• 生態篇

    < 第一章 > 生態學

    生態學是研究生物與環境因子相關的學問,包括動物生態學及植物生態學。由於世界人口的激增,工業的高度成長,自然資源的充分利用及開發,使整個地球的生態環境發生相當大的變化。尤其是石化工業的進展,石油副產物之利用所排放出的空氣、水及固體等的污染物,以及森林的過度砍伐,使地球的生態環境日漸惡化。
    生態學即是研究生物與環境因子間相互關係的學問。生態學家所說的環境因子可分為兩大類:一類是物理化學因子:如空氣、日光、溫度、水等氣候因子及土壤因子;另一類是生物因子:如人、動物、植物以及微生物等。而生物與其環境因子是息息相關密不可分,它交錯複雜的相互作用,使生物不能脫離環境而生存。

    2017年8月21至25日在北京舉辦第12屆國際生態學大會(資料來源:http://www.dianjiangtech.com/Item/Show.asp?m=1&d=6048)

    生態學在研究層次上可分三級:第一層次是個體,第二層次是群體,第三層次是生態系。第一層次即探討生物個體與環境因子間相關的關係,亦稱個體生態學(autoecology),譬如植物與光、水、營養物質及土壤間之關係,故有人稱這方面的研究為生理生態學​​(physiological ecology)。

    第二層次的研究是族群與環境間的關係,有人稱之族群生態學(population ecology),它是研究族群間之交互作用,與環境因子對整個族群變異、穩定、消長、適應及演化的問題。
    第三層次即生態系(ecosystem),即將不同組成的族群(無論是動物、植物、昆蟲等)集合在一起而共同營運和諧的功能,故可從其構造及功能來探討生態系。
    生態學雖然在19世紀末開始成為科學上的一門學問,但一直不受重視。直到第二次世界大戰結束後,因工商業的發展突飛猛進,以及40年來沒有大戰,人口激增,自然物質日漸短缺,才喚起全世界人民對生態學的重視。國際生態學大會於1967年創辦,每4年舉辦一次,是全球生態學領域水平最高、影響力最強的學術會議,使所得研究結果得以充分交流,以促使各國對生態學研究之重視與蓬勃發展。

    (資料來源:科學月刊全文資料庫--漫談生態學的研究與發展

    < 第二章 > 生物多樣性

    我國擁有極為豐富的生物多樣性,目前已紀錄超過5萬物種數,但估計全臺的物種數為20至25萬,保存許多基因與物種多樣性。多變的地質、地理、海拔及氣候條件,使臺灣生態系多樣性的豐富度也不遑多讓。
    但日益增加的開發行為,造成社會環境變遷及棲地破壞,使得資源過度利用、環境污染、外來入侵種及氣候變遷等因子正威脅著全球、區域及地方的生物多樣性,在缺乏妥善管理及保護機制下,勢將造成基因消失、物種滅絕或生態系失衡,直接或間接地影響人類的存活及發展。
    聯合國「生物多樣性公約」是全球最大的國際保育公約之ㄧ,截至目前為止已有193個締約方,迄今已舉行12屆締約方大會,歷屆討論議題及重要決定,在人類未來的發展上扮演舉足輕重的角色。為顯著減緩生物多樣性流失,第六屆締約國大會提出「2010年生物多樣性目標(2010 Biodiversity Targets)」,惟在2010年第十屆締約國大會上檢討多項目標未能達到預期標準,因此通過更嚴格的「愛知目標(Aichi Targets)」:具體訂定5大策略目標和20項標題目標,已成為我國(甚至全球)2010-2020年規劃與執行生物多樣性的工作重點。

    愛知目標(資料來源:http://biptaiwan.blogspot.tw/2013/06/)

    為因應全球生物多樣性保育趨勢,並配合聯合國「生物多樣性公約」,行政院國家永續發展委員會「生物多樣性分組」負責整合相關部會、各領域之專家學者意見,於民國90年通過「生物多樣性推動方案」;另於民國95年4月召開「國家永續發展會議」後,生物多樣性分組就其任務及會議結論,依據生物多樣性公約所提倡「2010年生物多樣性目標(2010 Biodiversity Targets)」研擬各部會之權責職掌,重新修訂永續發展行動計畫;並順應國際趨勢,後續依據生物多樣性公約第十屆締約國大會訂定的「愛知目標」,滾動修正生物多樣性分組行動計畫;由各部會落實並推動生物多樣性工作,以達到本土生物多樣性保育及永續利用之目標。

     

    有效保護和管理生物多樣性不僅能確保生物的續存,也是人類永續發展的基礎。為達成「生物多樣性公約」所揭櫫之三大精神:保育生物多樣性、重視與鼓勵生物多樣性資源之永續利用,及公平合理分享利用遺傳資源所產生的惠益。
    我國未來除了要保障基因、物種和生態系的多樣性,另一方面儘速鑑定確認導致生物多樣性衰退的各種威脅,並協助地方及私部門制定生物資源永續使用的方法、重視及保護原住民在生物多樣性之傳統知識、推動生物技術及生物安全管理等,從而設法降低這些威脅所帶來的衝擊。

    (資料來源:行政院農業委員會林務局自然保育網http://conservation.forest.gov.tw/biodiversity)​

    < 第三章 > 生態系

    若將地球的表面攤平,可以發現陸地約占地球表面積的29%,其餘有水覆蓋的區域約占71%,因此,可以將地球上的生態系分為兩大類:陸域生態系及水域生態系。

    森林生態系(資料來源:南一書局-自然與生活科技:認識生態系)

    (一)陸域生態系:

    陸域環境受到雨量、氣溫和光照時間等氣候因素的影響,生物的分布會有所差異,使得陸地上形成3種不同的生態系:

    1、森林生態系:年雨量超過750公釐,最暖月均溫超過10℃的環境,就可形成森林生態系。由於雨量和氣溫可能隨著海拔和緯度的高低而改變,樹木種類也有所不同,形成闊葉林(熱帶雨林)、落葉林和針葉林等生態系。熱帶雨林的年雨量大於2,000公釐,是陸域環境中物種最豐富地區。低海拔(緯度)地區以葉面較寬大、終年常綠的闊葉林為主,例如:相思樹、樟樹和榕樹等。中海拔(緯度)地區:多為楓樹、橡樹等,葉子在秋冬變黃或變紅掉落,春夏再長出新葉,形成落葉林。高海拔(緯度)地區:較為寒冷少雨,大多是由松、杉和柏等構成的針葉林。

     

    草原生態系
    (資料來源:南一書局-自然與生活科技:認識生態系)

    沙漠生態系
    (資料來源:南一書局-自然與生活科技:認識生態系)

    2、草原生態系:年雨量通常介於250~750公釐之間,常分布在內陸地區,夏季炎熱、冬季寒冷。典型的草原生態系視野遼闊。以草本植物為主,多以根或種子休眠的方式,來度過乾旱的時期,也會有矮小的灌木叢。還有各種肉食性動物(如獅子、獵豹等,通常行動敏捷)、草食性動物(如長頸鹿、野牛和斑馬等大型動物可藉由快速奔跑來避免被掠食;或穴兔、土撥鼠等小型動物則以穴居的方式降低被掠食的危險)。
    ​3、沙漠生態系:年雨量經常少於250公釐,氣候屬於乾旱,晝夜溫差很大,以耐乾旱的植物為主,如仙人掌的葉子退化為針狀,莖肥厚以儲存水分,根系分布淺而廣,具有很強的吸收能力。另外有節肢動物及爬蟲類,其體表具有外骨骼和鱗片,可防止水分散失,而跳鼠及駱駝會減少排尿,以降低水分的流失。

    (二)水域生態系:

    溪流生態系(資料來源:南一書局-自然與生活科技:認識生態系)

    池塘生態系(資料來源:南一書局-自然與生活科技:認識生態系)

    水域生態系依據所含的鹽量多寡,可分為3大類:淡水生態系、河口生態系及海洋生態系。
    1、淡水生態系:可分為流動水域(溪流生態系)及靜止水域(湖泊生態系及池塘生態系)。
    (1)溪流生態系:屬流動水域,如大甲溪有藻類及水生植物,隨不同區域的環境差異,分布和數量也有所變化。上游區由於水流速度較快,浮游藻類易被沖走;下游區流速較慢,泥沙容易淤積,含氧量較低,污染較為嚴重,故生物種類和數量較少。
    (2)湖泊生態系:規模通常較大,水域較深,湖底經常有不透光的區域。以浮游藻類為主,如矽藻、綠藻等。大型的水生植物則多靠近岸邊。另有魚類、節肢動物、軟體動物和兩生類。
    (3)池塘生態系:通常規模較小,水域較淺,且光線充足。有浮游性藻類及大型水生植物,例如:睡蓮、香蒲和慈菇等,和湖泊生態系類似(魚類、節肢動物、軟體動物和兩生類)。常有水鳥棲息,例如:鷺鷥、白腹秧雞和水雉等。

    2、河口生態系:位於海洋和河流的交接處。土質長期潮濕、缺氧,河川上游夾帶的泥沙和有機質容易在此處沈積,故養分含量豐富,但也容易累積污染。受到河川流量以及海水潮汐變化之影響,河口的含鹽量、水溫變化和水位高低很大,因此棲息者多有特殊的適應方式。主要為浮游藻類、草本植物(如蘆葦)及紅樹林植物等。由於此區域生物種類眾多,食物網較複雜,成為渡冬候鳥的重要棲息地。

    3、海洋生態系:範圍廣大,與陸地相連。依海底深度可區分為:
    (1)淺海區:深度200公尺以內的區域。淺海區陽光充足,可分為:潮間帶(漲、退潮之間的區域)及大陸棚(平均深度在200公尺內)。
    (2)大洋區:深度超過200公尺,水域較深。依光線的有無,可分為:透光區及深海區。透光區位於大洋區上層,深海區由於光線難以到達,沒有綠色生產者存在。

    < 第四章 > 廊道

    許多文獻將廊道定義為一種狹長型的帶狀棲息地,廊道的形成和地形、氣候與植被的分佈間有著密切關聯性。

    圖中有3個不同類型的嵌塊體,由左至右分別為 : 1.溪流嵌塊體、2.塊狀嵌塊體及3.道路嵌塊體,其間有多數小型橢圓嵌塊體,形狀類似踏腳石,故稱踏腳石系統(夏禹九,1996)。

    (一)廊道的分類:

    1、植被廊道(Vegetation corridor):
    植被廊道通常發生在線狀或帶狀空間結構之兩側,例如河谷廊道兩岸、交通廊道兩側或是綠色植群帶之兩翼,而在兩大型嵌塊體間形成的帶狀綠色緩衝帶(Lia et al., 2005)。其線型結構以不規則形狀較佳,如果植被生態系統較為完整的話,從先鋒期到成熟期的植物能夠在此穩定發展,將可提供生物更寬廣的生活腹地(Sinclair et al., 2005)。​

    2、踏腳石系統(Stepping stone system):
    踏腳石系統則是位於兩個以上的大型嵌塊體之間,由一連串的小型植被嵌塊體所組成,如圖所示。許多生物可藉由此一通道遷徙至其他地區(如紅色箭頭所在位置)。其連接程度的高低,是一個踏腳石系統是否穩定的重要因素,高連接性的踏腳石系統具有類似於廊道的作用,提供許多特殊的小型生物在空間中移動的功能(夏禹九,1996;Jordan, 2000)

    3、溪流廊道(River corridor):
    溪流廊道為一種線型或帶狀的空間結構,常為地形所決 定。狹義而言,係指河道水體及其周邊的帶狀植被;廣義而言,係指溪流兩側的空間範圍,涵蓋河道兩側的行水區、河岸帶狀植被或濱水帶、兩岸坡地及帶狀的山陵等。而溪流廊道空間可作為一種線型的棲息地,從其縱剖面可進一步區劃為河道濱水帶、河灘、堤壩以及兩岸之部分高地(Schlosser and Karr, 1981)。

    4、交通廊道(Transportation corridor):
    交通廊道往往是一種阻隔空間,妨礙廊道兩側生物活 動的結構物,亦鮮少成為人類以外的生物移動的主要廊道(Mata et al., 2005)。如墾丁地區的原生陸蟹,因生育期間母蟹須從陸域遷至海域產卵,過程中常有道路及建築物之 阻隔,為避免遭行車輾斃,必要時可採取地下隧道或高架方式,即為俗稱之生態廊道, 以利其後代之繁衍。

    (二)廊道的型態

    廊道的分類基礎在於廊道結構的重要變項:寬度(Width)、間斷區(Breaks)、交節點(Nodes)、連續性(Connectivity)及品質(Quality)等(Forman and Godron, 1986)。而根據以上各結構變項,另外可以將廊道以外觀來分成3種類型,此3種廊道也可能相互重疊,例如邊緣物種可在這3種廊道間相互遷徙,而溪流廊道也可使溪流嵌塊體內部物種遷徙的帶狀廊道功用,各廊道依其型態分列如下:

     

    1、線狀廊道(Line corridor)
    指全部由邊緣物種佔優勢的狹長條帶,位於兩森林邊緣間的開闊區,因其間空間較小,類似長條線型構造,其中沒有完全局限於線狀廊道中的物種,且相鄰基質條件對於線狀廊道的物種影響較大。常見的如:道路、鐵路、河堤、水溝、運用野生動物管理之草本植物帶與灌木林帶,這些大多為人為干擾所形成之廊道,而保持這些廊道需要投入大量人力,較為狹窄的溪流或河岸廊道,也可能具有線狀廊道的結構; 另外風、人類活動、物種以及土壤對線狀廊道環境和物種間有著某種程度之影響(Hansen and Clevenger, 2005)。

    線狀廊道(位於兩森林邊緣區間之開闊區域或為兩開闊區域所挾帶之長條林帶)

    ​2、帶狀廊道(Strip corridor)
    含較豐富的內部物種且較線狀廊道寬之帶狀區域,具明顯的邊緣效應,足以包含一個小型區域環境。帶狀廊道因距離範圍較寬,其邊緣種和內部種的多樣性是隨著廊道寬度而有不同的變化,廊道越寬其內部種將會增多(Collinge, 1996)。

    帶狀廊道
    (位於兩開闊區域間所挾帶之較寬林帶或為兩森林邊緣區間所夾之較開闊區域)

    ​3、溪流廊道(River corridor)
    溪流廊道係指沿溪流兩岸分佈且不同於兩側基質之植被綠帶,常為自然生成之天然廊道,溪流廊道的功能包括水 流、礦物質養分流和物種流(Lyon and Gross, 2005)。

    溪流廊道(應包括濱水帶、溪流兩岸及鼰份開闊區域)

    Lazdinis and Angelstam(2005)研究受蘇聯共合國影響下之歐洲中西部森林河道經營模式指出,有效的經營河 道決策應該注意:
    (1)如何保護、復育及重建現有的溪流廊道之生態功能;
    (2)政府須擬定法令政策以保護溪流兩岸之林廊,因為維護小支流及其兩岸林帶之完整,有助於整個溪流生態系生物多樣性之維持;
    (3)對於溪流廊道的維護,不僅要保護溪流周遭的林帶,更要對於整個溪流濱水帶建構以及維持兩岸林帶森林覆蓋度之完整連續性。

    (資料來源:淺談廊道結構及其生態功能,陳朝圳)

    線狀廊道、帶狀廊道、溪流廊道之比較(馮豐隆、黃志成,1998)

    < 第五章 > 廊道之生態功能

    生態功能而言,健康且完整的廊道應具備6項功能:棲地、通道、阻隔、過濾、來源及引入(Forman and Godron, 1986)分別敘述如下:

    地景中廊道寬度與中斷程度對於物種遷徙之影響(林維君, 2001)
    註:虛線代表有阻礙物種遷徙、實線代表具有促進物種遷徙作用,而雙線代表無阻礙物種之遷徙。

    (一)棲地:
    提供植物、動物及人類良好居住的環境,可提供生物賴以生存的空間。
    (二)通道:
    無阻礙之通道,可提供水、動植物及人類遷徙的通道,另一方面,其可促進某些物種穿越廊道,尤其是會對某些物種遷徙產生屏障功能之廊道,如圖(c)所示。
    ​(三)阻隔:
    如果廊道的尺度如果過大或過小的話,可能會不適合某些動植物的生存,也會使動植物不易穿越,而造成阻隔的作用,如圖(a)及(b)中虛線所示。

    (四)過濾:
    與阻隔作用相似,廊道的過濾作用發生在植物、動物或人類身上,當其試著穿越過廊道時,其活動會受到某種程度的限制,如圖(a)、(b)、(d)中虛線所示,廊道長度是決定哪些物種受到影響的主要決定因素,有時廊道的寬度和有無中斷現象會相互影響,可以過濾某些物種沿廊道遷徙的可能性
    ​(五)來源:
    廊道可扮演鄰近區域「物」的來源及水源的角色,廊道中稀少的原生植物可以遷入人為干擾所產生之棲地內,以提供原生物種類重建棲地所需的重要來源。
    (六)引入:
    當動物沿著廊道的引導,進入較狹窄的區域時,可以減少其遭到補食的機會,可以作為一保護屏障,以提高其生存機會。

    從經濟上價值而言,溪流廊道的存在,有助於河川水質的保護與改善,改善及淨化河川水質,以提供人類社會飲用水或農業灌溉用水。溪廊內的植被與鵝卵石則能提供建築材料(石材與木材),亦具有補注土壤含水層、地下水的儲存與釋放功效(Allan, 1995)。另對於廢水的處理可運用溪流廊道內的植物與土壤微生物進行生物自我的調節機制,分解有毒物質以淨化乾淨水質(Lyon and Gross, 2005)。
    從生態上的功能及價值而言,溪流廊道為物種遷移的重要通道,同時提供陸生生物與兩棲生物生命維持的棲地,包括即將瀕臨絕種或生命受到威脅的物種棲地與高灘地物種的避難所,亦對於廊道內外養分的循環,具有再利用及儲存的功能(Forman, 1995;Lyon and Gross, 2005)。

    (資料來源:資料來源:淺談廊道結構及其生態功能,陳朝圳