搶救千年藻礁生態，環保團體籲規畫保留區

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。

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

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。

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。

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。

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%。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

• 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？」

「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。

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。

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。

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。

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

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。

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。

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)」。

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。

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）：

CO₂ + 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）。

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）。

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。

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。

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。

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。

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。

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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