生態平衡與生態失調

生態平衡與失調的概念•生態系是一種環境與生物間的綜合協調狀態，也是一個不斷在做內部調整的「動態平衡」 系統。

•平衡是動態的而非絕對的，當生態系所承受的干擾超過其自動調節的能耐，失調的現象就會隨之出現。

生態平衡的特質.壹 有多樣化的組成成分

• 穩定、平衡的生態系，內部的生物成分是多樣化的，且彼此之間的協調適應，都會呈現出相當程度的依附和共生現象。

• 例如成熟的生態系其族群組成較複雜，空間運用上也有更豐富的垂直分層與水平分布變化。

.貳 有複雜化的傳遞途徑

• 生態系中的傳遞功能表現在三種作用上：第一是能量流動；第二是物質循環；第三是信息傳遞。

• 信息傳遞是指動物運用物理或化學的方法，來表達其外在的行為或內在的生理訊息。如鳥類的鳴聲和哺乳類的氣味。

.參 有平衡性的能量進出• 生態系趨向成熟穩定後，其總生產量與

呼吸消耗量的比值會接近於一。代表「生態系自外輸入的能量與向外輸出的接近平衡」。

.參 有自我修復的調節能力• 平衡的生態系即使受到某些內在或外來

的破壞，它仍會經由自身的調節能力而達到自我修復的功能。

生態系的調節機制• 生態系的調節能力由下列五種機制所展現：

.壹 輸出與輸入的調節• 如果一個生態系中輸入的能量減少，那它就

會以降低總生產量來因應。 • 例如一個池塘因雨量減少而水域面積縮減，

藻類與水草的初級生產量降低，那草食性動物如魚、蝸牛等就會因為食物競爭而降低族群密度，水禽、蛇類也會因為捕食機率減少而遷出這個生態系。

.貳 負回饋控制調節

• 生態系中的某一成分發生變化時，以「回過頭來抑制最初的變化不要再繼續下去」的方式來恢復平衡，是為負回饋控制。

• 例如森林中如果鳥類大量增加（最初變因），子代數量就相對成長，但因為食物競爭加劇，造成很多雛鳥缺乏食物而不能育成。結果鳥類的數量就會受到抑制（最初變因消失）而恢復原來的平衡狀態。

.參 生物與環境間的適應調節• 不論變因是來自生物或環境，對應的另一

方都會以因應性的改變來調整雙方的互動，使彼此的關係再恢復到原有的協調狀態。

• 例如台灣冬天的低溫原本不適合吳郭魚的生存，但經由一代代的遺傳生理調節，吳郭魚已經在台灣全島定居下來，這就是調節生理以適應環境的一例。

.肆 抵抗力調節• 生態系承受外來干擾的耐受度稱為抵抗

力。

• 構造越複雜、發展越成熟的生態系，就會表現出越強的抵抗力來。

• 例如森林群落對乾旱的耐受度就比草原群落要高一些；而海洋生態系對抗污染的自淨作用也比湖泊、河流要強許多。

.伍 恢復力調節• 生態系如果遭受強力的干擾，經過一段

時間之後，仍然可以回復其原來的樣子，這就是生態系的恢復力。

• 恢復力源自於生物延續其生命的堅韌本質，例如很多植物的種子或根、莖等繁殖體，在乾旱或火災過後都還有伺機而動的能力。

生態失調的徵兆• 生態失調的原因：儘管生態系具有各種自動調節的功能，但如果干擾強度過大，或承受干擾的時間過久，生態系仍然難逃被毀滅的命運。

• 生態失調的原因可以為兩類：一是自然災變；另一是人為破壞。

• 生態失調時會出現下列四種徵兆：組成成分缺損、結構比例失衡、能量流動受阻、物質循環中斷。

.壹 組成成分缺損• 生態失調的第一種徵兆是構成生態系的

某種成分消失了，常見的例子是人工性的森林砍伐。

.貳 結構比例失衡• 比成分缺損較輕微的徵兆是生態結構比

例失衡的問題，這是指穩定的營養階層遭受干擾，使“底層多於上層”的比例關係發生變化。

.參 能量流動受阻• 能量流動受阻經常伴隨食物鏈破壞或營養階層比例失衡而出現。

.肆 物質循環中斷• 正常的生態系中，生物與環境之間不斷

在進行物質交換，這種生生不息的循環現象是生態穩定的指標。但在許多人為干擾下，物質循環中斷是目前常見的生態失調徵兆。例如農業栽培的全株採收，就會造成物質循環中斷。

現存的生態失調問題• 著人類科技文明的發展，以及活動領域不斷擴張，生態問題有更多、更複雜的傾向。

• 以問題的核心來區分，全球性的生態失調問題有人口、糧食、水、大氣、海洋、土壤、物種滅絕與物理污染等八大項。

.壹 人口的問題• 人口暴增是貧困和污染的根源，因為要應付人口成長的需求，人類必須擴張耕地、伐林建屋、提高工業生產等等，於是生態失衡的問題也就源源不斷的出現。

• 人口問題牽涉到許多社會和政治層面，問題的本質也不僅只是“量的增加”而已，它還伴隨著其他人口老化、素質下降等現象。

① 世界的人口成長趨勢 ： 2007 年的全球總人口數，正在逼近 63 億人，中國 13億人。

② 人口增長的區域性差異：人口增長率的高低與現代化程度呈負相關，非洲及拉丁美洲增加最快。

③ 人口素質的隱憂：人口素質，是指人民健康狀況、文化水平、知識道德、生產技能等綜合表現。由於經濟、教育較落後的地區或家庭，其子女數較多，造成人口素質因而劣化。

④ 人口傾向老齡化：一個國家或地區，其 60 歲以上人口佔總人口數 10%以上，或 65 歲以上人口佔總人口數 7%以上，則稱該區域為老齡化社會。而人口結構逐漸老齡化是全世界的共同趨勢。

.貳 糧食問題

• 全世界人口平均可得的耕地越來越少。但由於農業技術改良，每人平均可得的糧食仍然增加。

• 歐、美、加等地區糧食產量佔全球的二分之一，但總人口數只有 30%，地球另外 70%的人口只分享另一半糧食。

• 目前全球仍有三分之二的人口居住在糧食生產不足的地區，而有五分之一的人口仍處於營養不良的狀態。

• 為了解決糧食不足的問題，擴大耕地與改良農技的後果，對生態環境產生相當程度的衝擊。

.參 水的問題• 全球的水問題可分為水源不足、水污染、地下水超量抽取三方面：

① 水源不足：• 海水站總水量之 97%， 77%之淡水凍結在冰川

及冰原，全球實際可供動、植物以及人類使用的水，只佔總水量的 0.65%而已。

• 降水分布與耕地、人口分布不成比例，“水多地少”或“水少地多”的情形普遍存在。

• 全球三分之一的人口仍在忍受缺水之苦。

② 水污染：• 目前嚴重的水污染問題有優養化與毒性污染二

種。• 優養化 (eutrophication)，是指水體被過多的氮、磷、鉀等有機營養物所污染，初期會引發水中的藻類大量增殖，但最後則造成動植物全部消失。

• 優養化的污染源是氮、磷、鉀等有機物，主要來自耕地或果園流失的人工施肥，其次是含有排泄物、食物殘渣及含磷清潔劑等生活廢水。

• 台灣約 1/4河川及 1/2水庫已遭受優氧化威脅

• 造成水體毒性污染的污染源主要是重金屬及有機毒物。

• 毒性污染隨著食物鏈而累積，就是所謂的「生物累積作用」。

③ 地下水超量抽取 • 以動力機械大量抽取深層地下水，造成地質構造遭受破壞而出現嚴重的地層下陷現象。

綠牡蠣事件 (水污染案例 )• 牡蠣又叫「蚵仔」或「生蠔」，是一種營養豐富的水產食品。

•民國 75 年元月，高雄縣茄定鄉的養殖牡蠣呈現不正常的綠色，面積廣達四百五十公頃。

•經實驗發現，牡蠣體內如果堆積了銅離子，顏色就會轉變成奇異的翠綠色。

•茄定鄉養殖牡蠣之所以變綠，是因為二仁溪上游的廢五金處理廠以鹽酸、硫酸、硝酸等液體酸洗廢五金後，將未經處理的含銅廢水直接排入二仁溪中。

•牡蠣對銅離子的毒性具有極高的忍受力，所以即使在體內堆積高濃度的銅離子也不至於死亡。

• 但由於人類對銅離子的毒性非常敏感，微量吸收就可能引發中毒症狀。

• 為免危及民眾健康，茄萣鄉受污染的綠牡蠣最後全部焚毀，因此造成高達四千餘萬元的損失，這就是台灣水質污染史上名噪一時「綠牡蠣事件」。

.肆 大氣的問題• 大氣圈是生態系中很重要的一環，主要

成分 78.09%為氮氣， 20.95%為氧氣，其它還有氬氣、二氧化碳以及氖、氦等微量氣體。

• 目前大氣的問題，包括空氣污染、酸雨、大氣溫室效應、臭氧層破壞、逆溫層加重空氣污染的嚴重性等五個層面。

① 空氣污染• 空氣污染是指在某一區

域內，空氣中被輸入一種或多種的污染物，並持續一段時間足以對動、植物和人類產生危害的現象。

• 空氣污染的污染源有：粉塵、光化學煙霧、二氧化硫、氮氧化物、一氧化碳、氟化氫等。

② 酸雨

• 早期對酸雨的認定是以 pH值低於 5.6為準，但之後將之修訂為 pH值低於 5.0，台灣環保署採用修訂後的標準。

• 酸雨形成的原因是：空氣中的一氧化氮或二氧化硫被陽光照射產生光化學氧化作用，其後溶解在空氣中的水蒸氣而成硝酸或硫酸，再隨雨水落下即成酸雨。

③ 大氣溫室效應• 地球的平均溫度在二十世紀上升了 0.56℃，推測到 2050 年時，可能還要再上升 2.22℃。

• 地球溫度升高是因為大氣中的「溫室氣體」濃度增加，使得地球有如一個溫室般在吸收熱能，這就是所謂的「大氣溫室效應」。

• 造成大氣溫室效應的四個過程：大氣溫室氣體增加 →短波光穿透溫室氣體進入地球 →長波輻射被溫室氣體截留 →氣層溫度提高 。

④ 臭氧層破壞• 在對流層的臭氧是一種污染氣體；但在平流層裡

的臭氧，卻可以隔離過量的太陽紫外線，對生物有重要的保護功能。

• 破壞臭氧層的氣體主要是氟氯碳化物 (CFCs)。 • 臭氧層每減少 1%，紫外線就會增加 2%，人類罹患皮膚癌的機率會提高 3%。

• 紫外線會傷害植物並殺死海洋浮游生物，使地球的食物鏈結構發生改變，並對整個生態系的生產力產生絕對性的影響。

⑤ 逆溫層加重空氣污染的嚴重性• 在某些自然條件配合下，對流層中有某一高度內

的空氣，其溫度會比上下兩層的氣溫還高，這團夾在上下兩層冷空氣間的一層熱空氣，即是氣象學中所稱的「逆溫層」 (inverse layer)。

• 逆溫層並非是空氣污染所引起的，而是一種自然的大氣現象。

• 會使空氣污染的影響加重的是屬於「地形逆溫層」。這種逆溫層的出現需要三個條件配合：一是盆地地形；二是白天日照強烈；三是對流作用很小。

.伍 海洋的問題• 海洋的問題可歸納為：海域污染、海岸線破壞、資源枯竭、遊憩活動影響海洋環境。

① 海域污染• 造成海域污染的原因極為複雜，許多陸地上的

污染源會隨著河流而注入海洋，還有海洋運輸與旅遊活動的污染，以及海上油井與油輪意外事故所造成的「油污染」等。

② 海岸線的破壞

• 人類經常因為經濟或安全的理由而與海爭地，例如以填土方式將沿海濕地改變成工業區或修築堤防、闢建港口等。

• 例如紅樹林被大量砍伐使得生物喪失棲所；水泥化的海堤、河岸、溝渠等阻斷了生物洄游或遷徙的路徑，這些都是因為自然海岸線被破壞而衍生的生態損失。

③ 資源枯竭• 由於人類漁撈科技的改進，造成全球性的過漁(overfished)現象。

• 漁業上的選擇性捕撈行為，往往使同一種海洋生物急遽減少，導致海洋生態系的群落結構失衡。

• 無選擇性的捕漁法，誤殺目標漁獲以外的海洋 生物，還有產卵場的破壞、海域污染等，都使得海洋資源枯竭的問題日益嚴重。

④ 遊憩活動影響海洋環境• 某些海上遊憩活動對海域環境造成負面影響，

例如浮潛或踩踏破壞了珊瑚礁原有的樣貌；遊憩活動造成海水濁度升高而阻礙珊瑚生長；快艇、水上機車等遊樂設施造成沿岸水質惡化等。

• 沿著海岸而建的觀光飯店、旅館等，日以繼夜的將含有清潔劑和廚餘的廢水和廢棄物排入海洋之中造成嚴重污染。

海域石油污染• 海域污染的原因，除了傳統的有機污染和毒性污染外，近代因為人類對石油的依賴日深，海上鑽探、運輸等活動頻繁，使得海域遭受石油污染的危機比一般傳統污染更為嚴重。

• 海域石油污染的來源，來自油井鑽探及石油的裝卸或運輸過程，以及油井、油輪事故或油管破裂等意外事件。

• 意外的漏油事件經常造成大面積海域污染，使得生物棲地遭受嚴重破壞，甚至使得海洋生物大量死亡。

•海域漏油事故幾乎每年都會發生。所洩漏的石油動輒以千萬加侖計，對海域生態的破壞程度根本無法確切評估。

•台灣第一件大範圍的海域石油污染事件發生在 1977 年 2月，科威特油輪布拉格號在基隆近海觸礁沉沒，三萬餘噸的原油造成東北角海岸空前的生態浩劫。

• 2001 年 1月，阿瑪斯號在墾丁國家公園龍坑海域擱淺漏油，導致近 1100噸的油料外洩且漂流擴散，估計海上污染面積廣達 20公頃，而龍坑生態保護區被污染的海岸線則有數公里，其所造成的生態破壞難以評估。

.陸 土壤的問題

• 土壤與物質循環及生產作用息息相關，但由於人為或自然因素，這項資源正面臨各種不同形式的衝擊。

• 現存的土壤問題可分成污染、流失、地層下陷、沙漠化、鹽化等五方面。

① 土壤污染• 土壤的污染源，依其性質可分為重金屬、有毒

物質、固體廢棄物三類 。

② 土壤流失 • 全世界四個耕地最多的國家─中國大陸、蘇聯、美國、印度，每年被流失的土壤約 140 億公噸，佔全球耕地土壤三萬五千億噸之 0.4%，而其間接引發的糧食減產、社會損失等實在難以估計。

③ 地層下陷

• 造成地層下陷的原因有地殼變動和人為促成兩種 。地殼變動一般都進行緩慢，必須經過很長的時間才可察覺，但人為促成的地層下陷，往往在幾年之間便出現嚴重的影響。

• 人為促成的地層下陷導因於超量抽取地下水，開採石油、天然氣、礦產等，其中以抽取地下水的影響最為嚴重。

④ 沙漠化

• 由於人類砍伐森林、過度耕作、過度放牧，再加上全球變暖及雨量減少等因素，造成耕地、牧地也喪失生產力而變成沙漠，就是所謂的沙漠化。

• 目前沙漠化最嚴重的地區是非洲大陸，而全世界每一分鐘平均會有 10公頃的土地在變成沙漠，一年約會增加兩個台灣的面積。

⑤ 鹽化

• 鹽化是指土壤中堆積太多的鹽分，使得農作物不能生長而失去生產力。

• 造成鹽化的原因有三種：一是抽取含鹽的地下水灌溉。二是沿海低窪或地層下陷區域被海水倒灌過所致。三是養殖漁業抽取海水到陸地養殖，長時間的抽、排水，使得附近土地遭受鹽化。

鎘米事件 (土壤污染案例 )• 1955 年，日本富山縣神通川流域有一千多人罹患了一種怪病，患者身體的骨骼、關節變形，而且伴隨著劇烈的疼痛，其中有 102 人因此不治死亡。

•之後日本厚生省經過十幾年的調查，終於在 1968年確定是附近工廠排放出含鎘的廢水污染了稻田，而當地農民長期食用被鎘污染的稻米後，就得到這種嚴重的不治之症，也就是舉世皆知的「痛痛病」。

• 由於鎘中毒沒有解毒劑，所以「痛痛病」患者沒有根治的方法，醫生只能以藥物針對疼痛給予治標性的治療，所以患者一輩子都無法逃脫疼痛的糾纏。

• 1983 年，桃園縣觀音鄉大潭村的高銀化工排出含鎘廢水污染了灌溉溝渠；第二年，同縣的蘆竹鄉中福村也發現因基力化工污染農田而產生鎘米，這就是台灣的「鎘米事件」。

•地小人稠的台灣，由於工業區與農業區不能明確劃分，而且工廠的污染防治工作沒有確實執行，鎘污染以及其他的重金屬污染並沒有因為鎘米事件而消失。

• 2001 年 9月，雲林縣虎尾鎮的稻米被驗出鎘含量過高；同年 11月，彰化市西門口段與西勢仔段發現農地受到鎘與鋅的污染等，都顯示台灣的土壤一直都擺脫不了重金屬污染的威脅。

.柒 物種滅絕的問題• 從 1600 年以來，約 4500種的哺乳動物

中已滅絕了約 40種；已知約一萬種的鳥類也消失了約 100種。

• 科學家推算，到西元 2020 年，全球大約1000萬種生物中，可能有 10~20%的物種要消失無蹤。

• 造成地球物種日益減少的原因為：棲息地被破壞、人為獵殺、受外來種壓迫、污染。

.捌 物理污染• 物理污染是另一類的生態失衡問題，其

中包括噪音污染、放射線污染、熱污染等三類。

① 噪音污染 (Noise Pollution)• 噪音對人體會造成聽覺障礙、血壓、心跳上升，

以及精神緊張等。• 動物會主動遠離噪音源，至於其他傷害如何則

有待進一步研究。

② 輻射污染• 輻射是一種能量，一般所謂的輻射或放射線，

大都是指游離輻射而言。• 環境中的游離輻射污染源有醫療射線、核武試爆、核能工業以及核能發電等。

③ 熱污染• 所謂的「熱污染」，是指環境中被加入一些無

用的廢熱，導致氣溫、水溫因而升高，故又稱為「熱能輸入」。

• 熱污染的來源可分為機械運轉廢熱、化石燃料廢熱、核能廢熱三種。

輻射屋事件 (輻射污染案例 )•建築房屋時不慎用到被輻射污染的鋼筋或其他建材，房屋將會持續產生放射線造成人體傷害，就是所謂的輻射屋。

•台灣最早的輻射屋事件，發生在 1983 年台北巿龍江路某牙科診所 ，但原因並未明確公佈。

• 1992 年 7月，台北巿廈門街台電宿舍偵測到後陽台有極高劑量的輻射線，經調查確定是陽台改建時使用的鋼筋被輻射污染所致，這是台灣第一件正式的輻射屋案例。

•輻射屋的污染源經追查發現，應該是 1982年前建築業者從國外進口的鋼筋原料受輻射污染所致，所以推論在 1982 年到 1984年間興建的房子是輻射污染的高危險群。

•到 2001 年 1月為止，總計在台北市、基隆市、桃園市等地先後發現有 182棟、 1610戶輻射屋案件，受害者超過四千人

•根據臺灣醫界聯盟調查，輻射屋居民罹患癌症或死亡的病例已超過六十件。

祕雕魚事件 (熱污染案例 )•民國 82 年 7月間，台北縣金山鄉部分釣客於核二廠溫排水出水口附近捕獲許多身體扭曲變形的小魚，因為牠們彎腰駝背的樣子很像 60 年代史艷文布袋戲中的祕雕，所以被戲稱為「祕雕魚」。

•經鑑定知道，祕雕魚其實是台灣海域常見的一種魚類，中文名稱是花身雞魚，閩南話則叫牠「花身仔」。

•祕雕魚一開始引發輻射外洩導致生物突變的疑慮，後經研究單位與學術單位調查，確認海水溫度過高才是造成花身雞魚身體畸形的主因。

•至於海水溫度升高的原因，是因為核二廠日以繼夜抽取海水冷卻核能發電設施後再排回海中，造成海水溫度上升，夏季時甚至可以高達 40℃左右。

•花身雞魚的受精卵或仔魚在高溫環境下發育時，有部分魚苗就會出現脊椎彎曲等病變，這就是海洋熱污染引發生物畸形的案例，也是一般人所慣稱的「祕雕魚事件」。