保育

生物防治、外來種、再生能源、生質能源、環境保育、生態工法、生物放大

生物放大作用(Biomagnification)-下

生物放大作用(Biomagnification)-下
新竹縣立照門國民中學自然與生活科技領域黃銘義老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

另一個例子來自於氧化三丁錫(TBT)此類毒物。TBT 是環保署公告的第一類的毒化物,指的是「化學物質在環境中不易分解,或因生物蓄積、生物濃縮、生物轉化等作用,致汙染環境或危害人體健康者」,已經限制規範其用途。

目前在國內主要用於塑膠的安定劑及抗汙、防腐的油漆,少數用於床墊、沙發、人造纖維的防塵劑。

環保署委託學者研究調查高雄港、台中港、基隆港、花蓮港、興達港、梧棲港、八斗子港等7處漁港的港口底泥、海水及魚貝類的TBT含量。發現7個港口的底泥及海水都檢出了TBT,且在高雄港、花蓮港、興達港、梧棲港、八斗子等5座港口捕撈到魚貝肉體組織及內臟,檢出了TBT,且港內魚貝類的TBT含量,又明顯高於港口外的魚貝,中型魚內臟部分的 TBT 含量也比魚肉部分高。

生物放大作用(Biomagnification)-上

生物放大作用(Biomagnification)-上
新竹縣立照門國民中學自然與生活科技領域黃銘義老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

在生態環境中,由於食物鏈的關係,一些物質如金屬元素或有機物質,可以在不同的生物體內經吸收後逐級傳遞,不斷積聚濃縮;或者某些物質在環境中的起始濃度不很高,通過食物鏈的逐級傳遞,使濃度逐步提高,稱為生物放大作用。

除生物放大作用外,另有兩相似的概念:生物累積(Bioaccumulation)與生物濃縮(Bioconcentration)。
先就三者的差異做個簡單的說明:
※生物積累指同一生物個體在其整個生活史中的不同階段,身體內來自環境的元素或難分解化合物的濃度不斷增加的現象。
※生物濃縮指生物體將環境中的元素或難分解化合物濃縮,使這些物質在生物體內的濃度超過環境中濃度的現象。
※生物放大指在同一食物鏈上,高位營養階級生物機體內來自環境的元素或難分解化合物的濃度比低位營養階級生物增加許多的現象。

生物放大作用常會使得較高階的消費者體內某些無法代謝的物質濃度升高,進而影響生物的生存。如:DDT對英國雀鷹(Accipiter nisus)的影響。早在20世紀60年代,雀鷹的數量便逐年的遞減,部分原因是由於DDT的生物放大作用。

寂靜的春天(Silent Spring)之二-下

寂靜的春天(Silent Spring)之二-下
國立嘉義高級商業職業學校生物科裘文馥老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

(二)生物放大效應(biological magnification)
生物自環境中攝取養分及水分,同時有一些有毒物質會隨之進入生物體內。有的毒物可被代謝而排泄出來,有的則會堆積在特定的組織內,尤其是脂肪組織。這些會累積的毒物,包括像DDT、聚氯二酚(polychlorinated biphenol,PCB)等,當到達某一濃度時,會嚴重影響生物的生理,而造成如此般的毒性是因毒物隨著食物鏈不斷的濃縮、不斷的集中,這樣的過程就稱為生物放大作用。舉例而言,在長島海水中DDT的量為0.000003 ppm,看似非常的稀少,但是透過食物鏈到以魚為食的魚鷹體內,DDT的濃度為25 ppm,放大了一千萬倍。而高量的DDT使魚鷹的卵殼變薄,親鳥無法孵卵,導致子代數量大幅減少。

(三)瑞秋.卡森的影響力
瑞秋.卡森接到一位鳥類保護區的管理員寫給她的信,內容提到DDT造成保護區內鳥類瀕臨滅絕,而當時她在學術界已有相當的地位,希望經由她能影響政府去調查殺蟲劑的使用問題,因此卡森決定在雜誌上發表文章提醒大眾,但出版界並不感興趣。

於是卡森尋找各界的科學家協助,收集許多過量使用除蟲劑、除草劑而造成野生生物大量死亡的證據,以生動的方式完成了《寂靜的春天》這本書。這本書未出版前,卡森受到了殺蟲劑生產商、各種媒體的攻擊,罵她是一個歇斯底里的婦女,甚至在正式出版後,許多大公司施壓要求禁止這本書的發行。

寂靜的春天(Silent Spring)之二-上

寂靜的春天(Silent Spring)之二-上
國立嘉義高級商業職業學校生物科裘文馥老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

寂靜的春天(Silent Spring)是美國海洋生物學家瑞秋.卡森(Rachel Carson,1907-1964)於1962年時出版的一本書,裡面探討了DDT等殺蟲劑對生物圈的影響,引發了美國,以至於全世界的環境保護運動。

(一)寂靜的春天的摘要
原本在美國中西部有一個小鎮,一整年都有賞心悅目的花朵,悅耳的鳥叫聲,但是突然的怪病改變了一切,變得如此的寂寥,生機盡斷…這不是來自敵人的陰謀狡詐,而是人類自己所造的孽。人類的出現,改變了世界的本質,創造出了許多自然界所沒有的東西,例如除蟲劑。

寂靜的春天(Silent Spring)之一

寂靜的春天(Silent Spring)之一
國立台南第二高級中學生物科王昭均老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

「生物放大作用」是指環境中某些不易被分解的污染物質,在食物鏈物質的傳遞過程中,隨生物營養階級層的提高而在生物體內逐步增大濃度的現象,例如重金屬、化學藥劑等。這些物質因為大多不易分解,容易儲存於生物體的脂肪或內臟,通常壽命越長或是營養階級越高的生物,體內積聚的毒物濃度會越高,例如DDT是一種不易分解並能長期殘存於生物體內的農藥,在海水中的濃度可能很低,但當其通過食物鏈到達不同營養階層的生物體內時,就會逐步的積累和提高其濃度。

在下列食物鏈中:剛毛藻->魚->燕鷗->銀鷗,剛毛藻體內DDT的濃度為海水中的1600倍,透過食物鏈累積在銀鷗的體內DDT則為海水的151萬倍,若人類食用積累有DDT的水生生物後,DDT亦會轉移到人體內而使人體受害。上述的例子即為生物放大作用,亦可稱為生物濃縮作用,個體或同一營養階層的生物從環境中積蓄這些難以分解的化合物,而使體內該化合物濃度與環境中濃度之比越來越大。

另一種形式的毒素累積是因為有些有毒魚類體內的毒素,是因為其吃下的有毒藻類所形成,這些有毒物質沒有被生物體的酵素分解,而累積在體內,隨著食物鏈累積後,食物鏈高層、肉食性、體型較大的魚類就容易有毒。這種毒物的特性是因為低濃度的毒素對魚類無害,但經過高階生物的攝食,例如人類,則可能造成嚴重的傷害。

為什麼狩獵也可以保育?(Sustainable Yield Curve)

為什麼狩獵也可以保育?(Sustainable Yield Curve)
國立臺灣師範大學生命科學系博士班施廷翰/國立台灣師範大學生命科學系李冠群助理教授責任編輯

聽到打獵可以是個合法的活動,許多人一定開始搖頭嘆氣,若是聽到打獵還可以促進保育,肯定搖到一半就昏倒在地。若以人道為出發點,將獵殺動物視為休閒育樂的活動的確不可取,但是,以生物學的角度來看的話,打獵活動的合理化可是能夠以保育的觀點解釋的。

擴展徒子徒孫是生物的本能,但是事實上沒有生物可以無限增長下去。由於資源有限,棲地可以忍受族群的個體數(population size)也有限。當族群尚未達到環境最大容忍量時,數目可以持續增加。但是當超過環境負荷時,棲地空間不足,食物的缺乏,傳染病的蔓延(數量愈多愈容易)等因素便會限制了族群數量的擴展(如圖一,族群生長曲線,紅色虛線表示環境容忍量)。

圖一,族群生長曲線

入侵紅火蟻的危害(Solenopsis invicta)-下

入侵紅火蟻的危害(Solenopsis invicta)-下
臺北縣新莊國民中學自然與生活科技領域教師賴俐伶老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

同時也極有可能衝擊到自然植物的生態系,因為入侵紅火蟻會搬運及取食植物的種子,造成種子比例與分佈的改變,比起其他無脊椎動物或脊椎動物來說,牠們對於植物群聚組成的影響更為重要。

在人員安全上,火蟻名稱的來由就是因為被叮咬後會有如火灼傷般的疼痛,之後還會出現如灼傷般的水泡。

入侵紅火蟻成熟蟻巢的個體數約可達到20萬至50萬隻,當蟻巢受到外力干擾時,入侵紅火蟻會迅速同時出巢攻擊,因此入侵者往往會遭受大量的火蟻叮咬。

工蟻毒液中因含有大量蟻酸及多種毒蛋白,會立即性的引發劇烈灼熱感,這種灼熱與癢的感覺將持續1小時以上,4個小時後會在被螫處形成白色的膿皰,如果膿皰破掉,容易引起細菌性的二次感染,甚至可能會造成蜂窩性組織炎。 

入侵紅火蟻的危害(Solenopsis invicta])-上

入侵紅火蟻的危害(Solenopsis invicta])-上
臺北縣新莊國民中學自然與生活科技領域教師賴俐伶老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

入侵紅火蟻 ( Red imported fire ant, RIFA; Solenopsis invicta ),屬於膜翅目(Hymenoptera),蟻科(Formicidae)、火家蟻屬(Solenopsis),原本分布於南美洲的巴拉那河(Parana)流域(包括巴西、巴拉圭和阿根廷)。最早被各國注意到的原因,是因為在20世紀初的時候,美國南方因檢防疫上的疏失而被入侵,原本不起眼的外來火蟻,卻造成了美國農業與環境衛生上非常嚴重的問題,同時也造成了經濟上極大的損失。
(目前美國南方有13個州以上、超過1百萬公頃的土地被入侵紅火蟻所盤據,受侵害的地區估計每年農業上的損失超過7億5千萬美元以上,經濟總損失更高達50億美元以上。)

入侵紅火蟻之所以被列為世界性的嚴重危機,是因為牠們在各個面向上都會造成嚴重的危害。而危害主要可分為經濟、生態、以及人員安全三大方面。

在經濟上,入侵紅火蟻會取食作物的根系、幼芽、嫩莖、種子與果實,對於作物的成長與收成造成極大的損失。牠們也會攻擊家禽、家畜,甚至入侵供應給動物的食品和飲水中,造成這些動物無法得到食物和水,而這會導致飢餓和脫水,進而引起乳蛋製品的減產,或造成禽畜的死傷。

農田裡的戰爭 - 淺談生物防治(Biological Control)

農田裡的戰爭 - 淺談生物防治(Biological Control)
新北市立中平國中自然與生活科技領域李佟位老師/國立臺灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯

「翠玉白菜」是眾所皆知的故宮鎮館之寶,但若新鮮白菜上真的停了兩隻綠油油的小蟲,恐怕就少人會帶著藝術眼光去欣賞牠,而只想除之而後快了。傳統農業為了降低成本,多半採取大規模噴灑農藥的方式來減少蟲害,但往往在殺滅目標害蟲之餘,也帶來了環境汙染、破壞生態等不良影響。相較之下,生物防治便是對環境衝擊較低的替代方案。

所謂「生物防治」(Biological control),係指利用捕食性、寄生性天敵或病原體等,來抑制有害生物的族群大小。文獻上最早的記載可追溯到西元304年的中國,晉朝嵇含所撰之「南方草木狀」便曾提到,交趾一帶的人(今中國東南及北越)會利用黃橘蟻(Oecophylla smaragdina)來驅除柑樹上的害蟲,「南方柑樹,若無此蟻,則其實皆為群蠹所傷,無復一完者矣」。

而現代生物防治在實務上,可再區分為三類:
一、保育食蟲性生物 (Preservation)
環境中原本便存在有害蟲的天敵,如青蛙、蜥蜴、鳥類,會捕食蚜蟲的瓢蟲和椿象,        以及蜘蛛、螳螂等生物;不幸的是,農藥的噴灑常常也一併消滅了這些物種。透過宣導及教育,保育這些食蟲性的天敵,便可利用自然界的食性關係,控制害蟲的數量不至於過多。

二、傳統生物防治(Classical biological control)
這便是最典型、也最為一般大眾所熟知的防治模式;透過引入外來天敵,達到消滅害蟲的目的。台灣在1900 年代便曾引進澳洲瓢蟲來防治柑橘害蟲,日治時代也陸續引進多種瓢蟲,例如大十三星瓢蟲來防治甘蔗綿蚜。1950年代起,台糖公司也曾引入赤眼卵寄生蜂,成功壓制甘蔗螟蟲的為害。全盛時期,台糖公司甚至在全台八處糖場設置有寄生蜂繁殖場,免費供應全台蔗農使用。

入侵紅火蟻在臺灣的防治(Two-Step Control)-下

入侵紅火蟻在臺灣的防治(Two-Step Control)-下
臺北縣立新莊國民中學自然與生活科技領域賴俐伶老師/國立台灣師範大學生命科學系張永達副教授責任編輯
  

現在臺灣地區並未實際採用二階段防治法,而是將「餌劑」與「個別蟻丘處理」分開利用。大規模的防治,靠灑佈餌劑,約能防除85-95%的火蟻族群。而危害較嚴重區域中,則以灌藥或其他非藥劑防治法來處理可以看見的蟻丘,這種防治方法可以有效的的防除98%以上的蟻丘,但許多新建立的蟻巢並不會有明顯蟻丘,所以缺點是往往會造成處理上的疏漏。

根據國家紅火蟻防治中心98.11.01的統計資料,臺灣發生普遍入侵狀況的鄉鎮約有18個:
(1)臺北縣的林口鄉、鶯歌鎮、樹林市、三峽鎮。
(2)桃園縣:【嚴重】–大園鄉、蘆竹鄉、中壢市、八德市、龜山鄉、桃園市、大溪鎮、平鎮市、 觀音鄉。
                           【輕微】–龍潭鄉、新屋鄉、楊梅鎮。
(3)嘉義市:水上鄉、中埔鄉。
其餘地區零星個案發生約有65件,新竹縣、苗栗縣、臺南縣亦有入侵發生。

國際規範有害生物的撲滅過程應該包括
(1)建立管理組織
(2)執行撲滅計畫—監視、圍堵、防治
(3)達到撲滅標準、紀錄保存
(4)宣布撲滅。

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