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保育礁體還是保育生態系?藻礁與三接開發問題再對焦!——三接與藻礁保育、能源轉型關係〈對焦會議〉

PanSci_96
・2021/04/23 ・3485字 ・閱讀時間約 7 分鐘 ・SR值 604 ・九年級

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  • 作者 / 何郁庭(H編)

桃園沿海約有 27 公里長的藻礁海岸線,範圍包含了白玉藻礁、大潭藻礁及觀新藻礁等珍貴的藻礁地形。為了避免中油第三天然氣接收站在大潭地區動工,珍愛藻礁團體自 2020 年底開始發起公投案,並收到 70 萬份連署書,通過成案門檻。

公投即將於今年(2021)八月底舉行,到目前為止,藻礁生態、能源轉型及迴避開發工程在社會中遲遲未有共識,無論學界還是民間,都需要更多的公共討論,來釐清各項子議題的疑義。

4 月 14 日,由台灣環境資訊協會、荒野保護協會,以及數個民間環保團體主辦三接與藻礁保育、能源轉型關係〈對焦會議〉,邀請各方專業人士,提供研究數據及關鍵資訊,以期促成公共對話的平台,進而在公投之前,尋求能源、生態的雙贏之道。本文整理第三天然氣接收站(以下簡稱三接)與藻礁保育、能源轉型關係對焦會議的生態部分的演說,同時紀錄相關領域專家對民眾普遍的疑慮釋疑。

你說的「保育」是什麼?

生態報告場次的第一位講者,是長期致力於水域生態系研究的林幸助教授。林幸助一開始便表明了生態系服務的兩難,指出人類在開發的過程中,只能經由相對完善的規劃和政策,減少自然資源的耗損。並點出三接各方在爭議時,常常忽略的一個重點:「所謂保育,是保育藻礁礁體,還是保育藻礁生態系?」

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「地質藻礁」指的是由殼狀珊瑚藻歷經千年累積形成的礁體,它是死的、靜態的,要由沙埋才能保護。「生態藻礁」指的是生存於藻礁礁體基質或空隙內的動植物,及其以營養關係為主所形成的藻礁生態系,它是活的、是動態的,也就是所謂的「生態功能」,沙埋會導致它失去功能。

藻礁生態系的現況與三接開發的應變之道

若現在反對開發的原因,是為了保育藻礁生態系,那麼,則需要從藻礁生態系現在正在面對的威脅開始說起。依照林幸助老師團隊的調查結果,以及環保署的公開資料,目前對藻礁生態系最大的影響為工業汙染及漂沙問題,其中又以漂沙對殼狀珊瑚藻的危害最明顯。

林幸助也說明自己的研究團隊使用穿越線調查法,建立桃園藻礁的生物多樣性基礎調查報告,另援引觀塘工業區(港)及鄰近藻礁區域生態調查及監測的工作結案報告書,以辯證大潭藻礁地區的生物多樣性,可能並不如媒體新聞及環團所認為得高。另外,就殼狀珊瑚藻的碳吸存能力議題,林幸助也以數據揭示,台灣地區殼狀珊瑚藻的固碳能力,僅紅樹林的 5%,不但無法稱做藍碳,還可能變成碳釋放[1]

此外,這次公投的內容只說移除三接,但完全沒有提及後續要如何保護[註1]。林幸助認為,如果汙染、漂沙問題若不處理,即便移除三接,環境也不會變好,可能還會更加惡化。若中油採用工程迴避措施開發,承諾改善保育大潭藻礁生態多樣性的問題,有望讓生態系及地質藻礁都獲得保育,也最趨近生態系服務最佳化的方向。

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劃設海洋保護區的原則

第二位演講者溫國彰副教授表示,目前台灣的海洋保護區政策,僅在範圍內禁止漁業活動,但並未對各項污染和廢水進行規範,反觀澳洲對於海洋保護區的政策與規範,制定得更為縝密,操作上也相當細緻。海洋保護區劃設的核心概念是用最小的範圍,保護最大的生物多樣性。將此概念帶入藻礁的議題中,若要根據多樣性設立保護區,永安與大潭 G2 是最優先要劃設的範圍。

人為開發造成不可逆的族群改變

溫國彰的研究團隊針對台灣北部、南部的進行人工海岸線及天然海岸線的魚類組成進行調查與比較,發現人工海岸魚類組成以岩礁魚類為主,天然海岸以珊瑚礁魚類居多。而高珊瑚覆蓋率的人工建物,仍會造成珊瑚和魚類的組成差異。也就是說,人工開發後的海岸,藻礁、珊瑚會再進入棲地,但族群組成與原始組成不同。

觀塘工業區對聲景生態的影響,充滿未知

魚類在求偶或宣示領域等行為上,都會在水下發出聲音,而魚類的幼生(魚苗)也會依循水下聲音,尋找適宜居住的棲地。專精於聲景生態學的林子皓助研究員,正是透過水下聲音的頻譜紀錄,分析水中生物的活動,進而了解生態系的變化與人為衝擊。

林子皓先是說明工業港口與一般水下聲音的差異,在於工業港口的水下聲音充斥各式船隻的引擎聲以及人為噪音。林子皓認為三接開發的人為噪音,可能對當地魚類生態系造成的重大威脅,而人們對水下聲景的研究甚少,這次開發造成的聲景破壞,很可能在瞭解聲音頻譜的重要性前,就先重創了當地的水生環境。

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不只如此,林子皓對於港口建設時的泥沙輸送問題,抱持悲觀態度,目前藻礁已面臨嚴重漂沙問題,若加上堤防與填區的施工,藻礁將面臨不同程度的沙埋與侵蝕,對當前生態系而言,可能是雪上加霜。再者,興建觀塘專用港,必然會導致波浪、水流的改變,這些開發帶來的影響,都將對生態造成可預期的衝擊。

儘管大潭地區的生物多樣性調查,就結果而言,低於附近的觀新藻礁、白玉藻礁,但從聲景的觀點來看,生物多樣性相當高。即便像溫國彰所說,人工開發後的海岸,會有珊瑚重新進入棲地,但魚群組成也可能與原來的生態系組成不同。林子皓透過聲景研究發現當地生態的獨特性,加上考量建港可能會增加的壓力,建議在開發前應更完整釐清生態風險。

用科學呈現客觀事實,爭議前請先回歸原點

最後,許皓捷副教授則表示,科學家面對此類議題時,必須先完整呈現客觀的事實,然後才是價值判斷,因此在各方爭議前,仍須回到「定義」的階段,確認衝突點是否相同。在文獻回顧上,應先從取樣調查的隨機抽樣開始回顧,在援引資料前,也要確認研究是否基於合理假設推論,且結果符合統計學的基本概念。而關於生態學調查的結果,除了種類多樣性之外,同時也需要注意群聚結構的獨特性,以及物種數之於單位面積的關係。

「藻礁議題,是為了保育地質/地景,還是保育藻礁生態?」許皓捷副教授說明,如果兩個問題同時討論,並在不同場合揀選適合自己立場的論述,那聚焦討論時,只會混成一團,無法達到有效的溝通,找出最適合生態系服務的解方。

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許皓捷就沙埋歷史的生態意義多加著墨,近期才露出的大潭藻礁,是否可以根據現有的科學證據,確認其生態系統可承受工程意外的程度?另外,明星物種柴山多杯孔珊瑚的族群,確實存在間斷分布?抑或是根本沒有明瞭牠的分布範圍為何呢?從更根本的問題,回過頭檢驗學者及各方團體的立場,是否建立在客觀合理的前提之下。

各界意見凝聚,試圖找出真正問題

會議最後開放各方,對四位教授提出疑問。在提問環節,普遍對文獻來源、調查方法有較多質疑,並且仍趨向將大潭藻礁還於自然,保留其生態特殊性及地質多樣性。

但也有民眾認同生態多樣性、藻礁生態系的服務價值多元,並提出「人類要如何取捨?」的問題。目前較缺乏輸沙工程對海岸影響的調查,關於這個部分,現有的科學證據似乎還不能提供一個確切的解方。

今年 4 月 1 日於立法院舉行的藻礁保護公聽會,中央研究院生物多樣性研究中心退休研究員邵廣昭在會議上也表示藻礁目前的生態保育狀況良好,且因應國內的關注與未來趨勢,大潭藻礁勢必會受到嚴格的保護。

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影片/民主進步黨 YouTube 頻道

從民眾的提問,及學者們的回應及主張,約略可以看出不同的立場和想法。不過,學界與環保領域的高牆是否有消弭?所謂專業和一般民眾之間,對相同的議題是否有所共識?關於這點,也許未來還值得繼續觀察。

註解

  1. 公投主文:您是否同意中油第三天然氣接收站遷離桃園大潭藻礁海岸及海域?(即北起觀音溪出海口,南至新屋溪出海口之海岸,及由上述海岸最低潮線往外平行延伸五公里之海域)

參考資料

  1. derne, V., Geraldi, N.R., Macreadie, P.I. et al. Role of carbonate burial in Blue Carbon budgets. Nat Commun 10, 1106 (2019). https://doi.org/10.1038/s41467-019-08842-6
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世代正義下的最終選擇——人們真能理解選擇背後的代價嗎?
研之有物│中央研究院_96
・2022/11/20 ・3769字 ・閱讀時間約 7 分鐘

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本文轉載自中央研究院研之有物,泛科學為宣傳推廣執行單位。

你願意當未來世代的守護者嗎?

如何維護世代正義,正逐漸受到世界各國的矚目。臺灣也不例外,過去幾年,我們面臨核能去留、藻礁保育、淨零轉型、18 歲公民權等關乎未來環境與國家發展的議題。要不要守護未來世代?多數人都會說要!但如果守護的代價必須犧牲部分利益呢?中央研究院「研之有物」專訪院內政治學研究所冷則剛研究員、淡江大學公共行政學系黃寄倫副教授,從多國設立未來委員會與相關制度的經驗,分析世代正義的政策意涵,更為臺灣找出化解問題癥結的關鍵。

「世代正義」是什麼?

誰是世代正義要守護的未來世代?
圖|iStock

什麼是「世代正義」?世界環境與發展委員會(WCED)於 1987 年發布的《布蘭特報告》(Brundtland Report)中,有關永續發展的定義即提出對世代正義的關懷:

人類的發展能夠滿足當代的需求,且不致危及後代子孫滿足其需求的能力。

換而言之,世代正義要守護的未來世代,主要是尚未出生的未來人類。中研院政治所研究員冷則剛指出關鍵的衝突點。由於未來世代尚不存在,很難為沒有主體的群體主張權利。然而未來世代的命運會受到當代人群的影響,是不爭的事實,因此多數國家就此主張:我們有守護後代子孫永續長存的義務。

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冷則剛進一步指出,如果我們用廣義的角度來看,或許將已出生、但還不具備公民權的兒少也納入未來世代,是較能說服人們的說法。

以核能去留問題為例,我們可從中體會現今政策對未來世代的深遠影響。核能發電帶來穩定的電力、低廉的電價,卻也產生核廢料處置及核電廠工程風險評估問題,成為未來世代需一肩扛起的重擔。但是未來世代無法為自己表達意見,有賴當代公民為其做出適當的選擇。

淡江大學公行系副教授黃寄倫表示,世代正義是放諸多國皆有的問題,因民主制度本身與世代權益存在根本矛盾。當代人群對於保護未來世代的「誘因」不足,雖然守護未來世代在道德上很合理,但政治人物會為了「選票」而優先處理當前問題,形成為人詬病的政治短視缺陷。

那麼,我們能否設計出因應此缺陷的監督機制?來看看其他國家如何在體制內設計守護未來世代的機制。

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未來世代的守護者——各國的選擇

聯合國環境與發展會議(UNCED)早在 1992 年就提出「未來世代監察員」(Ombudsperson for future generations)與「未來世代守護者」(Guardian for future generations)的運作架構,用來監督會影響未來世代福祉的政策制定、決策及執行狀況。接著,開始有國家在體制內設立「未來委員會」(Future commission),針對相關議題提供充分且易懂的資訊,並改善民眾與政府的溝通管道,讓大眾在做決策時有參考依據。

未來世代守護者的運作架構
圖|研之有物(資料來源|Göpel, 2010)

在設立未來委員會的國家當中,芬蘭、以色列是較為先進的代表,而鄰近臺灣的日本、韓國雖未設立未來委員會,但在國家政策中已開始關心未來世代的權益。

● 芬蘭未來委員會:跨部會的諮詢智庫

芬蘭議會從 1993 年開始運作未來委員會,由 17 名議員組成諮詢智庫,主要職責為與政府部門溝通協商會影響未來世代的政策,包含:能源發展、人口變遷、基因改造作物、資訊科技對高齡者影響等政策。此外,委員會需研擬新政府 4 年任期內的「未來遠景報告」,針對未來經濟、社會、科技發展策略提出建言,檢視與分析各項政策的合理性與正當性。

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 以色列未來委員會:擁有審議權的監督機關

以色列則在 2001 年成立未來委員會,每 5 年為一屆委員會的運作週期,關注自然資源、教育、健康、科技等政策。特別的是,委員會不只是提供諮詢服務的智庫,還能提出法案、調查或調解爭議案件,對於立法者更擁有議案否決權。不過,以色列政府在 2011 年宣布,因經費因素,決議終止委員會的任務。此一委員會短短 10 年即走入歷史。

● 日本的做法:世代正義納入法律保障

日本並未設立未來委員會,而是將未來世代的權益納入法律保障。日本憲法明確規定:「憲法所保障的人民基本人權,應是賦予人民與『未來世代』擁有永恆且不可侵犯的權利。」2015 年,日本政府更通過《國民投票法》修正案,將投票年齡從 20 歲下修至 18 歲,賦予更多年輕世代參與公共事務、謀取未來福祉的權利。

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各國世代正義監督機制的共通點為:在功能上,多是跨領域的智庫,形成超越黨派、跨部會的協商平台;在組織上,多在國會中設立,能監督政府施政、與社會大眾溝通。

臺灣的政黨鬥爭:核能公投帶給我們的反思

在討論臺灣如何守護世代正義之前,我們先來釐清臺灣的政治現況。從核四公投即可發現,政黨之爭是導致未來政策懸宕不前的原因之一。各陣營通常只從對自己有利的角度來闡釋意見,最後演變成訴諸政治意識形態的衝突。事實上,擁核或廢核各有其立論基礎,關鍵在政府應該去創造一個讓人民能理性討論的空間,充分了解選擇或放棄核能的優缺點為何?要付出什麼代價?

以南韓的核電廠公民審議為例,時任總統的文在寅於 2017 年上任後,原先承諾停建的核電廠新古里 5、6 號機組,因工程只進行三成就花費高達 1.6 兆韓元(新臺幣約 367 億),決定推動公民審議,交由全民決議是否停建核電廠。在三個月內,南韓政府在全國進行隨機電訪,最終抽出 500 位公民代表,並經歷數場諮詢委員會、公開座談會、電視討論會,以及公民代表與未來世代(高中生)的討論會等。最後,進行三天兩夜的最終綜合討論會,得出公民審議結果。

在充分討論後,最終有 59.5% 公民代表決議恢復核能機組的建設計畫,但也有 5 成民眾希望逐步降低核能發電比例。因此南韓政府決定續建核電廠,也強調未來會朝階段性減核目標邁進,並提出能源轉型路徑。

南韓沒有公投法,只能由政府發起公民審議。反觀臺灣,我們有發起公投的機制,但理性且務實地決議未來政策卻相對不足。冷則剛認為,臺灣的公投問題出在科學論述不足,優缺點未正反並陳,政黨之爭模糊了議案焦點。他提出質疑,難道年輕人真的都反核嗎?高齡者真的都擁核嗎?不同世代的意見應該是多元並進,而不是彼此敵視。如何從立場爭執、世代衝突,轉而共同為未來發展理性討論?是臺灣社會需反思的課題。

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2021 年 12 月 18 日,臺灣舉辦核四商轉公投,因有效同意票未達投票權人總額四分之一以上,結果為不通過。
圖|Wikimedia

納入兒少意見:18歲青少年的公民權

如果將 18 歲以下、未取得公民權的兒少視為廣義的未來世代,怎麼在公民表決時納入兒少意見,成為少子化時代下尊重未來主人翁、落實世代正義的關鍵。目前已有多國選擇下修公民投票年齡,讓更多年輕世代參與公共事務。

在亞洲國家中,日本在 2015 年通過《國民投票法》修正案,南韓也在 2020 年依據《公職選舉法》,紛紛將投票年齡下修到 18 歲。尼加拉瓜、奧地利、曼島等部分國家甚至將投票年齡下修到 16 歲。

臺灣在行政院與各縣市設有青年諮詢委員會,但都著重在意見諮詢,決策上並無強制力。直到 2022 年 3 月 25 日,立法院才通過 18 歲公民權修憲案,明定國民年滿 18 歲者,有依法選舉、罷免、創制、複決及參加公民投票之權。此案將在同年 11 月 26 日舉行公民複決,這也是我國史上首次交付公民複決的修憲案。

對於下修公民權年齡,冷則剛舉雙手贊成,青少年也是廣義的未來世代,他們的想法應該被重視,而這也是臺灣處理世代問題的具體展現。黃寄倫則認為這是一個很好的契機,可以將世代正義的理念推廣出去,讓政治人物嗅到民意的新風向,進而提出更多有益世代正義的政策。

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臺灣青年民主協會等民間團體 2022 年 3 月 23 日在立法院召開記者會,呼籲朝野各黨放下歧見,一同走入議場投下 18 歲公民權修憲同意票。
圖|中央社記者郭日曉攝影

台灣的未來:公民意識的覺醒

面對世代正義問題,借鏡國外經驗,臺灣還可以怎麼做?冷則剛、黃寄倫建議在立法院內成立「世代正義與永續發展委員會」,其最重要的功能是,喚醒全民與執政者守護未來世代的意識,進而監督與協調各部會的施政,撰寫白皮書建議長遠的政策方向。同時,成立與人民共享的資訊傳遞平台,交流並觸發更多有建設性的想法。

世代正義議題不是未來式,而是當務之急,有賴觀念、文化與制度的相互配合。冷則剛認為,在實踐世代正義之前,必須先培養三項民主素養:

公民意識覺醒、科學理性討論、世代之間共學

如果公民沒有意識到問題癥結,也沒有多元且充足的參考資訊,可能會被政治力量影響判斷,演變成世代之間的意識形態衝突。世代之間如何相互學習、尊重、攜手守護未來世代?我們還有一段路要走。

世代正義啟發我們反思:世代之間如何相互學習、尊重、攜手守護未來世代。
圖|Unsplash
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研之有物│中央研究院_96
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研之有物,取諧音自「言之有物」,出處為《周易·家人》:「君子以言有物而行有恆」。探索具體研究案例、直擊研究員生活,成為串聯您與中研院的橋梁,通往博大精深的知識世界。 網頁:研之有物 臉書:研之有物@Facebook

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「地熱發電廠」能夠取代核四嗎?(下集)公投遇上能源議題該如何投?再生能源發展之難 ft.阿樹【科科聊聊 EP70】
PanSci_96
・2021/12/07 ・2209字 ・閱讀時間約 4 分鐘

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泛泛泛科學Podcast這裡聽:

上集從地熱發電聊到溫泉泡湯後,下集 y 編將與泛科學專欄作者阿樹續聊今年正式啟用的宜蘭清水地熱發電廠,解析為何台灣發展地熱發電仍有難處?不僅找地、找熱困難,「找錢」竟也是一大問題?

12/18 全民公投步步逼近,兩人也討論到「當能源議題成為公投題目」,複雜科學、技術知識如何搞得一般老百姓暈頭轉向。在如今資訊龐雜、輿論嘈雜的氛圍下,該怎麼針對公投做出理性判斷?聽完本集,說不定你會有所收穫!

圖/Pexels
  • 00:44 清水地熱發電廠為何捲土重來?

阿樹說明,過去台灣地熱發電廠也曾考慮選址在他處,例如:台北大屯山火山群附近。然而,雖然該地區地熱資源豐富,但岩石酸性成份太高,發電機組恐無法承受,因此在 1980 年,轉而在宜蘭清水設立公營地熱發電廠,後則因機組沉澱過多鈣化合物等因素而關廠,直到今年才又再度以民營方式繼續營運。他也提及,再度選擇原址蓋新廠,主要因為無需再進行過多設廠的前置研究,較無土地取得問題,因此,所需資金的門檻較低,容易吸引金主投入。

  • 04:49 地熱發電要「找地、有熱、有錢」

雖說地熱發電廠若營運良好,可以 24 小時運轉穩定供電,更不會像風力、太陽能等再生能源,受限季節氣候等因素而電量不穩定。不過,阿樹仍指出地熱發電在台灣發展的難處,歸結於「找地、有熱、有錢」三點。「找地」難在前期探勘恐需 5 到 10 年時間,期間亦無法有盈收;「有熱」難在目前採取「取熱不取水」的雙循環系統(Binary Cycle System),也擔心可利用的熱水源不足,恐導致發電呈現不彰;「有錢」的難則是地熱發電開發時間長,加上營運所遇的種種困難,也可能使業者投入資源時卻步。

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延伸閱讀:

再生能源行不行?先從盤點台灣能源現況開始吧!

  • 10:08 要有「發展點數」才夠力的能源產業

阿樹也提及,目前發電廠的商業投入並不多,多半由政府委託學者進行探勘,但也可能因階段性「結案報告」呈現不彰,影響預算多寡。同時,以研究為目的進行開發,本身經費不足、也非以商業營運為考量,都可能成為拖延發電廠成形的因素。因此阿樹認為,還是需有具有財力、資源的能源產業投入,地熱發電才能良好發展。他也再提及,地熱發電優勢在於,只要土地「體質好」能源就在,但還是要有人提供「發展點數」,產業才能成長茁壯。

延伸閱讀:

看看他山之石想想自己:全球再生能源發展現場概況

  • 16:35 公投淪為「選邊站」而非理性討論?

由於 12/18 公投即將到來,本次公投又有「核四」、「藻礁」兩道涉及能源議題的題目。y 編表示奠基於科學與技術層面的議題,本應交由專家評估,並不適合成為公投題目。民眾在難以理解議題時,便容易跟隨偏好政黨投票,無法真正做出理智判斷;阿樹也提及,近日在粉專分享核四 S 斷層的相關研究,卻為「擁核四」、「反核四」支持者同時轉發,做出截然不同、有利於各自立場的解讀。實際上研究仍存在不確定性,輿論卻急於「選邊站」而非理性討論。

  • 21:49 能源議題並非單一選擇題

公投容易讓議題成為單一的選擇題,但實際上議題間可能彼此相連。阿樹舉例,「核四」與「藻礁」看似毫無關聯,其實背後涉及選擇「核能」或「火力」發電的價值選擇;區分為兩道公投題目,難以讓討論更為深入。「藻礁」公投涉及環境保育、能源開發的衝突,尚缺乏討論或研究即要進行公投,也令兩人比喻像是「蓋新房還不知格局,卻已經要決定選什麼沙發」。

延伸閱讀:

火力發電 vs 核能發電:誰的殺傷力大

  • 24:34 如何思考複雜的公投題目

針對本次公投,阿樹除鼓勵大眾不要隨政黨或利益團體起舞,多與身邊人討論之外,也提供自身判斷公投議題的依據。他認為,先把題目中的四到五個討論點攤開來看,研讀各式資料,以「分數」評量自己在每個討論點上,有幾分贊同或反對該題目,最後再加總分數,便可以得出自己對公投的判斷,也能藉此更知曉自己對議題的了解程度,方便與他人做溝通討論。

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雖本集討論的地熱發電並非公投題目之一,但 y 編認為能越了解再生能源,認識其發展脈絡,對未來決議能源政策必定有幫助;阿樹也化身「地科大使」,提及不論地熱或其他再生能源發展,或本次公投的藻礁生態、核四廠下的 S 斷層,皆與地科息息相關,歡迎大家一起加入「地球科學」的行列研究其奧秘。

延伸閱讀:

「爸,媽,我想要念地球科學系。」但地科系到底在做什麼?

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藍眼淚不流淚,守護地球的藍碳
MiTalk
・2019/01/25 ・5192字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 533 ・七年級

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作者 / 劉少倫
東海大學生命科學系副教授

自從 17 世紀工業革命推動了全球化的工業發展,將原本封存在地底或深海地層中的石化燃料(例如煤、天然氣等),轉化成大量溫室氣體(主要是二氧化碳),釋放到大氣;這些溫室氣體,宛如掙脫地獄枷鎖的惡魔,在人類的貪婪中,以非常快的速度加熱全球氣溫,並加劇全球氣候的改變。

這幾年,我們對極端氣候的感觸似乎更為強烈,聽著以下這些新聞:南歐和東京夏季更久更高溫的熱浪、北極圈創紀錄的夏季高溫、南北極冰川大量的崩解、臺灣五月竟然創下比夏季更高的溫度、澳洲大堡礁珊瑚因高溫白化將在未來死去 60-80% 等。

每一年,新聞媒體都說這些極端氣候打破過去幾百年來的紀錄,非常「異常 (abnorm)」。

但是,隨著每一年這樣的新聞重複的發生,未來的一年又再次創下過去幾百年來的高溫紀錄,這些極端氣候的新聞已經可以說不再異常,甚至可以說這些極端氣候的新聞變成習以為常地「正常 (norm)」。因石化燃料使用及工業發展,在我們享受它們帶來的舒適便利和經濟發展的生活時,其暗黑破壞性猶如喪鐘般替人類末日開始倒數計時。

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各媒體有關極端氣候的報導標題(擷取自各媒體 2018 年網路報導)。圖/作者提供

藍碳是什麼,少年PI的藍眼淚?

在 1990 年,聯合國環境署 (United Nations Environment Programme)、聯合國糧食及農業組織 (Food and Agricultural Organization of the United Nations) 及聯合國教育、科學及文化組織下的政府間海洋學委員會 (Intergovernmental Oceanographic Commission, UNESCO) 共同發表聲明,指出全球海洋有 55% 的初級生產者應被視為「藍碳 (blue carbon)」。

其中,海草、紅樹林和鹽草等沿岸生態系封存大氣二氧化碳的量更遠高於熱帶雨林。但相較於熱帶雨林,這些藍碳生態系卻是以 5-10 倍的速度快速的消失,將對全球暖化狀況雪上加霜。在氣候變遷的威脅下,也因這樣的報告,激起全球政府跟海洋學界一股對這些沿岸藍碳生態系的保育重視跟研究,尤其著重在海草、紅樹林和鹽草等維管束植物為主的生態系。

由於全球暖化的影響,全球對藍碳生態系的保育跟研究更加重視。圖/pixabay

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到底藍碳是什麼?海洋中怎樣的初級生產者才可以被視為藍碳?

要回答這個問題,我們首先得了解「碳吸存(carbon sequestration;抑或翻譯成碳匯及碳截存)」。當維管束植物或藻類進行產氧光合作用的同時,能夠將大氣中的二氧化碳固定,使用太陽光能,藉由光合作用化學反應產生葡萄醣(C6H12O6;或6(CH2O))及氧氣(反應式一)。因為葡萄醣主要是以碳為分子骨幹,並由生物合成,故又稱之為有機碳。

反應式一(光合作用):

CO2 + 2H2O + >8 Photons → CH2O + H2O + O2

由光合作用產生出來的有機碳葡萄醣,能進一步成為主要原料,在維管束植物(例如海草、紅樹林和鹽草)體內用以合成另一種有機碳分子木質素 (lignin),支撐維管束植物生長。當維管束植物死去後,木質素是一種非常難被微生物分解利用的有機碳。

因此,這些不易分解的木質素就好比一個天然的碳吸存裝置,能抵抗微生物分解並最終埋葬於地底沉積物中,不再釋放回大氣中,達到降低大氣二氧化碳的目的,這樣碳吸存的過程我們稱為「碳埋葬 (carbon burial)」。此外,在大洋中生長的小型浮游藻類,死掉後會沉降到微生物作用不活躍的低溫深海,使得微藻殘骸無法被微生物分解而最終埋葬於深海中,這樣的碳吸存方式稱之為「生物幫浦 (biological pump)」。

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整體而言,當二氧化碳藉由光合作用固定合成出有機碳後,這些有機碳能夠藉由碳埋葬或生物幫浦方式被長期儲存而不被微生物利用轉化為二氧化碳再度釋放回大氣中,這就是碳吸存的概念。相較於陸域生態系,因為海草、紅樹林、鹽草及大洋小型浮游微藻等生態系身處藍色海洋中,又具備碳吸存的功能,故以藍碳稱之。

眼淚變珍珠,鈣化的藍眼淚

在海洋中,從碳吸存的定義思考,假如初級生產者死後不能夠被碳埋葬(碳封存),或是無法有效降低大氣二氧化碳,我們就不能把它們視為藍碳。生活在海洋中的大型海藻(簡稱海藻),因不具備木質素,又大多生長在岩岸導致殘骸不易被沉積物包埋,也不像小型浮游微藻可藉由生物幫浦方式進行碳吸存,傳統認為它們藻體死亡後會快速被微生物分解,再度以二氧化碳方式釋放回大氣中,所以它們在藍碳科學討論中一直乏人問津。

但近年來,隨著更多的研究,海洋生物生態學家逐漸體認到沿岸這些大量生長的海藻,其實可以藉由不同的方式具備碳吸存的生態功能,可以說是一個長期被低估的藍碳生態系。在這幾年的研究,到底海洋生物生態學家學到了什麼,讓我們得以重新認識這群默默協助我們降低大氣二氧化碳的功臣?

海藻碳吸存的其中一種方式,就是藉由鈣化作用累積碳酸鈣。在所有海藻中,約有 5% 的物種能進行鈣化作用,於藻體內累積碳酸鈣,泛稱為「鈣化海藻」;其中,以紅藻中的珊瑚藻科藻種佔最大宗且具有最多樣的鈣化海藻,珊瑚藻科的殼狀珊瑚藻更能夠層層推疊,建構與珊瑚礁在規模上不相上下的巨大生物礁體 (super reef),例如臺灣西北海岸的桃園藻礁。

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桃園大潭藻礁潮間帶(上圖;劉少倫攝影)退潮後暴露出來的胞石藻屬 (Sporolithon) 的殼狀珊瑚藻(左下圖;劉少倫攝影)和珊瑚藻屬 (Corallina) 的有節珊瑚藻(右下圖;陳品辰攝影)。

在水中,海藻無法像陸上的維管束植物,可藉由氣孔進行氣體交換而獲得源源不絕的二氧化碳。此外,因為海水弱鹼性的環境(約 pH 8.2),當二氧化碳溶於海水中,主要是以碳酸氫根負離子 (HCO3) 形式存在,而非二氧化碳形式。

因此,當海藻進行光合作用時,面臨到二氧化碳取得不易的難題,勢必要有辦法退而求其次的使用碳酸氫根負離子,以供光合作用所需。為了解決這個難題,海藻所演化出的鈣化作用就是一種能夠幫助它本身使用碳酸氫根負離子,以提供光合作用所需的二氧化碳。在鈣化海藻細胞中,可借助細胞膜上的質子鈣反向轉運蛋白(H+/Ca2+ antiporter),將鈣離子濃縮在細胞間隙,產生高鹼度區域,使細胞間隙成為催化碳酸鈣累積的區域(反應式二)。

反應式二(鈣化作用):

CO+ Ca2+ + H2O → CaCO3 + 2H+

在質子鈣反向轉運蛋白運輸鈣離子到細胞間隙的同時,另一方面則將氫正離子運輸到細胞外產生出高酸性區域,使氫正離子能夠與細胞外海水中的碳酸氫根負離子反應,使鈣化海藻間接使用水中的碳酸氫根負離子,產生出高濃度二氧化碳擴散至細胞內(反應式三)。

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反應式三(碳酸氫根負離子使用):

2H+ + 2HCO3 → 2CO2+ 2H2O

希望以上這些複雜的化學反應式在還沒有把你搞得暈頭轉向前,你已看出鈣化海藻利用細胞間隙的碳酸鈣累積的策略,竟然可以協助藻體細胞獲得高濃度的二氧化碳,供光合作用所需。

落碳歸根,化作藻礁護地球

到這裡為止,我們不禁會聯想過去所學的鈣化作用反應,當鈣離子與碳酸氫根負離子反應,除了合成出碳酸鈣,也會釋放出大量的二氧化碳(反應式四)。

反應式四(動物鈣化作用):

Ca2+ + 2HCO3 → CaCO3 + CO2 + H2O

既然如此,那鈣化作用豈不是不能降低大氣中的二氧化碳,反而增加大氣二氧化碳的濃度?沒錯,骨骼形成的確是一種釋放二氧化碳的過程。然而,別忘了,鈣化海藻是能夠行光合作用的生物,雖然藻體因鈣化作用間接使用了水中碳酸氫根負離子,而產生細胞外高濃度二氧化碳,但這些二氧化碳會進一步被藻體的光合作用反應使用殆盡。

因此,當我們結合反應式一的光合作用、反應式二的鈣化作用和反應式三的碳酸氫根負離子使用,鈣化海藻的光合作用確確實實是一個降低外界二氧化碳,產生碳酸鈣、葡萄醣跟氧氣的化學反應(反應式五)。

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反應式五(鈣化海藻光合作用):

Ca2+ + 2HCO3 → CaCO3 + CH2O + O2

想像一下,當殼狀珊瑚藻以約 7500 年的時間,將碳酸鈣層層堆疊建構出如桃園藻礁長達 27 公里的藻礁,這些礁體可以說是一個長期封存大氣二氧化碳的碳吸存裝置。除了殼狀珊瑚藻建構的藻礁,同樣屬於珊瑚藻科的有節珊瑚藻,更在近年被發現竟然也有合成木質素的能力,趨同演化下,以抵抗強浪的拍打。

因此,可以想見珊瑚藻死後的有機碳也能像維管束植物一般,碳埋葬於淺海沉積物中。整合文獻資料,根據粗算,珊瑚藻的有機碳(例如木質素)或無機碳(例如碳酸鈣),全球每年約有 1.6 × 109 公噸的碳可藉由它們的碳埋葬或生物礁體建構被吸存起來。

殼狀藻礁。圖/flickr

把碳封起來,環境救回來

海藻還有另一種進行碳吸存的方式,是藉由將生長在岩岸的海藻藻體,剝落後漂移沉降到能夠碳吸存的環境中被保存下來。舉例來說,許多褐藻(例如昆布、馬尾藻或囊藻)具有氣囊結構,能夠使剝落的藻體在海洋中漂移一段時間。但這些氣囊結構,以馬尾藻為例,實驗指出約在藻體剝落 5 小時以後,就會在洋流外力影響下崩解使得藻體沉降。

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因此,當這些剝落的藻體漂移沉降到淺海沉積物上,在尚未被微生物完全分解前,即已埋葬於這些沉積物中。根據最近研究指出,利用穩定碳同位素分析技術,科學家發現在淺海海草床或紅樹林的沉積物中,約有 50-60% 的碳是來自於海藻或其它非維管束植物之初級生產者,顯示絕大多數海藻雖不具木質素,但其有機碳確實能夠搶在微生物分解前被封存於這些淺海沉積物中。

漂浮在東沙內環礁的亨氏馬尾藻(Sargassum henslowianum;上圖)及羊棲菜馬尾藻(S. fusiforme;左下圖)。白色箭頭為羊棲菜馬尾藻具有氣囊的小葉(右下圖)(劉少倫攝影)。

此外還有個非常類似生物幫浦的機制可以幫助碳封存。生長在沿海岩岸的海藻,如果位於海底峽谷附近,其剝落的藻體很容易由淺海經海底峽谷一路滑落到深海,或漂移到大洋並沉降至深海,使得這些藻體在深海低溫下埋葬於深海沉積物中,不受到微生物分解。由文獻資料粗算得知,藉由海藻有機碳在淺海碳埋葬或深海沉降方式,可貢獻全球每年約有 1.73 × 108 公噸的碳被封存起來。其中,約有 88% 是由深海沉降所貢獻的。

同樣也是粗略估算,在沿海生態系中的維管束植物(海草、紅樹林和鹽草)的有機碳,全球每年約有 1.21 × 108 公噸的碳可藉由淺海碳埋葬封存起來。相較於海藻的碳吸存能力,顯然海藻具有與沿海這些維管束植物相當或更高的碳吸存量。綜合這些研究,我們開始了解到,沿岸海藻可藉由四種不同的方式來達到碳吸存的生態功能,分別為鈣化作用礁體建構、木質素合成、淺海碳埋葬及深海沉降。

海藻碳吸存示意圖。
劉少倫繪

檢視台灣的藍碳生態系

不像沿海生態系中的維管束植物,海藻的碳吸存長期被學界所忽視。有鑑於雨後春筍般的研究證據,Krause-Jensen 等人於 2018 年在國際著名期刊 《Biology Letters 》以藍碳大象來描述海藻在藍碳中的貢獻,並呼籲學界應開始正視海藻在全球藍碳舞台已佔有舉足輕重的地位。

排除海藻在藍碳的貢獻,好比鴕鳥心態,將無法有效的進一步管理保育這些能夠減輕氣候變遷的藍碳生態系,並可能輕忽並破壞這些藍碳生態系;當這些尚未被好好了解的藍碳生態系消失後,將有可能是全球氣候變遷下壓垮駱駝的最後一根稻草。

舉例來說,臺灣最近鬧得沸沸揚揚的大潭藻礁生態系保育議題,政府希望在這個區域建置第三天然氣接受站,以提高臺灣未來石化燃料天然氣的使用量進行發電。然而,在這樣工程政策的背後,似乎並未意識到大潭這一片藻礁在藍碳中的貢獻,使得臺灣不僅無法遵守全球在 2015 年所簽訂巴黎協議以降低溫室氣體的排放外,可能更進一步摧毀能夠降低溫室氣體的藍碳生態系。

臺灣四周環海,具有多樣的沿海藍碳生態系,包括墾丁的海草生態系、西海岸的紅樹林生態系、西北部的藻礁生態系及東海岸鄰近海底峽谷的海藻生態系。然而,對於臺灣周遭這些藍碳生態系的碳吸存,許多基礎研究資料仍舊不明。在氣候變遷下的臺灣,了解我們四周海域藍碳的價值,是臺灣人身為全球公民一份子責無旁貸的責任。

了解台灣四周海域藍碳的價值,是臺灣人身為全球公民一份子責無旁貸的責任。圖/pixabay

參考文獻

  1. Martone P.T., Estevez J.M., Lu F., Ruel K., Denny M.W., Somerville C., Ralph J. 2009. Discovery of lignin in seaweeds reveals convergent evolution of cell-wall architecture. Current Biology 19: 169-175.
  2. van der Heijden L.H., Kamenos N.A. 2015. Reviews and syntheses: calculating the global contribution of coralline algae to total carbon burial. Biogeosciences 12: 6429-6441.
  3. Krause-Jensen D., Duarte C.M. 2016. Substantial role of macroalgae in marine carbon sequestration. Nature Geoscience 9: 737-742.
  4. Krause-Jensen D., Lavery P., Serrano O., Marbà N., Masque P., Duarte C.M. 2018. Sequestration of macroalgal carbon: the elephant in the blue carbon room. Biology Letters 14: 20180236.

本文轉載自MiTalkzine,原文《海洋中默默耕耘的藍碳大象》

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