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「澳洲森林大火」你該知道的事:可能的起火原因?對生態有何影響?人類該有何作為?

林大利_96
・2020/11/16 ・4196字 ・閱讀時間約 8 分鐘 ・SR值 540 ・八年級

熊熊燃燒的地球

2019 年,是野火嚴重衝擊全球森林的一年。

當年 8 月,南美洲亞馬遜雨林的大火特別嚴重,導致大面積的雨林燒毀,也引起全球關注。2019 年 8 月 23 日的中午(當地時間),亞馬遜大火的濃煙讓遠在 3 千公里外的巴西首都聖保羅壟罩在暗無天日的黑煙當中。

在好萊塢演員李奧納多 (Leonardo DiCaprio) 和知名脫口秀主持人艾倫 (Ellen DeGeneres) 於社群網站 Twitter 分享之下,Amazon Fires 和 Praying for the Amazon 成為 8 月下旬的熱門主題標籤 (hashtag) 。

2019 年 8 月,亞馬遜大火導致大面積雨林燒毀。圖/flickr

在來自全球的輿論及諸多科學家和保育團體等社群的呼籲之下,七個亞馬遜雨林國家,包括波利維亞、巴西、哥倫比亞、厄瓜多爾、法屬圭亞納、秘魯和蘇利南,於2019 年 9 月 6 日共同簽署「萊蒂西亞協議 (the Leticia Pact)」,期望能以更有效的合作方式來保護亞馬遜雨林 (Prist et al. 2019)。

起火燃燒的澳洲,波及受脅物種

2019 年 9 月至 2020 年 1 月間,澳洲東南部也引起森林大火,範圍遍及昆士蘭省(Queensland) 東南部、新南威爾斯省 (New South Wales) 東南部、以及維多利亞省 (Victoria) 南部,主要都在大分水嶺的東側迎風面,菲利浦島 (Philip Island) 也有嚴重災情,總面積達 97,000 平方公里 (Lindenmayer et al. 2020; Ward et al., 2020),面積將近三個臺灣島。

澳大利亞東海岸大火的煙霧衛星圖,於2019年11月12日拍攝。/Wikimedia Common

這樣的規模是加州大火的 50 倍、亞馬遜大火的 5 倍。長達 2,000 小時的熊熊烈火,影響了超過十億隻野生動物。

計算下來,共波及 832 種物種,其中包含 21 種受脅物種,例如黃紋吸蜜鳥 (Regent Honeyeater, Anthocharea phrygia) 、華麗琴鳥 (Superb Lyrebird, Menura novaehollandiae) 、東方吸蜜鶇 (Eastern Bristlebird, Dasyornis brachypterus) 、輝黑鳳頭鸚鵡 (Glossy Black-Cockatoo, Calyptorhynchus lathami) 和南方斑紋鷯鶯 (Southern Emu Wren, Stipiturus malach) ,都是受到衝擊的受脅鳥種。

華麗琴鳥 Menura novaehollandiae 為受脅物種,也受到澳洲森林大火的波及。圖/EOL

森林大火對生態的衝擊,不只是野生動物被燒死

澳洲大火對野生動物的衝擊,通常可能會想像是野生動物被大火燒死,但其實不盡然如此。森林大火對野生動物最主要的衝擊是食物資源和繁殖場域的消失。由於大部分的植被被大火燒毀,導致大多數的植食性動物或初級消費者大量失去植物性食物資源,例如花蜜、果實、嫩葉和樹液。

同時,依賴樹木作為各種繁殖場域的野生動物也容易受到衝擊,尤其是在樹上築巢或以樹洞為巢的動物,更是首當其衝。

此外,大火之後也較容易引發傳染病病蟲害外來入侵種擴張,可以說是改變整個生態系的運作結構。

森林大火使動物失去主要食物資源以及繁殖場域。圖/Wikimedia Commons

當時,我在布里斯本 (Brisbane) 的昆士蘭大學校園,都能明顯感受到空氣品質變差, PM2.5 的濃度為每立方公尺 150.8 微克,窗外的霧霾景像,不禁令人感覺到一股熟悉的家鄉味。然而,後續幾個月的全球焦點轉到新型冠狀病毒引起的嚴重特殊傳染性肺炎 (COVID-19) 的疫情上,但是又有數百萬公頃的澳洲森林持續被燒毀。

2019 年 12 月雪梨歌劇院,被森林大火的煙霧壟罩。圖/Wikimedia Commons

這場大火,對澳洲多樣性高又獨特的野生動物帶來空前的危害。而且澳洲的動物相(動物群)又非常特殊,有許多特有的生物種類和類群。因此,澳洲大夥同樣急於需要人類介入幫助。

可能的起火原因?

為了避免相關的災情再次發生,澳洲各地的政府機關、地主、科學家和決策者熱烈的討論引發澳洲林火的可能原因。不可避免的,各種猜疑、臆測和恐慌,也跟著喧囂塵上。

大多數的討論多歸咎於人類所造成的氣候變遷,但是,過度砍伐森林的影響卻鮮少有所討論。

極端天氣造成的惡性循環

其中一個說法是 2019 年的夏天非常乾燥炎熱,幾乎沒有下雨。這裡是指南半球的夏天,大概是從 10 月到隔年 2 月。布里斯本是位於澳洲東部、大分水嶺東側迎風面的沿海城市,冬天是乾季,夏天是雨季。

我在 2018年10 月第一次到布里斯本的時候,三個星期內只有幾天的晴天,其他時間都在下雨,打亂了我的賞鳥行程,實在是有點困擾。但是, 2019 年的十月,卻幾乎繼續延續冬天陽光普照的天氣,只是冬季的暖陽變成夏季的烈日。

原本澳洲的十月份應為雨季,但 2019 年的十月卻烈陽高照。圖/Pexels

不僅如此,澳洲的夏天一年比一年炎熱,2019 年的夏天也不遑多讓。當時的高溫,讓許多集體日棲於市區綠地的蝙蝠因為高溫大量死亡,公園裡遍地死屍。

不僅如此,森林大火現場的濃煙大量累積在空中,往往容易形成「火積雲 (pyrocumulonimbus cloud)」。這種雲層型態就像積雨雲一樣,看起來濃厚而紮實。不久之後,可能會在附近地區降下強度大的超大豪雨,也可能形成「火龍捲風(fire tornado)」。

這些極端天氣都會對當地居民和經濟產業帶來嚴重損失。最麻煩的是,火積雲也會帶著雷電,閃電很容易在乾燥的地面引發另一起森林大火,接著再形成新的火積雲。這樣的惡性循環,也是澳洲森林大火延續時間相當長的原因之一。

伐林使森林面積流失、物種名列受脅名單

澳洲的伐林史可追溯到歐洲人剛從澳洲登陸的時代,可說是非常漫長的歷史。依據2001 年的澳洲天然植群評估報告 (Australian Native Vegetation Assessment),在這段歷史中,至少有 30% 的桉樹(尤加利樹)森林和 30% 的雨林消失,大多集中在 19 世紀下半葉。

然而,2018年,澳洲森林國家報告 (Australia’s State of the Forests Report) 指出,1996 年到 2018 年間,整個澳洲失去了 1 億 6 千 1 百萬立方公尺的天然林木材。這樣的衝擊,讓 181 種仰賴森林的物種,名列於澳洲的受脅物種名錄之上 (Kearney et al. 2019) ,而且,這只是低估的狀況 (Walsh et al., 2012) 。

此外,開闢道路所導致的森林破碎化,雖然森林流失面積較小,但是森林破碎化所帶來的衝擊也相當嚴重。以維多利亞省的中央高地來說,伐林現場距離原始林的平均距離只有 71 公尺,而在保護區內,則是平均有 1,700 公尺的距離 (Taylor & Lindenmayer 2020)。

主要的原因在於,伐林過後的現場,會留下非常大量的殘材。這些殘材,包括各種無法進一步加工的小樹、細枝條、以及枯枝落葉。估計下來,平均大約是每公頃450 頓 (Raison & Forest 2008) 。

這些殘材,就會成為森林大火的燃料,會增加森林大火發生的機率,也會助長火勢和森林大火延燒的範圍。不僅如此,伐林作業過後的新生林地,通常也不耐火勢。這些新生的同齡林(even-aged stand,每棵樹年齡差不多的森林),也會成為助長火勢的燃料。

伐林後的森林會留下大量殘材,和新生的同齡林同樣會成為助長火勢的燃料。圖/flickr

因此,進而導致森林自然更新不易,在這樣的狀況下,森林大火很快就蔓延到附近的原始林。這裡的原始林不是開玩笑的,最老可追溯的岡瓦納大陸時代就存在的森林(約 2 億年前,Kooyman et al 2014)。對於原野地造成的衝擊,可不容小覷。

大火之後,我們應該做什麼?

目前,大部分的政策決策者都能理解到氣候變遷和森林大火之間交互作用之下,導致林火影響整個澳洲大陸。

隨著火勢趨緩,目前澳洲政府和相關領域的科學家正在討論一些可行的補救和預防措施,包括移除殘材、減少破碎的森林區塊、建置野生動物的林火避庇護所、推動地主的林火預防教育、以及造林工作納入林業公司的作業規範。移除伐林現場的殘材,是首要進行的預防工作,可以避免火勢蔓延,也可以助長火勢。

同時,針對目前的森林現況,提高破碎森林區塊的連結度,復育成大而完整的連續森林。除了有助於減緩火勢,也能夠提供較多野生動物遇到森林大火時的庇護所,其他還有減緩氣候變遷、調節水文循環和加強其他森林生態系功能。

大火過後,提高目前破碎森林的連結度,復育完整的森林,能夠提供動物作為庇護所。圖/Pexels

此外,由於這次許多林火發生於私有的農場和牧場,政府也正在規劃適合地主的林火防治教育,以避免未來森林火災發生,以及發生當下的因應作為。同時,針對林業公司,不能就只是伐林從森林中獲益,也要將森林復育和造林工作綁在一起。

砍了多少森林,就要種回多少新的苗木,作為林業公司伐採森林的條件。

就澳洲林火的經驗,雖然對台灣來說背後的氣候和環境條件差異甚大,也相對容易受到聖嬰現象和反聖嬰現象的衝擊。

但是,還是有些值得我們參考的林火預防措施。

  1. 執行伐木作業之後,適當移除容易引起林火的殘材,例如松樹類等。
  2. 規劃伐木作業時,盡可能保留原先森林區塊的完整性,避免形成零星的小碎塊。
  3. 注意伐木作業時間,避免於乾季、聖嬰年或降雨量較少的期間進行。

這樣的追根究柢,是要知道我們有那些作為可以預防和解決這樣大規模的生態衝擊,而不是輕易的歸咎到氣候變遷,然後說你我都推了一把,就無所作為了。

引用文獻

  1. Kearney SG et al. 2018. The threats to Australia’s imperilled species and implications for a national conservation response. Pacific Conservation Biology 25(3) 231-244.  https://doi.org/10.1071/PC18024 
  2. Kooyman RM. 2020. Paleo‐Antarctic rainforest into the modern Old World tropics: The rich past and threatened future of the “southern wet forest survivors. Boteny 101: 2121-2135. 
  3. Lindenmayer D. et al. 2020. Recent Australian wildfires made worse by logging and associated forest management. Nature Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1038/s41559-020-1195-5
  4. Prist P. et al. 2019. Cross-boundary collaboration is crucial for mitigating the impacts of deforestation and fires in the Amazon. Science 366(6466):699-700. link
  5. Raison, J. & Squire, R. O. Forest Management in Australia: Implications for Carbon Budgets (Australian Greenhouse Office, 2008).
  6. Taylor C, Lindemayer DB. 2020. Temporal fragmentation of a critically endangered forest ecosystem. Austral Ecology 45(3): 340-354.  
  7. Ward M. et al. 2020. Impact of 2019-2020 mega-fires on Australian fauna habitat. Nature Ecology & Evolution. https://doi.org/10.1038/s41559-020-1251-1 

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林大利_96
19 篇文章 ・ 6 位粉絲
來自森林系,目前於特有生物研究保育中心服務。興趣廣泛,主要研究小鳥、森林和野生動物的棲地。出門一定要帶書、對著地圖發呆很久、算清楚自己看過幾種鳥。是個龜毛的讀者,認為龜毛是一種科學寫作的美德。


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揭開人體的基因密碼!——「基因定序」是實現精準醫療的關鍵工具

科技魅癮_96
・2021/11/16 ・1998字 ・閱讀時間約 4 分鐘

為什麼有些人吃不胖,有些人沒抽菸卻得肺癌,有些人只是吃個感冒藥就全身皮膚紅腫發癢?這一切都跟我們的基因有關!無論是想探究生命的起源、物種間的差異,乃至於罹患疾病、用藥的風險,都必須從了解基因密碼著手,而揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。

揭開基因密碼的關鍵工具就是「基因定序」技術。圖/科技魅癮提供

基因定序對人類生命健康的意義

在歷史上,DNA 解碼從 1953 年的華生(James Watson)與克里克(Francis Crick)兩位科學家確立 DNA 的雙螺旋結構,闡述 DNA 是以 4 個鹼基(A、T、C、G)的配對方式來傳遞遺傳訊息,並逐步發展出許多新的研究工具;1990 年,美國政府推動人類基因體計畫,接著英國、日本、法國、德國、中國、印度等陸續加入,到了 2003 年,人體基因體密碼全數解碼完成,不僅是人類探索生命的重大里程碑,也成為推動醫學、生命科學領域大躍進的關鍵。原本這項計畫預計在 2005 年才能完成,卻因為基因定序技術的突飛猛進,使得科學家得以提前完成這項壯舉。

提到基因定序技術的發展,早期科學家只能測量 DNA 跟 RNA 的結構單位,但無法排序;直到 1977 年,科學家桑格(Frederick Sanger)發明了第一代的基因定序技術,以生物化學的方式,讓 DNA 形成不同長度的片段,以判讀測量物的基因序列,成為日後定序技術的基礎。為了因應更快速、資料量更大的基因定序需求,出現了次世代定序技術(NGS),將 DNA 打成碎片,並擴增碎片到可偵測的濃度,再透過電腦大量讀取資料並拼裝序列。不僅更快速,且成本更低,讓科學家得以在短時間內讀取數百萬個鹼基對,解碼許多物種的基因序列、追蹤病毒的變化行蹤,也能用於疾病的檢測、預防及個人化醫療等等。

在疾病檢測方面,儘管目前 NGS 並不能找出全部遺傳性疾病的原因,但對於改善個體健康仍有積極的意義,例如:若透過基因檢測,得知將來罹患糖尿病機率比別人高,就可以透過健康諮詢,改變飲食習慣、生活型態等,降低發病機率。又如癌症基因檢測,可分為遺傳性的癌症檢測及癌症組織檢測:前者可偵測是否有單一基因的變異,導致罹癌風險增加;後者則針對是否有藥物易感性的基因變異,做為臨床用藥的參考,也是目前精準醫療的重要應用項目之一。再者,基因檢測後續的生物資訊分析,包含基因序列的註解、變異位點的篩選及人工智慧評估變異點與疾病之間的關聯性等,對臨床醫療工作都有極大的助益。

基因定序有助於精準醫療的實現。圖/科技魅癮提供

建立屬於臺灣華人的基因庫

每個人的基因背景都不同,而不同族群之間更存在著基因差異,使得歐美國家基因庫的資料,幾乎不能直接應用於亞洲人身上,這也是我國自 2012 年發起「臺灣人體生物資料庫」(Taiwan biobank),希望建立臺灣人乃至亞洲人的基因資料庫的主因。而 2018 年起,中央研究院與全臺各大醫院共同發起的「臺灣精準醫療計畫」(TPMI),希望建立臺灣華人專屬的基因數據庫,促進臺灣民眾常見疾病的研究,並開發專屬華人的基因型鑑定晶片,促進我國精準醫療及生醫產業的發展。

目前招募了 20 萬名臺灣人,這些民眾在入組時沒有被診斷為癌症患者,超過 99% 是來自中國不同省分的漢族移民人口,其中少數是臺灣原住民。這是東亞血統個體最大且可公開獲得的遺傳數據庫,其中,漢族的全部遺傳變異中,有 21.2% 的人攜帶遺傳疾病的隱性基因;3.1% 的人有癌症易感基因,比一般人罹癌風險更高;87.3% 的人有藥物過敏的基因標誌。這些訊息對臨床診斷與治療都相當具實用性,例如:若患者具有某些藥物不良反應的特殊基因型,醫生在開藥時就能使用替代藥物,避免病人服藥後產生嚴重的不良反應。

基因時代大挑戰:個資保護與遺傳諮詢

雖然高科技與大數據分析的應用在生醫領域相當熱門,但有醫師對於研究結果能否運用在臨床上,存在著道德倫理的考量,例如:研究用途的資料是否能放在病歷中?個人資料是否受到法規保護?而且技術上各醫院之間的資料如何串流?這些都需要資通訊科技(ICT)產業的協助,而醫師本身相關知識的訓練也需與時俱進。對醫院端而言,建議患者做基因檢測是因為出現症狀,希望找到原因,但是如何解釋以及病歷上如何註解,則是另一項重要議題。

從人性觀點來看,在技術更迭演進的同時,對於受測者及其家人的心理支持及社會資源是否相應產生?回到了解病因的初衷,在知道自己體內可能有遺傳疾病的基因變異時,家庭成員之間的情感衝擊如何解決、是否有對應的治療方式等,都是值得深思的議題,也是目前遺傳諮詢門診中會詳細解說的部分。科技的初衷是為了讓人類的生活變得更好,因此,基因檢測如何搭配專業的遺傳諮詢系統,以及法規如何在科學發展與個資保護之間取得平衡,將是下一個基因時代的挑戰。

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科技魅癮_96
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