐富。
科 普 知 識
臺灣以蝴蝶王國Butterfly kingdom的稱呼著稱,主要是體現在種類多、特有種多,以及數量豐富,目前已記錄的種類有429種,特有種估計占1/7至1/8。20世紀70年代曾興起以蝴蝶當工藝品原料的年代,製作成貼畫、桌布、杯墊等產品外銷,估計最多時年輸出量達5億隻,可見產量之豐。由於這些工藝外銷世界各國,因此讓臺灣以蝴蝶資源豐富聞名於世。
全球暖化現象及極端氣候使臺灣的山地森林受到嚴重威脅,尤以有動植物諾亞方舟之稱的臺灣水青岡森林為甚。氣候模擬研究發現13年內其適生面積將僅剩本世紀初的一半,棲息其中的珍稀昆蟲將有滅絕危機。
科 普 知 識
隨著全球暖化現象及極端氣候加劇,溫帶森林受到嚴重威脅。臺灣也不例外,臺灣多山,超過3000米的高山山峰有一百座以上,原本是後冰期東亞重要的陸域動植物避難所,所以雖然是亞熱帶島嶼,中高海拔山地卻擁有廣袤的溫帶性森林。然而,氣候變異已經使這些森林開始走向衰敗,近年進行的一項氣候模擬研究使用105個氣候因子對全台13種重要森林類型作分析,發現其中有5種森林類型將遭遇負面影響,其中有動植物諾亞方舟之稱的臺灣水青岡森林更是受衝擊最嚴重者,預計再過13年,水青岡適生面積將僅剩本世紀初的一半,到本世紀末則將僅剩7%。針對臺灣水青岡植食性昆蟲所作的調查已發現140種昆蟲,其中約1/5是專食種,牠們不可避免將因水青岡森林大幅縮減而滅絕,包括夸父璀灰蝶、雲霧裳蛾、聖女裳蛾等珍稀物種。
臺東蘇鐵林裡的稀有蝴蝶因外來蘇鐵引進,變身成害蟲了!
科 普 知 識
外來種的移入可能引發許多問題,包括與原生種競爭棲地與資源、掠食原生物種、改變生態結構等,情形嚴重時可造成原生物種族群量萎縮,甚至滅絕。如果移入的外來生物與原生生物屬於同一物種,但屬於不同亞種或變種,可能產生雜交造成遺傳滲漏,使某些基因遭選汰消失,影響物種演化進程。外來種進入引發負面影響的案例很多,如沙氏變色蜥、綠鬣蜥、埃及聖䴉、福壽螺、小盾鱧(魚虎)等大家都耳熟能詳。蘇鐵綺灰蝶是一宗特殊案例,牠原本在臺灣是分布侷限在臺東的稀有種蝴蝶,以原生的臺東蘇鐵為寄主,蝴蝶和植物間生態關係及物候平衡,兩者穩定生存,但後來外來種蘇鐵作為園藝觀賞植物引進,大量種植後打破這個平衡,使蘇鐵綺灰蝶變身成害蟲,和另一種害蟲「蘇鐵白輪盾介殼蟲」聯手侵害,使原生蘇鐵林在低海拔棲地嚴重消亡。這是外來種改變原生生態系結構,對原生物種的生存造成壓力的好例子。臺灣的蘇鐵綺灰蝶變成害蟲後不但全臺現蹤,更已北上侵入日本南部為害,成為日本人眼中的「外來害蟲」。
森林的重要性可以從熱帶雨林看出來,它只佔地球表面積6%,擁有的物種數佔了全球物種數一半。它的淨初及生產量也是全球所有陸域生態系中最高的。森林正快速消失,聯合國糧食及農業組織報告每年約有1千萬公頃遭砍伐。
科 普 知 識
森林的重要性可以從眾人熟知的熱帶雨林看出來。首先,熱帶雨林面積只佔地球表面積6%,但是棲息其中的物種數據估計佔了全球物種數一半。此外,若以淨初及生產量(NPP,Net primary productivity,指太陽能量轉換為植物組織的量,單位為g/m2/年)為指標,熱帶雨林是全球所有陸域生態系中最高的,NPP數值達到每年2000,水域生態系中僅有珊瑚礁生態系可以與之比肩。然而,森林正快速消失中,從2010年起,每年世界上森林減少面積約為4百7十萬公頃,近年情形更形惡化,聯合國糧食及農業組織報告每年約有1千萬公頃遭砍伐,顯著影響全球氣候,保護森林成為當今要務。
科 普 知 識
臺灣以蝴蝶王國Butterfly kingdom的稱呼著稱,主要是體現在種類多、特有種多,以及數量豐富,目前已記錄的種類有429種,特有種估計占1/7至1/8。20世紀70年代曾興起以蝴蝶當工藝品原料的年代,製作成貼畫、桌布、杯墊等產品外銷,估計最多時年輸出量達5億隻,可見產量之豐。由於這些工藝外銷世界各國,因此讓臺灣以蝴蝶資源豐富聞名於世。 臺灣保育類蝴蝶: 大紫蛺蝶、臺灣寬尾鳳蝶、曙鳳蝶、黃裳鳳蝶、珠光裳鳳蝶 https://conservation.forest.gov.tw/0002021 臺灣蝴蝶紅皮書評估有28種為國家受脅等級,包括極危(CR)3種:黃鳳蝶、截脈絹粉蝶及夸父璀灰蝶;瀕危(EN)5種:角翅黃蝶、臺灣脈弄蝶、南方燕藍灰蝶、大紫蛺蝶及波紋黛眼蝶;以及19種易危(VU)等級蝶類。 https://www.agriharvest.tw/archives/70325
「科學X永續」列車科學內容專業諮詢團隊
|俯仰之間,萬物相惜|
Harmony with nature
陳育霖 國立臺灣師範大學 物理學系/師資培育學院
邱美虹 國立臺灣師範大學 科學教育研究所
許正一 國立臺灣大學 農業化學系
于宏燦 國立臺灣大學 生命科學系/CASE-科學教育發展中心
賴亦德 國立臺灣大學 CASE-科學教育發展中心
/
|地球是人類的太空船|
Treasure Spaceship Earth
趙奕姼 社團法人中國化學會
張一知 國立臺灣師範大學 化學系
陳竹亭 國立臺灣大學 化學系
賴以威 國立臺灣師範大學 電機工程學系/數學教育中心
詹瀅潔 國立臺灣大學 土木工程學系
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|守護變遷下的海洋與森林|
We for the ocean & the forest
林卉婷 國立臺灣大學 海洋研究所
徐堉峰 國立臺灣師範大學 生命科學系
許瑛玿 國立臺灣師範大學 科學教育研究所
/
|凡走過必留下碳足跡|
Every Step Leaves a C Footprint
賈至達 國立臺灣師範大學 物理學系
張四立 國立臺北大學 自然資源與環境管理研究所
陳冠勛 國立臺灣師範大學 長期社會生態核心觀測站規劃辦公室
侯彥宇 國立臺灣師範大學 長期社會生態核心觀測站規劃辦公室
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|歐兔(O2)行銷推廣組|
黃琴扉 國立高雄師範大學 科學教育暨環境教育研究所
鄭夢慈 國立彰化師範大學 生物學系
「科學X永續」列車美術設計團隊
|流寓工作室|
張致中設計師 / 周明誼設計師 / 賴慧珈設計師
「科學X永續」列車網頁遊戲設計
幻鼎數位科技有限公司
指導單位
國家科學及技術委員會
IYBSSD@
國立臺灣師範大學、國科會自然科學及永續研究推展中心、國立成功大學、台灣物理學會、中國化學會
特別感謝
臺北市政府教育局、臺中市政府、高雄市政府教育局、臺北大眾捷運股份有限公司、桃園大眾捷運股份有限公司、臺中捷運股份有限公司、高雄捷運股份有限公司、晶賀整合行銷有限公司、東森新媒體控股股份有限公司、台灣摩菲爾國際股份有限公司、高瞻廣告股份有限公司