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全球暖化是假的?盲目追求平衡報導恐放大證據薄弱的推測│科學家與媒體的橋樑(七)

台灣科技媒體中心_96
・2020/09/28 ・4964字 ・閱讀時間約 10 分鐘 ・SR值 622 ・十年級

編按:充斥在新聞媒體或社群上的偽科學謠言,或似是而非的「新發現」,通常都以誇張聳動的標題吸引讀者的目光,並讓多數人深信不疑。誰能擔任這個破除迷思的角色,成為科學家與媒體傳播間的橋樑,為閱聽者導正視聽呢?這一系列文章,將介紹英國科學媒體中心(SMC)如何運作,打擊新聞上的偽科學、假訊息。

BBC 退休記者 Peter Sissons。
圖/wikipedia

2009 年 6 月,彼得.西桑斯(Peter Sissons)從英國廣播公司(以下簡稱 BBC)退休,告別他在 BBC 20 多年的新聞生涯。這些年來,西桑斯曾擔任記者、廣播新聞主持人、第四頻道(Chanel 4)的新聞主播,他在播報台上的身影極具時代意義,新聞同仁無不懾服於他臨危不亂、清晰而沉著的播報姿態。唯有一次他遭受輿論批評,是 2002 年英國女皇的母親逝世,他正襟危坐在主播台上向全英國人民宣告與皇室同哀的消息,卻不及換上黑色領帶,那條他繫在前胸的勃根地酒紅色領帶,在全國哀悼的同時,成了批評者不願放過的標的。

英國BBC前主播不相信全球暖化,批新聞台政治正確

2011 年,西桑斯出版回憶錄《當一扇門闔上》(When one Door Closes),[1] 一改 BBC 當家主播可靠沉穩的姿態,大力抨擊 BBC,以最嚴厲的口吻指稱「BBC 成了氣候變遷狂熱者的宣傳機器」。

他認為在 BBC 新聞台,政治正確與否的重要性,已經高於對新聞最基本的要求。一開始他只是不滿氣候變遷的報導只有單方面的故事,即「全球暖化正在發生」,而環境記者卻忽略氣候系統的複雜多變,只消用典型的 2 分鐘剪輯便完成報導。西桑斯後來更加不滿支持全球暖化的篇幅,遠高過反對者的聲音,在書裡他說「那實際上根本是零」。

他認為不論反對者的聲音多麼邊緣,都應該被聽見、在報導中佔有一席位置。他說:「對我來講,最讓人擔憂的,是全球暖化這題,它政治正確凌駕新聞價值的頻率在過去 10 年不斷增加。

Peter Sissons 所著的《When One Door Closes》。
圖/amazon

但科學證據不斷指出,全球暖化確切發生

事實上,全球暖化的科學證據每年都重複驗證這影響全球的現象確切發生,且以前所未有的規模持續擴大。聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)於 1988 年成立,[2] 這個專門小組每年審視全球的氣候變遷科學研究,並做出當時決議;1990 年,第一份報告書即指出,[3] 當時的科學模型發現全球溫度逐年增加,只是模型所預測的時間和程度仍不確定,呼籲要跨國合作才能更理解全球暖化並減緩暖化速度;聯合國於 1997 年簽定「京都議定書」,具體訂出全球溫室氣體的減量目標。

1990 年代末,科學證據逐漸累積、茁壯,在在指出全球暖化是不爭的事實。1998 年,剛從耶魯大學(Yale University)拿到博士學位,正在馬薩諸塞大學阿默斯特分校(University of Massachusetts Amherst)擔任博士後研究員的麥可.曼恩(Michael Mann),與同事共同發表一篇期刊論文,[4] 他們利用樹木年輪資料所建造出的氣候模型,可往回窺探 6 個世紀的氣候改變。

這個模型計算出溫室氣體濃度、太陽輻射、火山氣懸膠體等因素,都促成了前 400 年的氣候變異;但 20 世紀以來,很可能推升全球溫度的主要原因,是疾速上升的溫室氣體濃度。這篇發表於權威科學期刊《自然》(Nature)的論文,很快獲得學界與媒體的注意,文中呈現的氣候變化圖表,也有了全球知名的稱號,為「曲棍球棒曲線」(Hockey stick graph)

這份研究的成果直指人類排放的溫室氣體,是肇因氣候暖化的元凶,又稱人為氣候變遷論(anthropogenic climate change)。在有更多證據支持這個結論之前,這篇論文已掀起學界與媒體的討論。最積極挑戰這一研究結果的,無疑是首當其衝的化石燃料產業。

西桑斯在 BBC 退休前的那 10 多年,正是這篇論文發表後,支持與反對全球暖化的陣營互相拉鋸的關鍵 10 年。西桑斯對全球暖化的懷疑,並非毫無來由。

圖一:左為著名的曲棍球棒曲線,20世紀開始急速升溫的全球溫度,被認為是人類活動的碳排放所導致。右為氣候科學家麥可.曼恩與他用來建構氣候模型的樹木年輪。[5]

爆出「氣候門」,科學家遭指捏造「人為氣候變遷」證據

就在西桑斯宣布退休後的幾個月,2009 年年底,聯合國根據氣候變遷綱要公約(UNFCCC),即將召開第 15 屆締約方會議(COP15)。會議前幾週,幾千封電子郵件和檔案資料夾被駭出,複製到多個網路位置。駭客攻擊的單位是東安格里亞大學氣候研究小組(Climate Research Unit, University of East Anglia)的伺服器,竊取了跨國氣候科學家的書信往來,也包括他們的實驗資料。

首先揭露這些內容的,是氣候變遷懷疑論者詹姆斯.德林波爾(James Delingpole)。德林波爾是英國的記者、政治評論家與小說家,他在 2009 年 11 月 20 日的每日電訊報(The Daily Telegraph)發表文章《氣候門:人為氣候變遷的最後一根棺材釘?》,[6] 借用最廣為人知的醜聞事件「水門案」(watergate),為這些電子郵件起了易於記誦更易於傳播的名字。

文中,德林波爾「舉證歷歷」,說明氣候科學家如何操弄資料,指稱人為氣候變遷是捏造出來的陰謀。他摘取了電子郵件中的段落,包括曼恩說自己用了點「小伎倆」(trick)來整理資料等。德林波爾捕風捉影排版了這些私人信件的片段,並加以點綴,提到「其實地球正在降溫」,而且「轉換綠能會提高稅額並增加電費」;他認為,人為氣候變遷的科學證據其實是科學家偽造的,目的是獲取龐大的政治利益與金錢報酬。

調查發現科學家並未捏造研究,但民調已出現改變

可以想見,2009 年第 15 屆締約方會議在「氣候門」文章發表後的 10 天召開,在哥本哈根的會議現場,媒體的關注焦點都圍繞著「科學家的陰謀」打轉。原本就仰賴政治折衝合作的氣候變遷議題,這次不只是角力,雙方陣營所牽涉的利益結構,也一次浮上了檯面。2010 年,英國下議院的科學與技術委員會(Science and Technology Committee)調查整起事件,宣布並無捏造與不法;另一由多位科學家聯合組成的獨立調查小組,也沒有發現任何缺失。

但為時已晚,由 BBC 主持的民調結果顯示,2009 年 11 月至 2010 年 2 月,英國民眾同意「氣候變遷大多是人為造成」的比例,從 50% 降至 34%;而這一結果也與美國獨立民調機構皮尤研究中心(Pew Research Center)的數據相符:2009 年的下半季,氣候變遷懷疑論者的比例顯著上升了。

自從曼恩發表了曲棍球棒曲線,到氣候門事件爆發,已經過了 10 年。這 10 年來,支持全球暖化的科學證據、期刊文章,重複說著同一個故事:整體而言,地球在增溫,而且沒有停下的趨勢。

但隨著科學證據愈清晰,懷疑論者的聲量也愈響亮。這群「反對全球暖化」的人,其實沒有提出任何一篇挑戰全球暖化的科學研究論文,卻能成功販賣懷疑,動搖大眾認知的氣候變遷。

氣候變遷懷疑論者透過出版書籍傳播,而非需要同儕審查的期刊

美國俄克拉荷馬州立大學的環境社會學家萊利.唐萊普(Riley E. Dunlap)和美國中央佛羅里達大學政治學者彼得.雅克(Peter J. Jacques)發現,[7] 氣候變遷懷疑論者又或稱氣候變遷否定論者(climate change deniers)的論述,主要的傳播渠道是大眾出版書籍。他們繞過了需要同儕審查的科學期刊,用更平易近人的語言來包裝懷疑,利用出版網絡散播出去。

這篇由上述兩位學者於 2013 年發表的研究發現,1982 年有一本以早期氣候科學為基底的書籍,討論二氧化碳可能對大氣的助益;除此之外,一直到 1988 年都無任何挑戰氣候變遷的書籍出版。

但 1988 年聯合國成立政府間氣候變遷專門委員會後,幾乎每年都有個位數的類似出版物,直到 2007 年,每年有十多本,氣候門事件發生的 2009 年,出版了 21 本。這些書籍作者有的是自然科學背景,有的專攻政治社會學,他們直接對民眾說話,提出的論述皆以「懷疑」為核心,由化石燃料產業資助的保守派智庫為後盾,大量產製科學不確定性,認為現在的科學證據還不足夠、不能驅使政府制定氣候政策。

圖二:唐萊普和雅克研究中,整理的氣候變遷懷疑論大眾書籍數,Y 軸是出版書籍數,X 軸是年份。[8]

一味追求平衡報導,易放大證據薄弱的推測

氣候變遷否定論者的論述方式,不是提出可供同儕審查的研究;他們質疑氣候科學的資料和研究方法,攻擊氣候科學家的誠信來強化煽動力道。氣候變遷懷疑論者質疑地球是否真的暖化,質疑人為活動是導致地球暖化的主要原因,也質疑氣候暖化的嚴重性。

從 1990 年代末到 2011 年,西桑斯經年累月懷疑氣候變遷真實性的時間點,正是保守勢力不斷增強影響力的關鍵幾年;在英國SMC主任費歐娜.福克斯(Fiona Fox)的經驗中,西桑斯認為氣候變遷報導沒有涵蓋到氣候變遷懷疑論觀點是無稽之談。

就在西桑斯出版回憶錄的後 2 天,福克斯在 BBC 專欄上直接回應。[9] 她說,科學媒體中心處理氣候變遷的 8 年來,從來不缺記者基於「平衡報導」的立場,要求訪問懷疑論者。甚至,她也細數了多位 BBC 讀者熟悉的懷疑論專家,他們即時提供記者平衡報導的需要。

福克斯再次提醒,科學報導中無論如何都力求平衡觀點是危險的。她說,「對我而言,過去 10 年裡,科學報導的挫敗就在於當時英國社會有超過 6 成的民眾認為,生醫科學界有一半的學者不同意 MMR 疫苗是安全的;但事實上不是。」

福克斯認為,報導的確需要多元聲音,像是重要的事情如氣候變遷的影響地區與程度、長遠的應對規劃,以及科學界真正的辯論。未經深思的平衡報導容易讓大眾錯認「科學界的共識」,科羅拉多大學波德分校的環境科學副教授馬克斯威爾.博伊可夫(Maxwell T. Boykoff)認為,當大眾媒體錯誤再現了這些科學門外漢的觀點,便是誤導了大眾和政策制定者,使這些社群花費珍貴的力氣辯論虛幻議題,對整體社會毫無益處。[10]

圖/pikrepo

2012 年,曼恩出版第一本大眾書籍,[11] 說明氣候變遷的科學證據、研究限制、方法和重要性;也一次回應了氣候門事件的始末,包括氣候科學家如他自己這些年遭受的攻擊甚至死亡威脅。

科學家正面迎戰假消息,確保溝通管道暢通

自從 2009 年氣候門事件以來,氣候科學家學習離開熟悉的學術領域,使用大眾語言溝通科學發現,他們接受媒體專訪、參與紀錄片、發表專欄文章,將大眾誤解氣候科學的危機,轉為重述科學事實的機會。英國SMC 趁著全球媒體都在關注氣候門事件的浪潮上,邀請頂尖的氣候科學家舉辦記者會,正面回應記者的詢問;當媒體錯誤報導,即時發布正確消息;面對科學不確定性也不回避,「不要冒著不誠實和過度宣稱的風險,」福克斯說。一旦科學家與媒體的管道暢通,才有機會真正扭轉偏見與錯誤。

出版曲棍球棒曲線至今已 20 年,將近 9 成以上、數千篇的研究論文都支持人為氣候變遷理論;[12] 2019 年 5 月,英國衛報的報導指引認為「氣候變遷」已不再適用現實狀態,應該改為「氣候危機」或「氣候緊急情況」(climate crisis or climate emergency)[13] 才能反映全球面臨的威脅。

時至今日,回望曼恩等人被惡意指控的信譽問題,再回首大眾出版書籍所傳播的懷疑論點,只是再次顯示了科學因為困難,而讓傳播更為艱困,使惡意和錯誤能趁虛而入。報導如何重現真實,科學家如何克服溝通門檻,而讀者又該如何培養自己的識讀能力,將是資訊爆炸的今日,沒有人能輕忽的重要問題。

註釋

[1] Sissons, P. (2011). “The BBC became a propaganda machine for climate change zealots, says Peter Sissons… and I was treated as a lunatic for daring to dissent”. The Daily Mail, 2011/02/09. 2020/01/20 檢閱。

[2] 政府間氣候變遷專門委員會介紹。2020/01/20 檢閱。

[3] Houghton, J. T., Jenkins, G. J., & Ephraums, J. J. (1990). “Climate change: the IPCC scientific assessment. Intergovernmental Panel on Climate Change”. World Meteorological Organization, United Nations Environmental Programme. Cambridge Univ. Press.

[4] Mann, M. E., Bradley, R. S., & Hughes, M. K. (1998). “Global-scale temperature patterns and climate forcing over the past six centuries”. Nature, 392(6678), 779-787.

[5] Brumfiel, G. “Academy affirms hockey-stick graph”. Nature 441, 1032–1033 (2006) doi:10.1038/4411032a

[6] Delingpole, J. (2009). “Climategate: the final nail in the coffin of ‘Anthropogenic Global Warming?” The Daily Telegraph, 20. 2020/01/20 檢閱。

[7] Dunlap, Riley & Jacques, Peter. (2013). “Climate Change Denial Books and Conservative Think Tanks”. The American behavioral scientist. 57. 699-731. 10.1177/0002764213477096.

[8] 同註 7。

[9] Fox, F. (2011). “Why Peter Sissons is wrong about BBC climate coverage”. The BBC, 2011/02/08. 2020/01/20 檢閱。

[10] Boykoff, M. T. (2013). “Public Enemy No. 1?”. American Behavioral Scientist, 57(6), 796–817. doi: 10.1177/0002764213476846

[11] Mann, Michael E. (2012). “The Hockey Stick and the Climate Wars: Dispatches from the Front Lines”. Columbia University Press.

[12] Cook, J., Oreskes, N., Doran, P. T., Anderegg, W. R. L., Verheggen, B., Maibach, E. W., … Rice, K. (2016). “Consensus on consensus: a synthesis of consensus estimates on human-caused global warming”. Environmental Research Letters, 11(4), 048002. doi: 10.1088/1748-9326/11/4/048002

[13] Carrington, D. (2019). “Why the Guardian is changing the language it uses about the environment”. The Guardian, 17. 2020/01/20 檢閱。

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氣候變遷讓缺水、淹水更嚴重,臺灣做好準備了嗎?——專訪水利署賴建信署長
鳥苷三磷酸 (PanSci Promo)_96
・2023/10/31 ・3262字 ・閱讀時間約 6 分鐘

本文由 經濟部水利署 委託,泛科學企劃執行。

「30年後,我們將面對更嚴峻的缺水考驗。」水利署署長賴建信接受我們採訪時坦承地說。

水利署署長賴建信

近年,全臺西部地區都曾遇過「供五停二」的停水措施,,缺水問題更早已是全球問題。根據 2021 年發表在 Nature Communication 上的論文,2016 年全球有 9.33 億的城市人口面臨缺水問題,約為總人口的 12 %;依據過往趨勢推測,至 2050 年,全球將有 16.93-23.73 億的城市人口面臨缺水問題,相當於 2050 年總人口的 17%-24%。

為什麼全球缺水問題會如此嚴重呢?賴建信署長認為首要是「氣候變遷」改變了降雨強度與頻率,並舉生活中的經驗來說明氣候變遷:

「生活在臺灣地區的我們,會感覺到最近好像很久都不會下雨,然後不下雨的時候很熱,但一下雨,雨滴大到打在身上都會痛。」而近期紐約暴雨造成地鐵淹水癱瘓,也是氣候變遷造成的。

氣候變遷讓降雨更加極端

賴署長說:「可以說以後的降雨會非常集中在特定某幾天。就像剛剛講的,就是突然暴雨,然後接下來一個大乾旱。 」

無論是缺水還是淹水,氣候變遷造成的影響都不容忽視,賴署長表示,不只是降雨頻率會更低,降雨地區也會更加不平均,降雨的強度也會有所提升。

依照聯合國政府間氣候變化專門委員會最糟糕的預測(SSP5-8.5),到了這個世紀中,臺灣暴雨強度會比世紀初提升 20%,世紀末會提升 40%,即便是最優預測(SSP1-2.6),也會在世紀中提升 15.7%。

據上所述,氣候變遷讓全人類無法迴避「降雨不均造成的地區性缺水」,以及「降雨強度提升造成的地區性水災」這兩個問題。雖然個人、企業與政府都為了減緩氣候變遷有所作為,但賴署長也表示,我們該「從科學擁抱殘酷現實,對未來做最壞打算」。

簡單來說,若所有締約國都遵守聯合國氣候變遷大會(COP)的決議完成減碳工作,那氣候變遷也只是不再加劇,並不會立刻恢復到過去的型態,而只要有其中幾項沒有達成,那全世界就得面對更嚴峻的情況。

回到開頭賴署長所說的 30 年,我們還有時間做好基礎建設,降低氣候變遷對人民造成的影響。「從2016年開始,我們就思考這些問題,思考說臺灣未來面對的自然環境,我們應該如何因應、構築一個怎麼樣的未來。所以當時我們就開始思考包括區域調度、多元水源等相關計畫。」

賴署長提到的「區域調度」相關計畫,即是目前正在進行的「珍珠串計畫」。

地區性缺水解決方案—「珍珠串計畫」

「珍珠串計畫」預計把台灣西部像珍珠一樣珍貴的水源,用聯通管線串聯起來,讓珍貴的水資源可以妥為應用。

臺灣降雨時間和空間差異極大,桃園至屏東等西部地區,在 5 月至 10 月是豐水期,11 月到隔年 4 月是枯水期,然而北北基與宜蘭等東北地區,卻是完全相反,10 月至隔年 4 月有東北季風帶來的豐沛雨量,此時若能將東北地區的水調度至西部地區,將能緩解西部地區缺水。而未來面對更加極端的降雨情況,也能提供一定的支援。

珍珠串計畫的聯通管線預計將在 2028 年全數完成,而在 2021 年旱災中搶先開通的「桃園—新竹備援管線」,從桃園每日調度 20 萬噸的水給新竹,在旱災期間總計調度 2300 萬噸,約是 0.6 座寶山第二水庫的蓄水量,不僅讓新竹地區免於限水所苦,也讓新竹科學園區的科技業能維持生產。

寶山第二水庫。圖/Wikipedia

不僅管線串聯,更要開創「多元水源」

有了聯通管串聯,就能解決缺水問題嗎?賴署長給出否定答案:「如果只有一種供水方式,突然有意外就完了。當然要有多股水源,多條管線。」

過往開發新水源,直覺想到的是蓋水庫,不過蓋水庫不僅要謹慎評估該地是否有充足水源,考慮安全性及經濟性是否合理,更要謹慎評估對環境生態的影響,通常一座水庫從規劃到興建完成,需耗時數十年的時間。

為了因應氣候變遷與逐步增加的用水量,水利署目前已朝「多元水源」的方式來尋找新水源,像是南化與寶山第二水庫藉由「溢流堰加高」擴增蓄水量,臺中水楠經貿園區淨化污水再利用的「再生水」,以及以及高屏溪的「伏流水」與新竹的「海淡水」,這些多元水源將與水庫水、川流水及地下水等傳統水源共同支撐起全臺用水。

此外,水利署也正想辦法讓洪水資源化,臺灣山高水急,大雨過後的洪水大部分都流向大海,只有少部分可被水庫收集,像是「河槽人工湖」就能增加收集水量,來供應日常使用,或補注超抽的地下水。

地區性強降雨解決方案—從「不淹水」轉變為「耐災韌性」

受氣候變遷影響,近年臺灣短延時強降雨頻率提高,低窪地區或排水系統也時常發生淹水,顯現目前臺灣防洪工程的不足。

過去臺灣由於預算有限,治水策略多以建護岸、堤防或下水道為主,然而這種作法有其極限,即便已完成防洪工程的區域,也未必能面對未來極端降雨的情況,為此,水利署改變過往治水策略,從「不淹水」轉變為「耐災韌性、與水共生」,而在多年來中央與地方政府的聯合推動下,各地開始邁向「逕流分攤」的方式來治理水患。

「逕流」是指下雨時地表土壤無法吸收的水份,在地表形成的水流。「逕流分攤」是在淹水較為嚴重的河段,於新建(或改建)公共設施時,以不妨礙設施功能,建設洪水期間可收集逕流的滯洪池。此外,為提升土地耐淹能力,「出流管制」政策也要求開發單位,必須提升建築物的透水、保水與滯洪能力。

以日本東京鶴見川為例,由於東京市的發展,導致土地保水、滲透能力降低,洪水尖峰流量增加,更容易發生淹水。為此日本將橫濱日產體育館建置成兼具滯洪功能的公共設施,來應對鶴見川的洪峰流量,館場下方的滯洪池高度高達五公尺,平日則作為停車場使用。

橫濱日產體育館。圖/Wikipedia

「我們希望所有的土地都能更有效地利用,例如我們學校的操場,如果下面是一個蓄水池,那大雨下來是不是就不容易淹水了?」賴署長表示,近期開工的鹿港洛津國小的地下停車場兼滯洪池工程,正是「逕流分攤」的案例。

風暴將至,我們能做好準備嗎?

賴署長略為嚴肅地說:「我不期待氣候型態會回到 30 年前。」並重提了在 IPCC 的最優預測(SSP1-2.6)下,臺灣仍必須在 2050 年面對暴雨強度提高 15.7% 的情況。

無論我們怎麼做,風暴已確定到來,那麼我們能事先做好準備嗎?賴署長說:「我認為我們能做到的,是使用適當的方法趨吉避凶。」隨著科學進步,模擬變得越來越精準,但終究還是預測,存在不確定性,雖然 2050 年最優預測是暴雨強度提高 15.7%,但上限呢?真的就只有前面提到的 20% 嗎?賴署長提醒我們要面對氣候變遷的現實,並在面臨風暴來臨之前做好準備,這個準備不只要能面對預估強度,更要有足夠的韌性,來面對超越預期的情況。

最後,賴署長說:「每個巨大的改變,一定是從一個微小的生活習慣,比如說開始固定運動,或是固定減少能源浪費。」也許現在看來微不足道的小動作,都將是未來的「重要一步」,就像蝴蝶效應一樣。

相信科學數據,擁抱不確定性,積極做出因應,這不僅是賴署長個人的想法,也是水利署全體的信念,唯有如此,才能在超乎預期的「風暴」來臨之前,做出最好的選擇。

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氣候變遷會讓世界變得又熱又病嗎?暖化之下的寄生關係可不簡單
阿咏_96
・2023/05/15 ・3188字 ・閱讀時間約 6 分鐘

近年來,氣候變遷已經變成一個眾所皆知的熱門話題,不僅影響著我們身處的自然環境,以及人類生活,也對生物的繁殖、生長、分布等造成衝擊。不過,今天我們沒有要討論海平面上升、極端天氣等這些巨觀環境的改變,而是要來談談或許你我體內都有的——寄生蟲。

提到寄生蟲,大家比較熟悉的或許是蟯蟲、蛔蟲等,有機會寄生於人類體內的寄生蟲,而自然中許多物種之間也有寄生關係,但這與氣候變遷有什麼關係呢?

有許多研究顯示,氣溫升高會導致寄生蟲爆發事件增加,也有些研究說寄生蟲在高溫下的表現比宿主好,因此暖化可能會造成相關疾病越來越嚴峻,後來也衍生出「地球越溫暖,流行病越多」的假說。

地球越溫暖,流行病越多」的假說近來相當盛行。圖/envatoelements

寄生不是哩想ㄟ那麼簡單

俗話說:魔鬼藏在細節裡。腹肌藏在脂肪裡。

如同在生物課本裡學過的,寄生關係是生物間的交互作用,一種生物寄居在另一種生物的體表或體內,獲取營養得以生存、繁殖,所以也並非只有寄生蟲的事,和宿主的生理也有很大關係。找到溫度升高會影響寄生過程的哪些步驟,以及背後的機制怎麼運作,是了解氣候變遷對寄生關係影響的關鍵。

近期發表在英國皇家學會《自然科學會報》(Philosophical Transactions of the Royal Society B)的一項新研究就發現,溫度能夠調節寄生真菌在宿主水蚤體內的感染機制。

這個研究由臺灣大學氣候變遷與永續發展學程助理教授孫烜駿與美國密西根大學研究團隊合作,利用暖化實驗觀察水蚤和真菌之間的寄生關係。

他們將一種水蚤 Daphnia dentifera 作為實驗物種,水蚤平常吃藻類等浮游植物,然後也會被更大的捕食者吃掉,因此水蚤在淡水食物網中扮演著重要角色。而今天的另一個主角 —— 寄生真菌 Metschnikowia bicuspidata ,則是一種會感染多種水蚤的酵母菌。

那水蚤是怎麼被感染的呢?

宿主與寄生真菌之間的攻防戰

水蚤在濾食水中浮游植物時,寄生真菌的孢子可能會一起被牠吃進去,這時感染過程就開始了(水蚤表示:窩⋯⋯窩不知道QQ)首先,寄生真菌的針狀孢子需要先刺穿水蚤的腸道上皮細胞,才能進到體腔內開始發育、繁殖,感染初期有些水蚤還可能痊癒,否則就會進到最終感染階段,一旦水蚤體腔內充滿寄生真菌的孢子或孢子囊,便不可能康復,最終走向死亡,之後下一代孢子釋放回環境中,再被新宿主吃掉,完成感染週期。

寄生真菌在水蚤中的感染過程。生真菌的針狀孢子會先刺穿水蚤的腸道上皮細胞。圖/英國皇家學會《自然科學會報》

也不是所有被吃進去的孢子都能夠成功感染宿主,必須要經過重重關卡,畢竟水蚤也不是吃素的(好啦水蚤真的吃素沒錯 XD)

而兩道最重要的關卡就是「物理屏障」與「細胞免疫」。

物理屏障是一種常見的防禦形式,例如我們的皮膚和植物的角質層,在水蚤與寄生真菌的感染過程裡,腸道上皮細胞就是抵抗孢子進入體腔的物理屏障,像是一道能夠抵抗外來敵人的城牆。

但如果孢子還是順利進到水蚤的體腔內,細胞免疫就像一支軍隊,免疫細胞士兵們會聚集到被感染的部位,開啟防禦模式,共同抵禦外敵,也就是前面提到的,有些剛被感染的水蚤有機會康復的原因。

健康的 Daphnia dentifera 水蚤(左圖)與被寄生真菌 Metschnikowia bicuspidata 感染的水蚤(右圖)。圖/國立台灣大學

暖化之下,寄生關係會怎麼樣

研究團隊想知道:溫度對物裡屏障和細胞免疫的影響,以及會不會影響最終感染的機率。

因此他們把水蚤放到 20°C 和 24°C 下的環境飼養,為甚麼是這兩個溫度呢?

根據先前研究,20°C 是適合水蚤生長繁殖的溫度,而 24°C 則是來自 2100 年氣候變遷預測下的平均溫度變化,自西元 1985 年起,夏季的湖面溫度以每十年 0.34°C 攀升,到本世紀末預計上升 4°C。

並將不同溫度下飼養的水蚤,分別放入有寄生真菌和沒有寄生真菌的環境,總共四種環境條件的組別。

  1. 實驗組:24°C,沒有寄生真菌
  2. 實驗組:24°C,有寄生真菌
  3. 控制組:20°C,沒有寄生真菌
  4. 控制組:20°C,有寄生真菌

接著,為了知道感染初期的情形,針對有寄生真菌的組別,研究團隊在放入真菌 24 小時後,用複式顯微鏡觀察,檢查水蚤腸道和體腔內是否有孢子,以及孢子的數量。

那要怎麼知道物理屏障和細胞免疫的防禦效果呢?

如同前段提過的,我們將作為物理屏障的腸道上皮細胞想像成城牆,免疫細胞想像成軍隊,而寄生真菌的孢子是試圖入侵的外敵

腸道的防禦力便是用「後來在體腔內的孢子數」與「所有試圖刺穿腸道上皮的孢子數」相除;也就是「進到城牆內的敵人數」除以「所有一開始來城牆外攻擊的敵人數量」。(編按:每一百個攻擊城牆的敵人,會有多少人突破城牆的防禦進到牆內)

除此之外,團隊也觀察在不同溫度下水蚤腸壁上皮的厚度,畢竟城牆的厚度可能是防禦的關鍵。

而細胞免疫則是以「前來支援的免疫細胞數」除以「體腔內的孢子數」計算,可以想像成一個敵人需要幾個士兵一起抵抗

除了兩道關卡的抵禦能力外,為了解水蚤的健康狀態,研究團隊紀錄牠們在感染後的死亡率和繁殖力。

溫度影響的不只是寄生關係

實驗結果發現,較溫暖環境下的水蚤腸壁上皮細胞比控制組厚,但腸壁是越厚越好嗎?

另一個結果顯示,其實較厚和較薄的腸壁上皮細胞,比較能抵抗寄生孢子的攻擊,反而是有中等腸道厚度的水蚤防禦孢子進入體腔的能力較弱。

而關於細胞免疫,則發現隨著成功進入體腔的孢子數量增加,附著在孢子上的免疫細胞總數也跟著增加,但在較溫暖環境下飼養的水蚤召集來的免疫細胞,比控制環境下來得少。也就是說,越多敵人入侵,軍隊會募集越多士兵來共同對抗,但在溫暖環境下召來的士兵較少

那物理屏障和細胞免疫之間有什麼關係呢?

在 20°C 下,腸道上皮細胞越厚,每個寄生孢子所需要的免疫細胞數就越少,這似乎蠻容易理解的,若城牆越厚,軍隊火力就不需要太強,反之亦然。

但在 24°C 卻看不到同樣的趨勢,我們知道的只有在溫暖環境下,同樣腸道厚度免疫細胞仍比控制組少。

最後,不論是繁殖力還是存活率,都是在溫暖環境下被感染的水蚤敬陪末座。

從這個研究,我們可以得知,溫度上升不僅會改變宿主的物理屏障,也會影響細胞免疫,進而改變寄生真菌對水蚤的感染結果。在更了解溫度影響寄生關係中的哪些關鍵特徵和結果後,便能預測在暖化環境中,宿主與寄生蟲之間的交互作用,以及所導致的後果。

參考文獻

  1. Sun, S. J., Dziuba, M. K., Jaye, R. N., & Duffy, M. A. (2023). Temperature modifies trait-mediated infection outcomes in a Daphnia–fungal parasite system. Philosophical Transactions of the Royal Society B, 378(1873), 20220009.
  2. Rohr, J. R., & Cohen, J. M. (2020). Understanding how temperature shifts could impact infectious disease. PLoS biology, 18(11), e3000938.
  3. Harvell, C. D., Mitchell, C. E., Ward, J. R., Altizer, S., Dobson, A. P., Ostfeld, R. S., & Samuel, M. D. (2002). Climate warming and disease risks for terrestrial and marine biota. Science, 296(5576), 2158-2162.
  4. Miner, B. E., De Meester, L., Pfrender, M. E., Lampert, W., & Hairston Jr, N. G. (2012). Linking genes to communities and ecosystems: Daphnia as an ecogenomic model. Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences, 279(1735), 1873-1882.
  5. Ozersky, T., Nakov, T., Hampton, S. E., Rodenhouse, N. L., Woo, K. H., Shchapov, K., … & Moore, M. V. (2020). Hot and sick? Impacts of warming and a parasite on the dominant zooplankter of Lake Baikal. Limnology and Oceanography, 65(11), 2772-2786.

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風調雨順的地區,受災風險比較大?——印度農村的經濟學課
研之有物│中央研究院_96
・2023/04/15 ・4114字 ・閱讀時間約 8 分鐘

本文轉載自中央研究院「研之有物」,為「中研院廣告」

  • 採訪撰文/呂慧穎
  • 責任編輯/田偲妤
  • 美術設計/蔡宛潔

每到颱風天或寒流來襲,農作物損害的新聞常攻佔各大版面。在極端氣候影響下,農民需承擔的受災風險加劇!我們常羨慕氣候條件相對穩定的地區,但該處的受災風險真的比較小嗎?

中央研究院「研之有物」專訪院內經濟研究所莊雅婷助研究員,以世界糧食出口大國印度作為研究田野,剖析降雨量的變化對不同地區、不同類型農民的生計影響。跟著莊雅婷走一趟印度農村,以經濟學視角探索意想不到的農村經濟樣貌!

中研院經濟研究所莊雅婷助研究員,專長為環境經濟學、行為經濟學、發展經濟學。圖/莊雅婷

聯合國政府間氣候變遷專門委員會(IPCC)於 2022 年發表最新《氣候衝擊、調適與脆弱度報告》(Climate Change 2022: Impacts, Adaptation and Vulnerability),當中指出如在 2030 至 2052 年間失守 1.5°C 溫升防線,世界各地將面臨多重氣候災害,導致自然環境難以修復的局面。

在第 27 屆聯合國氣候變遷大會(COP27)中,多國持續響應 2050 年全球淨零排放目標,聯合國更重申人類社會必須強化面對極端氣候的調適能力,透過跨領域的資訊共享與合作,建立環境、經濟、社會等各面向韌性。

在各類生產者中,看天吃飯的農民最擔心極端氣候影響收成,農產歉收也將導致糧食短缺、物價上漲,並影響民生經濟。因此,了解氣候變遷對農民的影響,有助及早研擬因應對策。

中研院經濟研究所莊雅婷助研究員以環境經濟學為研究方法,選擇印度作為實證區域,研究降雨量的變化對不同地區、不同類型農民的生計影響,從中探索農民因應天災所發展出的生存之道。

印度農民接受莊雅婷訪談,分享面對降雨衝擊時有何生計調整策略。圖/莊雅婷

農業收益的重要指標

印度是世界糧食出口大國,廣大的國土包含熱帶、亞熱帶、溫帶等不同氣候風貌,再加上各省份的風俗民情各異,塑造出多樣的地理環境、天氣型態及文化特色,有利降低研究取樣上的偏差。

此外,印度在 1970、1981 及 1998 年進行了大規模的農業人口普查,對於各種農業及非農業收入有詳細的統計數據。

莊雅婷共採用 230 個村莊、30 年跨度的印度農業人口普查數據,以及美國德拉瓦大學(University of Delaware)氣候研究中心 1900 至 2008 年蒐集的印度月降雨量和月均溫數據,並請益農業氣候科學家後得知:

6 月平均氣溫、6 至 9 月季風降雨(雨季)是影響印度農作收成的關鍵時期,而「溫度」及「降雨量」是科學家了解氣候變遷如何威脅農業收益的重要指標。

經統計 1970、1981、1998 年印度農業普查數據,繪製之印度季風降雨(雨季)情形分布圖,雨季的平均降雨量為 823 毫米,廣大的國土包含不同的天氣型態。圖/研之有物(資料來源|莊雅婷)

其中,美國德拉瓦大學氣候研究中心數據的優點是,能透過經緯度比對地理區位及空間資料,運用當期降雨量與 20 年歷史氣候資料同期平均值之偏差值,來表示當年雨量與歷史趨勢的差異。

此外,為了確定農民收入與氣候條件之間的連動性,排除與其他變因的交互影響,研究中設定的固定變因包括:家庭規模、村莊人口、戶主年齡及教育程度、農業經驗及替代技能等;環境固定變因則包括:種植模式、土壤類型、村莊特性及農村到城市距離。

藉由上述變因設定,控制非農業工作的可及性、不同區域勞動價格的內生變因,降低歷史天氣模式與非農業收入的交互影響。

降雨量如何影響農民

印度研究人員進駐網路不發達的農村後,以土法煉鋼方式測量年降雨量。其中一處農村的年降雨量(1986-1995、2001-2009)最少 248.4 毫米、最多 981 毫米,落差之大不但影響農業收入,也連帶影響農民的生計策略。圖/莊雅婷

臺灣諺語常以「風頭水尾」形容農業條件欠佳的環境,令人好奇的是,對比長年風調雨順的地區,哪類環境下的農民較能調適氣候變遷帶來的威脅?

莊雅婷發現,與以往研究結果類似之處在於,降雨量的變化對印度農民的農業收入有顯著影響,而農民傾向透過收入多樣化來調適降雨衝擊(rainfall shock)。

然而,在分析歷史降雨量變化並實地訪談後卻有意外發現:

歷史降雨量變化較小的地區,雖有氣候穩定優勢,一旦降雨驟變,農業收入與總收入的下降程度卻遠高於降雨量變化大的地區!

莊雅婷進一步根據土地大小及經濟規模,將農民分成:有自耕地的大農、中農、小農,以及無自耕地的農民,並初步分析 4 類農民面對降雨衝擊的收入狀況。

大農與中農通常具備較佳的經營管理能力與資源,例如能建置完善的儲水灌溉系統,因而農業收入雖受到降雨衝擊,但下降程度不大。

小農在一般情況下,靠著耕作小規模農地過著自給自足的生活,但相對缺乏其他替代收入,一旦面臨降雨衝擊,收入反而下降最多。

無自耕地的農民類似臺灣租地耕作的佃農,在農作收入較不穩定的情況下,已習慣兼差非農業工作貼補家用,比方投入村莊附近的建築營造工作。因此,在面對降雨衝擊時,較能迅速調整工作型態,收入下降程度比小農低。

4 類農民面對降雨衝擊的收入狀況。圖/研之有物

以往的農業輔導政策較常聚焦在氣候變遷劇烈、生產條件不佳的地區,但莊雅婷的研究指出:

過去氣候條件穩定、甚少災荒澇旱的地區,反而容易受到氣候變遷的影響,其弱點在於農民缺乏應變經驗,難以在短時間內應對氣候變遷帶來的生計衝擊。

至於歷史降雨量變化較大的地區,多數農民已藉由代代相傳的生活經驗,建立起農業以外的收入來源、工作技能與求職人脈,降低氣候不佳對收入的影響。

該研究點出過往農業政策忽略之處,提醒在強化氣候變遷適應力的準備工作中,應考量農民行為與當地歷史氣候條件的交互影響,引導農民保有居安思危的觀念,及早研擬因應氣候變遷的對策。

現地訪談找真相

莊雅婷不僅從事歷史數據的量化分析,更實際前往田野訪談印度農民、收集第一手資料。圖/莊雅婷

大膽假設、小心求證,向來是做研究應秉持的原則。莊雅婷在進行量化分析時,也輔以工作坊、現地訪談等方法,過程中不僅獲得許多設立假說的靈感,更能得到深入剖析社會現象的觀點。

在印度進行田野調查時,恰巧其他印度研究團隊也在同一區域進行農民收入調查,兩方同時觀察到:當時年不佳時,大農地主通常以低於平時的工資雇用農民。

印度研究團隊認為,這是大農地主趁機剝削受雇農民,但莊雅婷在訪談農民後卻得到完全相反的答案。

原來這是地區社群的互助默契,大農地主在乾旱或澇災時提供工作機會,受雇農民也願意在農作欠收時降低工資,彼此相互體諒、一起度小月。

如何不帶偏見探討現象背後的成因,是莊雅婷走入田野時經常自我提醒的一點。

走進田野的經濟學家

中研院經濟研究所莊雅婷助研究員。圖/研之有物

在偌大的經濟學領域中,莊雅婷選擇環境經濟學、發展經濟學、行為經濟學作為研究領域。在求學過程中了解到環境對人類行為的影響力,藉由分析個人和群體的經濟行為後,能將統計數據回饋到政策執行面上,有助改善環境和社會管理方式。

「經世致用」是經濟學有趣迷人之處,更讓莊雅婷維持源源不絕的研究熱情!

回憶起與印度的不解之緣,源自在印度工作半年多期間,接觸到發展中國家的實際狀況,親眼見到當地貧富差距之大,讓莊雅婷在心中埋下關心貧窮議題的種子。

就讀碩士班期間,在柬埔寨進行農村貧戶家計與微型貸款研究時,更聽聞無力擺脫貧窮的家庭想將女兒送給同行的美國研究人員,此舉讓她深受震撼!「我總會自問:我的研究能為當地人帶來什麼幫助?」

因著生命中的種種機緣,莊雅婷將研究能量聚焦在環境、貧窮及性別等具公益性的議題上,隻身前往東南亞多國農村進行研究,這不僅要抱持不怕困難的勇氣,更培養出因地制宜的反應力。

要在人生地不熟的異國做研究並不容易,需要與熟悉當地生態的「地頭蛇」建立良好關係,再經由他們連結在地人脈,讓農民願意暫時放下手邊工作來配合訪談。

莊雅婷曾遇到一位退休的老先生願意不收分文擔任翻譯,只因得知有遠自臺灣來的朋友,想要傾聽這群無名小農的故事。

一路走來並非總是一帆風順,但喜歡與人交流的莊雅婷牢記每一次與受訪者互動的美好經驗。對研究的熱情、人們釋出的善意,使她面對各種艱難挑戰時,得以發揮超強耐力,更是疲憊至極時「滿血復活」的最佳養分。

2018 年美國耶魯大學經濟學教授諾德豪斯(William D. Nordhaus)、紐約大學經濟學教授羅默(Paul Romer)以總體經濟學模型,找出氣候變遷與經濟成長的關係,同獲諾貝爾經濟學獎。在此之前,誰能料到「環境經濟學」會成為一門顯學。

這讓莊雅婷相信,在研究領域中無需為了追求潮流而惶惶不安,重要的是堅持自己的初衷,盡心耕耘終能有所收穫!

隻身前往印度田調並不容易,莊雅婷憑著對研究的熱情、當地人的支持,從中獲得許多設立假說、剖析社會現象的觀點。圖為拜訪印度當地女性存錢互助會,訪問微型貸款相關政策。圖/莊雅婷

延伸閱讀

  1. 莊雅婷老師個人網站
  2. Yating Chuang (2019). “Climate Variability, Rainfall Shocks, and Farmers’ Income Diversification in India”. Economics Letters, 174: 55-61.
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