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當經濟發展遇上了生態保育

蔡明燁
・2012/03/10 ・4140字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 513 ・六年級

當我們在今天開始注意到「跨科際」教育的潛在意義,且想要推動更有效益的穿領域科學傳播時,台北赤蛙復育成功的案例,提供了我們ㄧ個非常珍貴的課題──也就是從「線性」走向「網狀」思考的重要性。

在台灣的科學傳播網絡中,致力於生態保育的社群屢建奇功,可能是因為1980年代間,環保意識在國內抬頭,適逢寶島正開始走向民主化,環保團體很快成為市民社會的活躍份子,而經過了多年的努力,不僅環境保護的大原則已經成為許多台灣民眾的共識之一,以永續生態為宗旨的各類組織,相對上也已經在長年的實際操作中,建立出比較多元的社會網絡,並累積起較為豐富的穿領域溝通經驗,因此當我們在今天開始注意到「跨科際」教育的潛在意義,且想要推動更有效益的穿領域科學傳播時,台北赤蛙復育成功的案例,提供了我們ㄧ個非常珍貴的課題──也就是從「線性」走向「網狀」思考的重要性。

台北赤蛙。(圖片來源﹕ pseudolapiz@Flickr)

台北赤蛙以「台北」命名,因為美國博物學家1908年在台北縣八里鄉首度發現了這種體型纖細的赤蛙,身長不到四公分,屬於蛙類中的小不點兒,背部呈綠褐色,體側有兩道白色的褶極,褶極兩邊各有兩道黑線,叫聲細小,彷彿昆蟲唧唧。博物學家後來在大陸南部與東南亞也有找到同一物種。

三十年前,台北赤蛙在台灣西海岸的低海拔沼澤、水田普遍分布,牠們住在清淨的溼地,跳躍能力強,大部分時間會躲在水中的草叢或睡蓮篷下當保護傘,躲避天敵,然而隨著道路開發、農業用藥等對環境的汙染,台北赤蛙的生命力迅速下降,到了20世紀末、21世紀初,已經瀕臨絕種,全台灣只剩下四個族群:台北三芝、桃園龍潭、台南官田,以及屏東內埔。

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話說台北赤蛙在三芝賴以維生的棲地,是一大片蓮花田,蓮花田的主人是年屆八旬的老翁楊文石先生,人稱「阿石伯」,他是一個勤快務實的台灣農民,每天清晨四、五點起床,一直忙到夜裡十點多,除了照顧自己的一片山,還受雇幫鄰居整理田園,打理的田地總面積加起來約為一甲多。

1999年,木柵動物園的保育專家在阿石伯的蓮花田發現了台北赤蛙,隨即展開調查,到了2000年,驚覺赤蛙的數量已剩下不到50隻,於是動物園的林華慶組長趕緊在2001年和農委會取得共識,決定由動物園撥款成立一個台北赤蛙的復育專案。

不過在專案推動之初,專家們所採取的仍是一種單向式的思考路線,他們原想用補助的方式來說服當年七十多歲的阿石伯,不要再在蓮花田裡噴農藥,並承諾會定期補貼他的農業損失,但這對當時已經有二、三十年栽種經驗,可是卻第一次聽到「台北赤蛙」這個名詞的阿石伯來說,根本不著邊際,也就不予理會。接著又有人建議林組長,何不乾脆把這塊地給租下來,或者把台北赤蛙整個移到動物園裡,不就可以安心保護赤蛙了嗎?

所幸在這個關鍵性的當口,林組長跳出了線性思維的束縛,他有感於過去數十年來在台灣,每當經濟發展和生態保育發生衝突的時候,大家不是只想到用錢來解決,就是以抗爭或對立收場,這種過程不僅成果有限,也很難讓人受到啟發,反倒很容易製造一種誤解,好像為了稀有的動、植物,或是為了自然生態,就一定要犧牲農、漁、林業一樣,所以他很希望能夠走出一種新的模式。

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透過農委會的網絡,動物園輾轉找到了專門推動有機農業的慈心基金會,派出農民輔導員李逢棋去現場了解,發現保育人員和阿石伯的認知相去太遠,猶如雞同鴨講,於是他開始採取緊迫盯人的方式,經常去阿石伯的田邊和他閒聊,阿石伯起初也不想和李先生糾纏,但時間久了,友情逐漸培養,阿石伯向李先生坦承,他不是不知道農藥的可怕,也很清楚農藥對自己身體的危害,但是如果不用農藥,蓮花葉會被蟲子吃光,蓮花就賣不出去了!

聽了李逢棋的回報,慈心基金會的鐘長華組長決定啟動銷售機制來打破僵局,同意只要阿石伯停用農藥,那些還不能算「有機」的蓮花,仍然可以在慈心所屬的里仁商店販賣。這個提議讓阿石伯動心,當時他因為公家單位的三令五申不用農藥,在2002年春天,蓮田的葉面已經給水螟蛾的幼蟲吃得只剩下葉脈,於是到了同年十月,也就是蓮花季的末期,他帶了60束蓮花去慈心的賣場參觀,驚訝地發覺有機農產品售價較高,卻有很多消費者樂意購買,當他在賣場逛完一圈後,蓮花居然已經售罄,於是他終於同意改變耕作習慣,從2003年起全面朝有機發展。

林華慶組長建議採天敵制衡來處理蟲害,因為水螟蛾是台北赤蛙的食物來源之一,也不希望牠完全消滅,只是天敵生態的形成需要時間,所以林組長經過實驗,先用蘇力菌的菌種把蟲害控制在可接受的範圍內,一直等到九月間,虎皮蛙出現了,十月間,水螟蛾的剋星紅娘華也出現了,自然生態的復育才達到了較完整的生物鏈平衡狀態。至於停用農藥和殺草劑以後蔓生的雜草,以及遮掉其他水生植物所需陽光的荷花,則只能靠人力拔除,2001年間,動物園曾經透過社區教育的資源,在當地的橫山國小舉辦教師研習營,當時參與的吳景泉老師自願雇人去楊家的田埂拔草,但經費太少,所以偶爾帶學生去拔,最後他自己一個人拔,接下來動物園和慈心基金會也陸續發動義工,大家一起去幫阿石伯除草。

在原先的單向思維與線性操作中,保育專家和阿石伯之間並沒有很多互動,經過了兩年的溝通和補助,到2002年時,台北赤蛙的復育才只多出了20隻;然而當林組長不再把「生計」和「生態」放在天平的兩端,體認到兩者都是現代社會結構中的一環時,網狀的思考模式串聯了不同的社群從各個面向投入,這已經不再是一對一的單打獨鬥,而是眾多社群──包括動物園的保育/科學社群、農委會的農業社群、社區教育的教育社群、慈心基金會的宗教/消費社群等──環環結集而成的一個新的網絡,台北赤蛙和阿石伯的蓮花便是這個網絡的交集。

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三芝阿石伯蓮花田。(圖片來源﹕F.M. Wang@Flickr)

網絡理論(Network Theory)把現代社會看成是一種複雜的網絡結構,無論是人力、金錢、訊息或資源的流通等,都必須仰賴網絡內部的傳輸,以及網絡和網絡間的連結與互動。社會學家拉圖爾(Bruno Latour)以電話線為例,他說電話線非常微細,在地圖上根本顯示不出來,同時電話線也很脆弱,用把剪刀就剪斷了,但是電話線的網絡卻覆蓋了全世界,把天涯海角牽動起來。

如果把網絡理論套用在台北赤蛙的復育個案中,我們發現網絡一但形成,透過社群環節的層層力量,確實更能發揮無遠弗屆的影響力,激發很多始料未及的效應,例如從保育的層面來看,2003年間,三芝地區台北赤蛙的成蛙至少已達120隻,幼蛙則有35隻,到了2004年,赤蛙保育的重點除了儘量維持原棲地的環境風貌外,也在木柵動物園開闢了溼地生態教學園區,引進台北赤蛙,並和大屯溪畔的農民合作,開闢無農藥的溼地,希望能夠幫台北赤蛙打造更多適合的生存空間。

在農業產銷及社區營造的環節上,我們發現阿石伯從原先不曾注意過台北赤蛙,到後來變成關心、了解台北赤蛙,甚至去印了名片,把他的蓮花稱為「赤蛙牌」蓮花,並在慈心「買蓮花、救赤蛙」的鼓吹下,吸引了一群消費者歡喜地買回去,有人經常會特意跑到阿石伯的蓮花田去看赤蛙,讓阿石伯交到很多新朋友,現在的阿石伯更很自豪地表示,他的有機蓮花不但可以觀賞,可以沖泡成花茶,花的黏液富含胎盤素,還可以塗在臉上當美容聖品呢!至於專案的原始推手林華慶組長,也自認是整個過程的受益人,他說自己的心裡原來只看到台北赤蛙,卻未曾考慮過「人」的元素,可是從李逢棋與阿石伯的互動中,他發現李先生不只關心土地上的生物、這塊土地的健康,也很關心阿石伯這個人,而這種對人的關懷,可能便是像他這種專業背景的人員過去所欠缺的視野,而唯有當生態專家在保護濱危生物之際,也能注意解決人所面對的問題時,才有可能真正達到所謂的永續性。

此外,公共電視《我們的島》系列節目,以台北赤蛙的保育經驗製作了〈阿石伯的蓮花田〉專題,引起很大的迴響,不僅在第15屆東京地球環境映像祭入圍決選,也被新聞局選為「台灣紀錄片系列」之一,配上中、英、法、西語字幕,透過外館流通,達到了國際性(科學)傳播的功效;緊接著,木柵動物園也獲邀在東南亞及維也納會議上分享三芝赤蛙復育的成果,會後很多人向園方道賀,咸認是亞洲目前最成功的典範,被列為「世界動物園暨水族館保育方略」亞洲保育代表案例,並收入聯合國教科文組織的參考檔案。

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從林組長網狀思考的新模式中,我們發現了社會網絡可能製造的善意循環,也看到了跨科際互動與穿領域科學傳播潛在的美好願景。

When Economic Development Meets Environmental Protection (當經濟發展遇上了生態保育) (mp3)

參考資料

原發表於 東西交叉口 及 跨科際閱讀

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蔡明燁
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蔡明燁,英國里茲大學傳播研究所研究員。

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從認證到實踐:以智慧綠建築三大標章邁向淨零
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2024/11/15 ・4487字 ・閱讀時間約 9 分鐘

本文由 建研所 委託,泛科學企劃執行。 


當你走進一棟建築,是否能感受到它對環境的友善?或許不是每個人都意識到,但現今建築不只提供我們居住和工作的空間,更是肩負著重要的永續節能責任。

綠建築標準的誕生,正是為了應對全球氣候變遷與資源匱乏問題,確保建築設計能夠減少資源浪費、降低污染,同時提升我們的生活品質。然而,要成為綠建築並非易事,每一棟建築都需要通過層層關卡,才能獲得標章認證。

為推動環保永續的建築環境,政府自 1999 年起便陸續著手推動「綠建築標章」、「智慧建築標章」以及「綠建材標章」的相關政策。這些標章的設立,旨在透過標準化的建築評估系統,鼓勵建築設計融入生態友善、能源高效及健康安全的原則。並且政府在政策推動時,為鼓勵業界在規劃設計階段即導入綠建築手法,自 2003 年特別辦理優良綠建築作品評選活動。截至 2024 年為止,已有 130 件優良綠建築、31 件優良智慧建築得獎作品,涵蓋學校、醫療機構、公共住宅等各類型建築,不僅提升建築物的整體性能,也彰顯了政府對綠色、智慧建築的重視。

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說這麼多,你可能還不明白建築要變「綠」、變「聰明」的過程,要經歷哪些標準與挑戰?

綠建築標章智慧建築標章綠建材標章
來源:內政部建築研究所

第一招:依循 EEWH 標準,打造綠建築典範

環境友善和高效率運用資源,是綠建築(green building)的核心理念,但這樣的概念不僅限於外觀或用材這麼簡單,而是涵蓋建築物的整個生命週期,也就是包括規劃、設計、施工、營運和維護階段在內,都要貼合綠建築的價值。

關於綠建築的標準,讓我們先回到 1990 年,當時英國建築研究機構(BRE)首次發布有關「建築研究發展環境評估工具(Building Research Establishment Environmental Assessment Method,BREEAM®)」,是世界上第一個建築永續評估方法。美國則在綠建築委員會成立後,於 1998 年推出「能源與環境設計領導認證」(Leadership in Energy and Environmental Design, LEED)這套評估系統,加速推動了全球綠建築行動。

臺灣在綠建築的制訂上不落人後。由於臺灣地處亞熱帶,氣溫高,濕度也高,得要有一套我們自己的評分規則——臺灣綠建築評估系統「EEWH」應運而生,四個英文字母分別為 Ecology(生態)、Energy saving(節能)、Waste reduction(減廢)以及 Health(健康),分成「合格、銅、銀、黃金和鑽石」共五個等級,設有九大評估指標。

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我們就以「台江國家公園」為例,看它如何躍過一道道指標,成為「鑽石級」綠建築的國家公園!

位於臺南市四草大橋旁的「台江國家公園」是臺灣第8座國家公園,也是臺灣唯一的濕地型的國家公園。同時,還是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築,其外觀採白色系列,從高空俯瞰,就像在一座小島上座落了許多白色建築群的聚落;從地面看則有臺南鹽山的意象。

因其地形與地理位置的特殊,生物多樣性的保護則成了台江國家公園的首要考量。園區利用既有的魚塭結構,設計自然護岸,保留基地既有的雜木林和灌木草原,並種植原生與誘鳥誘蟲等多樣性植物,採用複層雜生混種綠化。以石籠作為擋土護坡與卵石回填增加了多孔隙,不僅強化了環境的保護力,也提供多樣的生物棲息環境,使這裡成為動植物共生的美好棲地。

台江國家公園是南部行政機關第一座鑽石級的綠建築。圖/內政部建築研究所

第二招:想成綠建築,必用綠建材

要成為一幢優秀好棒棒的綠建築,使用在原料取得、產品製造、應用過程和使用後的再生利用循環中,對地球環境負荷最小、對人類身體健康無害的「綠建材」非常重要。

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這種建材最早是在 1988 年國際材料科學研究會上被提出,一路到今日,國際間對此一概念的共識主要包括再使用(reuse)、再循環(recycle)、廢棄物減量(reduce)和低污染(low emission materials)等特性,從而減少化學合成材料產生的生態負荷和能源消耗。同時,使用自然材料與低 VOC(Volatile Organic Compounds,揮發性有機化合物)建材,亦可避免對人體產生危害。

在綠建築標章後,內政部建築研究所也於 2004 年 7 月正式推行綠建材標章制度,以建材生命週期為主軸,提出「健康、生態、高性能、再生」四大方向。舉例來說,為確保室內環境品質,建材必須符合低逸散、低污染、低臭氣等條件;為了防溫室效應的影響,須使用本土材料以節省資源和能源;使用高性能與再生建材,不僅要經久耐用、具高度隔熱和防音等特性,也強調材料本身的再利用性。


在台江國家公園內,綠建材的應用是其獲得 EEWH 認證的重要部分。其不僅在設計結構上體現了生態理念,更在材料選擇上延續了對環境的關懷。園區步道以當地的蚵殼磚鋪設,並利用蚵殼作為建築格柵的填充材料,為鳥類和小生物營造棲息空間,讓「蚵殼磚」不再只是建材,而是與自然共生的橋樑。園區的內部裝修選用礦纖維天花板、矽酸鈣板、企口鋁板等符合綠建材標準的系統天花。牆面則粉刷乳膠漆,整體綠建材使用率為 52.8%。

被建築實體圍塑出的中庭廣場,牆面設計有蚵殼格柵。圖/內政部建築研究所

在日常節能方面,台江國家公園也做了相當細緻的設計。例如,引入樓板下的水面蒸散低溫外氣,屋頂下設置通風空氣層,高處設置排風窗讓熱空氣迅速排出,廊道還配備自動控制的微噴霧系統來降溫。屋頂採用蚵殼與漂流木創造生態棲地,創造空氣層及通風窗引入水面低溫外企,如此一來就能改善事內外氣溫及熱空氣的通風對流,不僅提升了隔熱效果,減少空調需求,讓建築如同「與海共舞」,在減廢與健康方面皆表現優異,展示出綠建築在地化的無限可能。

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島式建築群分割後所形成的巷道與水道。圖/內政部建築研究所

在綠建材的部分,另外補充獲選為 2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學新建工程,其採用生產過程中二氧化碳排放量較低的建材,比方提高高爐水泥(具高強度、耐久、緻密等特性,重點是發熱量低)的量,並使用能提高混凝土晚期抗壓性、降低混凝土成本與建物碳足跡的「爐石粉」,還用再生透水磚做人行道鋪面。

2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所
2023 年優良綠建築的臺南市立九份子國民中小學。圖/內政部建築研究所

同樣入選 2023 年綠建築的還有雲林豐泰文教基金會的綠園區,首先,他們捨棄金屬建材,讓高爐水泥使用率達 100%。別具心意的是,他們也將施工開挖的土方做回填,將有高地差的荒地恢復成平坦綠地,本來還有點「工業風」的房舍告別荒蕪,無痛轉綠。

雲林豐泰文教基金會的綠園區。圖/內政部建築研究所

等等,這樣看來建築夠不夠綠的命運,似乎在建材選擇跟設計環節就決定了,是這樣嗎?當然不是,建築是活的,需要持續管理–有智慧的管理。

第三招:智慧管理與科技應用

我們對生態的友善性與資源運用的效率,除了從建築設計與建材的使用等角度介入,也須適度融入「智慧建築」(intelligent buildings)的概念,即運用資通訊科技來提升建築物效能、舒適度與安全性,使空間更人性化。像是透過建築物佈建感測器,用於蒐集環境資料和使用行為,並作為空調、照明等設備、設施運轉操作之重要參考。

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為了推動建築與資通訊產業的整合,內政部建築研究所於 2004 年建立了「智慧建築標章」制度,為消費者提供判斷建築物是否善用資通訊感知技術的標準。評估指標經多次修訂,目前是以「基礎設施、維運管理、安全防災、節能管理、健康舒適、智慧創新」等六大項指標作為評估基準。
以節能管理指標為例,為了掌握建築物生命週期中的能耗,需透過系統設備和技術的主動控制來達成低耗與節能的目標,評估重點包含設備效率、節能技術和能源管理三大面向。在健康舒適方面,則在空間整體環境、光環境、溫熱環境、空氣品質、水資源等物理環境,以及健康管理系統和便利服務上進行評估。

樹林藝文綜合大樓在設計與施工過程中,充分展現智慧建築應用綜合佈線、資訊通信、系統整合、設施管理、安全防災、節能管理、健康舒適及智慧創新 8 大指標先進技術,來達成兼顧環保和永續發展的理念,也是利用建築資訊模型(BIM)技術打造的指標性建築,受到國際矚目。

樹林藝文綜合大樓。圖/內政部建築研究所「111年優良智慧建築專輯」(新北市政府提供)

在興建階段,為了保留基地內 4 棵原有老樹,團隊透過測量儀器對老樹外觀進行精細掃描,並將大小等比例匯入 BIM 模型中,讓建築師能清晰掌握樹木與建築物之間的距離,確保施工過程不影響樹木健康。此外,在大樓啟用後,BIM 技術被運用於「電子維護管理系統」,透過 3D 建築資訊模型,提供大樓內設備位置及履歷資料的即時讀取。系統可進行設備的監測和維護,包括保養計畫、異常修繕及耗材管理,讓整棟大樓的全生命週期狀況都能得到妥善管理。

智慧建築導入 BIM 技術的應用,從建造設計擴展至施工和日常管理,使建築生命周期的管理更加智慧化。以 FM 系統 ( Facility Management,簡稱 FM ) 為例,該系統可在雲端進行遠端控制,根據會議室的使用時段靈活調節空調風門,會議期間開啟通往會議室的風門以加強換氣,而非使用時段則可根據二氧化碳濃度調整外氣空調箱的運轉頻率,保持低頻運作,實現節能效果。透過智慧管理提升了節能效益、建築物的維護效率和公共安全管理。

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總結

綠建築、綠建材與智慧建築這三大標章共同構建了邁向淨零碳排、居住健康和環境永續的基礎。綠建築標章強調設計與施工的生態友善與節能表現,從源頭減少碳足跡;綠建材標章則確保建材從生產到廢棄的全生命週期中對環境影響最小,並保障居民的健康;智慧建築標章運用科技應用,實現能源的高效管理和室內環境的精準調控,增強了居住的舒適性與安全性。這些標章的綜合應用,讓建築不僅是滿足基本居住需求,更成為實現淨零、促進健康和支持永續的具體實踐。

建築物於魚塭之上,採高腳屋的構造形式,尊重自然地貌。圖/內政部建築研究所

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2024 臺灣科普環島列車啟程 催生科學傳播新力量
PanSci_96
・2024/10/21 ・915字 ・閱讀時間約 1 分鐘

「2024 臺灣科普環島列車」今(21)日自臺北火車站啟程,沿著西部幹線南下,將於 10 月 21 日至 26 日搭載全臺 202 所國小學生,展開 6 天的科普環島之旅。前副總統陳建仁、國科會主委吳誠文、數位發展部部長黃彥男、交通部臺灣鐵路公司副總經理賴興隆,美、荷、法、德、英國等駐臺代表、9 家車廂參與單位代表及師生們均蒞臨開幕式。

高中生成為科學傳播新力量 助力全臺科普教育

吳主委表示,自 2016 年以來,已連續 9 年舉辦科普環島列車活動,持續推動科學教育。今年活動規模擴大,火車將在 6 天內行經 17 個縣市、32 個站點,提供超過 300 項科學實驗,讓全臺學童能從小接觸科學。

更值得一提的是,近年來國科會積極邀請全臺高中學生,透過科學培訓後上車擔任「車廂關主」,帶領國小學童玩科普;高中生們由「知識接收者」轉為「科學傳播者」的角色,不僅加深其擔任小老師的使命感,也提升科學傳播、知識轉譯及組織規劃能力。

今年有 391 位來自全臺 18 所高中的學生參與培訓,其中 162 位為女學生,突破科技領域的性別刻板印象,展現女性在科學界的力量。這些科普小老師們將於 10 月 21 日至 26 日帶著全臺各縣市、鄉鎮國小學童學習更多有趣的科學實驗,為科普教育展開多面向的正循環。

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2024 年的科普環島列車很不一樣! 全民一起上列車、長知識

「2024 年臺灣科普環島列車」停靠站點及時刻表

今年臺灣科普環島列車首度開放全民上車體驗,活動開放報名迅速額滿,共有360位民眾參加,8節車廂搭載不同科技主題的特色實驗,包含今年最發燒的 AI 人工智慧、半導體、衛星通訊、以及與我們生活息息相關的隔震減震知識,都設計在車廂的科學實驗活動中,讓參與活動的學生、民眾能獲得最新最熱的科技知識。各車廂活動由台灣默克集團、友達永續基金會、瑞健醫療、ASM 台灣先藝科技、國家地震工程研究中心、數位發展部、緯創資通、聯華電子科技文教基金會和上銀科技等單位規劃設計。

國科會特別感謝各參與單位的支持與合作,讓此次活動更豐富多元。科普列車活動期間,在全國各地火車站及周邊地區也同時舉辦科學市集,歡迎各地民眾經過火車站時不要錯過難得的科學體驗機會!

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深海發現大型礦場和「暗氧」!是能源危機的希望還是潘朵拉之盒?
PanSci_96
・2024/09/21 ・2334字 ・閱讀時間約 4 分鐘

深海的暗氧:無光環境中的神秘氧氣生成

深海,被譽為地球最後的未開發疆域,隱藏著許多不為人知的奧秘。數千公尺深的海底沉積了數量龐大的多金屬結核,這些礦物因含有大量珍貴金屬,對現代技術,尤其是能源轉型,至關重要。然而,科學家在探索這些結核的過程中意外地發現了一種神秘的現象:暗氧,即在無光的深海環境中生成氧氣的過程。這一發現不僅可能改變我們對海洋生態系統的理解,還可能重新定義地球早期生命起源的故事。

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長期以來,科學界普遍認為氧氣的生成依賴於光合作用。光合作用是植物、藻類及一些細菌透過陽光將水和二氧化碳轉化為有機物並釋放氧氣的過程。這一過程主要發生在地球表層和淺水區域,是維持大氣和海洋中氧氣含量的核心機制。根據這一觀點,只有在陽光能夠到達的區域,氧氣才能被生成。因此,對於深達數千公尺的深海區域,我們的認識是,氧氣主要來自於表層水透過洋流輸送到深處。

然而,深海中缺乏光源,光合作用無法進行,這意味著氧氣在深海中的供應受到限制。雖然洋流能夠在一定程度上將氧氣輸送到深海,但這一過程極其緩慢,往往需要數百年甚至上千年才能完成一次循環。因此,科學家一直認為深海是一個缺氧的環境。

多金屬結核的發現,是新能源的關鍵,還是海洋生態的災難?

在這樣的背景下,科學家對深海進行了更深入的探索,並發現了錳結核(英語:Manganese nodules),又被稱為多金屬結核這一珍貴資源。多金屬結核是富含金屬的岩石,其主要成分包括鈷、錳和鎳等金屬。這些結核廣泛分佈於全球深海區域,尤其是太平洋海域,儲量高達數兆噸。這些金屬對綠色能源技術,如電池生產,具有極高的價值,吸引了全球各國的關注。

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然而,這些結核不僅是地球資源的寶藏,它們還隱藏著另一個重要的發現。2013 年,科學家安德魯·斯威特曼(Andrew Sweetman)在太平洋克拉里昂-克里珀頓區域進行深海研究時,意外地發現,在封閉的深海水域中,氧氣濃度竟然有所增加。這一現象引發了科學界的極大關注。

科學家探索深海的多金屬結核時,意外發現「暗氧」的存在。 圖/envato

暗氧的生成機制

斯威特曼的研究團隊推測,深海中的多金屬結核可能在某些化學條件下,充當了天然電池。這些結核通過電化學反應將水分解為氧氣和氫氣,從而在無光的環境中產生了氧氣。為了驗證這一假設,團隊在實驗室中模擬了深海環境,並確實觀察到氧氣從結核生成的現象。

不過,這一過程並非如想像中簡單。根據實驗數據,某些海底結核表面的電壓僅為 0.95 伏特,卻能夠生成氧氣,這與理論上需要的 1.6 伏特電壓不符。研究團隊進一步推測,這可能與結核的成分有關,例如含鎳的錳氧化物可能起到了催化作用,降低了反應所需的能量。此外,結核表面的不規則排列及空隙可能也促進了電子轉移和水的分解。

暗氧的發現挑戰了我們對氧氣生成的傳統理解。過去我們認為,地球上的氧氣主要來自於光合作用,但這一現象表明,甚至在無光的深海環境中,氧氣也能通過無機物的電化學反應生成。這意味著,我們對於地球早期氧氣循環及生命演化的認識可能存在重大疏漏。

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尤其值得注意的是,多金屬結核的形成需要氧氣,而這些結核大量出現在深海中,是否表明早期地球上就已經存在非光合作用的氧氣生成機制?如果是這樣,暗氧是否可能推動了地球上生命的起源?這一問題仍然未有定論,但暗氧的發現無疑為生命起源的研究開闢了一條新的途徑。

未來的挑戰:開採深海資源還是守護地球最後的「淨土」?

除了科學研究的價值,多金屬結核也吸引了全球對於深海資源開採的興趣。這些結核富含稀有金屬,特別是對電池生產至關重要的鎳和鈷。然而,大規模的深海開採可能會對海洋生態系統造成嚴重破壞。

對於發現的深海資源,是要開採?還是選擇守護海洋生態? 圖/envato

首先,深海採礦可能導致噪音和光污染,破壞深海生物的棲息地。此外,採礦過程中產生的懸浮物可能對海洋生物,尤其是水母等生物造成生理負擔。研究顯示,水母在模擬的採礦環境中會因應對懸浮物而消耗大量能量,這可能削弱其免疫系統並降低生存率。

因此,雖然深海資源的開採看似能解決當前的能源危機,但國際間對此議題的爭議仍然持續。全球已有32個國家支持暫停或禁止深海採礦,呼籲進行更多的生態影響研究以確保環境保護。

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暗氧的發現,不僅為科學研究帶來新的挑戰,也為深海資源的開採提出了更高的要求。在能源危機與生態保護之間,我們需要尋找平衡點。未來的技術或許能夠在不破壞環境的情況下,模擬自然過程生成多金屬結核,從而實現可持續的資源開採。

此外,暗氧現象的發現也為探索外星生命提供了新的思路。當我們在其他行星上發現氧氣時,不一定意味著那裡存在光合作用生物,可能是類似多金屬結核的無機反應在默默進行。這一發現或許將改變我們對地外生命的定義與尋找方式。

深海的秘密仍在不斷被揭開。從暗氧的發現到多金屬結核的開採,這片未開發的疆域將在未來的科學探索與資源爭奪中扮演至關重要的角色。無論是能源危機的解決還是生態系統的保護,我們都應以謹慎且負責任的態度面對這一未知的領域,避免打開潘朵拉之盒。

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